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一种无人机 导航系统

阅读：360发布：2020-05-14

专利汇可以提供一种无人机导航系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种无人机导航系统，包括传感器模块、预处理模块、A/D转换器、DSP、主处理器、无线通信模块、GPS模块，所述传感器模块、预处理模块、A/D转换器、DSP、主处理器、无线通信模块依次连接，所述GPS模块连接主处理器；所述传感器模块采集无人机的飞行状态；所述预处理模块包括依次连接的比例放大电路、稳定补偿电路、滤波输出电路；所述A/D转换器用以将无人机飞行状态的模拟信息转换为数字信息；所述DSP用以对无人机飞行状态数字信息进行惯性信息解算以获得惯性导航信息；所述主处理器将GPS发送的导航信息与DSP发送的惯性导航信息进行信息融合以获得精确的导航信息，然后通过无线通信模块将无人机导航信息发送至地面控制站。，下面是一种无人机导航系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无人机导航系统，其特征在于，包括传感器模块、预处理模块、A/D转换器、DSP、主处理器、无线通信模块、GPS模块，所述传感器模块、预处理模块、A/D转换器、DSP、主处理器、无线通信模块依次连接，所述GPS模块连接主处理器；所述传感器模块采集无人机的飞行状态；所述预处理模块包括依次连接的比例放大电路、稳定补偿电路、滤波输出电路；比例放大电路的输入端连接所述传感器模块的信号输出端，比例放大电路的输出端连接稳定补偿电路的输入端，稳定补偿电路的输出端连接滤波输出电路的输入端，滤波输出电路的输出端连接所述A/D转换器的输入端；所述A/D转换器用以将无人机飞行状态的模拟信息转换为数字信息；所述DSP用以对无人机飞行状态数字信息进行惯性信息解算以获得惯性导航信息；所述主处理器将GPS发送的导航信息与DSP发送的惯性导航信息进行信息融合以获得精确的导航信息，然后通过无线通信模块将无人机导航信息发送至地面控制站。
2.根据权利要求1所述的一种无人机导航系统，其特征在于，所述传感器模块包括三轴陀螺仪、三轴加速度计。
3.根据权利要求1所述的一种无人机导航系统，其特征在于，所述比例放大电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接传感器模块的信号输出端，电阻R1的另一端连接电容C1、电阻R2的一端和运放器A1的同相输入端，电容C1、电阻R2的另一端接地，运放器A1的反相输入端连接电阻R3、R4的一端，电阻R3的另一端连接运放器A1的输出端和电阻R5的一端，电阻R4的另一端接地，电阻R5的另一端连接稳定补偿电路的输入端。
4.根据权利要求3所述的一种无人机导航系统，其特征在于，所述稳定补偿电路包括运放器A2，运放器A2的同相输入端连接电阻R5的另一端，运放器A2的反相输入端通过电阻R6接地，运放器A2的输出端通过电阻R7连接稳压二极管DZ1的阴极和跟随器A3的反相输入端，稳压二极管DZ1的阳极连接滤波输出电路的输入端，跟随器A3的同相输入端连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接跟随器A3的输出端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接运放器A2的同相输入端。
5.根据权利要求4所述的一种无人机导航系统，其特征在于，所述滤波输出电路包括电感L1和电容C1，电感L1的一端通过电阻R9连接稳压二极管DZ1的阳极，电感L1的另一端连接电容C3的一端和A/D转换器，电容C3的另一端接地。

说明书全文

一种无人机 导航系统

技术领域

[0001] 本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机导航系统。

背景技术

[0002] 由于无人机具有体型小、成本低等优势，而且随着飞控技术、通信技术和电子技术的快速发展，无人机的性能不断增强、类型不断增多，使其在军用领域和民用领域中的应用需求不断增大。

[0003] 导航系统对于无人机至关重要，但是由于应用于小型无人机的导航系统受体积、重量和成本的限制，传感器的性能都很有限，故一般需采用惯性导航与GPS导航相结合的方式进行导航。

[0004] 传统无人机导航系统的惯性导航采用传感器进行飞行状态的数据采集，然后通过 AD转换器对传感器采集得到的数据进行转换。接着，导航系统的主处理器将AD转换器转换后的数据与GP所采集的数据进行数据融合并解算，最终获得准确的导航信息。

[0005] 在需要维持高数据更新率的高动态环境下，需要消耗大量主处理器时间来对数据进行解算。另一方面，如果无人机工作在强干扰环境下，为了获得高质量的导航信号，主处理器需要对数据进行滤波等处理，也需要消耗大量的主处理器时间。因此，如果无人机工作在强干扰环境下，现有技术中的导航系统难以同时满足高质量的导航信号输出和高速数据更新的需求。

发明内容

[0006] 针对上述现有技术的不足，本发明提供一种无人机导航系统，通过设置预处理模块和DSP使主处理器无需再对惯性导航传感器所采集的数据进行复杂预处理。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0008] 包括传感器模块、预处理模块、A/D转换器、DSP、主处理器、无线通信模块、GPS 模块，所述传感器模块、预处理模块、A/D转换器、DSP、主处理器、无线通信模块依次连接，所述GPS模块连接主处理器；所述传感器模块采集无人机的飞行状态；所述预处理模块包括依次连接的比例放大电路、稳定补偿电路、滤波输出电路；比例放大电路的输入端连接所述传感器模块的信号输出端，比例放大电路的输出端连接稳定补偿电路的输入端，稳定补偿电路的输出端连接滤波输出电路的输入端，滤波输出电路的输出端连接所述A/D转换器的输入端；所述A/D转换器用以将无人机飞行状态的模拟信息转换为数字信息；所述DSP用以对无人机飞行状态数字信息进行惯性信息解算以获得惯性导航信息；所述主处理器将GPS发送的导航信息与DSP发送的惯性导航信息进行信息融合以获得精确的导航信息，然后通过无线通信模块将无人机导航信息发送至地面控制站。

[0009] 进一步的，所述传感器模块包括三轴陀螺仪、三轴加速度计。

[0010] 进一步的，所述比例放大电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接传感器模块的信号输出端，电阻R1的另一端连接电容C1、电阻R2的一端和运放器A1的同相输入端，电容C1、电阻R2的另一端接地，运放器A1的反相输入端连接电阻R3、R4的一端，电阻 R3的另一端连接运放器A1的输出端和电阻R5的一端，电阻R4的另一端接地，电阻R5 的另一端连接稳定补偿电路的输入端。

[0011] 进一步的，所述稳定补偿电路包括运放器A2，运放器A2的同相输入端连接电阻R5 的另一端，运放器A2的反相输入端通过电阻R6接地，运放器A2的输出端通过电阻R7 连接稳压二极管DZ1的阴极和跟随器A3的反相输入端，稳压二极管DZ1的阳极连接滤波输出电路的输入端，跟随器A3的同相输入端连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接跟随器A3的输出端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接运放器A2的同相输入端。

[0012] 进一步的，所述滤波输出电路包括电感L1和电容C1，电感L1的一端通过电阻R9 连接稳压二极管DZ1的阳极，电感L1的另一端连接电容C3的一端和A/D转换器，电容 C3的另一端接地。

[0013] 有益效果：本发明能够弥补无人机工作在强干扰环境下，现有技术中的导航系统难以同时满足高质量的导航信号输出和高速数据更新的需求；本发明通过设置预处理模块和DSP使主处理器无需再对惯性导航传感器所采集的数据进行复杂预处理，只需将GPS 发送的导航信息与DSP发送的惯性导航信息进行信息融合便可以获得精确的导航信息。

[0014] 本发明通过信号处理电路对传感器模块的输出信号进行调节，信号处理电路包括比例放大电路、稳定补偿电路和滤波输出电路，其中，比例放大电路中运放器A1对传感器的输出信号进行比例放大，再送入稳定补偿电路中进行调节，最后经LC滤波后输出到控制器的信号采集端，电路设计简单巧妙，可以有效地提高信号传递的稳定性和精确性，具有很好的实用价值。附图说明

[0015] 图1为本发明的结构示意图；

[0016] 图2为预处理模块的电路图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。

[0018] 如图1所示，本发明包括传感器模块、预处理模块、A/D转换器、DSP、主处理器、无线通信模块、GPS模块。

[0019] 所述传感器模块采集无人机的飞行状态，包括三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴陀螺仪采集无人机的角速率信号，三轴加速度计采集无人机的加速度信号。

[0020] 所述预处理模块包括依次连接的比例放大电路、稳定补偿电路、滤波输出电路。

[0021] 所述A/D转换器对输入的经过预处理的无人机飞行状态的模拟信号进行采样和量化，获得数字化的无人机飞行状态信号，并将数字化的无人机飞行状态信号输出到DSP 进行处理。

[0022] 所述DSP用以对无人机飞行状态数字信息进行惯性信息解算以获得惯性导航信息。

[0023] 所述主处理器将GPS发送的导航信息与DSP发送的惯性导航信息进行信息融合以获得精确的导航信息，然后通过无线通信模块将无人机导航信息发送至地面控制站。

[0024] 本发明通过设置预处理模块和DSP使主处理器无需再对惯性导航传感器所采集的数据进行复杂预处理，只需将GPS发送的导航信息与DSP发送的惯性导航信息进行信息融合便可以获得精确的导航信息。

[0025] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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