本發(fā)明涉及無人機飛行控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于智能手機的無人機飛控硬件系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

一種基于智能手機的無人機飛控硬件系統(tǒng)是一款以安卓手機為核心的無人機飛控的硬件系統(tǒng)。

隨著計算機、自動化、微處理器技術(shù)的高速發(fā)展，人工智能技術(shù)已經(jīng)逐步從理論探索走向?qū)嶋H應(yīng)用。近幾年，隨著無人機項目的發(fā)展，更多更智能的無人機解決方案正在被研究。市面上比較成熟和常用的飛控系統(tǒng)有pixhawk、apm飛控、零度飛控、玉兔飛控、大疆飛控。而以上常用的飛控都是基于單片機和嵌入式系統(tǒng)而發(fā)展起來的?？紤]到智能手機技術(shù)的發(fā)展----今天的智能手機不僅可以作為關(guān)鍵的計算和通信移動設(shè)備的選擇，還配備了一套豐富的嵌入式傳感器，如加速度計，數(shù)字羅盤，陀螺儀，全球定位系統(tǒng)，麥克風(fēng)和攝像頭，另外智能手機技術(shù)也是“開放和可編程”的。

因此，非常有必要開發(fā)出一款基于智能手機的無人機的飛控系統(tǒng)，使無人機愛好者們可以更方便快捷的使用無人機進(jìn)行娛樂、航拍、商用、農(nóng)用、救援等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于智能手機的無人機飛控硬件系統(tǒng)，使安卓智能手機能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的飛控對無人機進(jìn)行飛行控制，保證無人機安全飛行的同時，給無人機愛好者帶來最佳的體驗。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種基于智能手機的無人機飛控硬件系統(tǒng)，利用智能手機自帶的嵌入式傳感器，如加速度計，磁羅盤，陀螺儀，全球定位系統(tǒng)和攝像頭代替?zhèn)鹘y(tǒng)的飛控系統(tǒng)上的傳感器來感知無人機的狀態(tài)和位姿，從而進(jìn)行無人機的位置和姿態(tài)估計。

一種基于智能手機的無人機飛控硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括飛控部分和擴展模塊；所述飛控部分采用部分采用三星galaxynexus安卓智能手機，利用該手機自帶的傳感器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛控的硬件；所述擴展模塊采用ioio板，通過usb與三星galaxynexus智能手機連接。

飛控部分采用三星galaxynexus安卓智能手機，利用該手機自帶的傳感器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛控的硬件。下面分別將三星galaxynexus智能手機和傳統(tǒng)飛控的幾個主要的傳感器參數(shù)進(jìn)行對比，分別為gps、加速度計、陀螺儀、磁羅盤和氣壓計。

在gps方面，三星galaxynexus智能手機的定位精度與傳統(tǒng)飛控的位置精度一致，均為<2.5m；而三星galaxynexus智能手機的速度精度為0.01m/s，優(yōu)于傳統(tǒng)飛控的0.1m/s，因此該智能手機的gps在整體性能上優(yōu)于傳統(tǒng)飛控的gps；

在加速度計方面，三星galaxynexus智能手機的最大分辨率為3.91mg，傳統(tǒng)飛控為61.0μg，在該參數(shù)上劣于傳統(tǒng)飛控，但是對于四旋翼的飛控系統(tǒng)來說，足以滿足控制要求；

在陀螺儀方面，三星galaxynexus智能手機與傳統(tǒng)飛控的范圍均為±250—2000deg/s，其性能與傳統(tǒng)飛控一致；

在磁羅盤方面，三星galaxynexus智能手機傳統(tǒng)飛控的范圍一致，均為±800μt，而三星galaxynexus智能手機的相應(yīng)時間為1.5ms，優(yōu)于傳統(tǒng)飛控的6ms；

在氣壓計方面，三星galaxynexus智能手機的范圍為300—1000mbar,而傳統(tǒng)飛控的范圍為400—1000mbar，可見其性能優(yōu)于傳統(tǒng)飛控。

由以上主要參數(shù)的對比可知，用三星galaxynexus智能手機做四旋翼的飛控系統(tǒng)，在性能上優(yōu)于傳統(tǒng)飛控，足以滿足控制要求。

擴展模塊部分，由于智能手機只有一個usb接口與外界通信，因此需要通過擴展模塊來實現(xiàn)驅(qū)動和電機的命令控制。在本系統(tǒng)中，采用的擴展模塊為ioio板,通過usb與三星galaxynexus智能手機連接，另一端連接電機。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

本發(fā)明利用智能手機自帶的嵌入式傳感器，如加速度計，磁羅盤，陀螺儀，全球定位系統(tǒng)和攝像頭代替?zhèn)鹘y(tǒng)的飛控系統(tǒng)上的傳感器來感知無人機的狀態(tài)和位姿，從而進(jìn)行無人機的位置和姿態(tài)估計，保證無人機安全飛行的同時，給無人機愛好者帶來最佳的體驗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基于智能手機的無人機飛控硬件系統(tǒng)內(nèi)部傳感器及數(shù)據(jù)處理單元示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種基于智能手機的無人機飛控硬件系統(tǒng)連接方式示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

本發(fā)明的總體思想描述如下：

一種基于智能手機的無人機飛控硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括飛控部分和擴展模塊；所述飛控部分采用部分采用三星galaxynexus安卓智能手機，利用該手機自帶的傳感器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛控的硬件；所述擴展模塊采用ioio板，通過usb與三星galaxynexus智能手機連接。

利用市場上現(xiàn)有的三星galaxynexus智能手機來代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛控對無人機進(jìn)行飛行控制。三星galaxynexus智能手機的處理器為qualcommsnapdragon四核的800處理器，主頻為2.26ghz，運算能力強于市場上常用的pixhawk、大疆等一系列的飛控系統(tǒng)。另外，內(nèi)部集成了一套適用于無人機控制的高精度傳感器，比如gps、boshbma250加速度計、mpu-3050陀螺儀、yamahayas530磁羅盤和mems數(shù)字氣壓傳感器，在此之外，還配備了功能強大的數(shù)碼相機和觸摸屏顯示器。該系統(tǒng)具有精度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點，方便無人機愛好者攜帶和操作。

如圖1所示，一種基于智能手機的無人機飛控硬件系統(tǒng)內(nèi)部傳感器及數(shù)據(jù)處理單元示意圖，包括：gps、加速度計、陀螺儀、磁羅盤、氣壓計以及安卓手機的中央處理單元，安卓手機與ioio板通過usb接口相連。

如圖2所示一種基于智能手機的無人機飛控硬件系統(tǒng)連接方式示意圖，包括：智能手機部分、ioio擴展模塊，二者通過usb方式相連。

飛控部分采用三星galaxynexus安卓智能手機，利用該手機自帶的傳感器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛控的硬件。下面分別將三星galaxynexus智能手機和傳統(tǒng)飛控的幾個主要的傳感器參數(shù)進(jìn)行對比，分別為gps、加速度計、陀螺儀、磁羅盤和氣壓計。

在gps方面，三星galaxynexus智能手機的定位精度與傳統(tǒng)飛控的位置精度一致，均為<2.5m；而三星galaxynexus智能手機的速度精度為0.01m/s，優(yōu)于傳統(tǒng)飛控的0.1m/s，因此該智能手機的gps在整體性能上優(yōu)于傳統(tǒng)飛控的gps；

在加速度計方面，三星galaxynexus智能手機的最大分辨率為3.91mg，傳統(tǒng)飛控為61.0μg，在該參數(shù)上劣于傳統(tǒng)飛控，但是對于四旋翼的飛控系統(tǒng)來說，足以滿足控制要求；

在陀螺儀方面，三星galaxynexus智能手機與傳統(tǒng)飛控的范圍均為±250—2000deg/s，其性能與傳統(tǒng)飛控一致；

在磁羅盤方面，三星galaxynexus智能手機傳統(tǒng)飛控的范圍一致，均為±800μt，而三星galaxynexus智能手機的相應(yīng)時間為1.5ms，優(yōu)于傳統(tǒng)飛控的6ms；

在氣壓計方面，三星galaxynexus智能手機的范圍為300—1000mbar,而傳統(tǒng)飛控的范圍為400—1000mbar，可見其性能優(yōu)于傳統(tǒng)飛控。

由以上主要參數(shù)的對比可知，用三星galaxynexus智能手機做四旋翼的飛控系統(tǒng)，在性能上優(yōu)于傳統(tǒng)飛控，足以滿足控制要求。

擴展模塊部分，由于智能手機只有一個usb接口與外界通信，因此需要通過擴展模塊來實現(xiàn)驅(qū)動和電機的命令控制。在本系統(tǒng)中，采用的擴展模塊為ioio板,通過usb與三星galaxynexus智能手機連接，另一端連接電機。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。