一種基於串行總線的無人飛行器狀態監測方法
2023-08-10 16:50:36
專利名稱：一種基於串行總線的無人飛行器狀態監測方法
技術領域：
本發明涉及一種基於串行總線的無人飛行器狀態監測方法，是基於串行總線通訊的狀態監測裝置的方法。
背景技術：
傳統的民用無人飛行器採用的狀態監測系統均採用集中式系統架構，即每一個狀態監測傳感器是彼此相對獨立的，擁有自己的數據接口和控制方式。無人飛行器的飛行控制器需要為每一個狀態監測傳感器準備一個專用的接口，在飛行控制器的軟體算法中也需要為每一個傳感器編寫相應的操作代碼，每個傳感器的接口形式和操作方式各不相同，限制了飛行控制器的兼容性設計和可擴展性，也增大了開發的複雜度。當需要引入新傳感器時則整個飛行控制器需要進行軟硬體的重新設計，在安裝時每個傳感器都將引線集中接至飛行控制器上的相應接口，造成飛行控制器附近引線雜亂，維護性較差。
發明內容
為了克服原有的無人飛行器集中式系統架構帶來的系統配置靈活性、擴展性差， 系統布線雜亂，維護性不佳的問題，本發明提出了一種無人飛行器運行狀態監測方法。該方法採用串行總線控制整機的狀態監測傳感器，相對具有配置靈活、布線簡明、可靠性高，維護簡易的特點。本發明解決其技術問題所採用的方法是將無人飛行器系統中所需各種狀態監測傳感器與基於單片機微處理器開發的控制板組合起來構成一個整體。該控制板負責對傳感器輸出數據進行採集，並配有串行總線接口，可對總線上發來的指令做出響應，驅動傳感器執行數據發送、自檢、調校配準功能。本發明的有益效果是，整個無人飛行器系統的狀態監測系統由串行總線連接，減少了布線連接，增強了系統配置的可擴展性，具有配置靈活、布線簡明、可靠性高，維護簡易的優勢。作為本發明的技術方法，所述控制板電路包括=AtmegaS單片機、信號放大調理電路、CAN通訊接口電路、板上電壓轉換模塊；所述信號放大調理電路由儀器級運算放大器晶片AD620組成，將傳感器輸出的模擬信號進行放大和調理，然後輸入AtmegaS單片機的AD通道。所述CAN通訊接口電路由CAN驅動晶片SN65VHD230組成，將單片機的串行通訊接口與CAN總線相連接，作為接收和發送CAN總線數據的埠 ；板上電壓轉換模塊由 M0RNSUN-IA0512KP組成，將外來供電5V轉換為正負12V電壓供信號放大調理電路使用。本發明的另一個目的在於，提出了一種基於串行總線的無人飛行器狀態監測方法，能夠實現狀態監測系統的自動化管理和靈活配置，依次包括以下步驟(1)每個傳感器配有基於單片機的控制板，可將傳感器的輸出信號進行AD轉換， 並可通過串行總線進行信息通訊；(2)每個傳感器帶有的控制板上單片機存儲有該傳感器的屬性信息，包括名稱代號和操作功能方法；(3)將無人飛行器所需各傳感器通過串行總線與無人飛行器飛行控制器連接，系統上電初始由飛行控制器通過串行總線廣播問詢報文。(4)連接在串行總線上的傳感器控制板接收到問詢報文後發送回復報文，報文中包括該傳感器的屬性信息，名稱代號和操作功能方法；(5)飛行控制器接收串行總線上各傳感器控制板回復的報文，得出全機傳感器列表。(6)飛行控制器可定期通過串行總線發出數據請求報文來訪問列表中的傳感器， 傳感器控制板接收到針對本傳感器名稱的數據請求報文就將傳感器的輸出值進行AD轉換並以回複數據報文的形式發送給飛行控制器。相對現有技術，本發明的有益效果是整個無人飛行器系統的狀態監測系統由串行總線連接，減少了布線連接，增強了系統配置的可擴展性，具有配置靈活、布線簡明、可靠性高，維護簡易的優勢。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1是單傳感器總線單元的原理示意圖。圖2是控制板的電路原理3是無人飛行器運行狀態總線監測方法原理示意圖。
具體實施例方式在圖1中，狀態監測用傳感器1連接至基於單片機微處理器的控制板2，在控制板 2中完成傳感器1信號的放大調理，A/D轉換，提供串行總線接口。在工作中控制板2接入串行總線網絡3，並由板上單片機進行數據的管理，當有來自於總線上的操作指令時，由控制板2進行指令的解析，操縱傳感器運行數據測量、校準功能。在圖2中，所述控制板電路包括AtmegaS單片機(U2)、信號放大調理電路、 CAN通訊接口電路、板上電壓轉換模塊；所述信號放大調理電路由儀器級運算放大器晶片 AD620(U4)組成，通過四線接插件P2與傳感器相連，將傳感器輸出的模擬信號進行放大和調理，然後輸入AtmegaS (U2)單片機的AD通道。所述CAN通訊接口電路由CAN驅動晶片 SN65VHD230 (U3)組成，將單片機的串行通訊接口與CAN總線相連接，作為接收和發送CAN 總線數據的埠。接收和發送數據由四線接插件Pl與CAN總線相連，同時整塊電路板的 +5V供電由該P1接口引入。板上電壓轉換模塊由M0RNSUN-IA0512KP (Ul)組成，將外來供電 +5V轉換為正負12V電壓供信號放大調理電路使用。在圖3中，由圖1中所述的單個狀態監測用傳感器總線單元構成了整個無人飛行器的總線狀態監測裝置，其中3.串行總線網絡， 11.飛行控制器，12. GPS導航儀，13.慣性導航儀，14.發動機溫度傳感器，15.電源供電電流監測傳感器，16.電源供電電業監測傳感器，17.主推進器轉速傳感器，18.主推進器轉矩傳感器，19.燃油液位傳感器，10.無線數據傳輸電臺。
權利要求
1.本發明是一種基於串行總線的無人飛行器狀態監測方法，其特徵是所述監測方法包括利用多個傳感器，使所有傳感器由各自的控制電路接入串行總線，構成總線監測網絡。
2.根據權利要求1所述的無人飛行器運行狀態監測方法，其特徵是所述監測裝置中每個傳感器均配有控制板，由控制板完成傳感器的信號調理和A/D轉換，以及轉換數據的存儲和對外發送。
3.根據權利要求1所述的無人飛行器運行狀態監測方法，其特徵是所述監測裝置還包括GPS導航儀，慣性測量導航儀，發動機溫度傳感器，供電電源電壓，電流傳感器，主推進器轉速、轉矩傳感器和燃油液位傳感器。
4.一種基於串行總線的無人飛行器狀態監測方法，實現狀態監測系統的自動化管理和靈活配置，依次包括以下步驟(1)每個傳感器配有基於單片機的控制板，可將傳感器的輸出信號進行AD轉換，並可通過串行總線進行信息通訊；(2)每個傳感器帶有的控制板上單片機存儲有該傳感器的屬性信息，包括名稱代號和操作功能方法；(3)將無人飛行器所需各傳感器通過串行總線與無人飛行器飛行控制器連接，系統上電初始由飛行控制器通過串行總線廣播問詢報文；(4)連接在串行總線上的傳感器控制板接收到問詢報文後發送回復報文，報文中包括該傳感器的屬性信息，名稱代號和操作功能方法；(5)飛行控制器接收串行總線上各傳感器控制板回復的報文，得出全機傳感器列表；(6)飛行控制器可定期通過串行總線發出數據請求報文來訪問列表中的傳感器，傳感器控制板接收到針對本傳感器名稱的數據請求報文就將傳感器的輸出值進行AD轉換並以回複數據報文的形式發送給飛行控制器。
全文摘要
一種基於串行總線的無人飛行器狀態監測方法。本發明提供了一種基於串行總線的無人飛行器狀態監測系統及方法。本發明解決其技術問題所採用的方法是將無人飛行器系統中所需各種狀態監測傳感器與基於單片機微處理器開發的控制板組合起來構成一個整體。該控制板負責對傳感器數據進行採集，並配有串行總線接口，可對總線上發來的指令做出響應，驅動傳感器執行數據發送、自檢、調校配準功能。本發明的有益效果是，整個無人飛行器系統的狀態監測系統由串行總線連接，減少了布線連接，增強了系統配置的可擴展性，具有配置靈活、布線簡明、可靠性高，維護簡易的優勢。
文檔編號G05B19/418GK102419586SQ201110422559
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者張旭, 李賀春 申請人:新時代集團國防科技研究中心