[实用新型]一种高扩展性的多旋翼飞行器控制系统

说明书

本实用新型公开一种高扩展性的多旋翼飞行器控制系统，包括通过总线进行通讯的飞行控制和接口扩展两个模块，飞行控制模块用于控制多旋翼飞行器的姿态、位置和航线飞行，其包括飞行控制处理器、传感器模块、通讯模块；接口扩展模块通过接口扩展处理器实现多路PWM、RS485总线、SPI、I2C、CAN总线、RS232和GPIO接口的一种或多种，用于与动力系统和外部传感器相连。本实用新型的多旋翼飞行控制系统分为飞行控制模块和接口扩展模块，其结构紧凑，在提高系统外围设备扩展灵活性的同时，增加了系统稳定性和安全性。

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，具体涉及一种高扩展性的多旋翼飞行器控制系统。

背景技术

随着飞行器技术的发展和成熟，多旋翼飞行器被广泛应用于航拍、电力巡检、农业植保、物流运输、低空交通等应用场景。各类应用需求对飞行器提出更高的要求，包括载重能力、复杂环境感知能力以及安全可靠性等。在此背景下，出现了更多旋翼数量的飞行器，以及各种新型飞行器传感器和智能化电调，这对多旋翼飞行器的控制系统的接口扩展也提出了新的要求。

传统多旋翼飞行器的飞行控制系统大多采用以微处理器为核心的控制方案，或者采用两个或多个微处理器的控制架构，来实现传感器数据的采集、控制算法的处理，以及动力系统所需的PWM输出等功能。微处理器因其接口固定且数量有限，存在不方便扩展的问题。现有的多旋翼飞行控制方案也有采用微处理器结合可编程逻辑器件，但两者共同参与飞行控制，进行接口扩展时不利于系统稳定。同时目前多旋翼飞行器的飞行控制系统最多PWM输出路数不超过8路，难以满足更多旋翼数量，且不支持动力反馈PWM输入，无法适应新型智能动力系统。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种高扩展性的多旋翼飞行器控制系统，该系统能驱动16路以上的旋翼，能及时获取动力系统状态，并增加了外围设备扩展的灵活性，提高了系统的稳定性和安全性。

本实用新型的目的通过如下技术方案来实现：

一种高扩展性的多旋翼飞行器控制系统，其特征在于，该系统包括通过总线进行通讯的飞行控制模块和接口扩展模块；

所述的飞行控制模块用于控制多旋翼飞行器的姿态、位置和航线飞行，其包括飞行控制处理器、传感器模块、通讯模块，所述的传感器模块和通讯模块均与所述的飞行控制处理器相连，所述的传感器模块包括定位模块、定高模块、用于测量飞行器的姿态和角度的惯性测量模块；

所述的接口扩展模块通过接口扩展处理器实现多路PWM、RS485总线、SPI、I2C、CAN总线、RS232和GPIO接口中的一种或多种，用于与动力系统和外部传感器相连；

所述的飞行控制模块通过通讯总线将动力系统所需的电机转速和飞行器状态信息发送给所述的接口扩展模块，所述的接口扩展模块将动力系统反馈的状态数据和接入的各种传感器数据通过通讯总线发送给所述的飞行控制模块。

进一步地，所述的惯性测量模块包括加速度、陀螺仪和磁力计传感器。

进一步地，所述的通讯模块包括用于飞行姿态控制的遥控器链路、飞行器与地面站数据交互的数传链路、飞行器视频传输的图传链路以及可进行数据和视频传输的4G模块。

进一步地，所述的接口扩展处理器采用FPGA/CPLD器件。

进一步地，所述的定位模块采用GPS或北斗。

进一步地，所述的定高模块采用气压计或无线电高度表。

进一步地，所述的飞行控制处理器选用ARM或DSP微处理器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：