CN104977912A - 一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制系统及方法，包括飞控计算机（ARM)、飞行指示灯控制模块（LED+）、超声波传感器、光流传感器、电源管理模块（PMU)、蓄电池、惯性测量单元（IMU）、卫星导航单元（GPS/BD+)、电机、舵机，飞控计算机（ARM)还嵌入有以太网交换芯片（LANswitch)，以太网交换芯片（LANswitch)与飞控计算机（ARM)通过局域网（LAN)连接，以太网交换芯片（LANswitch)与飞控外围模块通过局域网（LAN)连接，本发明的有益效果在于：简化了无人机与地面的通信链路；支持高清数字图像实时传回地面或接入互联网或回传指挥中心，支持视觉导航、障碍规避和图像目标识别跟踪，支持无人机编队飞行的通信需求，省去了传统的IOSD设备，节省投资；支持模块化平滑扩展飞控的新功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机飞行控制系统，尤其涉及一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制系统及方法。
背景技术
飞控技术发展的经历了从第一代（增稳）、第二代（自主导航），向第三代（图像智能识别和避障）发展，现有的无人机飞控系统结构基本上建立在第一代和第二代技术基础上，技术发展上存在瓶颈,典型特征如下：
（1）多个通信链路单同时使用，设备众多：地面与飞机的通信存在3种链路，第1种链即遥控器链路,常见的链路频率72M、433M、2.4G、5.8G等，这是一个从地面传向飞机的单向无线通信链路，承载着多路遥控器通道的遥杆控制量信息；第2种链路即飞机与地面站的双向通信链路，常见频率433M、900M、2.4G等，一方面，飞机的飞行状态参数要传回地面，另一方面，地面站对飞机的各种参数配置或控制指令要传给飞机；第3种链路即图传链路，常见的频率900M、2.4G、5.8G等，这是一个将视频图像或者叠加了飞机飞行状态参数的视频图像传回地面的单向回传链路。
（2）视觉导航、图像识别与避障是飞控技术发展主要方向之一，现有的飞控技术架构中，飞控计算机不能在支持GPS+惯性导航模式时，同时做视觉图像处理，目前有的做法是，将图像传回地面,由地面计算机进行视觉处理,然后将结果从地面发送给飞控计算机，这种结构在地面与飞控计算机的无线链路断掉时存在诸多问题。
（3）在目前消费级市场，确实有将无人机实拍图像直接直接共享到互联网的实际需求，工业级无人机中，客户需要将数字高清视频图像实时回传到监控指挥中心，传统的飞控技术架构不支持无人机的这种物联网应用模式。
（4）现有的视频图像的回传，大多数是基于模拟视频信号，图像不清晰，还需要一个称为IOSD的设备，这个设备实际上就将高清摄像机的模拟视频信号与飞行参数进行叠加回传地面，因此虽然飞机上存储的是高清图像，但回传到地面的图像是叠加了飞行状态参数的模拟图像，而人们往往需要实时看到飞机上拍摄的高清数字图像。
发明内容
本发明的目的在于解决市面上的无人机飞行控制多个通信链路，并存且设备众多，在支持视觉导航、图像识别与避障，高清数字图像实时接入互联网或监控指挥中心或地面站，支持高清数字图像回传地面站等新技术需求上，传统的共享式总线无法解决解决这些大容量数据的高速交换,本发明提供了一种新型的基于以太网交换总线的无人机飞行控制系统及方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制系统，包括飞控计算机（ARM)、飞行指示灯控制模块（LED+）、超声波传感器、光流传感器、电源管理模块（PMU)、蓄电池、惯性测量单元（IMU）、卫星导航单元（GPS/BD)、电机、舵机，所述飞行指示灯控制模块（LED+）、超声波传感器、光流传感器通过CAN总线与所述飞控计算机（ARM)信号连接，所述电源管理模块（PMU)与蓄电池电连接，所述电源管理模块（PMU)、惯性测量单元（IMU）、卫星导航单元（GPS/BD)通过另外一条CAN总线与所述飞控计算机（ARM)信号连接，所述飞控计算机（ARM)分别与电机、舵机信号连接，所述飞控计算机（ARM)还嵌入有以太网交换芯片（LANswitch)，所述以太网交换芯片（LANswitch)与飞控计算机（ARM)通过局域网（LAN)连接，所述以太网交换芯片（LANswitch)与飞控外围模块通过局域网（LAN)连接。
进一步地，所述飞控外围模块包括4G模块、视觉计算机（DSP+ARM)、高清运动相机（IPCAM)、无线模块（WIFI)；
所述4G模块可以通过以太网交换式总线将高清运动相机（IPCAM)的高清数字图像通过无线模块接入互联网或传回监控指挥中心，也可以通过视觉计算机（DSP+ARM)的USB口，可将飞行器实拍视频实时接入互联网或传回指挥中心；
所述视觉计算机（DSP+ARM)内部有DSP处理器、ARM处理器，运行Linux操作系统，以百兆以太网口与所述飞控计算机（ARM)连接，通过所述飞控计算机（ARM)上的以太网交换芯片（LANswitch)所扩展的以太网交换式总线接收高清运动相机（IPCAM)传回的图片，进行图像的分析解算，并与光流传感器、超声波传感器、惯性测量单元（IMU）数据进行融合，进行视觉导航、障碍规避、图像目标识别跟踪；
所述高清运动相机（IPCAM)直接出以太网口与飞控计算机（ARM) 所扩展的以太网交换式总线进行连接，支持多个视频流的转发，一方面直接通过以太网交换芯片（LANswitch)将高清数字化视频流传回地面，另一方面通过以太网交换芯片（LANswitch)将高清视频数据传给视觉计算机（DSP+ARM)进行图像计算，还通过以太网交换式总线将高清运动相机（IPCAM) 的高清数字图像通过无线模块接入互联网或传回监控指挥中心，也可通过视觉计算机（DSP+ARM)的USB口下挂4G模块，将全数字高清视频数据直接接入互联网或指挥中心；
所述无线模块（WIFI) 通过以太网交换式总线将遥控器指令流、飞控指令流、飞行状态参数流、高清数字图压缩像码流直接汇聚，与地面进行数据交换,地面有一个WIFI中继模块（配置为AP）,可使WIFI信号无遮挡的情况下延伸超过1公里。
进一步地，所述飞控计算机（ARM)为高性能的ARM芯片及I/O电路，外围支持2条CAN总线、多个PWM口、通过太网交换芯片（LANswitch)扩展的多个百兆以太网接口、2个USB口和1个调试串口,接受PMU模块的5V供电和蓄电池电量监测信号；
所述飞行指示灯控制模块（LED+）内有无人机航向灯及飞行状态指示灯的驱动芯片、单片机，出CAN口与飞控计算机（ARM)连接，模块上有USB口扩展，用来进行飞控的调参和固件升级；
飞控计算机(ARM)支持多个超声波传感器或其他水平测距传感器，所述超声波传感器内有单片机，出CAN总线接入飞控核心模块，能够配合视觉计算机（DSP+ARM)的视觉算法，进行无人机的障碍规避和图像目标识别跟踪；
所述光流传感器核心功能是在卫星导航单元（GPS/BD)信号丢失的情况下或在室内，与惯性测量单元（IMU）数据融合进行飞行器姿态和位置解算，进行视觉导航；
所述电源管理模块（PMU)一边接3S-6S的蓄电池，内部有AC/DC进行电压变换和防接反电路，通过3PIN接口线连接到飞控计算机（ARM)，给飞控计算机（ARM)供电，并提供蓄电池电压检测信号；
所述惯性测量单元（IMU）包含三轴加速度计、三轴陀螺仪、气压高度计、单片机，出CAN总线与飞控计算机（ARM)连接，与卫星导航单元（GPS/BD)做数据融合进行飞行器姿态解算和位置解算；
所述卫星导航单元（GPS/BD)为GPS/北斗接收芯片、磁罗盘、单片机，出CAN总线与飞控计算机（ARM)连接，支持GPS和北斗导航定位，支持磁航向计对飞行器姿态的解算，并与惯性测量单元（IMU）进行数据融合，最终由飞飞控计算机（ARM)解算飞行器姿态和飞行器位置。
一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制方法，所述飞控计算机（ARM)内烧录有飞控程序模块，所述惯性测量单元（IMU）内烧录有航姿解算程序模块，所述卫星导航单元（GPS/BD)内烧录有GPS导航程序模块，所述飞行指示灯内烧录有飞行状态指示灯控制程序模块，超声波传感器烧录有超声波程序模块，所述光流传感器烧录有光流程序模块；
所述飞控程序模块通过CAN通讯协议程序分别与所述惯性测量单元（IMU）内烧录的航姿解算程序模块、卫星导航单元（GPS/BD)内烧录的GPS导航程序模块、飞行指示灯控制模块（LED+）内烧录的飞行状态指示灯控制程序模块、超声波传感器烧录的超声波程序模块、光流传感器烧录的光流程序模块连接，飞控程序模块内还有实时驱动电机调速控制器(ESC)并调节直流无刷电机转速的电机调速驱动程序模块。
进一步地，所述飞控程序模块包括应用级程序模块、实时任务调度程序
和外部中断处理程序模块、硬件初始化程序模块、硬件驱动程序模块、CAN通信协议程序模块、LAN(TCP/IP)通信协议程序模块，所述应用级程序模块与实时任务调度程序和外部中断处理程序模块连接，所述实时任务调度程序和外部中断处理程序模块与硬件初始化程序模块连接，所述硬件初始化程序模块与硬件驱动程序模块连接。
进一步地，所述应用级程序模块包括应用层接口程序、电源管理与电量监测程序、飞行指示灯控制程序、安全控制程序、视觉控制程序、航迹控制程序、增稳控制程序、遥控器解码程序、通信处理程序。
进一步地，所述硬件驱动程序模块包括电机调速驱动程序模块、遥控接收机驱动程序模块、电源管理程序模块、GPS模块驱动程序模块、IMU驱动程序模块、LED+驱动程序模块、超声波驱动程序模块、光流驱动程序模块、WIFI通信接口驱动程序模块、视觉导航接口驱动程序模块、4G通信接口驱动程序模块、IP摄像机控制驱动程序模块；
所述电机调速驱动程序模块通过PWM接口与电机调速控制器(ESC)相连；
所述遥控接收机驱动程序与S-BUS遥控接收机相连；
所述电源管理程序模块通过通用IO口(GPIO)与电源管理模块（PMU)连接；
所述GPS模块驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与惯性测量单元（IMU）内烧录的航姿解算程序模块连接；
所述IMU驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与卫星导航单元（GPS/BD)内烧录的GPS导航程序模块连接；
所述LED+驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与飞行指示灯控制模块（LED+）内烧录的飞行状态指示灯控制程序模块连接；
所述超声波驱动程序通过CAN通信协议程序模块与超声波传感器烧录的超声波程序模块连接；
所述光流驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与光流传感器烧录的光流程序模块连接；
所述WIFI通信接口驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与无线模块（WIFI)连接；
所述视觉导航接口驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与视觉计算机（DSP+ARM)连接；
所述4G通信接口驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与4G模块连接；
所述IP摄像机控制驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与高清运动相机（IPCAM)连接。
本发明的有益效果在于：
（1）简化了无人机与地面的通信链路，简化技术结构，节省消费者投资；
（2）支持高清数字图像实时传回地面或接入互联网或回传指挥中心，满足高清数字传输要求；
（3）支持视觉导航、障碍规避和图像目标识别跟踪，满足新技术发展要求；
（4）支持无人机编队飞行的通信需求，满足新技术发展要求；
（5）省去了传统的IOSD设备，简化功能，节省投资；
（6）支持模块化平滑扩展飞控的新功能，保护用户投资。
附图说明
图1为本发明基于以太网交换总线的无人机飞行控制硬件结构示意图；
图2为本发明基于以太网交换总线的无人机飞行控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步描述：
如图1、图2所示，一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制系统，包括飞控计算机（ARM)、飞行指示灯控制模块（LED+）、超声波传感器、光流传感器、电源管理模块（PMU)、蓄电池、惯性测量单元（IMU）、卫星导航单元（GPS/BD)、电机、舵机，所述飞行指示灯控制模块（LED+）、超声波传感器、光流传感器通过CAN总线与所述飞控计算机（ARM)信号连接，所述电源管理模块（PMU)与蓄电池电连接，所述电源管理模块（PMU)、惯性测量单元（IMU）、卫星导航单元（GPS/BD)通过另外一条CAN总线与所述飞控计算机（ARM)信号连接，所述飞控计算机（ARM)分别与电机、舵机信号连接，所述飞控计算机（ARM)还嵌入有以太网交换芯片（LANswitch)，所述以太网交换芯片（LANswitch)与飞控计算机（ARM)通过局域网（LAN)连接，所述以太网交换芯片（LANswitch)与飞控外围模块通过局域网（LAN)连接。
优选地，所述飞控外围模块包括4G模块、视觉计算机（DSP+ARM)、高清运动相机（IPCAM)、无线模块（WIFI)；
所述4G模块可以通过以太网交换式总线将高清运动相机（IPCAM)的高清数字图像通过无线模块接入互联网或传回监控指挥中心，也可以通过视觉计算机（DSP+ARM)的USB口，可将飞行器实拍视频实时接入互联网或传回指挥中心；
所述视觉计算机（DSP+ARM)内部有DSP处理器、ARM处理器，运行Linux操作系统，以百兆以太网口与所述飞控计算机（ARM)连接，通过所述飞控计算机（ARM)上的以太网交换芯片（LANswitch)所扩展的以太网交换式总线接收高清运动相机（IPCAM)传回的图片，进行图像的分析解算，并与光流传感器、超声波传感器、惯性测量单元（IMU）数据进行融合，进行视觉导航、障碍规避、图像目标识别跟踪；
所述高清运动相机（IPCAM)直接出以太网口与飞控计算机（ARM)所扩展的以太网交换式总线进行连接，支持多个视频流的转发，一方面直接通过以太网交换芯片（LANswitch)将高清数字化视频流传回地面，另一方面通过以太网交换芯片（LANswitch)将高清视频数据传给视觉计算机（DSP+ARM)进行图像计算，还通过以太网交换式总线将高清运动相机（IPCAM)的高清数字图像通过无线模块接入互联网或传回监控指挥中心，也可通过视觉计算机（DSP+ARM)的USB口下挂4G模块，将全数字高清视频数据直接接入互联网或指挥中心；
所述无线模块（WIFI) 通过以太网交换式总线将遥控器指令流、飞控指令流、飞行状态参数流、高清数字图压缩像码流直接汇聚，与地面进行数据交换,地面有一个WIFI中继模块（配置为AP）,可使WIFI信号无遮挡的情况下延伸超过1公里。
优选地，所述飞控计算机（ARM)为高性能的ARM芯片及I/O电路，外围支持2条CAN总线、多个PWM口、通过太网交换芯片（LANswitch)扩展的多个百兆以太网接口、2个USB口和1个调试串口,接受PMU模块的5V供电和蓄电池电量监测信号；
所述飞行指示灯控制模块（LED+）内有无人机航向灯及飞行状态指示灯的驱动芯片、单片机，出CAN口与飞控计算机（ARM)连接，模块上有USB口扩展，用来进行飞控的调参和固件升级；
飞控计算机(ARM)支持多个超声波传感器或其他水平测距传感器，所述超声波传感器内有单片机，出CAN总线接入飞控核心模块，能够配合视觉计算机（DSP+ARM)的视觉算法，进行无人机的障碍规避和图像目标识别跟踪；
所述光流传感器核心功能是在卫星导航单元（GPS/BD)信号丢失的情况下或在室内，与惯性测量单元（IMU）数据融合进行飞行器姿态和位置解算，进行视觉导航；
所述电源管理模块（PMU)一边接3S-6S的蓄电池，内部有AC/DC进行电压变换和防接反电路，通过3PIN接口线连接到飞控计算机（ARM)，给飞控计算机（ARM)供电，并提供蓄电池电压检测信号；
所述惯性测量单元（IMU）包含三轴加速度计、三轴陀螺仪、气压高度计、单片机，出CAN总线与飞控计算机（ARM)连接，与卫星导航单元（GPS/BD)做数据融合进行飞行器姿态解算和位置解算；
所述卫星导航单元（GPS/BD)为GPS/北斗接收芯片、磁罗盘、单片机，出CAN总线与飞控计算机（ARM)连接，支持GPS和北斗导航定位，支持磁航向计对飞行器姿态的解算，并与惯性测量单元（IMU）进行数据融合，最终由飞飞控计算机（ARM)解算飞行器姿态和飞行器位置。
一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制方法，所述飞控计算机（ARM)内烧录有飞控程序模块，所述惯性测量单元（IMU）内烧录有航姿解算程序模块，所述卫星导航单元（GPS/BD)内烧录有GPS导航程序模块，所述飞行指示灯内烧录有飞行状态指示灯控制程序模块，超声波传感器烧录有超声波程序模块，所述光流传感器烧录有光流程序模块；
所述飞控程序模块通过CAN通讯协议程序分别与所述惯性测量单元（IMU）内烧录的航姿解算程序模块、卫星导航单元（GPS/BD)内烧录的GPS导航程序模块、飞行指示灯控制模块（LED+）内烧录的飞行状态指示灯控制程序模块、超声波传感器烧录的超声波程序模块、光流传感器烧录的光流程序模块连接，飞控程序模块内还有实时驱动电机调速控制器(ESC)并调节直流无刷电机转速的电机调速驱动程序模块。
优选地，所述飞控程序模块包括应用级程序模块、实时任务调度程序
和外部中断处理程序模块、硬件初始化程序模块、硬件驱动程序模块、CAN通信协议程序模块、LAN(TCP/IP)通信协议程序模块，所述应用级程序模块与实时任务调度程序和外部中断处理程序模块连接，所述实时任务调度程序和外部中断处理程序模块与硬件初始化程序模块连接，所述硬件初始化程序模块与硬件驱动程序模块连接。
优选地，所述应用级程序模块包括应用层接口程序、电源管理与电量监测程序、飞行指示灯控制程序、安全控制程序、视觉控制程序、航迹控制程序、增稳控制程序、遥控器解码程序、通信处理程序。
优选地，所述硬件驱动程序模块包括电机调速驱动程序模块、遥控接收机驱动程序模块、电源管理程序模块、GPS模块驱动程序模块、IMU驱动程序模块、LED+驱动程序模块、超声波驱动程序模块、光流驱动程序模块、WIFI通信接口驱动程序模块、视觉导航接口驱动程序模块、4G通信接口驱动程序模块、IP摄像机控制驱动程序模块；
所述电机调速驱动程序模块通过PWM接口与电机调速控制器(ESC)相连；
所述遥控接收机驱动程序与S-BUS遥控接收机相连；
所述电源管理程序模块通过通用IO口(GPIO)与电源管理模块（PMU)连接；
所述GPS模块驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与惯性测量单元（IMU）内烧录的航姿解算程序模块连接；
所述IMU驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与卫星导航单元（GPS/BD)内烧录的GPS导航程序模块连接；
所述LED+驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与飞行指示灯控制模块（LED+）内烧录的飞行状态指示灯控制程序模块连接；
所述超声波驱动程序通过CAN通信协议程序模块与超声波传感器烧录的超声波程序模块连接；
所述光流驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与光流传感器烧录的光流程序模块连接；
所述WIFI通信接口驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与无线模块（WIFI)连接；
所述视觉导航接口驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与视觉计算机（DSP+ARM)连接；
所述4G通信接口驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与4G模块连接；
所述IP摄像机控制驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与高清运动相机（IPCAM)连接。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (7)
1.一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制系统，包括飞控计算机（ARM)、飞行指示灯控制模块（LED+）、超声波传感器、光流传感器、电源管理模块（PMU)、蓄电池、惯性测量单元（IMU）、卫星导航单元（GPS/BD)、电机、舵机，所述飞行指示灯控制模块（LED+）、超声波传感器、光流传感器通过CAN总线与所述飞控计算机（ARM)信号连接，所述电源管理模块（PMU)与蓄电池电连接，所述电源管理模块（PMU)、惯性测量单元（IMU）、卫星导航单元（GPS/BD)通过另外一条CAN总线与所述飞控计算机（ARM)信号连接，所述飞控计算机（ARM)分别与电机、舵机信号连接，其特征在于：所述飞控计算机（ARM)还嵌入有以太网交换芯片（LANswitch)，所述以太网交换芯片（LANswitch)与飞控计算机（ARM)通过局域网（LAN)连接，所述以太网交换芯片（LANswitch)与飞控外围模块通过局域网（LAN)连接。
2. 根据权利要求1所述的基于以太网交换总线的无人机飞行控制系统，其特征在于：所述飞控外围模块包括4G模块、视觉计算机（DSP+ARM)、高清运动相机（IPCAM)、无线模块（WIFI)；
所述4G模块可以通过以太网交换式总线将高清运动相机（IPCAM)的高清数字图像通过无线模块接入互联网或传回监控指挥中心，也可以通过视觉计算机（DSP+ARM)的USB口，可将飞行器实拍视频实时接入互联网或传回指挥中心；
所述视觉计算机（DSP+ARM)内部有DSP处理器、ARM处理器，运行Linux操作系统，以百兆以太网口与所述飞控计算机（ARM)连接，通过所述飞控计算机（ARM)上的以太网交换芯片（LANswitch)所扩展的以太网交换式总线接收高清运动相机（IPCAM)传回的图片，进行图像的分析解算，并与光流传感器、超声波传感器、惯性测量单元（IMU）数据进行融合，进行视觉导航、障碍规避、图像目标识别跟踪；
所述高清运动相机（IPCAM)直接出以太网口与飞控计算机（ARM) 所扩展的以太网交换式总线进行连接，支持多个视频流的转发，一方面直接通过以太网交换芯片（LANswitch)将高清数字化视频流传回地面，另一方面通过以太网交换芯片（LANswitch)将高清视频数据传给视觉计算机（DSP+ARM)进行图像计算，还通过以太网交换式总线将高清运动相机（IPCAM) 的高清数字图像通过无线模块接入互联网或传回监控指挥中心，也可通过视觉计算机（DSP+ARM)的USB口下挂4G模块，将全数字高清视频数据直接接入互联网或指挥中心；
所述无线模块（WIFI) 通过以太网交换式总线将遥控器指令流、飞控指令流、飞行状态参数流、高清数字图压缩像码流直接汇聚，与地面进行数据交换,地面有一个WIFI中继模块（配置为AP）,可使WIFI信号无遮挡的情况下延伸超过1公里。
3.根据权利要求1所述的基于以太网交换总线的无人机飞行控制系统，其特征在于：所述飞控计算机（ARM)为高性能的ARM芯片及I/O电路，外围支持2条CAN总线、多个PWM口、通过太网交换芯片（LANswitch)扩展的多个百兆以太网接口、2个USB口和1个调试串口,接受PMU模块的5V供电和蓄电池电量监测信号；
所述飞行指示灯控制模块（LED+）内有无人机航向灯及飞行状态指示灯的驱动芯片、单片机，出CAN口与飞控计算机（ARM)连接，模块上有USB口扩展，用来进行飞控的调参和固件升级；
飞控计算机(ARM)支持多个超声波传感器或其他水平测距传感器，所述超声波传感器内有单片机，出CAN总线接入飞控核心模块，能够配合视觉计算机（DSP+ARM)的视觉算法，进行无人机的障碍规避和图像目标识别跟踪；
所述光流传感器核心功能是在卫星导航单元（GPS/BD)信号丢失的情况下或在室内，与惯性测量单元（IMU）数据融合进行飞行器姿态和位置解算，进行视觉导航；
所述电源管理模块（PMU)一边接3S-6S的蓄电池，内部有AC/DC进行电压变换和防接反电路，通过3PIN接口线连接到飞控计算机（ARM)，给飞控计算机（ARM)供电，并提供蓄电池电压检测信号；
所述惯性测量单元（IMU）包含三轴加速度计、三轴陀螺仪、气压高度计、单片机，出CAN总线与飞控计算机（ARM)连接，与卫星导航单元（GPS/BD)做数据融合进行飞行器姿态解算和位置解算；
所述卫星导航单元（GPS/BD)为GPS/北斗接收芯片、磁罗盘、单片机，出CAN总线与飞控计算机（ARM)连接，支持GPS和北斗导航定位，支持磁航向计对飞行器姿态的解算，并与惯性测量单元（IMU）进行数据融合，最终由飞飞控计算机（ARM)解算飞行器姿态和飞行器位置。
4.一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制方法，其特征在于：所述飞控计算机（ARM)内烧录有飞控程序模块，所述惯性测量单元（IMU）内烧录有航姿解算程序模块，所述卫星导航单元（GPS/BD)内烧录有GPS导航程序模块，所述飞行指示灯控制模块（LED+）内烧录有飞行状态指示灯控制程序模块，超声波传感器烧录有超声波程序模块，所述光流传感器烧录有光流程序模块；
所述飞控程序模块通过CAN通讯协议程序分别与所述惯性测量单元（IMU）内烧录的航姿解算程序模块、卫星导航单元（GPS/BD)内烧录的GPS导航程序模块、飞行指示灯模块内烧录的飞行状态指示灯程序模块、超声波传感器烧录的超声波程序模块、光流传感器烧录的光流程序模块连接，飞控程序模块内还有实时驱动电机调速控制器(ESC)并调节直流无刷电机转速的电机调速驱动程序模块。
5. 根据权利要求4所述的一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制方法，其特征在于：所述飞控程序模块包括应用级程序模块、实时任务调度程序
和外部中断处理程序模块、硬件初始化程序模块、硬件驱动程序模块、CAN通信协议程序模块、LAN(TCP/IP)通信协议程序模块，所述应用级程序模块与实时任务调度程序和外部中断处理程序模块连接，所述实时任务调度程序和外部中断处理程序模块与硬件初始化程序模块连接，所述硬件初始化程序模块与硬件驱动程序模块连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制方法，其特征在于：所述应用级程序模块包括应用层接口程序、电源管理与电量监测程序、飞行指示灯控制程序、安全控制程序、视觉控制程序、航迹控制程序、增稳控制程序、遥控器解码程序、通信处理程序。
7. 根据权利要求5所述的一种基于以太网交换总线的无人机飞行控制方法，其特征在于：所述硬件驱动程序模块包括电机调速驱动程序模块、遥控接收机驱动程序模块、电源管理程序模块、GPS模块驱动程序模块、IMU驱动程序模块、LED+驱动程序模块、超声波驱动程序模块、光流驱动程序模块、WIFI通信接口驱动程序模块、视觉导航接口驱动程序模块、4G通信接口驱动程序模块、IP摄像机控制驱动程序模块；
所述电机调速驱动程序模块通过PWM接口与电机调速控制器(ESC)相连；
所述遥控接收机驱动程序与S-BUS遥控接收机相连；
所述电源管理程序模块通过通用IO口(GPIO)与电源管理模块（PMU)连接；
所述GPS模块驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与惯性测量单元（IMU）内烧录的航姿解算程序模块连接；
所述IMU驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与卫星导航单元（GPS/BD)内烧录的GPS导航程序模块连接；
所述LED+驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与飞行指示灯控制模块（LED+）内烧录的飞行状态指示灯控制程序模块连接；
所述超声波驱动程序通过CAN通信协议程序模块与超声波传感器烧录的超声波程序模块连接；
所述光流驱动程序模块通过CAN通信协议程序模块与光流传感器烧录的光流程序模块连接；
所述WIFI通信接口驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与无线模块（WIFI)连接；
所述视觉导航接口驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与视觉计算机（DSP+ARM)连接；
所述4G通信接口驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与4G模块连接；
所述IP摄像机控制驱动程序模块通过LAN(TCP/IP)通信协议程序模块与高清运动相机（IPCAM)连接。
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