CN111198575A - 一种无人机飞行控制器 - Google Patents

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    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body

Abstract

本发明公开了一种无人机飞行控制器，属于无人机领域。一种无人机飞行控制器，包括主控模块、IMU模块、通讯模块和定位模块，各模块之间利用防水电缆进行连接，防水电缆长度可调，因此各模块能够放置在无人机不同方位，各模块的位置也灵活可调；另一方面，简化了接口，将传统无人机飞行控制器的冗杂接口减少至一个微矩形连接器接口，当所有模块和外设连接好之后，由于没有暴露在外的接口，极大增强了无人机飞行控制器的防水能力，并且降低了使用者的操作难度。本发明的无人机飞行控制器，将核心部件分布在不同模块，可以将各个模块按需求放置在无人机不同部位从而适应复杂的飞行需求，模块的更替方便，延长了飞控的使用寿命。

Description

一种无人机飞行控制器
技术领域
本发明属于无人机领域，尤其是一种无人机飞行控制器。
背景技术
无人机在民用领域需求越来越广泛，在植保、测绘、救援等方面表现十分优异。无人机飞行控制器是无人机的控制核心，是无人机进行大量运算并保存任务数据的重要部件，现有的民用无人机产品一旦遇到恶劣天气很难保证无人机控制器能够正常工作，从而导致任务中断甚至造成无人机坠落等严重后果。
在民用方面，现有的无人机飞控产品大多有两类，一类是将各类传感器模块作为外设的产品，这类产品通常接口冗杂，过多的接口不仅会增加使用者的操作难度，更难做到防水防震等要求。另一类是将所有飞控所需的传感器模块集成到一起，这种类型的产品结构单一，无法适应不同的飞行需求，并且无法实现核心模块的更替，不仅增加了消费者的购买成本更降低了飞控的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有飞行控制器无法实现核心模块的更替缺点，提供一种无人机飞行控制器。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种无人机飞行控制器，包括主控模块、IMU模块、通讯模块和定位模块，以上模块内均设有防水电缆接口，IMU模块、通讯模块和定位模块上的防水电缆接口分别通过防水电缆与主控模块上的防水电缆接口相连接；
主控模块的外壳上设有微矩形连接器，微矩形连接器上集成有PWM输出口和通用IO口。
进一步的，微矩形连接器为J30J微矩形连接器。
进一步的，主控模块由中央处理器、辅助处理器、电源芯片和转压芯片、存储单元、进水保护芯片及外围电路集成得到；
IMU模块由传感器、进水保护芯片及外围电路集成得到；
通讯模块内部集成有4G芯片和/或数传芯片、进水保护芯片及相应外围电路，通讯模块上设有4G天线和/或数传天线；
定位模块内设置RTK天线和进水保护芯片。
进一步的，进水保护芯片均设在靠近防水电缆接口处。
进一步的，定位模块采用基于载波相位观测值的实时动态定位方法进行差分定位。
进一步的，主控模块的外壳上设有金属盖。
进一步的，主控模块内还设导热管和散热基板；
当主控模块内产生热量时，热量能够由导热管进行收集，之后传递给散热基板，经散热基板传递给金属盖，在金属盖上进行散热。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
一种无人机飞行控制器，包括主控模块、IMU模块、通讯模块和定位模块，各模块之间利用防水电缆进行连接，防水电缆长度可调，因此各模块能够放置在无人机不同方位，各模块的位置也灵活可调；采用防水电缆进行连接，使得模块替换方便，从而本发明的飞行控制器具有强大的升级潜力，并在升级过程中能够保留用户的原始配置和原始飞行数据，大大减小用户的使用复杂度；另一方面，简化了接口，将传统无人机飞行控制器的冗杂接口减少至一个微矩形连接器接口，当所有模块和外设连接好之后，由于没有暴露在外的接口，极大增强了无人机飞行控制器的防水能力，并且降低了使用者的操作难度。本发明的无人机飞行控制器，将核心部件分布在不同模块，可以将各个模块按需求放置在无人机不同部位从而适应复杂的飞行需求，模块的更替方便，延长了飞控的使用寿命。
进一步的，微矩形连接器采用J30J微矩形连接器，该类型的微矩形连接器强度大且具有良好的防水效果。
进一步，防水保护芯片均靠近防水电缆接口，在模块之间进行连接后，只有防水电缆接口处有可能由于连接不紧密进水，一旦进水防水保护芯片就开始工作，切断进水模块与其它模块之间的连接，从而保护其它模块不受损坏。
进一步，主控模块内设有导热管和散热基板，导热管、散热基板和金属外壳组成三级散热系统，相比于传统飞控产品开通风口或增加散热面积的散热措施，三级散热系统无需多开口从而保证了产品的防水效果，采用导热管-散热基板-外壳的三级散热系统，增强了热传递效果，使散热能力优于传统飞控的增大散热面积的散热方法。
附图说明
图1为本发明的无人机飞行控制器的结构示意图；
图2为金属盖的结构示意图；
图3为外壳的结构示意图。
其中：1-主控模块；2-IMU模块；3-通讯模块；4-定位模块；5-中央处理器；6-辅助处理器；7-电源芯片和转压芯片；8-存储单元；9-三级散热系统；10-微矩形连接器；11-防水电缆接口；12-防水电缆；13-RTK天线；14-数传天线；15-4G天线；16-进水保护芯片；17-固定螺孔；18-金属盖；19-散热基板；20-导热管。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，图1为本发明的无人机飞行控制器的结构示意图，本发明的无人机飞行控制器包括四个模块，分别为主控模块1、IMU模块2、通讯模块3和定位模块4；主控模块1中集成中央处理器5，辅助处理器6，电源芯片和转压芯片7，存储单元8，进水保护芯片16以及各级外围电路。主控模块1外部嵌入一个微矩形连接器10，微矩形连接器10上集成有PWM输出口和通用IO口，微矩形连接器10可采用J30J微矩形连接器；参见图2，图2为金属盖的结构示意图，主控模块1和主控模块金属盖18各设置四个相对应的固定螺孔17，可以用螺栓将两者连接固定。
IMU模块2内部集成有高精度传感器、进水保护芯片16及相应外围电路。
通讯模块3内部集成4G芯片和数传芯片、进水保护芯片16以及相应外围电路，并设置4G天线15和数传天线14。4G芯片与数传芯片进行互补通讯，当一个信号不好或者失灵时采用另一个进行通讯，相应的切换过程应由飞控软件进行调节。
定位模块4内设置RTK天线13和进水保护芯片16，定位模块4可采用基于载波相位观测值的实时动态定位方法(RTK)进行差分定位。
每个模块的进水保护芯片16均放置在靠近防水电缆接口11处，当用户不当操作导致防水电缆接口11处有遗留缝隙时，进水保护芯片16能有效监测该模块是否进水。
每个模块之间均采用高强度的防水电缆12连接，防水电缆12可根据用户实际需求来定制长度，比如用户需要将某一个模块放在远离与之相连的其它模块处可采用较长的防水电缆12来进行连接。
用户可以根据自身需求，购买不同配置的模块，比如用户只需要无人机在视距内飞行，那么可以选用低配置的通讯模块3，低配置的通讯模块3内设有4G芯片或数传芯片，和相对应的天线，其余模块选择正常配置。当其中一个模块由于性能落后或者由于不当操作损坏时，只更换此模块，其余模块不动，这样可以最大限度的保留用户的初始配置。比如，当用户需要更加精确的无人机位置时，用户可以选择更换更高配置的定位模块4，来替换掉原定位模块4，以达到其使用要求。在更换模块的时候，用户只需要将防水电缆12与所需更换模块的防水电缆接口11分离，并更换自己需要的模块即可。
本发明的无人机飞行控制器的各模块均可根据实际情况放置于无人机各位置，比如，通讯模块3和定位模块4放置于无人机外部，实现零遮挡，从而增强信号接收和发送能力；而IMU模块2放置在远离无人机电子干扰和强震动处，并可在IMU模块2外部添加电磁屏蔽和物理减震措施，主控模块1可放置于无人机电子舱等最坚固的位置，在发生事故的时候可以尽量保证主控模块1不被损坏从而尽可能保留下用户的数据。
本发明的无人机飞行控制器，安装好所有模块之后只剩下一个微矩形连接器10接口，极大保证了其防水性能，并简化了用户的操作复杂度。
参照图3，图3为三级散热系统的结构示意图；主控模块1内部加装三级散热系统，中央处理器5、电源芯片和转压芯片7、辅助处理器6产生的热量通过高导热率材料速度传导至导热管20，导热管20利用超强的导热能力将热量传导至散热基板19，散热基板19与金属盖18相连，实现多级散热。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无人机飞行控制器，其特征在于，包括主控模块(1)、IMU模块(2)、通讯模块(3)和定位模块(4)，以上模块内均设有防水电缆接口(11)，IMU模块(2)、通讯模块(3)和定位模块(4)上的防水电缆接口(11)分别通过防水电缆(12)与主控模块(1)上的防水电缆接口(11)相连接；
所述主控模块(1)的外壳上设有微矩形连接器(10)，所述微矩形连接器(10)上集成有PWM输出口和通用IO口。
2.根据权利要求1所述的无人机飞行控制器，其特征在于，所述微矩形连接器(10)为J30J微矩形连接器。
3.根据权利要求1所述的无人机飞行控制器，其特征在于，所述主控模块(1)由中央处理器(5)、辅助处理器(6)、电源芯片和转压芯片(7)、存储单元(8)、进水保护芯片(16)及外围电路集成得到；
所述IMU模块(2)由传感器、进水保护芯片(16)及外围电路集成得到；
所述通讯模块(3)内部集成有4G芯片和/或数传芯片、进水保护芯片(16)及相应外围电路，通讯模块(3)上设有4G天线(15)和/或数传天线(14)；
所述定位模块(4)内设置RTK天线(13)和进水保护芯片(16)。
4.根据权利要求2所述的无人机飞行控制器，其特征在于，所述进水保护芯片(16)均设在靠近防水电缆接口(11)处。
5.根据权利要求2所述的无人机飞行控制器，其特征在于，所述定位模块(4)采用基于载波相位观测值的实时动态定位方法进行差分定位。
6.根据权利要求2所述的无人机飞行控制器，其特征在于，所述主控模块(1)的外壳上设有金属盖(18)。
7.根据权利要求6所述的无人机飞行控制器，其特征在于，所述主控模块(1)内还设导热管(20)和散热基板(19)；
当主控模块(1)内产生热量时，热量能够由导热管(20)进行收集，之后传递给散热基板(19)，经散热基板(19)传递给金属盖(18)，在金属盖(18)上进行散热。
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