一种基于贯流风机的自动导航飞行控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于贯流风机的自动导航飞行控制系统。本实用新型专利技术包括供电电源模块、微处理器模块、机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、数字罗盘模块、无线数据收发模块、GPS定位导航模块、串口/SWD调试接口电路和信号输入/输出接口。机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、数字罗盘模块、GPS定位导航模块和无线数据收发模块通过串行总线与微处理器模块连接；供电电源模块为微处理器模块、机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、无线收发模块、串口/SWD调试接口电路和机体状态指示电路提供工作电源。本实用新型专利技术集机身姿态控制、飞行高度检测、无线收发等功能于一体，机体飞行具有可靠稳定性与操控性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于信号检测
，涉及一种用于贯流风机的四轴飞行器自动导航控制系统。
技术介绍
贯流风机，又称横流风机，是一类特殊风机，叶轮为多叶式、长圆筒形，具有前向多翼形叶片，具有结构简单、体积小、产生的气流平稳、动压系数较高等特点，近来被广泛应用于家用电器和空调设备等低压通风换气的场合。贯流风机相比于旋翼作为驱动方式拥有多项优势:由于轴向长度不受限制，可以根据不同的使用需要任意选择叶轮的长度，调整动力；气流贯穿叶轮流动，受叶片两次力的作用，因而能到达的距离更远；无紊流，出风均匀；风道既能保护叶片，也防止飞行中叶片伤人；四轴旋翼飞行器具有非线性、强耦合、极为复杂和特殊的动力学特性和飞行姿态等一系列特性，会导致旋翼的弹性形变、振动、机身自旋等问题，而贯流风机的稳定出风特性，使这些问题的影响不再明显。目前国外诸多高校、研究团体和商业机构主要对多旋翼飞行器及其应用进行大量密集的研究和探索，但多以四轴旋翼飞行器为主；而国内，无论在科研还是商业领域都鲜有关于多旋翼飞行器报道，更不用说基于贯流风机作为动力驱动的四轴飞行器。尽管市面上出现了一些相对功能完备，技术成熟的飞行器控制板，但也多是针对航空模型爱好者的多旋翼四轴飞行器，其中大多使用低成本、低精度传感器，难以达到专业惯性制导单元的精度和可靠性，因而在抗外力扰动、操控性等方面无法满足实际要求。同时，这些产品往往不具备或只具备极为简单的导航方式，仅能在肉眼的可视范围内使用手动遥控控制飞行，潜在的商用价值和实用价值还远未被开发。
技术实现思路
本技术针对现有飞行器控制系统对贯流风机驱动的飞行器无人自动导航、巡航、返航等功能开发和支 持的不足，提供了一种用于贯流风机的四轴飞行器自动导航控制系统。本技术解决技术问题所采用的技术方案为:本技术包括供电电源模块、微处理器模块、机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、数字罗盘模块、无线数据收发模块、GPS定位导航模块、串口 /SWD调试接口电路和信号输入/输出接口。机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、数字罗盘模块、GPS定位导航模块和无线数据收发模块通过串行总线与微处理器模块连接；供电电源模块为微处理器模块、机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、无线收发模块、串口 /SWD调试接口电路和机体状态指示电路提供工作电源。所述供电电源模块包括+5V电源转换稳压电路、模拟电源转换稳压电路、数字电源转换稳压电路、电量检测电路、机体状态指示电路和滤波抗干扰电路。所述+5V电源转换电路包括第一开关型电源转换芯片U1、第一肖特基整流管D1、第一稳流电感L1、第一电阻R1、第二电阻R2、第九电容C9、第十电容CIO、第i^一电容Cll和第十二电容C12 ;第一开关型电源转换芯片Ul的+VIN端与驱动电源PVCC相连；第一开关型电源转换芯片Ul的GND与电源地PGND相连；第一开关型电源转换芯片Ul的(S /OFF端与电源地PGND相连；第一肖特基整流管Dl的一端与第一开关型电源转换芯片Ul的OUT端相连,另一端与电源地PGND相连；第一稳流电感LI的一端与第一开关型电源转换芯片Ul的OUT端相连，另一端与+5V相连；第一电阻Rl —端与+5V相连，另一端与第一开关型电源转换芯片Ul的FB端相连；第二电阻R2 —端与电源地PGND相连,另一端与第一开关型电源转换芯片Ul的FB端相连；第九电容R9 —端与驱动电源PVCC相连,另一端与电源地PGND相连；第十电容RlO —端与驱动电源PVCC相连，另一端与电源地PGND相连 ’第i^一电容Rll —端与+5V相连，另一端与电源地PGND相连；第十二电容R12 —端与+5V相连，另一端与电源地PGND相连。所述第一开关型电源转换芯片Ul的型号是LM2596-ADJ，第一肖特基整流管Dl的型号是SS34。所述模拟电源转换电路包括第二线性电压调节芯片U3、第二电容C2、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第四电阻R4 ;第二线性电压调节芯片U3的VIN端与+5V相连；第二线性电压调节芯 片U3的GND端与模拟地AGND相连；第二线性电压调节芯片U3的VOUT端与模拟电源AVCC相连；第二电容C2的正极与+5V相连，负极与模拟地AGND相连；第六电容C6的一端与+5V相连,另一端与模拟地AGND相连；第七电容C7的一端与模拟电源AVCC相连，另一端与模拟地AGND相连；第八电容C8的一端与模拟电源AVCC相连，另一端与模拟地AGND相连；第四电阻R4 —端与电源地PGND相连，另一端与模拟地AGND相连。所述数字电源转换电路包括第一线性电压调节芯片U2、第一电容Cl、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第三电阻R3 ;第一线性电压调节芯片U2的VIN端与+5V相连；第一线性电压调节芯片U2的GND端与数字地DGND相连；第一线性电压调节芯片U2的VOUT端与数字电源DVCC相连；第一电容Cl的正极与+5V相连，负极与数字地DGND相连；第三电容C3的一端与+5V相连，另一端与数字地DGND相连；第四电容C4的一端与数字电源DVCC相连，另一端与数字地DGND相连；第五电容C5的一端与数字电源DVCC相连，另一端与数字地DGND相连；第三电阻R3的一端与电源地PGND相连，另一端与数字地DGND相连。所述第一线性电压调节芯片U2和第二线性电压调节芯片U3的型号是LMl117-3.3。所述电量检测电路包括第二十三电阻R23、第二十四电阻R24 ;第二十四电阻R24一端与驱动电源PVCC相连，另一端与第一微处理器U4的VBAT-CH端相连；第二十三电阻R23 —端与第一微处理器U4的VBAT-CH端相连，另一端与电源地PGND相连。所述机体状态指示电路包括第一蜂鸣器LS1、第一三极管Q1、第一发光二极管DS1、第二发光二极管DS2、第三发光二极管DS3、第i^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第十四电阻R14 ;第一蜂鸣器的正极与模拟电源AVCC相连，负极与第一三极管Ql的集电极相连；第十四电阻R14的一端与第一三极管Ql的基极相连，另一端与第一微处理器U4的BELL端相连；第一三极管Ql的发射极与模拟地AGND相连；第^^一电阻Rll的一端与+5V电源相连,另一端与第一发光二极管DSl的正极相连；第一发光二极管DSl的负极与电源地PGND相连；第十二电阻R12的一端与数字电源DVCC相连，另一端与第二发光二极管DS2的正极相连；第二发光二极管DS2的负极与第一微处理器U3的LEDl端相连；第十三电阻R13的一端与模拟电源AVCC相连，另一端与第三发光二极管DS3的正极相连；第三发光二极管DS3的负极与第一微处理器U4的LED2端相连。所述第一三极管Ql的型号是8050。所述滤波抗干扰电路包括第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二i^一电容C21、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第二十四电容C24和第二十五电容C25 ;第十八电容C18的一端与数字电源DVCC相连，另一端与数字地DGND相连；第十九电容C19的一端与数字电源DVCC相连，另一端与数字地DGND相连；第二十电容C20的一端与数字电源DVCC相连，另一端与数字地DGND相连；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于贯流风机的自动导航飞行控制系统，包括供电电源模块、微处理器模块、机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、数字罗盘模块、无线数据收发模块、GPS定位导航模块、串口/SWD调试接口电路和信号输入/输出接口，其特征在于：机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、数字罗盘模块、GPS定位导航模块和无线数据收发模块通过串行总线与微处理器模块连接；供电电源模块为微处理器模块、机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、无线收发模块、串口/SWD调试接口电路和机体状态指示电路提供工作电源；所述供电电源模块包括+5V电源转换稳压电路、模拟电源转换稳压电路、数字电源转换稳压电路、电量检测电路、机体状态指示电路和滤波抗干扰电路；所述+5V电源转换电路包括第一开关型电源转换芯片U1、第一肖特基整流管D1、第一稳流电感L1、第一电阻R1、第二电阻R2、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11和第十二电容C12；第一开关型电源转换芯片U1的+VIN端与驱动电源PVCC相连；第一开关型电源转换芯片U1的GND与电源地PGND相连；第一开关型电源转换芯片U1的???????????????????????????????????????????????/OFF端与电源地PGND相连；第一肖特基整流管D1的一端与第一开关型电源转换芯片U1的OUT端相连，另一端与电源地PGND相连；第一稳流电感L1的一端与第一开关型电源转换芯片U1的OUT端相连，另一端与+5V相连；第一电阻R1一端与+5V相连，另一端与第一开关型电源转换芯片U1的FB端相连；第二电阻R2一端与电源地PGND相连，另一端与第一开关型电源转换芯片U1的FB端相连；第九电容R9一端与驱动电源PVCC相连，另一端与电源地PGND相连；第十电容R10一端与驱动电源PVCC相连，另一端与电源地PGND相连；第十一电容R11一端与+5V相连，另一端与电源地PGND相连；第十二电容R12一端与+5V相连，另一端与电源地PGND相连；?所述第一开关型电源转换芯片U1的型号是LM2596?ADJ，第一肖特基整流管D1的型号是SS34；所述模拟电源转换电路包括第二线性电压调节芯片U3、第二电容C2、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第四电阻R4；第二线性电压调节芯片U3的VIN端与+5V相连；第二线性电压调节芯片U3的GND端与模拟地AGND相连；第二线性电压调节芯片U3的VOUT端与模拟电源AVCC相连；第二电容C2的正极与+5V相连，负极与模拟地AGND相连；第六电容C6的一端与+5V相连，另一端与模拟地AGND相连；第七电容C7的一端与模拟电源AVCC相连，另一端与模拟地AGND相连；第八电容C8的一端与模拟电源AVCC相连，另一端与模拟地AGND相连；第四电阻R4一端与电源地PGND相连，另一端与模拟地AGND相连；所述数字电源转换电路包括第一线性电压调节芯片U2、第一电容C1、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第三电阻R3；第一线性电压调节芯片U2的VIN端与+5V相连；第一线性电压调节芯片U2的GND端与数字地DGND相连；第一线性电压调节芯片U2的VOUT端与数字电源DVCC相连；第一电容C1的正极与+5V相连，负极与数字地DGND相连；第三电容C3的一端与+5V相连，另一端与数字地DGND相连；第四电容C4的一端与数字电源DVCC相连，另一端与数字地DGND相连；第五电容C5的一端与数字电源DVCC相连，另一端与数字地DGND相连；第三电阻R3的一端与电源地PGND相连，另一端与数字地DGND相连；所述第一线性电压调节芯片U2和第二线性电压调节芯片U3的型号是LM1117?3.3；所述电量检测电路包括第二十三电阻R23、第二十四电阻R24；第二十四电阻R24一端与驱动电源PVCC相连，另一端与第一微处理器U4的VBAT?CH端相连；第二十三电阻R23一端与第一微处理器U4的VBAT?CH端相连，另一端与电源地PGND相连；所述机体状态指示电路包括第一蜂鸣器LS1、第一三极管Q1、第一发光二极管DS1、第二发光二极管DS2、第三发光二极管DS3、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第十四电阻R14；第一蜂鸣器的正极与模拟电源AVCC相连，负极与第一三极管Q1的集电极相连；第十四电阻R14的一端与第一三极管Q1的基极相连，另一端与第一微处理器U4的BELL端相连；第一三极管Q1的发射极与模拟地AGND相连；第十一电阻R11的一端与+5V电源相连，另一端与第一发光二极管DS1的...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云，胡琦逸，邹洪波，孔亚广，赵晓东，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：实用新型
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