[實(shí)用新型]多旋翼飛行控制系統(tǒng)堆棧式架構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520575525.8
• 申請(qǐng)日: 2015-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN204856211U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐天奇;唐前龍;張曉東;盧艷軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/08
• 分類號(hào): G05D1/08
• 代理公司: 沈陽火炬專利事務(wù)所(普通合伙) 21228
• 代理人: 李福義

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于飛行控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多旋翼飛行控制系統(tǒng)堆棧式架構(gòu)。

背景技術(shù)

多旋翼飛行器近年來發(fā)展快速，并在很多領(lǐng)域展現(xiàn)了應(yīng)用前景，并成為研究熱點(diǎn)。多旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)（以下簡稱為飛控系統(tǒng)）是飛行器系統(tǒng)的核心。目前市場上使用的飛控系統(tǒng)均是單板結(jié)構(gòu)，即處理器與主要傳感器、遙控器收發(fā)單元等集成在一塊印制電路板上，形式緊湊，但也暴漏出一些明顯的不足，即處理器與各單元緊耦合，無法實(shí)現(xiàn)靈活組合。如果要升級(jí)或更換某個(gè)單元器件，則整塊飛控板需要重新設(shè)計(jì)，制作，周期長，且質(zhì)量得不到保障。

如果能夠?qū)w控系統(tǒng)拆解，處理器與傳感器等各單元獨(dú)立成板，系統(tǒng)可以根據(jù)使用要求，選用不同的、適用的單元，通過共享接口連接，組成飛控系統(tǒng)，將賦予飛控系統(tǒng)極大地靈活性。鑒于目前市場上尚無此類產(chǎn)品，本項(xiàng)目提出了堆棧式結(jié)構(gòu)的飛控系統(tǒng)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)飛控系統(tǒng)的靈活組合，滿足不同飛行任務(wù)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種具有良好的通用性，可靠性和穩(wěn)定性的多旋翼飛行控制系統(tǒng)堆棧式架構(gòu)。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)解決方案是一種多旋翼飛行控制系統(tǒng)堆棧式架構(gòu)，包括設(shè)置在PCB板上的控制模塊、電源模塊、CPU模塊、慣性導(dǎo)航模塊、通信模塊、GPS導(dǎo)航模塊、遙控器模塊，圖像處理模塊，所述的各個(gè)模塊之間采用堆疊結(jié)構(gòu)設(shè)置，所述的每個(gè)模塊在相同的位置上設(shè)置有相同的接口，所述的接口由2組3排引腳間距為2.54mm加長針排母構(gòu)成，所述的2組排母分布在模塊兩端，所述的各功能模塊由加長針排母依次接插聯(lián)結(jié)。

所述的控制模塊設(shè)置在最底層，所述的控制模塊設(shè)置的接口設(shè)置為普通不加長排母。

所述的每個(gè)模塊預(yù)留共享接口進(jìn)行數(shù)據(jù)連接的共享接口。

所述的共享接口支持CAN總線連接以及可通過跳線自定義的SPI、I2C串行總線連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果為：堆棧式的飛控硬件結(jié)構(gòu)可以任意對(duì)硬件進(jìn)行配置，根據(jù)任務(wù)需求的不同掛載不同任務(wù)組件，通用性更強(qiáng)。硬件升級(jí)無需重新設(shè)計(jì)整個(gè)飛控平臺(tái)，僅僅需要對(duì)所要升級(jí)的任務(wù)組件進(jìn)行設(shè)計(jì)即可，減小了硬件升級(jí)成本同時(shí)保留了成熟的任務(wù)組件，提高了飛控平臺(tái)升級(jí)的可靠性與穩(wěn)定性。

各個(gè)組件之間采用標(biāo)準(zhǔn)CAN總線通信接口，其具有的高可靠性和良好的錯(cuò)誤檢測能力保證了飛控平臺(tái)的數(shù)據(jù)安全與穩(wěn)定性。同時(shí)CAN總線廢除了站地址編碼，直接對(duì)通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這使得所有飛控任務(wù)組件都能夠同時(shí)接受相同的數(shù)據(jù)，保證了通訊的實(shí)時(shí)性。這使得一些任務(wù)可以并行執(zhí)行，如姿態(tài)導(dǎo)航組件向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)通訊組件與控制組件同時(shí)可以收到姿態(tài)導(dǎo)航數(shù)據(jù)那么在進(jìn)行控制的同時(shí)與地面站通訊的任務(wù)也將并行執(zhí)行，這是普通的飛控平臺(tái)無法實(shí)現(xiàn)的。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用的數(shù)據(jù)共享接口示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種多旋翼飛行控制系統(tǒng)堆棧式架構(gòu)，包括設(shè)置在PCB板上的控制模塊、電源模塊、CPU模塊、慣性導(dǎo)航模塊、通信模塊、GPS導(dǎo)航模塊、遙控器模塊，圖像處理模塊，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)添加擴(kuò)展模塊。所述的控制模塊采用ARMCortex-M4微控制器，所述其它模塊可商業(yè)購得，或根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)公開的方法制得，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行選擇，所述的各個(gè)模塊之間采用堆疊結(jié)構(gòu)設(shè)置，所述的每個(gè)模塊在相同的位置上設(shè)置有相同的接口，所述的接口由2組3排引腳間距為2.54mm加長針排母構(gòu)成，所述的2組排母分布在模塊兩端，可使模塊之間的連接以及穩(wěn)定性得到加強(qiáng)。使用時(shí)將各個(gè)模塊根據(jù)任務(wù)需求進(jìn)行掛載。所述的各功能模塊由加長針排母依次接插聯(lián)結(jié)。將處理器、各個(gè)傳感器、遙控器，電源等單元分別設(shè)計(jì)成為各自獨(dú)立的板卡，根據(jù)使用需要，進(jìn)行靈活組合，硬件升級(jí)無需重新設(shè)計(jì)整個(gè)飛控平臺(tái)，僅僅需要對(duì)所要升級(jí)的任務(wù)組件進(jìn)行設(shè)計(jì)即可，減小了硬件升級(jí)成本同時(shí)保留了成熟的任務(wù)組件，提高了飛控平臺(tái)升級(jí)的可靠性與穩(wěn)定性。

所述的控制模塊設(shè)置在最底層，所述的控制模塊設(shè)置的接口設(shè)置為普通不加長排母，高度為8.5mm、針距為2.54mm。

如圖2所示，所述的每個(gè)模塊預(yù)留共享接口進(jìn)行數(shù)據(jù)連接的共享接口。各模塊板卡通過命名為“SMARTLine”的共享接口進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，可構(gòu)成滿足不同特定需求的飛控系統(tǒng)。