基于声纳的自转旋翼机避障系统技术方案

基于声纳的自转旋翼机避障系统。本实用新型专利技术涉及一种基于声纳的自转旋翼机避障系统。微电子处理器/协处理器接收声纳传感器、航姿测量器、位置测量器、速度测量器与高度测量器的信号，所述的微电子处理器U7/协处理器U9将信号传输至方向舵机，所述的方向舵机包括升降舵机、副翼舵机与油门舵机。本实用新型专利技术设计更加安全、性能更加可靠的自转旋翼机，将具有十分显著的人权保证和社会效益。

Obstacle Avoidance System of Spin Rotor Aircraft Based on Sonar

【技术实现步骤摘要】
基于声纳的自转旋翼机避障系统
：本技术涉及一种基于声纳的自转旋翼机避障系统。
技术介绍
：自转旋翼机被称为“空中机器人”，尤其是微电子、导航、控制、通信等技术，极大推动了飞行控制系统的发展，促进了飞行控制系统在军事和民用领域的应用。旋翼机前飞时的动力来自于飞机后部的螺旋桨，它与旋翼机的发动机相连，旋转起来向后吹动空气，从而实现飞机的向前飞行。而且，自转旋翼机有尾翼，并且需要通过它控制飞行的方向。正因为此，旋翼机的操作十分简单。由于“旋翼+螺旋桨”的良好分工，旋翼机的动力系统十分简单，而且要求不高，一台较大排量的摩托车发动机就足以驱动一架小型旋翼机。目前，自转旋翼机避障系统对于大中型的障碍物或地形来说已经很完备了，但是对于小型障碍物还是不能够进行躲避，据调查，全世界大约有60％以上的自转旋翼机坠机事件是和微小型障碍物有关，所以规避微小型障碍物成为亟待解决的问题。
技术实现思路
：本技术的目的是提供一种基于声纳的自转旋翼机避障系统，设计更加安全、性能更加可靠的自转旋翼机，将具有十分显著的人权保证和社会效益。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种基于声纳的自转旋翼机避障系统，微电子处理器U7/协处理器U9接收声纳传感器、航姿测量器、位置测量器、速度测量器与高度测量器的信号，所述的微电子处理器U7/协处理器U9将信号传输至方向舵机，所述的方向舵机包括升降舵机、副翼舵机与油门舵机。进一步的，所述的微电子处理器U7包括芯片U7A与芯片U7B，所述的芯片U7A的12号端连接晶体振荡器X2的3号端，所述的晶体振荡器X2的2号端接地，所述的晶体振荡器X2的4号端连接工作电压+3.3V，所述的芯片U7B的6号端连接芯片U7B的11号端、芯片U7B的19号端、芯片U7B的28号端、芯片U7B的50号端、芯片U7B的75号端与芯片U7B的100号端后再连接工作电压+3.3V，所述的芯片U7B的10号端连接芯片U7B的27号端、芯片U7B的74号端、芯片U7B的99号端与芯片U7B的20号端后接地，所述的芯片U7B的21号端连接工作电压VDDA，所述的工作电压VDDA连接电容C18的一端、电容C17的一端与电感L1的一端，所述的电感L1的另一端连接工作电压+3.3V，所述的电容C18的另一端与电容C17的另一端连接后接地，所述的工作电压+3.3V还连接电容C21的一端、电容C22的一端、电容C23的一端、电容C24的一端、电容C25的一端、电容C26的一端与电容C27的一端，所述的电容C21的另一端连接电容C22的另一端、电容C23的另一端、电容C24的另一端、电容C25的另一端、电容C26的另一端、电容C27的另一端后接地，所述的工作电压+3.3V还连接芯片U8的4号端、芯片U8的5号端与电容C19的一端，所述的电容C19的另一端连接芯片U8的3号端、芯片U8的6号端、电容C20的一端后接地，所述的电容C20的另一端连接芯片U8的1号端、芯片U8的2号端与工作电压+5V，所述的芯片U7A的94号端串联电阻R16后接地，所述的芯片U7A的14号端连接电阻R17的一端与电容C28的一端，所述的电阻R17的另一端连接工作电压3.3V，所述的电容C28的另一端接地，所述的芯片U7A的49号端连接电容C30的一端，所述的芯片U7A的73号端连接电容C29的一端，所述的电容C30的另一端连接电容C29的另一端后接地。有益效果：1.本技术的主控微处理器的外围电路部分，采用STM32F429作为核心处理器，该处理器的特点是运算速度快(主频180MHz)、外围接口丰富方便对飞控以后的扩展、具有浮点数运算单元提高了飞控的运算效率、工业级处理器稳定性高受外界干扰小、电路中添加了许多解耦电容使得硬件电路的稳定性更高，防止外界信号对处理器干扰。2.本技术的声纳控制器的外围部分，LV-MaxSonar-EZ1超声波声纳传感器，声纳测距MB1010Pololu，具有低频震动驱赶微小生物、高频破坏雷达检测的特点，体积小、耗电较小、续航能力强。3.本技术的高度测量器的气压高度传感器外围部分，采用MS5611作为气压高度传感器，具有高度测量分辨率高(分辨率为：10cm)、功耗低(工作电流1μA)、模块外围尺寸小，外围输出接口为SPI，在电路设计上与主处理器的连接更为方便。4.本技术的低精度测量单元的姿态传感器外围电路，在采用集成度很高的模块，这样可以大大减少飞控电路板上面的元器件个数，从而使飞控的整体体积变得很小，这样可以在体积很小的无人机上面，使得应用更加灵活附图说明：图1为本技术的功能模块示意图。图2是本技术芯片U7A的电路图。图3是本技术芯片U7B的电路图。图4是本技术芯片U8的电路图。图5是本技术晶振X2的电路图。图6是本技术电感L1的电路图。图7是本技术电容组的电路图。图8是本技术芯片U9A的电路图。图9是本技术芯片U9B的电路图。图10是本技术芯片U9C的电路图。图11是本技术芯片U9D的电路图。图12是本技术芯片U11的电路图。图13是本技术芯片U10的的电路图。图14是本技术USB接口J1的电路图。图15是本技术电容C36-C39的电路图。图16为本技术串口JP16的电路图。图17为本技术串口JP17的电路图。图18为本技术串口JP15A的电路图。图19为本技术串口JP15B的电路图。图20为本技术串口JP15C的电路图。图21为本技术电阻R47-R50的电路图。图22为本技术的声纳传感器的外围电路连接图。图23为本技术的存储电路图。图24为本技术的姿态传感器电路图。图25为本技术的模数转换模块外围电路连接图。图26为本技术的气压高度传感器外围电路连接图。具体实施方式：实施例1一种基于声纳的自转旋翼机避障系统，微电子处理器U7/协处理器U9接收声纳传感器、航姿测量器、位置测量器、速度测量器与高度测量器的信号，所述的微电子处理器U7/协处理器U9将信号传输至方向舵机，所述的方向舵机包括升降舵机、副翼舵机与油门舵机。进一步的，所述的微电子处理器U7包括芯片U7A与芯片U7B，所述的芯片U7A的12号端连接晶体振荡器X2的3号端，所述的晶体振荡器X2的2号端接地，所述的晶体振荡器X2的4号端连接工作电压+3.3V，(为系统提供基本的时钟信号，以提供系统所需的时钟频率)，所述的芯片U7B的6号端连接芯片U7B的11号端、芯片U7B的19号端、芯片U7B的28号端、芯片U7B的50号端、芯片U7B的75号端与芯片U7B的100号端后再连接工作电压+3.3V，用于给芯片U7A上电，所述的芯片U7B的10号端连接芯片U7B的27号端、芯片U7B的74号端、芯片U7B的99号端与芯片U7B的20号端后接地，能够有效地抑制外来干扰，同时可提高该系统的可靠性，减少系统自身产生的干扰因素，所述的芯片U7B的21号端连接工作电压VDDA，所述的工作电压VDDA连接电容C18的一端、电容C17的一端与电感L1的一端，所述的电感L1的另一端连接工作电压+3.3V，所述的电容C18的另一端与电容C17的另一端连接后接地，能够改善输出电压波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于声纳的自转旋翼机避障系统，其特征是：微电子处理器U7/协处理器U9接收声纳传感器、航姿测量器、位置测量器、速度测量器与高度测量器的信号，所述的微电子处理器U7/协处理器U9将信号传输至方向舵机，所述的方向舵机包括升降舵机、副翼舵机与油门舵机。

【技术特征摘要】
1.一种基于声纳的自转旋翼机避障系统，其特征是：微电子处理器U7/协处理器U9接收声纳传感器、航姿测量器、位置测量器、速度测量器与高度测量器的信号，所述的微电子处理器U7/协处理器U9将信号传输至方向舵机，所述的方向舵机包括升降舵机、副翼舵机与油门舵机。2.根据权利要求1所述的基于声纳的自转旋翼机避障系统，其特征是：所述的微电子处理器U7包括芯片U7A与芯片U7B，所述的芯片U7A的12号端连接晶体振荡器X2的3号端，所述的晶体振荡器X2的2号端接地，所述的晶体振荡器X2的4号端连接工作电压+3.3V，所述的芯片U7B的6号端连接芯片U7B的11号端、芯片U7B的19号端、芯片U7B的28号端、芯片U7B的50号端、芯片U7B的75号端与芯片U7B的100号端后再连接工作电压+3.3V，所述的芯片U7B的10号端连接芯片U7B的27号端、芯片U7B的74号端、芯片U7B的99号端与芯片U7B的20号端后接地，所述的芯片U7B的21号端连接工作电压VDDA，所述的工作电压VDDA连接电容C18的一端、电容C17的一端与电感L1的一端，所述的电感L1的另一端连接工作电压+3.3V，所述的电容C18的另一端与电容C17的另一端连接后接地，所述的工作电压+3.3V还连接电容C21的一端、电容C22的一端、电容C23的一端、电容C24的一端、电容C25的一端、电容C26的一端与电容C27的一端，所述的电容C21的另一端连接电容C22的另一端、电容C23的另一端、电容C24的另一端、电容C25的另一端、电容C26的另一端、电容C27的另一端后接地，所述的工作电压+3.3V还连接芯片U8的4号端、芯片U8的5号端与电容C19的一端，所述的电容C19的另一端连接芯片U8的3号端、芯片U8的6号端、电容C20的一端后接地，所述的电容C20的另一端连接芯片U8的1号端、芯片U8的2号端与工作电压+5V，所述的芯片U7A的94号端串联电阻R16后接地，所述的芯片U7A的14号端连接电阻R17的一端与电容C28的一端，所述的电阻R17的另一端连接工作电压3.3V，所述的电容C28的另一端接地，所述的芯片U7A的49号端连接电容C30的一端，所述的芯片U7A的73号端连接电容C29的一端，所述的电容C30的另一端连接电容C29的另一端后接地。3.根据权利要求1所述的基于声纳的自转旋翼机避障系统，其特征是：所述的高度测量器内装入气压高度传感器U6，所述的气压高度传感器U6的1号端连接工作电压3.3V，所述的气压高度传感器U6的2号端连接气压高度传感器U6的3号端，所述的气压高度传感器U6的5号端连接芯片U7A的3号端，所述的气压高度传感器U6的6号端连接芯片U7A的44号端，所述的气压高度传感器U6的7号端连接芯片U7A的45号端，所述的气压高度传感器U6的8号端连接芯片U7A的43号端。4.根据权利要求1所述的基于声纳的自转旋翼机避障系统，其特征是：存储器内装入芯片U2，所述的芯片U2中的7、8号端口接工作电压3.3V，芯片U2中的3号端口一端接3.3V工作电压，并经过C4导入大地，芯片U2中的4号端口导入大地，芯片U2中的1号端口接芯片U7A的16号端口，芯片U2中的2号端口接芯片U7A的17号端口，芯片U2中的5号端口接芯片U7A的18号端口，芯片U2中的6号端口接芯片U7A的84号端口。5.根据权利要求1所述的基于声纳的自转旋翼机避障系统，其特征是：所述的声纳传感器包括芯片U15，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董守田，尤天鹏，霍慧鑫，苏中滨，戴百生，贾银江，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23