[发明专利]一种单板模块化高可靠性的无人机自驾仪

说明书

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种单板模块化高可靠性的无 人机自驾仪。

背景技术

目前常见的无人机自动驾驶仪一般是由一个微处理器对输入的各种信 息进行处理，完成相关控制律的解算，并将运算处理的结果输出到各外设 接口，驱动外设工作，实现无人机自动驾驶的功能。考虑到成本等因素， 这些自驾仪采用的处理器一般是51、AVR或STM32等单片机。使用单一 处理器，虽然可以减小电路板设计、制造的成本，但是也带来了一系列相 关的问题。首先，单一的CPU既要采集处理各类传感器数据，还要实时完 成控制律的解算，甚至还要完成载荷设备的控制及相关外设的驱动、通信 等功能，容易导致系统不满足飞行器控制的实时性要求；另外，单一的CPU 完成多项任务，多个中断函数或者线程非线性地并行工作，容易导致系统 出现不稳定的状态，影响系统的可靠性。

另外，现有技术中的很多自驾仪采用单PCB板集成各类传感器的设计 方案，包括相关的导航器件等。但是由于导航器件的体积一般较大，同时 面向不同的飞行器，导航器件的性能需求也存在较大的差异，因此可能存 在经常需要更换导航单元的问题，影响自驾仪系统的适用性。

发明内容

为了解决以上现有技术中的不足，本发明提出了一种单板模块化高可 靠性的无人机自驾仪。本发明采用双DSP(Digitalsignalprocessor)处理器 架构，导航DSP负责各种传感器信息的采集与处理，主控DSP负责系统 状态决策与控制律解算，控制舵机、电机等执行机构；两者分工明确，效 率高，互不干扰，简单可靠，严格保证系统的实时性与稳定性。同时通过 支持信息无干扰传输与重要参数备份的板载共享内存、支持数据实时在线 记录与参数断电保存的Flash存储单元、故障自诊断与复位单元及一体化 的单板统一供电单元等功能模块，提高系统的可靠性。

具体技术方案为：

一种单板模块化高可靠性的无人机自驾仪，包括单块电路板，在单块 电路板上集成了双DSP处理器、板载共享内存、Flash存储单元、接收机 信号采集单元、板载数据测量单元、位置/姿态/航向测量单元、串口输入输 出单元、故障自诊断与复位单元、单板统一供电单元；其中所述板载共享 内存为双口RAM；

所述双DSP处理器分别为导航DSP、主控DSP；所述板载共享内存分 别与导航DSP和主控DSP连接；所述Flash存储单元连接在主控DSP上； 所述接收机信号采集单元采集来自地面遥控器的控制指令，并传输至主控 DSP；主控DSP自带的PWM输出模块输出标准的PWM信号，经过光耦 隔离与放大，用于驱动执行机构，控制无人机飞行；

所述板载数据测量单元包括气压高度传感器、空速采集传感器，温度 采集装置、转速采集装置、电压采集装置；所述气压高度传感器通过标准 的SPI接口与导航DSP相连；所述空速采集传感器通过运算放大电路后经 AD采样芯片转换成数字信号，并通过SPI接口与导航DSP相连，将数字 信号传输至导航DSP；所述温度采集装置经由运算放大电路后直接连接到 导航DSP的AD数据采集端；所述转速采集装置经由电压转换电路后直接 连接到导航DSP的IO口；所述电压采集装置连接无人机的总电源电压， 经过电阻进行分压，分压值经由运算放大电路后直接连接到导航DSP自带 的AD数据采集端；

所述位置/姿态/航向测量单元包括三轴角速率陀螺、三轴加速度计、三 轴磁力计和GPS接收机；所述位置/姿态/航向测量单元通过串口与导航DSP 相连；

所述单板统一供电单元包含多个电压转换芯片，连接各个需要供电的 模块；所述故障自诊断与复位单元连接所述双DSP处理器模块。

采用本发明获得的有益效果：