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iAts

A antenna tracker system for UAV.

项目介绍

Arduino自动跟踪云台 蓝牙版AAT

用于装载定向高增益图传天线,通过图传的音频通道传送飞机的坐标位置与高度,再根据本地位置与高度计算出需要指向的方向与俯仰角度,从而将自动将天线指向飞机,不需要人肉调整天线角度,更加专注于飞行与享受FPV的过程。

大部分代码基本来源于开源项目 amv-open360tracker_RX_v1_user 项目地址 https://github.com/raul-ortega/amv-open360tracker/
修改了以下功能:

  1. 修改了程序流程
  2. 开发了手机APP进行调参与监控(通过蓝牙连接)
  3. 增加了HC05蓝牙模块与手机连接,通过手机APP进行调参
  4. 与手机APP通讯,将飞机位置数据通过APP传到手机(使用自定义TLV格式的协议)
  5. 手机APP上显示飞机的位置

APP

iAts_app 可以对云台进行调参与跟踪飞机位置。

发布版本: release v1.0.0-perview

特点

  • 低成本,基于328p芯片运行,可以直接使用MWC MultiWii SE v2.6飞控板,或是使用Arduino Pro Mini+HMC5883模块/QMC5883模块+MPU6050模块进行构建。
  • 云台的运动使用舵机驱动,水平方向使用360°舵机,俯仰方向使用180°或90°舵机,低成本的舵机可以使用MG995,它有360°版本与180°版本。
  • OLED屏幕显示数据,可以显示飞机坐标,速度,GPS星数,本地位置,方向等数据。
  • 开发了手机APP进行调参与监控,可以在APP的地图中显示飞机的位置。
  • 发射端可以支持NMEA协议与MAVLink协议,输出标准的LTM协议与地面端通信。
  • 使用图传的音频通道传输数据到地面端,地面端与发射端都使用TCM3105芯片进行数模转换。
  • 云台旋转部分与底座需要使用微型滑环,防止绕线。
  • 使用卡尔曼滤波算法融合加速度计与指南针数据,减少指南针漂移引起的抖动。
  • 地面端使用了MOZ8上djzoom大佬设计的PCB,原帖:让每个人都能用起的舵机版AAT
  • 发射端让同事帮忙画了新的PCB。
  • AAT通过蓝牙连接手机,通过手机获取本地GPS位置,省略了“设置家”的步骤或是“本地GPS模块”。

成品展示

硬件电路部

接收端原理图

Schematic_diagram_RX

发射端原理图

Schematic_diagram_TX

打样回来的PCB

PCB

发射机

焊好的发射端,由于使用5V供电,所以电源部分可以不需要焊了

TX

前面板

前面板包含以下几个部分:

  • 3个LED灯 红色接收到图传信号并解析成功数据开始闪烁,蓝色在手机蓝牙连接成功并向手机发送数据闪烁,绿色在接收到手机发送的数据闪烁。
  • 12V电源插口 用于给图传接收机供电。
  • AUX音视频插口 用于连接图传接收机,传输视频与音频信号,视频信号通过滑环穿过底座接显示屏,音频信号通过TCM3105芯片转换为数字信号。
  • OLED屏幕 显示GPS坐标,速度,方向,云台指向,云台电压,本地GPS坐标,高度等数据。

RX

内部细节

MPU6050模块

MPU6050用于测量水平旋转的加速度,使用卡尔曼滤波算法融合测量的指南针数据进行计算,消除指南针数据的漂移。

RX

HMC5883L模块

HMC5883L磁力计用于测量指向的角度,通过融合MPU6050的加速度数据进行卡尔曼滤波来消除漂移。

RX

微型滑环

平台与底座使用滑环导电,通过滑环可以防止360°旋转的时候将导线缠绕。

RX

HC05蓝牙模块

蓝牙模块用于与手机蓝牙连接

RX

接收板

接收板上焊接了Arduino Pro Mini模块,开关电源模块,TCM3105芯片,供电分做量部分,通过滑环进来的12V电源,一部分通过开关电源模块降压到5V给两个舵机供电,好处是支持电流大,效率高,但是纹波比较大,所以后部有滤波电容,另一部分通过LM7805电源芯片降压到5V给Pro Mini供电。

RX

水平360°舵机

水平舵机提供360°的旋转支持。

RX

内部整体图

RX

外部细节

底座

底座机械部分由djzoom群里的大佬设计加工,我购买的成品,底座上的齿轮固定,通过水平舵机上的齿轮旋转带动云台水平转动,底座内有两个轴承支撑平台,滑环的线通过轴承中心穿出底座,由于底座使用了CNC加工,虽然坚固漂亮,但是成本较高。

RX

1/4英寸螺孔

底部提供了标准的1/4英寸螺孔,可以直接安装到普通的相机三脚架上。

RX

外部整体图

外壳使用了5mm黑色亚克力加工了上盖板与下盖板,上下盖板间使用了40mm铝柱支撑固定,俯仰固定安装在上盖板上,使用了舵机配送的摇臂来安装天线支架,天线支架使用1/4英寸手拧螺丝来安装枫叶23db大平板,图传接收机使用了开源的双接收,用3D打印的外壳,直接用双面胶粘在盖板上,另外把水平尺也装在了盖板上,用于使用时调平。

RX

外场使用

整体图

正在测试的成品,用的是枫叶大平板,由于比较重,有点抖。

成品

APP截图

APP跟踪界面截图,可以看到飞机位置,经纬度,高度,距离,速度,AAT的电压,指向角度,俯仰角度

APP

调参界面 APP APP APP

视频:

安装教程

正在撰写。。。

使用说明

正在撰写。。。

About

A antenna tracker system for UAV.

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