[发明专利]无人机飞行数据记录仪及掉电检测与RAM数据保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据记录仪，尤其涉及一种针对无人机用的机载数据记录仪以及一种适用于飞行数据记录仪的掉电检测与掉电过程中RAM数据保护的方法。

背景技术

无人机是当代热门研究领域之一，与有人机相比，无人机具有低成本、低风险的优势；在监测监控、电视电影航拍等领域已经取得了可观的价值。无人机作为一种飞行器、其控制率设计、开发具有一定的复杂度，往往需要大量高采样率的试飞数据，而传统意义上的远距离数传链路往往无法满足高采样率引起的高带宽要求；无人机的电力供给、负载能力一般也相当有限；部分无人机的价格高昂，在无人机系统发生致命错误导致其坠毁后，往往希望能够获得以较高速率存储的坠毁前关键数据，用以分析事故原因。若存在一种仪器，其能满足：1、低功耗；2、轻质量；3、高机械强度；4、以简单可靠的接口（如串行接口）接收数据，并将其可靠存储在仪器内部大存储器中；该存储器能够记录足够长时间的飞行数据，如48小时以上；5、能通过PC机将内部数据快速读出；6、发生突然掉电事故时，所有输入数据完整记录不丢失。那么由其采集的飞行数据将对控制率的设计与分析工作或坠机事故后的分析与鉴定工作提供强有力的支持。这必须解决飞行数据记录仪的可靠封装、串行接口至存储器接口转换、存储器接口至USB接口转换、掉电检测与掉电过程中RAM中数据保护的问题。

从目前无人机机载相关仪器来看，虽然有基于ARM架构与嵌入式系统的飞行数据记录仪，但由于其采用通用处理器，结构体系过于冗杂，且由于其受到文件系统存储机制限制，断电时刻存储于RAM中的数据往往会因为没能写入Flash中而丢失，无法完全保证飞行数据的完整、可靠记录。

发明内容

本发明的目的在于针对现有无人机数据记录需求与现存产品的不足，提供一种针对无人机用的机载数据记录仪与一种适用于飞行数据记录仪的掉电检测与掉电过程中RAM数据保护的方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种无人机飞行数据记录仪，它主要由外壳封装与电路板组成；外壳封装包括铝合金外壳、铝合金上盖、灌封硅胶和串行数据接口及USB接口，电路板固定在由铝合金外壳和铝合金上盖组成的内部空间中，灌封硅胶充满该内部空间并密封电路板，电路板分别与串行数据接口及USB接口相连。

进一步地，所述电路板主要由串行接口电平转换模块、Flash存储模块、系统控制模块、供电监测模块、USB通讯模块和稳压模块组成；其中，所述串行接口电平转换模块、Flash存储模块、供电监测模块、USB通讯模块和稳压模块均与系统控制模块相连。串行接口电平转换模块与串行数据接口相连，USB通讯模块与USB接口相连。

上述无人机飞行数据记录仪掉电检测与掉电时的RAM数据保护方法包含以下步骤：

（1）无人机飞行数据记录仪工作时，供电监测模块实时将供电电压与内部参考基准电压4.63V进行比较，一旦发生供电电压低于内部参考电压4.63V时，供电监测模块即向系统控制模块发出系统掉电信号；

（2）在系统控制模块工作过程中，以1MHz频率进行掉电信号监测，一旦检测到掉电信号，即使内部SRAM中的接收数据未及4096字节，系统控制模也强制将内部SRAM数据写入Flash中，不足一页的由数据“0”补全；

（3）进行上述步骤2的掉电数据保护操作后，系统控制模块停止操作Flash存储模块，并使能Flash存储模块的硬件写保护，以防在电压不足时对Flash芯片的擦除、写入操作损坏Flash内部数据；

（4）整个系统静态地等待系统内部电力耗尽；

（5）在供电监测模块发出掉电信号后，如果系统供电恢复正常，供电监测模块向系统控制模块撤销掉电信号；

（6）系统控制模块一旦发现掉电监测信号被撤销，则表示该掉电信号可能为供电系统不稳或外部强干扰导致，系统将继续正常记录数据。

本发明的有益效果是，无人机用户在无人机中安装本发明后，可以在飞行后通过本发明提出的无人机飞行数据记录仪获得无人机飞行时存入本发明的飞行数据；在坠机等意外事故发生之后，也可以通过本发明找回事故前的飞行数据。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明电路部分结构示意图；

图3是本发明中系统控制模块的工作流程图；

图4是系统控制模块中的数据记录工作流程图；

图5是系统控制模块中与USB控制模块交互的工作流程图；

图6是本发明中的掉电检测与掉电过程中RAM数据保护的方法的工作示意图；