度輸出。可 通過(guò)IIC總線(xiàn)直接與數(shù)據(jù)處理單元相連來(lái)輸出數(shù)據(jù)。
[0024]超聲波測(cè)距單元接口 ：可以兼容低成本的超聲波測(cè)距單元，比如深圳市捷深科技 有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為HC-SR04的超聲波單元。該種類(lèi)型的超聲波單元可提供2cm-400cm非 接觸式測(cè)距功能，測(cè)距精度為3mm。該模塊通過(guò)10 口 Trig觸發(fā)測(cè)距，同時(shí)Echo引腳變?yōu)楦唠?平，收到回波信號(hào)后Echo引腳變?yōu)榈碗娖?，Echo引腳持續(xù)的時(shí)間即超聲波從發(fā)射到返回所 用的時(shí)間，距離=(高電平時(shí)間*聲速)/2。
[0025] GPS單元接口：可兼容UBLOX GPS模塊，通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元STM32F103C8T6的串口與 GPS模塊相連，串口波特率9600。
[0026]遙控器接收機(jī)接口：該接收機(jī)接口可以兼容Futaba、天地飛等航模遙控器接收機(jī)， 通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元STM32F103C8T6的定時(shí)器捕獲功能來(lái)讀取遙控器接收機(jī)輸出PWM波的高 電平長(zhǎng)度，單位為us。該模塊最多可讀取6通道的遙控器數(shù)據(jù)。
[0027]數(shù)據(jù)輸出接口 ：該接口通過(guò)串口輸出傳感器數(shù)據(jù)，串口波特率為115200。并且數(shù)據(jù) 格式兼容匿名提供的開(kāi)源飛控上位機(jī)v4.06版，在上位機(jī)上可以顯示該模塊輸出的所有數(shù) 據(jù)。
[0028] (1)數(shù)據(jù)處理單元STM32F103C8T6通過(guò)IIC總線(xiàn)讀取電子羅盤(pán)芯片、六軸姿態(tài)傳感 器芯片和氣壓計(jì)芯片的傳感器數(shù)據(jù)，并進(jìn)行卡爾曼濾波處理，然后利用四元數(shù)法解算出俯 仰角、滾轉(zhuǎn)角和偏航角，以及氣壓高度。
[0029] (2)數(shù)據(jù)處理單元STM32F103C8T6通過(guò)UART串口讀取GPS單元數(shù)據(jù)（串口波特率 9600 )，并解算出定位狀態(tài)、衛(wèi)星數(shù)量、經(jīng)煒度、GPS高度、GPS速度和速度朝向信息。
[0030] (3)數(shù)據(jù)處理單元3了132?10308了6通過(guò)11腿1?管腳讀取遙控器接收機(jī)通道信號(hào)輸出 管腳和超聲波測(cè)距單元回波狀態(tài)Echo管腳的高電平長(zhǎng)度。其中讀取到的遙控器接收機(jī)數(shù)據(jù) 的高電平長(zhǎng)度直接作為遙控器的控制量;讀取到的超聲波測(cè)距單元Echo管腳高電平長(zhǎng)度經(jīng) 過(guò)公式"距離=(高電平時(shí)間*聲速)/2"計(jì)算出超聲波高度。
[0031] (4)數(shù)據(jù)處理單元STM32F103C8T6通過(guò)UART串口輸出處理過(guò)的各傳感器數(shù)據(jù)（串口 波特率默認(rèn)值為115200 )，輸出的數(shù)據(jù)包括:三軸姿態(tài)角（俯仰角PI T、滾轉(zhuǎn)角R0L、航向角 YAW)，三軸加速度值(ACC-X、ACC-Y、ACC-Z)，三軸角速度值(GYR-X、GYR-Y、GYR-Z)，三軸磁 強(qiáng)度值(1464、1^64￥、1^6-2)，氣壓高度、超聲高度、6?3信息(精度、煒度、定位狀態(tài)、衛(wèi)星 數(shù)量、GPS高度、GPS速度、速度朝向），6通道遙控?cái)?shù)據(jù)(油門(mén)指令THR、偏航指令YAW、滾轉(zhuǎn)指令 R0L、俯仰指令PIT、輔助指令A(yù)UX1、輔助指令A(yù)UX2)。
[0032] 一種低成本擴(kuò)展航姿傳感器模塊，通過(guò)以下接口：電源接口 P6、遙控器接收機(jī)接口 P1、超聲波測(cè)距單元接口 P3、GPS單元接口 P2，將外部電源、遙控器接收機(jī)、超聲波測(cè)距單元、 GPS單元與數(shù)據(jù)處理單元連接起來(lái)，數(shù)據(jù)輸出接口為P4。
[0033]外部5V直流電源通過(guò)電源接口給整個(gè)航姿傳感器模塊供電，經(jīng)穩(wěn)壓芯片AMS1117-3.3轉(zhuǎn)換為3.3￥給3了132?10308了6、1^0燈及含有3.3￥電源的接口供電，3.3￥電源再經(jīng)過(guò) MIC3219-3.3BM5芯片穩(wěn)壓和濾波處理給傳感器芯片HMC5883L、MPU6050、BMP180供電，同時(shí) 還可以通過(guò)遙控器接收機(jī)接口、超聲波測(cè)距單元接口、GPS單元接口中的5V引腳分別給遙控 器接收機(jī)、超聲波測(cè)距單元、GPS單元供電。
[0034]該航姿傳感器模塊還包括電源指示燈D1和模塊狀態(tài)指示燈D2,上電后電源指示燈 D1常亮，航姿傳感器模塊運(yùn)行正常時(shí)模塊狀態(tài)指示燈D2閃爍，運(yùn)行不正常時(shí)常亮或者不亮。 [0035]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低成本擴(kuò)展航姿傳感器模塊，包括數(shù)據(jù)處理單元、電子羅盤(pán)、六軸姿態(tài)傳感器、 氣壓計(jì)和數(shù)據(jù)輸出接口，所述電子羅盤(pán)、六軸姿態(tài)傳感器、氣壓計(jì)和數(shù)據(jù)輸出接口分別與數(shù) 據(jù)處理單元連接;其特征在于，該模塊還包括GPS單元接口、超聲波測(cè)距單元接口和遙控器 接收機(jī)接口，以及與上述接口分別一一對(duì)應(yīng)的GPS單元、超聲波測(cè)距單元和遙控器接收機(jī)， 所述GPS單元通過(guò)GPS單元接口與數(shù)據(jù)處理單元連接，超聲波測(cè)距單元通過(guò)超聲波測(cè)距單元 接口與數(shù)據(jù)處理單元連接，遙控器接收機(jī)通過(guò)遙控器接收機(jī)接口與數(shù)據(jù)處理單元連接。2. 如權(quán)利要求1所述低成本擴(kuò)展航姿傳感器模塊，其特征在于，所述電子羅盤(pán)、六軸姿 態(tài)傳感器、氣壓計(jì)分別通過(guò)IIC總線(xiàn)與數(shù)據(jù)處理單元連接。3. 如權(quán)利要求1所述低成本擴(kuò)展航姿傳感器模塊，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元采用 的芯片型號(hào)為STM32F103C8T6。4. 如權(quán)利要求1所述低成本擴(kuò)展航姿傳感器模塊，其特征在于，所述電子羅盤(pán)采用的芯 片型號(hào)為HMC5883L。5. 如權(quán)利要求1所述低成本擴(kuò)展航姿傳感器模塊，其特征在于，所述六軸姿態(tài)傳感器采 用的芯片型號(hào)為MPU6050。6. 如權(quán)利要求1所述低成本擴(kuò)展航姿傳感器模塊，其特征在于，所述氣壓計(jì)采用的芯片 型號(hào)為BMP180。7. 如權(quán)利要求1所述低成本擴(kuò)展航姿傳感器模塊，其特征在于，所述數(shù)據(jù)輸出接口的串 口波特率值為115200。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低成本擴(kuò)展航姿傳感器模塊，包括數(shù)據(jù)處理單元、電子羅盤(pán)、六軸姿態(tài)傳感器、氣壓計(jì)和數(shù)據(jù)輸出接口，所述電子羅盤(pán)、六軸姿態(tài)傳感器、氣壓計(jì)和數(shù)據(jù)輸出接口分別與數(shù)據(jù)處理單元連接；該模塊還包括GPS單元接口、超聲波測(cè)距單元接口和遙控器接收機(jī)接口，以及與上述接口分別一一對(duì)應(yīng)的GPS單元、超聲波測(cè)距單元和遙控器接收機(jī)。本發(fā)明的航姿傳感器模塊，在傳統(tǒng)的航姿傳感器模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，使其能夠輸出飛控主控制器所需要的傳感器信息，減輕飛控主控制器的計(jì)算量，該模塊可以基本滿(mǎn)足遙控多旋翼直升機(jī)及固定翼飛行器所需要的傳感器數(shù)據(jù)，并且尺寸小、安裝方便，對(duì)于飛控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)具有很好的實(shí)用價(jià)值。
【IPC分類(lèi)】G05D1/08, G01C21/00, G01S15/08, G01D21/02, G01C5/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105589467
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610121953
【發(fā)明人】李騰, 王新華, 劉翎予, 宋遐淦
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日...