一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统，该系统包括飞控部分和扩展模块；所述飞控部分采用部分采用三星Galaxy Nexus安卓智能手机，利用该手机自带的传感器来代替传统飞控的硬件；所述扩展模块采用IOIO板，通过USB与三星Galaxy Nexus智能手机连接。本发明专利技术使安卓智能手机能够代替传统的飞控对无人机进行飞行控制，保证无人机安全飞行的同时，给无人机爱好者带来最佳的体验。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统
本专利技术涉及无人机飞行控制领域，尤其涉及一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统领域。
技术介绍
一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统是一款以安卓手机为核心的无人机飞控的硬件系统。随着计算机、自动化、微处理器技术的高速发展，人工智能技术已经逐步从理论探索走向实际应用。近几年，随着无人机项目的发展，更多更智能的无人机解决方案正在被研究。市面上比较成熟和常用的飞控系统有Pixhawk、APM飞控、零度飞控、玉兔飞控、大疆飞控。而以上常用的飞控都是基于单片机和嵌入式系统而发展起来的。考虑到智能手机技术的发展----今天的智能手机不仅可以作为关键的计算和通信移动设备的选择，还配备了一套丰富的嵌入式传感器，如加速度计，数字罗盘，陀螺仪，全球定位系统，麦克风和摄像头，另外智能手机技术也是“开放和可编程”的。因此，非常有必要开发出一款基于智能手机的无人机的飞控系统，使无人机爱好者们可以更方便快捷的使用无人机进行娱乐、航拍、商用、农用、救援等。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统，使安卓智能手机能够代替传统的飞控对无人机进行飞行控制，保证无人机安全飞行的同时，给无人机爱好者带来最佳的体验。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统，利用智能手机自带的嵌入式传感器，如加速度计，磁罗盘，陀螺仪，全球定位系统和摄像头代替传统的飞控系统上的传感器来感知无人机的状态和位姿，从而进行无人机的位置和姿态估计。一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统，该系统包括飞控部分和扩展模块；所述飞控部分采用部分采用三星GalaxyNexus安卓智能手机，利用该手机自带的传感器来代替传统飞控的硬件；所述扩展模块采用IOIO板，通过USB与三星GalaxyNexus智能手机连接。飞控部分采用三星GalaxyNexus安卓智能手机，利用该手机自带的传感器来代替传统飞控的硬件。下面分别将三星GalaxyNexus智能手机和传统飞控的几个主要的传感器参数进行对比，分别为GPS、加速度计、陀螺仪、磁罗盘和气压计。在GPS方面，三星GalaxyNexus智能手机的定位精度与传统飞控的位置精度一致，均为<2.5m；而三星GalaxyNexus智能手机的速度精度为0.01m/s，优于传统飞控的0.1m/s，因此该智能手机的GPS在整体性能上优于传统飞控的GPS；在加速度计方面，三星GalaxyNexus智能手机的最大分辨率为3.91mG，传统飞控为61.0µG，在该参数上劣于传统飞控，但是对于四旋翼的飞控系统来说，足以满足控制要求；在陀螺仪方面，三星GalaxyNexus智能手机与传统飞控的范围均为±250—2000deg/s，其性能与传统飞控一致；在磁罗盘方面，三星GalaxyNexus智能手机传统飞控的范围一致，均为±800µT，而三星GalaxyNexus智能手机的相应时间为1.5ms，优于传统飞控的6ms；在气压计方面，三星GalaxyNexus智能手机的范围为300—1000mbar,而传统飞控的范围为400—1000mbar，可见其性能优于传统飞控。由以上主要参数的对比可知，用三星GalaxyNexus智能手机做四旋翼的飞控系统，在性能上优于传统飞控，足以满足控制要求。扩展模块部分，由于智能手机只有一个USB接口与外界通信，因此需要通过扩展模块来实现驱动和电机的命令控制。在本系统中，采用的扩展模块为IOIO板,通过USB与三星GalaxyNexus智能手机连接，另一端连接电机。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本专利技术利用智能手机自带的嵌入式传感器，如加速度计，磁罗盘，陀螺仪，全球定位系统和摄像头代替传统的飞控系统上的传感器来感知无人机的状态和位姿，从而进行无人机的位置和姿态估计，保证无人机安全飞行的同时，给无人机爱好者带来最佳的体验。附图说明图1是本专利技术的一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统内部传感器及数据处理单元示意图；图2是本专利技术的一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统连接方式示意图；具体实施方式下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。本专利技术的总体思想描述如下：一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统，该系统包括飞控部分和扩展模块；所述飞控部分采用部分采用三星GalaxyNexus安卓智能手机，利用该手机自带的传感器来代替传统飞控的硬件；所述扩展模块采用IOIO板，通过USB与三星GalaxyNexus智能手机连接。利用市场上现有的三星GalaxyNexus智能手机来代替传统飞控对无人机进行飞行控制。三星GalaxyNexus智能手机的处理器为QualcommSnapdragon四核的800处理器，主频为2.26GHz，运算能力强于市场上常用的Pixhawk、大疆等一系列的飞控系统。另外，内部集成了一套适用于无人机控制的高精度传感器，比如GPS、BoshBMA250加速度计、MPU-3050陀螺仪、YamahaYAS530磁罗盘和MEMS数字气压传感器，在此之外，还配备了功能强大的数码相机和触摸屏显示器。该系统具有精度高、系统结构简单、成本低等优点，方便无人机爱好者携带和操作。如图1所示，一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统内部传感器及数据处理单元示意图，包括：GPS、加速度计、陀螺仪、磁罗盘、气压计以及安卓手机的中央处理单元，安卓手机与IOIO板通过USB接口相连。如图2所示一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统连接方式示意图，包括：智能手机部分、IOIO扩展模块，二者通过USB方式相连。飞控部分采用三星GalaxyNexus安卓智能手机，利用该手机自带的传感器来代替传统飞控的硬件。下面分别将三星GalaxyNexus智能手机和传统飞控的几个主要的传感器参数进行对比，分别为GPS、加速度计、陀螺仪、磁罗盘和气压计。在GPS方面，三星GalaxyNexus智能手机的定位精度与传统飞控的位置精度一致，均为<2.5m；而三星GalaxyNexus智能手机的速度精度为0.01m/s，优于传统飞控的0.1m/s，因此该智能手机的GPS在整体性能上优于传统飞控的GPS；在加速度计方面，三星GalaxyNexus智能手机的最大分辨率为3.91mG，传统飞控为61.0µG，在该参数上劣于传统飞控，但是对于四旋翼的飞控系统来说，足以满足控制要求；在陀螺仪方面，三星GalaxyNexus智能手机与传统飞控的范围均为±250—2000deg/s，其性能与传统飞控一致；在磁罗盘方面，三星GalaxyNexus智能手机传统飞控的范围一致，均为±800µT，而三星GalaxyNexus智能手机的相应时间为1.5ms，优于传统飞控的6ms；在气压计方面，三星GalaxyNexus智能手机的范围为300—1000mbar,而传统飞控的范围为400—1000mbar，可见其性能优于传统飞控。由以上主要参数的对比可知，用三星GalaxyNexus智能手机做四旋翼的飞控系统，在性能上优于传统飞控，足以满足控制要求。扩展模块部分，由于智能手机只有一个USB接口与外界通信，因此需要通过扩展模块来实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统，其特征在于，该系统包括飞控部分和扩展模块；所述飞控部分采用部分采用三星Galaxy Nexus安卓智能手机，利用该手机自带的传感器来代替传统飞控的硬件；所述扩展模块采用IOIO板，通过USB与三星Galaxy Nexus智能手机连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统，其特征在于，该系统包括飞控部分和扩展模块；所述飞控部分采用部分采用三星GalaxyNexus安卓智能手机，利用该手机自带的传感器来代替传统飞控的硬件；所述扩展模块采用IOIO板，通过USB与三星GalaxyNexus智能手机连接。2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的无人机飞控硬件系统，其特征在于，所述飞控部分采用三星GalaxyNexus安卓智能手机，利用该手机自带的传感器来代替传统飞控的硬件；三星GalaxyNexus智能手机和传统飞控的几个主要的传感器参数进行对比，分别为GPS、加速度计、陀螺仪、磁罗盘和气压计：所述GPS方面，三星GalaxyNexus智能手机的定位精度与传统飞控的位置精度一致，均为<2.5m；而三星GalaxyNexus智能手机的速度精度为0.01m/s，优于传统飞控的0.1m/s，因此该智能手机的GPS在整体性能上优于传统飞控的GPS；所述加速度计方面，三星GalaxyNex...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长隆，王苗苗，
申请(专利权)人：湖南基石信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43