一种飞行控制装置及无人机
技术领域
本实用新型涉及无人机技术领域，特别是指一种飞行控制装置及无人机。
背景技术
无人驾驶飞机是一种可执行多种任务、能多次使用的自主飞行器。随着无人机技术的进步，无人机在军事和民事领域都有着广阔的应用前景。
在无人机飞行中，航迹信息是飞行控制的基础。现有技术中，航迹信息大多由飞行控制装置中的主控模块通过与从控模块之间的通讯链路发送至从控模块，再由从控模块对接收到的航迹信息进行后续处理。不仅导致主控模块的负担较大，而且线路复杂。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种飞行控制装置及无人机，以能简化飞行控制装置的线路且减轻主控模块的负担。
本实用新型提供的一种飞行控制装置，包括：
主控模块，通过其RTK端口和IMU端口分别连接差分定位模块和惯性测量装置，用于接收惯性测量装置提供的惯性数据和差分定位模块提供的位置数据以生成航迹数据；
射频收发模块，其通信端口通过上、下行数据线连接所述主控模块的通信端口；
从控模块，通过其数据接收端口与所述下行数据线连接，用于通过该下行数据线截获主控模块下行传输的航迹数据并存储；
所述差分定位模块用于接收卫星定位数据，以及通过其数据接收端口与所述上行数据线相连，接收由射频收发模块上行传输的基准站的定位数据，并根据卫星定位数据和基准站定位数据计算出所述位置数据。
由上，从控模块通过其数据接收端口与射频收发模块和主控模块之间的下行数据线连接，可以通过该下行数据线截获主控模块传输的航迹数据并存储，不需要主控模块专门将航迹数据发送至从控模块，因此，通过这样的设置，减轻了主控模块的负担，并且，从线路的角度讲，减少了主控模块与从控模块之间用来传输航迹的线路，使飞行控制设备的线路得以优化。
作为第一方面的一种实现方式，所述主控模块还通过一端口连接所述差分定位模块的复位端口，用于向所述差分定位模块发送复位信号。
由上，通过在主控模块上设置用于控制差分定位模块的复位端口，并通过该端口向差分定位模块发送复位信号，解决了差分定位模块死机时导致的无法复位重启的问题。
作为第一方面的一种实现方式，所述主控模块还通过一端口连接所述差分定位模块的PPS信号端口，用于接收所述差分定位模块的秒脉冲信号。
由上，将主控模块一端口与差分定位模块的PPS信号端口连接，可以实现主控模块与其他设备进行时钟同步，减小数据延迟。
作为第一方面的一种实现方式，所述主控模块与从控模块之间还通过一对应的复位端口以及一对应的串口连接，以实现互相通信。
由上，主控模块与从控模块之间通过一对应的复位端口进行连接，可以实现主控模块控制从控模块实现复位。主控模块与从控模块之间通过一对应的串口连接，可以实现主控模块与从控模块之间的互相通信。
作为第一方面的一种实现方式，所述主控模块还通过CAN端口由CAN总线连接吊舱的CAN端口。
作为第一方面的一种实现方式，所述主控模块还通过一通信端口连接跟踪模块的通信端口。
由上，通过设置跟踪模块，可以实现对目标的跟踪。
作为第一方面的一种实现方式，所述从控模块还设有Smbus接口，以实现与智能电池的互相通信。
由上，通过设置SMBUS接口单元，可以使用户直接使用具有SMBUS接口的智能电池，提高客户体验感。
作为第一方面的一种实现方式，所述主控模块还包括至少以下之一：
用于接指示灯的端口、用于连接空速管的空速计端口、用于接收遥控器信号的通信端口。
作为第一方面的一种实现方式，所述从控模块应至少包括以下之一：SD卡端口、USB端口。
由上，从控模块上设置SD卡端口，用于连接SD卡，以存储信息。从控模块上设置USB端口，可以通过USB端口连接外部设备，用于上传或下载数据。
一种无人机，包括上述飞行控制装置。
综上，本实用新型通过将从控模块通过其数据接收端口与主控模块和射频收发模块之间的下行数据线连接，不仅可以节约一组主控模块和从控模块之间的通讯端口以及通讯链路，而且可以减轻主控模块的负担。
附图说明
图1为本申请实施例提供的飞行控制装置的结构示意图；
图2为本申请的实施例提供的飞行控制装置的整体硬件电路原理图；
图3为本申请的实施例提供的主控模块、从控模块及电台之间的数据传输过程的示意图。
附图标记：
100-主控模块、200-差分定位模块、300-惯性测量装置、400-射频收发模块
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不局限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一第二第三等”或模块A、模块B、模块C等，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
结合图1和图2，本申请的其中一个实施例提供了一种飞行控制装置，包括：主控模块100，通过其RTK端口连接差分定位模块(RTK)200，通过其IMU端口连接惯性测量装置300。该主控模块100用于接收惯性测量装置300提供的惯性数据和差分定位模块200提供的位置数据用以生成航迹数据。射频收发模块(电台)400，其通信端口通过上、下行数据线连接主控模块100的通信端口，以实现两者的双向通信。从控模块500，通过其数据接收端口与主控模块100和射频收发模块400之间的下行数据线连接，用于通过该下行数据线截获主控模块100下行传输的航迹数据并进行存储。差分定位模块200用于接收卫星定位数据，以及通过其数据接收端口与主控模块100和射频收发模块400之间的上行数据线相连，接收由射频收发模块400上行传输的基准站的定位数据，并根据卫星定位数据和基准站定位数据计算出所述位置数据。优选的，主控模块100和从控模块500可以集成在一控制底板上，以节省空间。
本实施例中，选用差分定位模块200可以大大提高定位精度。另外，在主控模块100和从控模块500的控制底板上可以设置相应的接口，以兼容多个厂家的RTK板卡。例如，可以在该控制底板上设置两组接口，其中一组接口通过调整线序，可以接入两个主流厂家的RTK，另外一组接口与另以厂家的RTK相适配。在本实施例中，差分定位模块的型号优选为MB2&K726&UB482&topcon-B111。实际应用中，可以根据不同的工况选择其他型号的定位模块。
在本实施例中，差分定位模块200与主控模块100通过RTK端口连接以传输MB2协议、定位数据、航向数据等数据，实现了通过主控模块100直接控制差分定位模块200，而不需要差分定位模块200内置MCU，因此节省了该MCU及相关电路的成本，优化了数据传输和处理的路径，同时也达到降低重量和节省空间的效果。
另一方面，现有技术中，地面端的定位数据(PPK数据)从地面端传入差分定位模块，再由差分定位模块通过其MCU通过CAN总线给入主控模块。而本实施例的技术方案，通过将差分定位模块200与主控模块100和射频收发模块400之间的上行数据线相连，使地面端的PPK数据从射频收发模块400获得,射频收发模块400可以直接将PPK数据给到差分定位模块200，由此，数据传输和处理路径不同，可以减少一次数据打包分发，减少运算量，提高运算速度。
如图3所示，现有技术中，所有的航迹信息都是主控模块主导的，以致主控模块的负担较大。另外，主控模块需要将航迹信息发送至从控模块，从控模块再将航迹信息存储到SD卡中，因此，此时需要单独设置一条额外的通讯链路，如图3中虚线所示。本实施例提供的技术方案中，主控模块100无需将航迹信息发送至从控模块500，而是将收到的航迹与COM3电台数据的TX数据合并在一条通讯链路上发送至射频收发模块400，从控模块500会持续监测主控模块100的COM3数据，截取航迹数据，然后主动存入从控模块500的SD卡中。通过主控模块100和从控模块500的相互配合作业，可以减少一路硬件连接串口，同时可以减少一次数据的打包分发和解析计算，提高效率。另外，本实施例中的主控模块100主要控制无人机的起降、控制无人机的姿态、控制无人机的自主飞行等。从控模块主要处理一些优先级别不高的事情，协助主控模块工作。例如：从控模块可以用于控制无人机端指示灯的亮灭。
主控模块100还通过一端口连接差分定位模块200的复位端口，用于向差分定位模块200发送复位信号，以实现主控模块100控制差分定位模块200的重启。具体的，当差分定位模块200出现故障需要复位重启时，由于现有技术中差分定位模块与主控模块是独立设置的，因此，主控模块中CPU无法对差分定位模块进行复位控制。在本实施例中，通过在差分定位模块200与主控模块100设置复位端口，差分定位模块200需要复位时，主控模块100通过复位端口向差分定位模块200发送复位信号，控制差分定位模块200的复位重启。
主控模块100还通过一端口连接差分定位模块的PPS信号端口，用于接收差分定位模块200的秒脉冲信号。PPS(Pulse Per Second)接口可以用来与其他设备进行时钟同步，以减小数据延迟。其中，1pps＝1Hz＝1次/秒。
主控模块100与从控模块500之间还通过一对应的复位端口以及一对应的串口连接，以实现互相通信。具体的，当从控模块500需要复位重启是，主控模块100可以通过该复位端口向从控模块500发送复位信号，已控制从控模块500的复位。
在本实施例中，主控模块100还包括用于连接电源的电源端口、用于连接指示灯的指示灯端口、用于连接CAN总线的CAN端口、用于连接控制负载的CH端口、用于电压采集的AD端口、COM串口、用于连接空速管的空速计端口、用于接收遥控器信号的通信端口等。从控模块500还包括用于连接SD卡的SD卡端口、用于连接USB的USB端口等。射频收发模块400还包括用于连接电台天线的电台天线端口、用于连接信号指示灯的信号指示灯端口、用于连接电源的电源端口等。差分定位模块200还包括用于连接RTK天线的RTK天线端口、用于连接信号指示灯的信号指示灯端口、用于连接电源的电源端口等。
另外，主控模块100还通过一通信端口连接跟踪设备、图像拍摄设备、GPS设备和无人机姿态控制设备。另外，在本实施例中，跟踪设备与图像拍摄设备相连，用于实现对目标的跟踪控制操作。
在本实施例中，从控模块500还设有SMBUS接口，以实现与智能电池的互相通信。具体的，SMBUS(System Management Bus,系统管理总线)作为标准智能电池的一种协议，将SMBUS接口设置于从控模块500，可以使客户直接使用具有SMBUS接口的智能电池，提高用户的体验感。
在本申请的另外一个实施例中，以一搭载于无人机中的该飞行控制装置为例，同时参见图2示出的电路原理图，对本申请工作原理进一步详细说明：
无人机飞行过程中，差分定位模块200(本例中为RTK)实时通过其天线接收卫星的定位数据(如GPS的定位数据)；
另一方面，射频收发模块400(本例中为P400电台)通过其天线实时接收地面端传输的定位数据，通过图2示出的差分定位模块200的接收串口(MB2_UART2PPK)，将地面端的定位数据传输给差分定位模块200；
差分定位模块200基于来自卫星和地面端的定位数据采用载波相位差分技术计算出高精度的定位数据，并传输给图2示出的主控模块100的RTK串口；
主控模块100接收所述高精度的定位数据、来自3余度IMU的三轴姿态角(或角速率)以及加速度数据、来自相应端口的其他传感器的数据(如气压数据、空速数据、智能电池信息等)，并据此控制无人机的飞行。
另一方面，主控模块100生成当前的航迹数据，发送至射频收发模块400的串口(Serial TXD)，以由射频收发模块400通过其天线传输给地面端；
并且，从控模块500监控由主控模块100发送至射频收发模块400的串口(SerialTXD)的航迹数据，将所述航迹数据捕获并存储至SD卡中。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
