专利名称：用于微型飞行器的数据记录仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及飞行器领域，更具体地说，本发明涉及用于微型飞行器的数据记录仪。
背景技术：
飞行数据记录仪是飞行器上用于记录飞行器各种飞行数据的设备。一般来说，数据记录仪与飞行器上的各种传感器相连接，以便记录传感器测得的信号。飞行数据记录仪在大型飞行器上已有应用，例如公知的装载在飞机上的“黑匣子”。
自从1992年美国提出“微型飞行器”的概念以来，微型飞行器因为具有特殊用途而倍受关注。一些国家投入了专项经费，研制翼展一米以下乃至150毫米以下的飞行器，并取得了相当的成果。微型飞行器执行的任务包括空中侦察、目标指示和通信中继等。微型飞行器的特征为飞行器尺寸6～100厘米，重量10～500克。
随着微型飞行器研究的深入，就有一种在微型飞行器上安装数据记录仪，以便记录飞行器的飞行数据，通过对飞行器特定飞行动作中传感器数据进行分行，可以得到飞行器的模型和控制规律。
而现有的用于大型飞机上的数据记录仪结构复杂，功能繁多，以至于其尺寸和重量都比较大。如前所述，由于微型飞行器尺寸和重量的限制，因此就需要用于微型飞行器的数据记录仪能够尽量小和轻，还要保证该数据记录仪工作的稳定性。

发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于微型飞行器使用的飞行数据记录仪。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于微型飞行器的数据记录仪，包括信号接口、A/D转换器、微处理器、存储器和电源管理电路。
所述信号接口包括多路模拟信号输入接口、I2C数字接口和UART串口；所述多路模拟信号输入接口与A/D转换器连接，多路模拟信号输入接口接收到的模拟信号经A/D转换器转换为数字信号后传输至所述微处理器；所述I2C数字接口和UART串口与所述微处理器连接，将其接收到的数字信号传输至所述微处理器。
所述存储器为FLASH存储器，与所述微处理器通过数据总线连接。
所述电源管理电路为数据记录仪提供所需的稳压电源。
所述A/D转换器和所述微处理器集成在一起。
所述电源管理电路包括电源接口和降压稳压器电路。
所述信号接口、A/D转换器、微处理器、存储器和电源管理电路集成在一块电路板上。
本发明采用集成度高、速度快、功耗低的微型处理器和高速大容量FLASH存储器，运用一体化、集成化设计手段，将信号接口、处理器、FLASH存储器、电源管理等元器件高度集成在同一块微小电路板上，制作出同时具有模拟信号输入、数字信号输入，适用于微型飞行器使用的微型飞行数据记录仪。本发明具有体积小、重量轻、功耗低，使用方便、灵活等特点。


图1为本发明的数据记录仪的组成框图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的数据记录仪具有多种信号接口，包括多路模拟信号输入接口1、I2C数字接口2和UART串口3。
多路模拟信号输入接口1可以输入飞行器上的陀螺、加速度计、磁强计、高度计、空速计等传感器(图中未示出)输出的模拟信号，多路模拟信号输入接口1的每一路接口都具有阻容去噪声滤波电路。
I2C数字接口2为I2C双线数字接口(TWI)，可以与飞行器上的I2C主机如自动驾驶仪(图中未示出)连接，以便输入主机输出的数字信号。I2C数字接口2可以和I2C主机进行最高速度为400Kbps的高速通信，其地址为16位进制数55H，主机可以通过此地址与其进行通讯。
飞行器上的GPS接收机(图中未示出)的数据通过UART串口3串行输入。UART串口3接收来自GPS接收机的数据，数据格式符合NMEA协议，主要有以下几种格式GPGGA，GPRMC，GPGSV等，从数据包中取得经度、纬度、高度、速度、航向等导航信息。
微处理器5内置有数据存储器和存储有程序的程序存储器。A/D转换器4采集多路模拟信号输入接口1上的模拟输入量，并转换为数字数据后按顺序存放在微处理器5内置的数据存储器中的内存中，供微处理器5进一步使用。I2C数字接口2和UART串口3与微处理器4连接，将其接收到的数字信号传输至微处理器4的数据存储器中。微处理器5程序存储器中内嵌的程序对其数据存储器中所有的数据进行处理，并存储于存储器6内。
A/D转换器4和微处理器5最好集成在一起，可选用带有A/D转换功能的微处理器。在一个实施例中，微处理器5为高速单指令微处理器，处理速度最高可以打到20MIPS，集成12位A/D转换器4。
存储器6为并行接口的通用FLASH存储器，与微处理器5通过并行数据总线连接。在一个实施例中，FLASH存储器6的容量为16Mbit，读取速度70纳秒。FLASH存储器是一种高密度、不易失性的高性能读写存储器，它结合了EPROM、EEPROM、DRAM等存储器的所有优点，在嵌入式应用中，提供了很高的性能和更好的灵活性，具有功耗低、坚固、可靠性高的特点，特别适合作为一个固态盘或者一个经济可靠的DRAM和以电池为后备能源的静态RAM的替代物，在需要低功耗、袖珍、坚固而且同时保持高性能、全功能的便携式系统中格外适用。
电源管理电路7包括有电源接口和降压稳压器电路。将电池与电源接口连接，此时降压稳压器电路输出高质量的3.3V电压提供给数据记录仪的各个部分，保证记录仪的正常工作。
信号接口1、2和3、A/D转换器4、微处理器5、存储器6和电源管理电路7最好集成在一块电路板上。这样可以有效减小整个数据记录仪的体积和重量。
将本发明的数据记录仪安装在微型飞行器上，并将飞行器上的传感器、I2C主机和GPS接收机分别与数据记录仪上多路模拟信号输入接口1、I2C数字接口2和UART串口3连接。通电后，微处理器5启动并上电复位，开始工作，通过其内部的A/D转换器4采集模拟接口1上的传感器输出；微处理器5通过I2C接口2接收I2C主机数字信号，这些数据可以包括陀螺、加速度计、磁强计、高度计、空速计和电源电压数据，以及姿态角、位置等；微处理器5通过UART串行接口3接收GPS接收机信号，提取GPS航向、位置、高度、速度等信息。微处理器5将接收到的各种数据按照一定的采样率和先后顺序存储于FLASH存储器6内，存储格式为二进制数，当存储器6写满时，停止存储操作。
当微型飞行器降落至地面后，将数据记录仪的UART串行接口3经过电平转换后接到地面的PC机上，微处理器5接收到来自PC机的命令，则进行相应操作，这些操作包括读取一定长度的数据，擦除一定长度的数据，擦除整个存储器等。这些命令通过PC机上的软件发送。
权利要求
1.一种用于微型飞行器的数据记录仪，其特征在于，包括信号接口、A/D转换器、微处理器、存储器和电源管理电路；所述信号接口包括多路模拟信号输入接口、I2C数字接口和UART串口；所述多路模拟信号输入接口与A/D转换器连接，多路模拟信号输入接口接收到的模拟信号经A/D转换器转换为数字信号后传输至所述微处理器；所述I2C数字接口和UART串口与所述微处理器连接，将其接收到的数字信号传输至所述微处理器；所述存储器为FLASH存储器，与所述微处理器通过数据总线连接；所述电源管理电路为数据记录仪提供所需的稳压电源。
2.根据权利要求1所述的用于微型飞行器的数据记录仪，其特征在于，所述A/D转换器和所述微处理器集成在一起。
3.根据权利要求1所述的用于微型飞行器的数据记录仪，其特征在于，所述电源管理电路包括电源接口和降压稳压器电路。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于微型飞行器的数据记录仪，其特征在于，所述信号接口、A/D转换器、微处理器、存储器和电源管理电路集成在一块电路板上。
全文摘要
本发明公开了一种用于微型飞行器的数据记录仪，包括信号接口、A/D转换器、微处理器、存储器和电源管理电路。信号接口包括多路模拟信号输入接口、I
文档编号G01D9/00GK1670487SQ200410003449
公开日2005年9月21日 申请日期2004年3月15日 优先权日2004年3月15日
发明者周兆英, 朱荣, 宋宇宁, 于婷 申请人:清华大学