CN111323839B - 一种光电探测机构用嵌入式控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电探测机构用嵌入式控制系统，包括承载板和通过插接件安装在插接板上的主控模块、光电探测模块、射频模块、存储模块及承载板模块，光电探测模块包括指向机构和成像系统；射频模块用于实现主控模块与指挥中心的链路及数据传输；主控模块包括GE交换芯片及第一主控和第二主控；第一主控包括嵌入式处理器，对输入的数据进行处理和计算，估算目标位置并根据目标位置形成用于驱动指向机构动作的控制指令；第二主控与所述射频模块连接，根据操作命令控制射频模块与地面指挥中心的通信，完成摄像数据的传输。本发明集成了SOC和可编程逻辑单元，在较小体积下可容纳更多计算资源、信号处理资源和外部接口，集成度高、通用性强、稳定可靠。

Description

一种光电探测机构用嵌入式控制系统

技术领域

本发明涉及电子工程技术领域，具体是一种用于船载、机载、车载光电探测机构的嵌入式控制及数据处理系统。

背景技术

光电探测机构大量用于车、船、机、舰艇及卫星等高机动性能的运动载体中，多用于目标定位、目标探测、航拍及侦察等领域。光电探测机构具有以下一些特点：

①光机电一体化集成度高。要求在很小的体积内集成指向机构、光电探测机构、通信模块和数据处理模块等。要求结构紧凑、体积小、质量轻，性能上依赖于光学、机械、电子和控制等技术的充分集成。

②工作精度要求高，以提供较高的目标探测与定位精度。

③响应速度要求高，需要对指向机构的方位指向及回传探测数据进行快速响应。

目前常用的机载、车载光电探测系统的实现方法为：将独立的功能模块、探测模块分别部署于承载载体(车辆、无人机等)的合适位置，通过电缆将传感器和执行机构的数据连接到中控CPU。中控CPU进行控制流程的管理以及测控数据的处理。同时，中控CPU搭载数传电台以实现数据通信。

但是上述方法存在以下缺点：

(1)集成度不高，影响中控CPU系统的可靠性和稳定性；

(2)单CPU工作模式，在无人平台上存在风险，在CPU意外宕机情况下无法安全回收；

(3)缺少可编程逻辑对数据处理算法进行扩展，对精确时间控制和大规模并行算法的实现支持不足，从而导致单机智能化程度受限；

(4)数传电台的通信带宽受限，无法提供大容量的实时数据传输。

发明内容

本发明提供一种光电探测机构用嵌入式控制系统，用于克服现有技术中体积大、集成度和可靠性不高等缺陷，实现光电探测机构嵌入式处理系统的高度集成，降低设备体积、提高整体可靠性，同时通过大规模可编程逻辑扩展软件算法、提供更好的并行处理能力，设计基于软件无线电的宽带数据通信模块，为大容量数据传输和自组织组网提供硬件支持。

为了实现上述目的，本发明提供一种光电探测机构用嵌入式控制系统，包括承载板和通过插接件安装在所述承载板上的各模块：

光电探测模块，包括指向机构和安装在所述指向机构上的摄像头和传感器；所述指向机构用于根据控制指令带动摄像头及传感器旋转并朝向目标所在位置；所述摄像头及传感器用于通过可见光或红外视频图像探测目标；

射频模块，用于实现主控模块与地面指挥中心的指控链路及数据传输；

所述主控模块，包括GE交换芯片及分别与GE交换芯片连接的第一主控和第二主控；

所述第一主控，包括嵌入式处理器，输入端用于接收所述光电探测模块中连接摄像头和传感器输出的数据，输出端连接所述光电探测模块的指向机构；用于对输入的数据进行处理和计算，估算目标位置并根据目标位置形成用于驱动指向机构动作的控制指令；

所述第二主控，与所述射频模块连接，用于根据操作命令控制射频模块与地面指挥中心的通信，完成摄像数据的传输；

GE交换芯片通过与安装在接口卡的航空插头连接实现第一主控、第二主控、光电探测模块、运动模块彼此之间及其与外部之间的数据交互；

存储模块，用于存储航拍数据；与所述第一主控和/或第二主控连接；

运动模块，用于根据载体的当前姿态和接收的运动指令控制载体运动；分别与所述第一主控和第二主控连接。

进一步的，所述主控模块包括第一主控和第二主控双备份，第一主控基于RK3399嵌入式SOC做核心，搭配DDR、Flash及外接口，侧重运动控制、流程控制、任务规划。第二主控基于Zynq系列FPGA做核心，发挥Zynq系列SOC兼具CPU和可编程逻辑的优势，侧重通信控制、载荷数据预处理以及发挥其作为FPGA的强大并行处理能力优势，承担深度学习算法的大规模并行扩展。

进一步的，所述光电探测模块由成像系统和指向机构构成。成像系统以可见光或红外摄像头为基础，搭配数据传输接口与主控连接。指向机构由两轴数控转台为摄像头提供方位指向。

进一步的，射频模块主要负责软件无线电的模拟信号收发，与第二主控配合，构成宽带软件无线电通信系统。

与现有技术相比，本发明的有益之处是：

一、本发明提供一种高集成度的光电探测机构嵌入式处理系统，通过第一主控和第二主控的联合使用，代替现有技术中若干外围器件共同实现的功能，从而降低设备体积；模块之间采用无线化设计通过接插件而非电缆实现功能模块之间的信号连接，提高整体可靠性。

二、本发明针对无人系统应用背景提供双主控主备设计，在第一主控意外宕机情况下，第二主控可接替第一主控实现紧急回收。

三、本发明集成了基于软件无线电的宽带无线通信模块，为高带宽、大容量的光电探测数据回传及设备间的自组织组网提供了硬件支持，并提供底层协议的灵活定制能力，极大提高了数据通信的灵活性、保密性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的光电探测机构用嵌入式控制系统的框架图；

图2为图1中第一主控的系统构架图；

图3为图1中第二主控的系统构架图；

图4为图1中各个功能模块之间的互联关系示意图；

图5为承载板的插槽分布结构图。

下面结合附图对本发明进一步说明：

具体实施方式

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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

参见图1，本发明实施例提供一种光电探测机构用嵌入式控制系统，包括承载板和通过插接件安装在所述承载板上的：光电探测模块、射频模块、主控模块、存储模块、运动模块；

光电探测模块，包括指向机构和安装在所述指向机构上的摄像头和传感器；所述指向机构用于根据控制指令带动摄像头及传感器旋转并朝向目标所在位置；所述摄像头及传感器用于通过可见光或红外视频图像探测目标；

射频模块，用于实现主控模块与地面指挥中心的指控链路及数据传输；

所述主控模块，包括GE交换芯片及分别与GE交换芯片连接的第一主控和第二主控；

所述第一主控包括嵌入式处理器，输入端用于接收所述光电探测模块中连接摄像头和传感器输出的数据，输出端连接所述光电探测模块的指向机构；用于对输入的数据进行处理和计算，估算目标位置并根据目标位置形成用于驱动指向机构动作的控制指令；

所述第二主控与所述射频模块连接，用于根据操作命令控制射频模块与地面指挥中心的通信，完成摄像数据的传输；

GE交换芯片通过与安装在接口卡的航空插头连接实现第一主控、第二主控、光电探测模块、运动模块彼此之间及其与外部之间的数据交互；

存储模块，用于存储航拍数据；与所述第一主控和/或第二主控连接；

运动模块，用于根据载体的当前姿态和接收的运动指令控制载体运动；分别与所述第一主控和第二主控连接。这里的载体包括车辆、飞行器或船等，运动模块相应地为搭载在车辆上的驾驶控制模块、搭载在飞行器或无人机上的飞控模块、搭载在船上的航行控制模块；

所述第一主控用于提供机载、车载光电探测模块的指向控制、光电探测目标定位算法、综合数据处理及误差补偿；所述第二主控基于Zynq系列FPGA设计，为主要的控制逻辑和计算编程单元；所述光电探测模块用于可见光及红外视频图像探测；所述射频模块用于高带宽通信，实现控制系统与指挥中心的指控链路及数据传输；存储模块用于存储光电探测获取的数据；承载板模块用于承载各个功能模块，提供电源和数据通信接口，包括第一主控上的USB3.0接口、RS485接口、CAN总线接口、I2C总线接口、UART接口及GE接口，第二主控上的GPIO接口、RS232接口、RS485接口、AHD2.0接口、UART接口及GE接口。本发明集成了SOC和可编程逻辑单元，在较小体积下可容纳更多计算资源、信号处理资源和外部接口，集成度高、通用性强、稳定可靠。

参见图1，第一主控以RK3399器件为核心进行设计开发，配4GB DDR4和32GBflash。对外配置以下接口：1个HDMI接口用于接显示器，一个GE接口用于板间互联，1个USB3.0接口用于接工业相机，2个USB2.0接口用于接键盘鼠标，2个RS232接口用于接光电探测模块的指向机构(俯仰电机及回转电机的驱动器)，1个RS485接口备用，1个CAN、2个I2C接口用于接传感器(安装在光电探测模块的指向机构上的传感器)。通过欧式插座与承载板连接；

参见图2，第二主控基于Zynq系列SOC做核心进行设计开发，器件型号为XAZU5EV-1SFVC784Q。发挥Zynq系列SOC兼具CPU和大规模可编程逻辑的优势，侧重通信控制、载荷数据预处理以及发挥其作为FPGA的强大并行处理能力优势，承担深度学习算法中的并行处理部分。

SOC的处理器部分集成三种不同类型的处理器：Cortex-A53应用处理，用于上位机管理功能；Cortex-R5实时处理器，处理一些实时性要求较高的任务载荷信息预处理功能；GPU(型号采用Mali400)图像处理器，处理能力比RK3399中集成的GPU略低，可用于处理图像编解码或关闭该功能以节省功耗。

Zynq器件除集成上述ARM处理器和GPU处理器外，还集成了大规模的可编程逻辑(FPGA)，用于逻辑功能编程应用。可编程逻辑部分可用于设计一些高度并行的算法单元，实现并行算法的硬件加速。同时，灵活实现接口和逻辑功能扩展。

其他通用接口可引出，接外部接口。

第二主控拟采用核心板+主板的方式。核心板设计如图3所示。核心板配置FPGA运行必须的电源、时钟、DDR和Flash等核心器件，同时将全部用户IO引出到主板。主板根据任务需求选择所需IO进行接口扩展。核心板以Zynq系列SOC芯片为核心，选用型号XAZU5EV-1SFVC784Q；外围配置8GB容量的LPDDR3、32GB容量的EMMC flash、128MB容量的QSPI flash、8个LED及一片SI5341时钟芯片；

核心板SOC芯片全部可编程用户IO通过2个168管脚的FX10插座引出到主板，主板上设置8对高速接口(可编程配置为PCIE、SATA、USB3.0和GE等)、152个可编程配置的低速GPIO，及JTAG调试信号等；主板根据任务需求选择设置接口，并将相关的信号线经由FX10插座从核心板引出。

主板设计以下接口，对外接口设计包括1个UART接口、1个AHD2.0接口、两个RS232接口、两个RS485接口、两个GE接口、三个USB3.0接口、一个32位GPIO接口。其中，USB3.0接口从模块板卡的侧面接出，其余接口均通过接插件接到承载板，用于与其他功能模块互联。其中，UART接口用于连接光电探测模块的指向机构(俯仰电机和回转电机)，实现红外摄像头及传感器的姿态控制；AHD2.0、GE接口和USB3.0接口与接口卡连接，用于传输光电探测模块的高速摄像头的图像数据，RS485接口与接口卡连接，用于传输光电探测模块的姿态传感器输出的数据。

射频模块集成无线电台、LTE和自组网的无线电射频电路，包含AD/DA及功放。拟整体外包给外协单位，按照需求的规格尺寸完成设计和调试。配合第二主控，以软件无线电方式实现空地电台、图传和机间自组网三网合一。设计带宽：10Mbps@2km，1Mbps@20km，功率小于1W，频谱不限。初期实现软件无线电可靠通信，完成电台和图传功能的替换；后期基于该平台探索机间无线自组网的开发和集成。

指向机构包括：支承部件、安装在所述支承部件上的方位俯仰框架组件和俯仰电机、回转电机；所述俯仰电机和回转电机的驱动端均连接所述第一主控及第二主控；所述支承部件与所述承载板可拆卸连接；所述方位俯仰框架组件包括俯仰框架和方位框架；所述方位框架底部安装有回转轴，所述回转轴与回转电机传动连接，与支承部件旋转连接；所述俯仰框架两端通过俯仰轴与方位框架转动连接，俯仰轴与俯仰电机传动连接，与方位框架转动连接，俯仰轴与安装在俯仰框架上的所述摄像头光轴平行；所述传感器包括陀螺传感器和角度传感器；所述陀螺传感器、角度传感器均安装在所述俯仰框架上。

回转电机接收第一主控的驱动指令带动方位框架、俯仰框架及安装在俯仰框架上的摄像头、传感器等探测元件绕回转轴即绕Z向转动，俯仰电机接收第一主控的驱动指令带动俯仰框架绕俯仰轴即绕X向转动，满足对目标的全方位跟踪。

整体结构采用载板+子卡的形式，安装于盒式壳体内。壳体尺寸120mm*75mm*75mm，载板尺寸115mm*70mm，设置6个子卡插槽，各子卡插槽之间通过欧式插座进行连接。壳体设计安装导轨，便于子卡拔插定位并起到固定作用。各子卡模块统一尺寸规格，按70mm*70尺寸设计。所有子卡模块不直接设置对外接口，子卡上所有需要对外交互的接口均通过欧式插座引到载板。子卡模块之间的连接关系如图4所示。载板插槽分布如图5所示。载板承载主电源模块及所有对外接口。机体内部无线缆，对外采用航空插头接插件以保证连接可靠性。为了兼顾减重和散热设计需要，壳体主题采用工程塑料，顶盖采用带散热翅片的轻质铝材。定制五金件将机体中的发热器件的热量传到到铝质顶盖，顶盖露在承载载体(例如无人机)外部，依靠空气流动进行散热。

以下以无人机机载情形给出本发明的工作流程和工作原理：

1、光电探测机构用嵌入式控制系统机载安装

附图5所示为控制系统承载板上的插槽分布。其中，“扩展预留”槽位安装无人机飞行控制器，对应附图4中的飞控模块。飞控模块对外部所有飞控执行机构、飞控传感器及光电探测机构的信号连接均通过安装在图4中的接口卡上的防水航空插头实现连接。以太网交换插槽用于连接GE交换芯片；第一主控、第二主控、射频模块、光电探测模块插槽对应连接第一主控、第二主控、射频模块、光电探测模块，存储模块与第一主控连接，用于存储光电探测模块上的摄像头、传感器等探测元件通过防水航空插头经第一主控传输的数据；

2、光电探测机构用嵌入式控制系统内部连接关系

第一主控和第二主控为两个主要的控制核心。第一主控在板卡上预留HDMI接口和USB2.0接口，同时在相应位置的机箱外壳开孔，分别用于连接显示器和键盘，用于调试。另外，第一主控通过欧式插座引出通信接口信号到承载板，包括GE、USB3.0、RS232(3.0V)、UART(1.8V)、CAN、I2C(3.3V)及I2C(1.8V)。其中，GE接口信号接到承载板的GE交换芯片，用于与第二主控及外部网络接口通信；RS232(3.0V)接口信号通过承载板引到接口卡，经由防水的航空插头连接光电吊舱，用于光电吊舱的指向控制；USB3.0接口信号通过承载板引到光电吊舱，用于连接USB3.0接口的工业相机；UART(1.8V)接口信号通过承载板引到飞控模块，用于无人机飞行姿态控制；CAN、I2C(3.3V)及I2C(1.8V)、RS485接口信号通过承载板引到接口卡，经由防水航空插头，备用于可能安装的相应接口传感器。第二主控在板卡上通过欧式插座引出通信接口信号到承载板，包括UART(1.8V)、AHD2.0、RS232、RS485、GE和USB3.0接口。其中，UART(1.8V)接口信号通过承载板引到飞控模块，用于在第一主控宕机情况下接管飞机的飞行姿态控制；AHD2.0接口信号通过承载板引到接口卡，经由防水航空插头连接光电吊舱，用于连接AHD2.0接口的高速相机；GE接口信号接到承载板的交换芯片，用于与第一主控及外部网络接口通信；RS232和RS485接口信号通过承载板引到接口卡，经由防水航空插头，备用于可能安装的相应接口传感器。GE和USB3.0接口信号通过承载板引到光电探测模块。

飞控模块采购配套成品，进行简单的接口及电平转换后将所需接口信号通过欧式插座引到承载板，包括一个RS232接口、两个UART接口、和一个I2C接口。其中，RS232接口信号通过承载板引到接口卡，经由防水航空插头连接电调舵机，实现无人机姿态控制；1个UART接口信号通过欧式插座引到承载板连接第一主控，1个UART接口信号通过欧式插座引到承载板连接第二主控；一个I2C接口信号通过承载板引到接口卡，经由防水航空插头连接空速计。同时，飞控模块集成搭载备用电台，支持在紧急情况下手控回收。

射频模块与第二主控配合实现软件无线电。第二主控与射频模块之间通过32位GPIO连接。第二主控上SOC处理器上实现软件调制解调算法及宽带通信协议，射频模块搭载AD/DA转换及功率放大器，实现射频收发。通信过程支持全双工设计。接收方向，射频模块接收到无线信号，经由AD转换器量化后通过GPIO送到承载板，进而通过承载板送到第二主控，第二主控SOC处理器的可编程逻辑部分可以编程实现信号的解调、解码并送到SOC处理器的CPU做进一步的上层协议处理；第二主控上SOC处理器的CPU生成待发送的数据包，由SOC处理器的可编程逻辑部分进行底层编码和软件调制，产生发送信号的量化，进而通过承载板传到射频模块，射频模块再进行DA转换和功率放大，经由天线发送出去。

3、无人机与地面控制中心的宽带数据链路

无人机宽带数据链路主要用于光电探测数据的实时回传。根据前述连接关系描述的连接关系，第二主控通过AHD2.0、GE和USB3.0等接口收集光电探测传感器(即高速相机)，在第二主控中进行必要处理(压缩、滤波、筛选等)后，通过第二主控与射频模块之间的通信接口，将探测数据封装成数据包，由射频模块回传到地面控制中心。同时，第二主控SOC器件的可编程逻辑部分可以为传输协议提供十分灵活的底层协议设计，支持加密算法、纠错编码及无人机集群机间自组网的自主开发，定制实现高效、安全的通信链路。

4、无人机与地面控制中心的指挥控制链路

指挥控制链路与宽带数据链路可以合并，通过频点和协议区分。射频模块接入部分没有区别，第二主控上SOC器件的可编程逻辑部分可以提供灵活的频点滤波及软件调制解调算法和协议解析与封装支持，对数据传输链路和指挥控制链路进行区分，实现兼容处理。同时，第二主控可以将指挥控制链路信息，通过GE接口转给第一主控，实现控制指令的共享。

5、无人机的飞行控制与任务规划

无人机的飞行控制与任务规划，常规情况下由第一主控完成。第一主控在接收到控制指令后，对飞行路线进行初步规划并生成飞行路线脚本，根据指令自主起飞。在飞行过程中，第一主控根据飞行过程的实际情况(例如遇到障碍物、飞行轨迹与实际轨迹出现偏差等)通过算法对飞行路线脚本进行实时修正。第一主控在飞行过程中依据飞行路线脚本实时向飞控模块发送动作指令，实现飞行姿态的调整。第一主控和第二主控之间通过GE接口持续进行心跳互通，当第二主控无法接收第一主控的心跳信号时，由第二主控主动接管飞控模块的控制权，规划紧急回收任务路线，控制无人机自主回收。为此，飞控模块连接第二主控的UART接口优先级设计高于连接第一主控的UART接口。

6、紧急情况下的手控回收

飞控模块集成搭载备用电台，支持在紧急情况下手控回收。在紧急情况下(飞机部分结构件破损、飞行任务紧急终止或主控模块两个主控均宕机等意外情况)，指挥控制操作人员通过遥控器直接向飞控模块的备用电台发送指令，手控操作无人机进行紧急回收。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种光电探测机构用嵌入式控制系统，其特征在于，包括承载板和通过插接件安装在所述承载板上的各模块：

光电探测模块，包括指向机构和安装在所述指向机构上的摄像头和传感器；所述指向机构用于根据控制指令带动摄像头及传感器旋转并朝向目标所在位置；所述摄像头及传感器用于通过可见光或红外视频图像探测目标；

射频模块，用于实现主控模块与地面指挥中心的指控链路及数据传输；

所述主控模块，包括GE交换芯片及分别与GE交换芯片连接的第一主控和第二主控；

所述第一主控，包括嵌入式处理器，输入端用于接收所述光电探测模块中连接摄像头和传感器输出的数据，输出端连接所述光电探测模块的指向机构；用于对输入的数据进行处理和计算，估算目标位置并根据目标位置形成用于驱动指向机构动作的控制指令；

所述第二主控，与所述射频模块连接，用于根据操作命令控制射频模块与地面指挥中心的通信，完成摄像数据的传输；

所述GE交换芯片通过与安装在接口卡的航空插头连接实现第一主控、第二主控、光电探测模块、运动模块彼此之间及其与外部之间的数据交互；其中，第一主控和第二主控之间通过GE接口持续进行心跳互通，当第二主控无法接收第一主控的心跳信号时，由第二主控主动接管运动模块的控制权，规划紧急回收任务路线，控制自主回收；

存储模块，用于存储航拍数据；与所述第一主控和/或第二主控连接；

所述运动模块，用于根据载体的当前姿态和接收的运动指令控制载体运动；分别与所述第一主控和第二主控连接。

2.如权利要求1所述的光电探测机构用嵌入式控制系统，其特征在于，所述指向机构包括：支承部件、安装在所述支承部件上的方位俯仰框架组件和俯仰电机、回转电机；所述俯仰电机和回转电机的驱动端均连接所述第一主控及第二主控；所述支承部件与所述承载板可拆卸连接；

所述方位俯仰框架组件包括俯仰框架和方位框架；所述方位框架底部安装有回转轴，所述回转轴与回转电机传动连接，所述回转轴与支承部件转动连接；所述俯仰框架两端通过俯仰轴与方位框架转动连接，俯仰轴与俯仰电机传动连接，俯仰轴与方位框架转动连接，俯仰轴与安装在俯仰框架上的所述摄像头的光轴平行；

所述传感器包括陀螺传感器和角度传感器；

所述陀螺传感器、角度传感器均安装在所述俯仰框架上。

3.如权利要求2所述的光电探测机构用嵌入式控制系统，其特征在于，所述第一主控以RK3399器件为核心框架，配置有DDR存储器和flash存储器；

对外至少配置以下接口：一个用于接显示器的HDMI接口，一个用于与第二主控板间互联的GE接口，一个用于连接工业相机的USB3.0接口，两个分别用于接键盘、鼠标的USB2.0接口，两个分别用于接光电探测模块的指向机构的俯仰电机、回转电机的RS232接口，一个RS485接口和一个CAN总线接口用于预留备份，两个分别用于连接陀螺传感器、角度传感器的I2C接口。

4.如权利要求3所述的光电探测机构用嵌入式控制系统，其特征在于，所述第二主控包括基于Zynq系列SOC芯片的核心框架。

5.如权利要求4所述的光电探测机构用嵌入式控制系统，其特征在于，SOC芯片集成以下处理器：

Cortex-A53应用处理器，用于上位机管理；

Cortex-R5实时处理器，用于对实时性要求较高的任务载荷信息进行预处理；

GPU图像处理器，用于对图像编解码处理；

FPGA，用于逻辑编程。

6.如权利要求5所述的光电探测机构用嵌入式控制系统，其特征在于，所述第二主控采用核心板与主板叠置的构架；

核心板以SOC芯片为核心；外围配置有LPDDR3、EMMC flash、QSPIflash及时钟芯片；

SOC芯片的所有可编程IO口通过两个FX10插座引出到主板，所述可编程IO口包括多个高速接口、多个可编程配置的低速GPIO接口及JTAG调试信号接口；主板根据任务需求指令配置所述高速接口、低速GPIO接口和JTAG信号调试接口，并将与高速接口、低速GPIO接口和JTAG信号调试接口相关的信号线经由FX10插座从核心板引出；

主板设置以下接口，对外接口包括：一个UART接口、一个AHD2.0接口、一个RS232接口、两个RS485接口、两个GE接口、三个USB3.0接口、一个GPIO接口；其中，USB3.0接口从主板的侧面接出，其余接口均通过接插件接到承载板；

其中，UART接口用于连接光电探测模块的指向机构，实现安装在所述指向机构上的摄像头和传感器的姿态控制；AHD2.0、GE接口和USB3.0接口用于连接所述摄像头，RS485接口用于连接所述传感器。

7.如权利要求6所述的光电探测机构用嵌入式控制系统，其特征在于，所述承载板上还包括扩展预留槽口、第一主控槽口、第二主控槽口、以太网交换槽口、射频模块槽口、光电探测模块槽口及接口卡；

所述运动模块、第一主控、第二主控、GE交换芯片、射频模块、光电探测模块分别通过插接件安装在扩展预留槽口、第一主控槽口、第二主控槽口、以太网交换槽口、射频模块槽口、光电探测模块槽口上；

所述接口卡用于连接航空插头；

所述第一主控的RS485接口、CAN接口、IC2接口均连接至所述接口卡，通过航空插头实现摄像数据和姿态传感数据的交互；

第二主控的UART接口、AHD2.0、GE接口、USB3.0接口、RS485接口均连接至所述接口卡，通过航空插头实现摄像数据和姿态传感数据的交互。

8.如权利要求1～7任一项所述的光电探测机构用嵌入式控制系统，其特征在于，所述承载板上还设有用于供电的电源管理模块，所述电源管理模块分别连接所述运动模块、第一主控、第二主控、GE交换芯片、射频模块、光电探测模块、存储模块及接口卡。

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