本發(fā)明涉及一種基于DSP模塊化小型無(wú)人機(jī)自駕儀，屬于無(wú)人機(jī)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

無(wú)人機(jī)（Unmaned Aerial Vehicle, UAV）是一種機(jī)上無(wú)人駕駛的、有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的、可重復(fù)使用的飛行器簡(jiǎn)稱(chēng)。與載人飛機(jī)相比較，它具有體積小、造價(jià)低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，備受世界各國(guó)青睞，擁有廣泛的民用和軍事用途。無(wú)人機(jī)自駕儀是無(wú)人機(jī)的核心部分，承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集，通信，控制量計(jì)算，控制量輸出等多重任務(wù)。無(wú)人機(jī)的先進(jìn)程度在很大程度上體現(xiàn)在其自駕儀上。從總體情況來(lái)看，我國(guó)無(wú)人機(jī)在軍事領(lǐng)域發(fā)展迅速，目前很多技術(shù)已經(jīng)走在世界的前列，但是在民用方面，起步比較晚，應(yīng)用還比較有限。但是最近幾年，民用的小型無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛儀的研究有所增加，特別是高新技術(shù)企業(yè)，開(kāi)始研制自己無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛儀產(chǎn)品。但是由于無(wú)人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的限制，精度、性能與國(guó)外的同期產(chǎn)品相比差距還比較大，無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛儀的產(chǎn)品數(shù)量和功能也很有限，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品較少。要想從根本上提高自己的無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛儀產(chǎn)品，就必須走自主研發(fā)的道路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種可以有利于換擋控制的基于DSP模塊化小型無(wú)人機(jī)自駕儀。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

一種基于DSP模塊化小型無(wú)人機(jī)自駕儀，包括處理器、GPS、AD轉(zhuǎn)換器、SRAM、EEPROM、模擬器、功率放大電路、接收機(jī)、JTAG、遠(yuǎn)程電臺(tái)、陀螺儀組合、加速度計(jì)組合以及傳感器組合，其中處理器分別與GPS、AD轉(zhuǎn)換器、SRAM、EEPROM、模擬器、功率放大電路、接收機(jī)、JTAG以及遠(yuǎn)程電臺(tái)相連接，AD轉(zhuǎn)換器分別與陀螺儀組合、加速度計(jì)組合以及傳感器組合連接，功率放大電路連接一信號(hào)控制器，處理器包括DSP芯片，內(nèi)部集成有SCI（異步串行通信接口）和SPI（同步串行通信接口）。

優(yōu)選地，上述陀螺儀組合包括三個(gè)方向的陀螺儀，加速度計(jì)組合包括三個(gè)方向的加速度計(jì)，傳感器組合包括兩個(gè)氣壓傳感器。

優(yōu)選地，上述AD轉(zhuǎn)換器包括高精度的AD轉(zhuǎn)換芯片。

優(yōu)選地，上述模擬器輸出模擬信號(hào)。

優(yōu)選地，自駕儀還包括一電源，包括電壓轉(zhuǎn)換芯片，固定輸出設(shè)計(jì)可以輸出+3.3V，+5V和+12V，可調(diào)電壓輸出范圍在+1.2V到+37V，其能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開(kāi)關(guān)頻率為 150KHz。

優(yōu)選地，上述處理器具有150MHz的高速處理能力，具有32位浮點(diǎn)處理單元，6個(gè)DMA通道支持ADC、McBSP和EMTF，有多達(dá)18路的PWM輸出，其中6路為T(mén)I特有的更高精度的PWM輸出（HRPWM），12位16通道ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的基于DSP模塊化小型無(wú)人機(jī)自駕儀，用單一高性能的處理器DSP芯片來(lái)完成自駕儀設(shè)計(jì)的改進(jìn)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，性能先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)人機(jī)的精確智能控制。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于DSP模塊化小型無(wú)人機(jī)自駕儀結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1-處理器；2-GPS；3-AD轉(zhuǎn)換器；4-SRAM；5-EEPROM；6-模擬器；7-功率放大電路；8-接收機(jī)；9-JTAG；10-遠(yuǎn)程電臺(tái)；11-陀螺儀組合；12-加速度計(jì)組合；13-傳感器組合；14-電源；15-信號(hào)控制器。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種基于DSP模塊化小型無(wú)人機(jī)自駕儀，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供的基于DSP模塊化小型無(wú)人機(jī)自駕儀，包括處理器1、GPS2、AD轉(zhuǎn)換器3、SRAM4、EEPROM5、模擬器6、功率放大電路7、接收機(jī)8、JTAG9、遠(yuǎn)程電臺(tái)10、陀螺儀組合11、加速度計(jì)組合12以及傳感器組合13，其中處理器1分別與GPS2、AD轉(zhuǎn)換器3、SRAM4、EEPROM5、模擬器6、功率放大電路7、接收機(jī)8、JTAG9以及遠(yuǎn)程電臺(tái)10相連接，所述AD轉(zhuǎn)換器3分別與陀螺儀組合11、加速度計(jì)組合12以及傳感器組合13連接，所述功率放大電路7連接一信號(hào)控制器15，所述處理器1包括DSP芯片，內(nèi)部集成有SCI（異步串行通信接口）和SPI（同步串行通信接口）。

其中，陀螺儀組合11包括三個(gè)方向的陀螺儀，所述加速度計(jì)組合12包括三個(gè)方向的加速度計(jì)，所述傳感器組合13包括兩個(gè)氣壓傳感器。AD轉(zhuǎn)換器3包括高精度的AD轉(zhuǎn)換芯片。模擬器6輸出模擬信號(hào)。自駕儀還包括一電源14，包括電壓轉(zhuǎn)換芯片，固定輸出設(shè)計(jì)可以輸出+3.3V，+5V和+12V，可調(diào)電壓輸出范圍在+1.2V到+37V，其能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開(kāi)關(guān)頻率為 150KHz。處理器1具有150MHz的高速處理能力，具有32位浮點(diǎn)處理單元，6個(gè)DMA通道支持ADC、McBSP和EMTF，有多達(dá)18路的PWM輸出，其中6路為T(mén)I特有的更高精度的PWM輸出HRPWM，12位16通道ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

本發(fā)明的處理器是面向工業(yè)控制的帶有浮點(diǎn)運(yùn)算的高性能芯片DSP，將利用該DSP芯片的SCI（異步串行通信接口）和SPI（同步串行通信接口）模塊完成與地面站通信，接收GPS2的信號(hào)和采集高精度AD轉(zhuǎn)換器3的信息；利用DSP的AD轉(zhuǎn)換裝置采集對(duì)精度要求不高的模擬量；利用DSP的eCAP裝置采集遙控器接收機(jī)的信號(hào)；利用DSP的ePWM裝置輸出PWM控制信號(hào)，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大芯片放大后控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。組合導(dǎo)航裝置的傳感采用基于MEMS（微機(jī)電技術(shù)）技術(shù)的陀螺儀組合11（三個(gè)方向的陀螺）、加速度計(jì)組合12（三個(gè)方向的加速度計(jì)）和傳感器組合13（兩個(gè)氣壓傳感器）測(cè)量無(wú)人機(jī)的角速度、加速度、氣壓等信息；采用GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星導(dǎo)航信息。電源14利用電源轉(zhuǎn)換芯片得到自駕儀所需的各種電壓值。

其中，自動(dòng)駕駛儀在飛行時(shí)采用電池供電，為了增加其工作時(shí)間，采用三塊大容量的鋰電池串聯(lián)為之供電，串聯(lián)后的電壓為+12V。電源的穩(wěn)定性在一定程度上會(huì)影響到處理器的運(yùn)行、傳感器的精度、A/D轉(zhuǎn)換的精度、輸出信號(hào)的穩(wěn)定性等方面。本款自動(dòng)駕駛儀需要+5V、+3.3V、+1.8V等多檔電源。為了獲得穩(wěn)定的電源電壓，減少數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的串?dāng)_，陀螺儀、加速度計(jì)等模擬量部分要和數(shù)字量部分要分開(kāi)供電。

在電源設(shè)計(jì)中，首先要將+12V的總供電電壓轉(zhuǎn)換成+5V，本發(fā)明采用LM2596s-5.0電壓轉(zhuǎn)換芯片。該芯片固定輸出設(shè)計(jì)可以輸出+3.3V，+5V和+12V，可調(diào)電壓輸出范圍在+1.2V到+37V，其能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開(kāi)關(guān)頻率為 150KHz，與低頻開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。該器件只需4個(gè)外接元件，可以使用通用標(biāo)準(zhǔn)的電感，這極大的簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。

處理器1是自動(dòng)駕駛儀的核心，主要負(fù)責(zé)采集各種信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后把處理結(jié)果輸出，以達(dá)到控制無(wú)人機(jī)的目的。所選擇的處理器1接口要豐富以滿足信號(hào)采集和控制輸出的要求，同時(shí)要有足夠的數(shù)據(jù)處理能力，以保證控制算法的實(shí)現(xiàn)和保證一定的控制精度。處理器1的設(shè)計(jì)主要包括供電部分設(shè)計(jì)，時(shí)鐘設(shè)計(jì)，引導(dǎo)加載選擇模式設(shè)計(jì)和JTAG接口設(shè)計(jì)。

本發(fā)明采用的是三個(gè)相同的角速率陀螺儀，安裝位置相互垂直正交，這樣就可以測(cè)量無(wú)人機(jī)三個(gè)軸的角度率。加速度計(jì)采用單軸加速度計(jì)，該傳感器采用8腳DIP塑封，測(cè)量范圍是-1.7～1.7g，靈敏度是1.2V/g，最大零點(diǎn)誤差125mg，單擊+5V供電，雙向加速度測(cè)量。該芯片具有良好的穩(wěn)定性，可靠的精度，并且具有較好的負(fù)載和抗沖擊能力，可滿足自駕儀的需要。和陀螺儀一樣，也需要三個(gè)相互垂直安裝的相同的加速度計(jì)來(lái)測(cè)量無(wú)人機(jī)三個(gè)軸向的加速度。氣壓傳感器是利用大氣壓力變化轉(zhuǎn)化成電壓進(jìn)行測(cè)量的傳感器。自動(dòng)駕駛儀上主要有兩個(gè)氣壓傳感器，一個(gè)用于測(cè)量飛機(jī)的靜壓，是由無(wú)人機(jī)飛行高度的變化產(chǎn)生大氣壓力的變化，與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，該壓力值主要用來(lái)計(jì)算無(wú)人機(jī)的高度；另一個(gè)用于測(cè)量飛機(jī)的動(dòng)壓，主要是測(cè)量無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上大氣壓強(qiáng)大小，通過(guò)該壓力值與靜壓值可以計(jì)算出無(wú)人機(jī)相對(duì)于空氣的速度。

本發(fā)明提供的基于DSP模塊化小型無(wú)人機(jī)自駕儀，用單一高性能的處理器DSP芯片來(lái)完成自駕儀設(shè)計(jì)的改進(jìn)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，性能先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)人機(jī)的精確智能控制。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。