基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，包括：主控模块、陀螺仪模块、控制开关、数据存储模块、通讯模块、电源模块，所述的主控模块分别与陀螺仪模块、控制开关、数据存储模块、通讯模块相连接。本发明的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置体积小、重量轻，能够减小对鸟类行为的影响；功耗低，能够保证足够长时间的续航能力；操作简单、使用方便，能够保证生物研究人员使用方便。
【专利说明】基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种鸟类飞行行为研究装置，具体涉及一种基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，本发明属于仿生研究领域。
【背景技术】
[0002]陀螺仪又叫角速度传感器，与加速度计不同，它的测量物理量是偏转、倾斜时的转动角速度。测量物体动作时，仅用加速度计没办法测量或重构出完整的3D动作，因为加速度计测不到转动的动作，只能检测轴向的线性动作。但陀螺仪则可以对转动、偏转的动作做到很好地测量，这样就可以精确分析判断出被测物体的实际动作。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为
研究装置。
[0004]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，包括:主控模块、陀螺仪模块、控制开关、数据存储模块、通讯模块，所述的主控模块分别与陀螺仪模块、控制开关、数据存储模块、通讯模块相连接。
[0005]前述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述陀螺仪模块为MEMS运动传感器。
[0006]前述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述陀螺仪模块为X、y、Z三轴输出数字信号的陀螺仪。
[0007]前述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述数据存储模块为Nor Flash存储芯片。
[0008]前述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述主控模块为单片机。
[0009]前述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块分别连接主控模块、通讯模块。
[0010]前述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述电源模块用于输出3.3V电压给主控模块、通讯模块,并输出5V电压给通讯模块。
[0011]前述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，还包括接口模块，所述通讯模块通过接口模块连接电源模块。
[0012]前述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述接口模块为USB接口模块。
[0013]本发明的有益之处在于:本发明的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置体积小、重量轻，能够减小对鸟类行为的影响；功耗低，能够保证足够长时间的续航能力；操作简单、使用方便，能够保证生物研究人员使用方便。【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置的结构示意图；
图2是本发明基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置中陀螺仪模块的优选电路结构示意图；
图3是本发明基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置中主控模块和数据存储模块的优选电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0016]参照图1所示，本发明基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置利用微型轻量的三轴陀螺仪，检测动物的运动行为，尤其是测量鸟类的头部摆动。按照时间过程，计算在三维空间中鸟类头部摆动，摆动角度与频率。可以用来分析在磁场测量中，鸟类头部摆动情况，即鸟类是否需要摆动头部以检测地磁场变化，从而获得导航信息。
[0017]基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，包括:主控模块、陀螺仪模块、控制开关、数据存储模块、通讯模块、电源模块，所述的主控模块分别与陀螺仪模块、控制开关、数据存储模块、通讯模块相连接。
[0018]本发明的陀螺仪模块采集三轴运动角速度数据，通过主控模块的控制，将采集到的数据存储到，由串行NorFlash存储器构成数据存储模块中；主控模块是本发明装置核心控制单元，由低功耗小封装单片机构成；通讯模块主要由RS232接口电平和USB接口电平转换电路构成，分别和主控模块和USB接口连接；控制开关，连接到主控模块，用于确定所述装置是否开始工作，以及装置运行于数据采样阶段还是数据传输阶段；电源模块，给装置提供电源，含锂电池、充电回路和电压调整电路，输出的3.3V电压供整个装置使用，包括供给主控模块、通讯模块，此外，电源模块输入5V电源给接口模块，通过接口模块给通讯模块提供5b电压。锂电池能够保证所述装置足够长时间的续航能力，充电回路连接到USB接口，既可以通过电脑USB接口模块对锂电池进行充电，同时可以通过带有USB接口模块的充电器进行充电，电压调整电路能够保证所述装置工作在稳定状态；USB接口模块实现数据交换和充电功能。本发明不限制接口模块的具体类型，但是优选采用USB接口模块，实际中也可以采用其他类型的接口模块。本发明优选陀螺仪模块为MEMS运动传感器进一步优选陀螺仪模块为x、y、z三轴输出数字信号的陀螺仪。本发明优选数据存储模块为Nor Flash存储芯片。优选主控模块为单片机。
[0019]图2是本发明基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置中陀螺仪模块的优选电路结构示意图；图3是本发明基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置中主控模块和数据存储模块的优选电路连接示意图。实际使用时可以优选采用下述电路图，当然本发明不排除采用其他器件实现。
[0020]参考图2，陀螺仪模块包括陀螺仪传感器芯片U3及一些外围电路，其中U3的管脚I连接到3.3V电源，并通过滤波电容C6连接到地；管脚2、管脚3、管脚5分别通过限流电阻R6、R7、R8连接到3.3V电源，管脚2、管脚3同时通过接口连接到主控模块MCU芯片的I2C引脚；管脚4空置；管脚6、管脚7、管脚8通过接口连接到主控模块MCU芯片的控制引脚Ctrl ;管脚9、10、11、12、13连接到地；管脚14通过电容C5连接到地；管脚15、管脚16连接到3.3V电源，并通过电容C3、C4连接到地。
[0021]参考图3，主控模块包括MCU芯片Ul及一些外围电路，其中为Ul管脚7、管脚8分别通过上拉电阻R1、R2连接到3.3V电源，Ul的管脚7、管脚8同时连接到陀螺仪芯片的I2C引脚;U1的管脚I通过上拉电阻R4连接到3.3V电源，同时通过开关SI连接到地；管脚3通过电阻R3连接到3.3V电源；管脚9、管脚10分别与通讯模块的数据输入输出口相连接；管脚12与3.3V电源相连接，并通过滤波电容Cl连接到地；管脚14、管脚15、管脚16连接到陀螺仪芯片的3个控制引脚。
[0022]数据存储模块包括存储芯片U2及一些外围电路。U2的管脚3通过电阻R5连接到
3.3V电源，管脚4连接到地，管脚7悬空，管脚8与3.3V电源连接，在管脚8与地之间接有滤波电容C2。U2的管脚1、管脚2、管脚5、管脚6分别与Ul的管脚2、管脚5、管脚6、管脚11相连接。
[0023]本发明的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置体积小、重量轻，能够减小对鸟类行为的影响；功耗低，能够保证足够长时间的续航能力；操作简单、使用方便，能够保证生物研究人员使用方便。
[0024]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，包括:主控模块、陀螺仪模块、控制开关、数据存储模块、通讯模块，所述的主控模块分别与陀螺仪模块、控制开关、数据存储模块、通讯模块相连接。
2.根据权利要求1所述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述陀螺仪模块为MEMS运动传感器。
3.根据权利要求2所述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述陀螺仪模块为X、1、Z三轴输出数字信号的陀螺仪。
4.根据权利要求3所述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述数据存储模块为Nor Flash存储芯片。
5.根据权利要求4所述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述主控模块为单片机。
6.根据权利要求1至5任一项所述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块分别连接主控模块、通讯模块。
7.根据权利要求6所述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述电源模块用于输出3.3V电压给主控模块、通讯模块，并输出5V电压给通讯模块。
8.根据权利要求5所述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，还包括接口模块，所述通讯模块通过接口模块连接电源模块。
9.根据权利要求6所述的基于三轴陀螺仪的鸟类飞行行为研究装置，其特征在于，所述接口模块为USB接口模块。
【文档编号】G05B19/042GK103777553SQ201410040782
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】齐本胜, 徐晓平, 翟潘飞, 苗红霞, 李昕昕, 刘小峰 申请人:河海大学常州校区