適用於無人機的監控裝置的製作方法

2023-11-05 23:02:32 1

本實用新型涉及無人機監控技術領域，特別涉及適用於無人機的監控裝置。

背景技術：

無人駕駛飛機簡稱「無人機」。無人機具有體積小、重量輕、費用低、操作靈活、安全性高的特點。近十幾年來，無人機已被廣泛應用於航拍攝影、電力巡檢、環境監測、森林防火、災情巡查、防恐救生、軍事偵察、戰場評估等領域，能夠有效克服有人駕駛飛機進行空中作業的不足，降低購買與維護成本，提高運載工具的安全性。無人機控制技術研究是目前國內外研究機構關注的熱點之一。然而，技術保障人員在無法對各無人機的運行狀態進行實時監控，只能當無人機發生故障時，憑藉經驗給出處置措施，這樣會大大降低處置成功的概率，造成無法彌補的經濟損失，給飛行組織指揮帶來諸多不便。因此，隨著無人機多功能化的發展，現有無人機無法滿足技術保障人員對無人機各子系統及狀態信息的實時監控，迫切需要一種用於無人機監控技術，使得技術人員實時監控各個無人機運行狀態。有效降低飛行安全風險。

技術實現要素：

本實用新型的目的旨在至少解決所述的技術缺陷之一。

為此，本實用新型的一個目的在於提出一種適用於無人機的監控裝置，包括外殼和PCB板，所述PCB板上焊接主控模塊、GPS定位模塊、GPRS無線通信模塊、電源模塊、串口模塊；所述GPS定位模塊、GPRS無線通信模塊、電源模塊、串口模塊與外殼連接處分別設有對應接口；所述GPS定位模塊、GPRS無線通信模塊、電源模塊、串口模塊分別與主控模塊連接。

所述GPS定位模塊包括GPS晶片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一電容、第一電感；所述GPS晶片的第一發送引腳連接第一電阻的一端，GPS晶片的第一接收引腳連接第二電阻的一端，第一電阻的另一端和第二電阻的另一端連接主控晶片的第三信號輸入端和第三信號輸出端；GPS晶片的第一電源引腳連接第三電阻的一端、第五電阻的一端、第一電容並聯在第五電阻的兩端，所述第三電阻的另一端連接第一三極體的發射極，第一三極體基極連接第二三極體的基極，第二三極體的發射極連接第五電阻的另一端。

優選的，所述GPRS無線通信模塊進一步與串口模塊連接。

優選的，所述主控模塊通過接口電路連接JTAG模塊。

優選的，所述GPS定位模塊、GPRS無線通信模塊、電源模塊分別連接指示燈，所述指示燈設置在所述外殼外部。

優選的，所述GPRS無線通信模塊通過對應接口連接GPRS天線。外置天線擴大了天線信號的接受能力，同時擴大了無人機通信範圍。

優選的，所述GPS定位模塊通過對應接口連接GPS天線。外置天線擴大了天線信號的接受能力，同時擴大了無人機通信範圍。

優選的，所述主控模塊的主控晶片採用型號為STM32F103VCT6的嵌入式晶片。STM32F103VCT6系列晶片採用哈佛總線結構，能夠擴展多種接口，應用領域廣泛。

本實用新型附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

本發明相比於現有技術至少具有以下優點，

無人機的監控系統是通過將衛星通信網絡模式與傳統通信模式融合在一起，各個監控終端在工作的時候回傳到監控中心的數據存儲起來。根據回傳的數據生成目錄表格索引，以便方便查詢設備工作時間狀態。回傳的數據要入資料庫。通信寬帶成本降低，並且使得使用範圍提升。

無人機的監控方法可對單個無人機的顯示、地圖可以逐級放大，可顯示當前軌跡信息。也可以根據時間顯示歷史軌跡信息。

附圖說明

本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本實用新型適用於無人機的監控裝置的電路連接框圖；

圖2為本實用新型適用於無人機的監控裝置的主控模塊電路原理圖；

圖3為本實用新型適用於無人機的監控裝置的GPRS無線通信模塊電路原理圖；

圖4為本實用新型適用於無人機的監控裝置的GPS定位模塊電路原理圖；

圖5為本實用新型適用於無人機的監控裝置的串口模塊電路原理圖；

圖6為本實用新型適用於無人機的監控裝置的電源模塊的穩壓電路電路原理圖；

圖7為本實用新型適用於無人機的監控裝置的電源模塊的低壓差穩壓電路電路原理圖；

圖8為本實用新型適用於無人機的監控裝置的JTAG接口的電路原理圖。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

如圖1所示，本實用新型實施例的適用於無人機的監控裝置，包括外殼和PCB板，PCB板上焊接主控模塊1、GPS定位模塊2、GPRS無線通信模塊3、電源模塊4、串口模塊5；GPS定位模塊2、GPRS無線通信模塊3、電源模塊4、串口模塊5與外殼連接處分別設有對應接口；GPRS無線通信模塊3內部設有SIM卡槽，SIM卡槽插入SIM卡；GPS定位模塊2、GPRS無線通信模塊3、電源模塊4、串口模塊5分別與主控模塊1連接。串口模塊5的接口設在外殼背面。面板使用4個螺釘與外殼固定。外殼兩邊焊有金屬片，在金屬片上開螺栓孔。

如圖2所示，主控模塊1的主控晶片採用型號為STM32F103VCT6的嵌入式晶片。如圖8所示，主控模塊1通過接口電路連接JTAG模塊；通過JTAG模塊下載程序，通過既定程序利用主控模塊中的主控晶片實現既定功能。

如圖3所示GPRS無線通信模塊3與串口模塊5連接，利用串口模塊5進行頻率設置，配置IP位址。GPRS無線通信模塊3包括晶片U2、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電阻R25、二極體D2、三極體Q1、三極體Q2、極性電容EC41；晶片U2採用型號為USR-GPRS232-7S2的GPRS晶片，晶片U2的WORK引腳連接電阻R24的一端，電阻R24的另一端連接三極體Q1的基極，三極體Q1的發射極接地，集電極連接二極體D2的陰極，二極體D2的陽極連接電阻R21的一端，電阻R21的另一端接VCC，晶片U2的信號輸出端連接電阻R22的一端，晶片U2的信號輸入端連接電阻R23的一端。

如圖5所示，串口模塊5包括串口晶片U3、電容31、電容32、電容33、電容34；串口晶片U3採用MAX3232CSA晶片；電阻R22和電阻R23的另一端通過開關選擇鍵S1連接到串口晶片U3的第一信號輸入端和第一信號輸出端,同時連接主控晶片的第二信號輸入端和第二信號輸出端；電容C31的兩端串聯在晶片U3的第1管腳和第3管腳之間；電容C32的兩端串聯在晶片U3的第4管腳和第5管腳之間；GPRS無線通信模塊3通過開關選擇鍵S1與串口模塊5相連接，用於無人機起飛之前通過串口給GPRS無線通信模塊3配置接口，配置回傳到監控中心的ip信息，配置終端編號信息。

圖4為本實用新型適用於無人機的監控裝置的GPS定位模塊電路原理圖,如圖4所示，GPS定位模塊2包括GPS晶片U4、第一電阻R41、第二電阻R42、第三電阻43、第四電阻44、第五電阻46、第一電容C42、第一電感L4；GPS晶片U4選用NEO-6M晶片，晶片U4的第一發送引腳連接第一電阻R41的一端，GPS晶片U4的第一接收引腳連接第二電阻R42的一端，第一電阻R41的另一端和第二電阻R42的另一端連接主控晶片的第三信號輸入端和第三信號輸出端；GPS晶片U4的第一電源引腳連接第三電阻R43的一端、第五電阻R46的一端、第一電容C42並聯在第五電阻R46的兩端，第三電阻R43的另一端連接第一三極體Q4的發射極，第一三極體Q4的基極連接第二三極體Q5的基極，第二三極體Q5的發射極連接第五電阻R46的另一端。

GPS定位模塊2、GPRS無線通信模塊3、電源模塊4分別連接指示燈，指示燈設置在外殼外部。GPRS無線通信模塊3通過對應接口連接GPRS天線。GPS定位模塊2通過對應接口連接GPRS天線。通過外置天線擴大了無人機的通信範圍，保證通信質量，同時有利於數據傳輸不丟失。

如圖6-圖7所示，圖6為本實用新型電源模塊的穩壓電路電路原理圖；輸入信號VIN首先通過整流二極體D3整流，經過開關電源穩壓晶片V1進行電壓轉化，開關電源穩壓晶片V1的輸出端連接低壓差穩壓器V2的輸入端，低壓差穩壓器V2的輸出端輸出5V穩定電壓，圖7為本實用新型電源模塊的低壓差穩壓電路電路原理圖；低壓差穩壓器V2的輸出端連接低壓差線性穩壓晶片U5，將5V輸入電壓轉換成3.3V給GPS晶片U6供電。電源模塊通過如圖6所示的穩壓電路和如圖7所示的低壓差穩壓電路層層控制，確保電壓能穩定在3.3V的低壓狀態，電路層次較高，性能更穩定。

本實用新型在在無人機起飛前，由地面監控中心對無人機監控裝置進行配置，包括通過串口模塊，給無人機上的主控模塊寫入無人機的基本信息並存儲；通過串口模塊給GPRS無線通信模塊配置IP位址、進行頻率設置；

無人機起飛後，GPS模塊獲取無人機的定位信息和姿態信息；按照GPS報文通訊技術，根據所述定位信息和姿態信息，生成GPS報文；GPS模塊將所述GPS報文通過串口模塊發送至主控模塊，主控模塊將內部存儲的無人機的基本信息和GPS報文進行數據打包；主控模塊將打包後的數據利用串口模塊發送至GPRS無線數據模塊。

GPRS無線數據模塊接收到打包後的數據後將打包後的數據轉換成射頻信號，利用GPRS接入Internet網絡，GPRS無線數據模塊將打包後的數據發送至地面監控中心；地面監控中心將接收到的射頻信號進行解析，得到無人機的基本信息和GPS報文，將該無人機的基本信息與預存的該無人機的基本信息進行比對，比對成功後將該無人機的基本信息，對應的GPS報文進行關聯；地面監控中心根據所述GPS報文計算出該無人機的位置信息和飛行軌跡，並顯示給用戶，以供用戶對該無人機的飛行狀態進行監控。

本發明相比於現有技術至少具有以下優點：

無人機的監控系統是通過將衛星通信網絡模式與傳統通信模式融合在一起，各個監控終端在工作的時候回傳到監控中心的數據存儲起來。根據回傳的數據生成目錄表格索引，以便方便查詢設備工作時間狀態。回傳的數據要入資料庫。通信寬帶成本降低，並且使得使用範圍提升。

無人機的監控方法可對單個無人機的顯示、地圖可以逐級放大，可顯示當前軌跡信息。也可以根據時間顯示歷史軌跡信息。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。本實用新型的範圍由所附權利要求及其等同限定。