CN106873404A - 一种无人机安全控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无人机安全控制器，包括飞控电路模块、电调电路模块、飞行总线控制电路、卫星定位通讯模块、电源隔离分配电路、声音分析DSP电路和WIFI收发电路，WIFI收发电路的频带2.4G/5.8G，电调电路的电调通道电流为120A，采用正弦波方式驱动，卫星定位通讯模块包括GPS电路和北斗电路，GPS定位和北斗定位系统同时工作，可以实现GPS/北斗/惯性三种导航模式；飞控电路模块和电调电路模块采用双备份，使用安全、可靠，独立wifi和飞行总线控制电路监测电机转速和各部件的工作状况，声音分析DSP电路可提前发现螺旋桨故障并报警；具有使用安全、监测可靠等优点。
Description
技术领域
本发明属于多旋翼无人机控制器领域，尤其是涉及一种无人机安全控制器。
背景技术
随着无人机市场的如火如荼，无人机的安全问题也愈发引起人们的关注。多旋翼无人机存在多种安全隐患，一个是涉及无人机的自身故障的安全，另一个就是无人机如被不法分子截获和干扰造成的公共安全隐患。无人机的安全控制器是无人机安全保障的重要部件。因此，研发一种如何保证无人机的飞行安全，尤其是对于保证大载重长续航力的无人机安全的安全控制器显得尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种无人机安全控制器，以实现对多旋翼无人机的安全控制。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种无人机安全控制器，包括：
用于将外部动力电源控制电源隔离并分配到控制器内部的电源隔离分配电路；
用于控制无人机飞行姿态的飞控电路模块；
根据飞控电路模块发出的PWM波形，实现螺旋桨电机的调速控制和驱动的电调电路模块；
用于对无人机进行定位并接收从北斗卫星发来信息的卫星定位通讯模块；
用于采集螺旋桨处于不同转速时发出的声音，来判断螺旋桨和电机是否正常工作的声音分析DSP电路；
用于检测无人机各个部件工况和寿命的飞行总线控制电路；
用于将飞行总线控制电路中的信息发送到地面，同时接收地面指令的WIFI收发电路；
所述电源隔离分配电路的输入端与外部动力电源相连，所述电源隔离分配电路的输出端分别与飞控电路模块、卫星定位通讯模块、电调电路模块和飞行总线控制电路相连，所述卫星定位通讯模块分别与飞行总线控制电路和飞控电路模块相连，所述飞控电路模块分别与电调电路模块和飞行总线控制电路相连，所述电调电路模块分别与螺旋桨电机上的霍尔传感器和飞行总线控制电路相连，所述霍尔传感器还与飞行总线控制电路相连，所述声音分析DSP电路的输入端与螺旋桨电机旁的拾音器和螺旋桨电机上的霍尔传感器相连，输出端与飞行总线控制电路相连，所述飞行总线控制电路还与WIFI收发电路和LED指示器相连。
进一步的，所述电调电路模块包括电调电路A和电调电路B，两组电调电路互为备份。
进一步的，所述电调电路A和电调电路B的电调通道电流为120A，采用正弦波方式驱动。
进一步的，所述卫星定位通讯模块包括GPS电路和北斗电路，GPS定位和北斗定位系统是同时工作的。
进一步的，所述飞控电路模块包括IMU A、飞行控制电路A、纪录存储器A、IMU B、飞行控制电路B和纪录存储器B；所述IMU A与飞行控制电路A相连，所述飞行控制电路A与纪录存储器A相连；所述IMU B与飞行控制电路B相连，所述飞行控制电路B与纪录存储器B相连；这两组飞控电路互为备份。
进一步的，所述WIFI收发电路的频带2.4G/5.8G。
进一步的，所述外部动力电源包括一个动力电池和两个控制电池。
进一步的，本安全控制器的所有电子器件封闭在一个铝制金属且防水的外壳中，保证有效散热和抗电磁场干扰。
相对于现有技术，本发明所述的无人机安全控制器具有以下优势：本安全控制器具有GPS/北斗卫星定位功能、北斗短信收发功能，可以实现GPS/北斗/惯性三种导航模式；飞控电路模块和电调电路模块采用双备份，使用安全、可靠，独立wifi和飞行总线控制电路监测电机转速和各部件的工作状况，声音分析DSP电路可提前发现螺旋桨故障并报警；具有使用安全、监测可靠等优点。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明中声音分析DSP电路的原理框图；
图3是本发明中电调电路模块的原理框图；
图4是本发明中飞控电路模块的原理框图；
图5是本发明中飞行总线控制电路的原理框图。
附图标记说明：
1-飞控电路模块，2-电调电路模块，3-卫星定位通讯模块，4-霍尔传感器，5-螺旋桨电机，6-拾音器,7-LED指示器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至5所示，一种无人机安全控制器，包括用于将外部动力电源控制电源隔离并分配到控制器内部的电源隔离分配电路、用于控制无人机飞行姿态的飞控电路模块1、根据飞控电路模块1发出的PWM波形，实现螺旋桨电机5的调速控制和驱动的电调电路模块2、用于对无人机进行定位并接收从北斗卫星发来信息的卫星定位通讯模块3、用于采集螺旋桨处于不同转速时发出的声音，来判断螺旋桨和电机是否正常工作的声音分析DSP电路、用于检测无人机各个部件工况和寿命的飞行总线控制电路和用于将飞行总线控制电路中的信息发送到地面，同时接收地面指令的WIFI收发电路；所述电源隔离分配电路的输入端与外部动力电源相连，所述电源隔离分配电路的输出端分别与飞控电路模块1、卫星定位通讯模块3、电调电路模块2和飞行总线控制电路相连，所述卫星定位通讯模块3分别与飞行总线控制电路和飞控电路模块1相连，所述飞控电路模块1分别与电调电路模块2和飞行总线控制电路相连，所述电调电路模块2分别与螺旋桨电机5上的霍尔传感器4和飞行总线控制电路相连，所述霍尔传感器4还与飞行总线控制电路相连，所述声音分析DSP电路的输入端与螺旋桨电机5旁的拾音器6和螺旋桨电机5上的霍尔传感器4相连，输出端与飞行总线控制电路相连，所述飞行总线控制电路还与WIFI收发电路和LED指示器7相连。
优选的，所述电调电路模块2包括电调电路A和电调电路B，两组电调电路互为备份，所述电调电路A和电调电路B的电调通道电流为120A，采用正弦波方式驱动。所述卫星定位通讯模块3包括GPS电路和北斗电路，GPS定位和北斗定位系统是同时工作的。所述飞控电路模块1包括IMU A、飞行控制电路A、纪录存储器A、IMU B、飞行控制电路B和纪录存储器B；所述IMU A与飞行控制电路A相连，所述飞行控制电路A与纪录存储器A相连；所述IMU B与飞行控制电路B相连，所述飞行控制电路B与纪录存储器B相连；这两组飞控电路互为备份。所述WIFI收发电路的频带2.4G/5.8G。所述外部动力电源包括一个动力电池和两个控制电池。本安全控制器的所有电子器件封闭在一个铝制金属且防水的外壳中，保证有效散热和抗电磁场干扰。
本实例的工作过程：
首先电源隔离分配电路接入外部动力电源，控制电源隔离并分配到控制器内部，其具有电池电量检测、电池备用自动切换、限流的功能。使用时，卫星定位通讯模块3中的GPS电路和北斗电路同时进行GPS定位和北斗定位的工作，卫星定位通讯模块3支持北斗短信收发，通过北斗短信控制器能够接收从北斗卫星发来的控制命令，包括禁飞区强制迫降、紧急制动迫降，同时能够将无人机的坐标信息、故障信息及入侵预警信息发送到北斗卫星。飞控电路模块1采用两组飞控电路互为备份，其是控制器的核心部分，主要控制飞机的飞行姿态，导航等功能，IMU提供的飞机姿态信息直接传输到飞行控制电路中，产生PWM控制信号发送给电调电路，并且将飞行状态等参数存储到纪录存储器中，飞机控制电路还负责处理遥控系统入侵监测、GPS/北斗信号干扰器/模拟器实时监测的功能。电调电路模块2采用两组互为备份，按照飞行控制电路发出的PWM波形，实现螺旋桨电机5的调速控制和驱动电路。声音分析DSP电路用于采集螺旋桨处于不同转速时发出的声音，由拾音器6输入声音信号，由霍尔器件输入电机转速信号，通过采集到的螺旋桨声音对比正常声音，来判断螺旋桨和电机是否在正常的工况状态，并把判断结果传给飞行总线控制器。飞行总线控制电路是整个控制器的故障总线控制中心，用于检测飞机各个部件的工况和寿命，并将结果通过WIFI电路和北斗电路发送出去。WIFI收发电路是本控制器的通讯通道之一，负责将总线控制电路中的信息发送到地面，同时接收地面的一些指令。在飞行过程中，无人机载北斗集成式安全控制器会定时通过北斗短信发送飞机各种参数到北斗无人机云端服务器，由服务器保存和处理，实时监控软件监测这些参数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种无人机安全控制器，其特征在于：包括：
用于将外部动力电源控制电源隔离并分配到控制器内部的电源隔离分配电路；
用于控制无人机飞行姿态的飞控电路模块；
根据飞控电路模块发出的PWM波形，实现螺旋桨电机的调速控制和驱动的电调电路模块；
用于对无人机进行定位并接收从北斗卫星发来信息的卫星定位通讯模块；
用于采集螺旋桨处于不同转速时发出的声音，来判断螺旋桨和电机是否正常工作的声音分析DSP电路；
用于检测无人机各个部件工况和寿命的飞行总线控制电路；
用于将飞行总线控制电路中的信息发送到地面，同时接收地面指令的WIFI收发电路；
所述电源隔离分配电路的输入端与外部动力电源相连，所述电源隔离分配电路的输出端分别与飞控电路模块、卫星定位通讯模块、电调电路模块和飞行总线控制电路相连，所述卫星定位通讯模块分别与飞行总线控制电路和飞控电路模块相连，所述飞控电路模块分别与电调电路模块和飞行总线控制电路相连，所述电调电路模块分别与螺旋桨电机上的霍尔传感器和飞行总线控制电路相连，所述霍尔传感器还与飞行总线控制电路相连，所述声音分析DSP电路的输入端与螺旋桨电机旁的拾音器和螺旋桨电机上的霍尔传感器相连，输出端与飞行总线控制电路相连，所述飞行总线控制电路还与WIFI收发电路和LED指示器相连。
2.根据权利要求1所述的一种无人机安全控制器，其特征在于：所述电调电路模块包括电调电路A和电调电路B，两组电调电路互为备份。
3.根据权利要求2所述的一种无人机安全控制器，其特征在于：所述电调电路A和电调电路B的电调通道电流为120A，采用正弦波方式驱动。
4.根据权利要求1或2所述的一种无人机安全控制器，其特征在于：所述卫星定位通讯模块包括GPS电路和北斗电路，GPS定位和北斗定位系统同时工作。
5.根据权利要求4所述的一种无人机安全控制器，其特征在于：所述飞控电路模块包括IMU A、飞行控制电路A、纪录存储器A、IMU B、飞行控制电路B和纪录存储器B；所述IMU A与飞行控制电路A相连，所述飞行控制电路A与纪录存储器A相连；所述IMU B与飞行控制电路B相连，所述飞行控制电路B与纪录存储器B相连；这两组飞控电路互为备份。
6.根据权利要求1所述的一种无人机安全控制器，其特征在于：所述WIFI收发电路的频带2.4G/5.8G。
7.根据权利要求1所述的一种无人机安全控制器，其特征在于：所述外部动力电源包括一个动力电池和两个控制电池。
8.根据权利要求1所述的一种无人机安全控制器，其特征在于：本安全控制器的所有电子器件封闭在一个铝制金属且防水的外壳中。
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