[发明专利]一种多传感器内置的高集成化飞行控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人机飞行控制系统，尤其涉及一种包含多传感器的高集成化和小型化的飞行控制系统。

背景技术

随着无人机应用领域扩大，无人机小型化要求以及无人机完成任务和实现功能的复杂程度不断提高，对这类无人机体积及性能提出了更高的要求，使得无人机核心部件的飞行控制系统的向着功能更强，集成化程度更高和小型化方向发展。

为了获得好的无人机导航和控制的功能，完成更多飞行任务，无人机飞行控制系统通常需要与多种传感器和任务设备进行连接。在飞行控制计算机的设计中，一般的，传感器与CPU之间通过通讯接口或数字采样方式将各类飞行控制所需数据送入CPU进行处理计算，传感器通常外置于飞行控制器外部，通过外部连接数据线和信号线实现传感器数据的传输，这种传感器外置的方式，使传感器本身占用了一定的空间，导致飞控计算机的体积增加，且使飞行控制计算机内布线繁杂，不利于飞行控制系统的集成化、小型化发展和使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种多传感器内置的高集成化飞行控制系统，解决飞行控制计算机内走线复杂，外置传感器时占用空间大的问题，满足飞行控制系统小型化、高集成化、高性能要求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多传感器内置的高集成化飞行控制系统，包括机盒，所述机盒内部由上到下依次设置有接口板、电源板、串口板以及CPU板，且所述接口板、电源板、串口板以及CPU板之间通过螺柱拉紧并与机盒相固定，所述接口板、电源板、串口板以及CPU板之间设置有插针，所述插针用于各板之间数据与信号传递；所述接口板上上内嵌UR8集成串口板以及焊板式航空插座，所述焊板式航空插座用于实现与外部设备的通信；所述电源板上设置有电源转换模块；所述串口板上内嵌一个UR8集成串口板；所述CPU板内嵌有CPU核心处理部件；还包括内置式高度/空速传感器模块、内置式三轴角速率陀螺及加速度传感器模块以及内置式GPS模块；所述内置式高度/空速传感器模块包括静压总压传感器、橡胶管以及静压总压进气嘴，所述静压总压传感器内置于串口板上，所述静压总压进气嘴设置于接口板上，所述静压总压传感器与静压总压进气嘴通过橡胶管连接，同时所述橡胶管贯通电源板；所述内置式三轴角速率陀螺及加速度传感器模块内置于串口板与电源板之间，通过采用SPI接口实现与CPU的数据传输；所述内置式GPS模块包括更新速率在20ms-50ms之间的GPS以及GPS天线插座，所述更新速率在20ms-50ms之间的GPS内置于电源板上，而所述GPS天线插座设置于接口板上，所述更新速率在20ms-50ms之间的GPS与GPS天线插座之间通过导线通信。

优选的：所述CPU核心处理部件为PowerPC系列芯片。

优选的：所述插针设置于螺柱内侧。

优选的：所述机盒的切面为方形时，所述螺柱设置于机盒的四个角上。

优选的：所述机盒的切面为圆形时，所述螺柱沿机盒的周向均匀设置。

优选的：所述静压总压传感器采用硅压阻式传感器，所述硅压阻式传感器内置于电路板上，通过焊接固定，硅压阻式传感器通过内置橡皮管与外部空速管连接，实现气压高度测量，通过外围控制电路设计，实现高度空速测量及信号转换。

本发明的多传感器内置的高集成化飞行控制系统，相比现有技术，具有以下有益效果：1.由于本发明接口板、电源板、串口板、CPU板采用叠板式结构。接口板采用航插接口实现与外部设备的通信；电源板上除电源转换模块外内置GPS板；串口板上内嵌一个UR8集成串口板、内置内置式三轴角速率陀螺及加速度传感器模块、内置内置式高度/空速传感器模块；CPU板以内嵌PowerPC处理器为核心，含有集成CPU模块、信号调理电路、隔离放大电路。实现4路RS232和4路RS232/RS422串行通信接口；实现16路模拟量输入进行发动机电压、电源电压、发动机温度、转速信号等的采集；实现10路开关量输出进行火控开关、任务、切伞、油泵、停车、发动机启动、夜航灯、横修/纵修的控制；实现7路PWM输出完成实现对升降舵、方向舵、副翼舵、油门舵、气囊舵、开伞舵的控制。因而整体结构紧凑，占用空间小，因此满足减小飞控盒体积、飞行控制系统小型化、高集成化、高性能的要求。

2.采用焊板式航空插座实现传感器与CPU间连接，内部无软连接导线，同时通过各板间的插针实现数据传送，避免内部分布复杂软导线连接。

3.采用螺柱支撑方式固定拉紧叠板与外部飞控机盒，提高飞行控制计算机抗震性能。