CN111924118A - 一种吊舱板卡系统、吊舱和运载装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种吊舱板卡系统、吊舱和运载装置，涉及无人机技术领域。吊舱卡板系统应用于吊舱，该系统包括：接口板、信号转接板、主控板以及受控单元；接口板经由信号转接板，实现其与主控板之间的双向通信，信号转接板用于进行接口板与主控板之间的信号转接；主控板与受控单元电连接，主控板与受控单元双向通信；接口板还用于向主控板进行供电，再由主控板实现对受控单元的供电。通过在主控板与接口板之间增设信号转接板，以便将接口板与主控板之间的多路信号进行信号转接，减少主控板的信号线缆连接；通过接口板对主控板供电，主控板对受控单元供电，主控板通过运行情况调节对受控单元的供电，可以提高受控单元的使用寿命，避免电力资源的浪费。

Description

一种吊舱板卡系统、吊舱和运载装置

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种吊舱板卡系统、吊舱和运载装置。

背景技术

当前无人机的吊舱硬件架构整合性不高，内部走线较乱，电磁兼容性(ElectroMagnetic Compatibility，EMC)问题严重，可扩展性不高。目前的吊舱硬件架构，以分成两部分：从主控板分开，上半部分称为吊舱航向臂部分，下半部分称为吊舱俯仰和横滚部分，俯仰和横滚相对于航向是可以360旋转的。

需要注意的是，主控板的下半部分需要走四束线缆，分别是可见光SDI线、串口扩展线缆、IMU线缆、横滚电机线缆；将线缆按照传输信号进行划分：SDI一根、IMU六根、串口扩展线缆六根、横滚电机线六根，也就是说，吊舱内部的信号线一共需要十九根普通的信号线缆。

因此，目前的方案由于吊舱硬件架构分开且主控板放置在航向部分，导致转动舱体内的线缆相对较多，这些线缆都要穿过吊舱内部的转动轴，线缆多会导致电机不能转动或转动阻力大，直接影响吊舱的增稳精度；而且这些线缆都挤到一起，即电源线、信号线、电机线都混合到一起，导致EMC问题。

发明内容

本申请提供了一种吊舱板卡系统、吊舱和运载装置，其能够至少解决背景技术提出的不足，本申请的实施例可以这样实现：

第一方面，本申请提供一种吊舱板卡系统，应用于吊舱，所述吊舱板卡系统包括：接口板、信号转接板、主控板以及受控单元；所述接口板经由所述信号转接板，实现其与所述主控板之间的双向通信，所述信号转接板用于进行所述接口板与所述主控板之间的信号转接；所述主控板与所述受控单元电连接，所述主控板与所述受控单元双向通信；所述接口板还用于向所述主控板进行供电，再由所述主控板实现对所述受控单元的供电。

通过在主控板与接口板之间增设信号转接板，用于将接口板与主控板之间的多路信号进行信号转接，减少主控板的信号线缆连接；通过接口板实现对主控板的供电，主控板实现对受控单元的供电，主控板通过运行情况调节对受控单元的供电，可以提高受控单元的使用寿命，避免电力资源的浪费。

在可选的实施例中，所述受控单元包括电机，则所述吊舱板卡系统还包括电机驱动板，所述电机驱动板与所述电机电连接；所述主控板与所述电机驱动板电连接，实现对所述电机驱动板的供电和通信。

将电机驱动板设置于主控板上，电机驱动板的位置不容易拆卸，而电机驱动是功率器件，故障率相对较高，如果电机驱动出问题维修的话，需要拆卸很多东西才能取出主控板。使用本申请实施例提供的吊舱板卡系统，将电机驱动板设置于主控板之外，并将主控板与电机驱动板电连接，进而实现主控板对电机的控制，可以避免主控板上集成有电机驱动板时导致的维修不易问题。

在可选的实施例中，所述电机驱动板还设有用于检测电机状态的传感器；若所述传感器为光电编码器，则：所述电机的转子上设有码盘，所述码盘与所述转子同轴，所述码盘跟随所述转子转动；所述电机驱动板相对于所述电机的定子固定设置，所述光电编码器与所述码盘在空间上相对设置，以实现对所述码盘的刻度读取。在上述实施例中，也可以通过设置线性霍尔、磁编等传感器进行电机旋转角度的位置检测。

应理解，光电编码器读取上述码盘，可实现转子转动角度的精准测量。具体的，可以对分体式无刷直流电机进行改进，通过一与转子固定相连的码盘安装架实现对码盘的固定，并需要保证电机转子与码盘为同轴安装，使得码盘跟随转子转动且转动的角度一致；上述电机的定子套设于转子的外侧壁，并与转子同轴设置，所述电机驱动板通过驱动板安装架与定子实现固定，驱动板安装架朝向所述转子码盘的一侧设置所述电机驱动板，以使得电机驱动板与码盘在空间上相对设置，当码盘跟随转子发生转动后，电机驱动板上的光电编码器可以实现对码盘刻度的读取。

在可选的实施例中，若所述主控板与所述受控单元的距离，大于所述接口板与所述受控单元的距离；则所述主控板还用于通过所述接口板实现对所述受控单元的控制。

应理解，针对不同的情况，对于受控单元的供电和通信设置不同的分布，有利于减少吊舱板卡系统的线缆使用，提升吊舱整体的转动精度。

在可选的实施例中，所述受控单元包括光电组件；则所述主控板与所述光电组件电连接，以实现对所述光电组件的供电与双向通信；若所述光电组件与所述主控板不能直接相连，则所述吊舱板卡系统还包括转接尾板；所述主控板与所述光电组件之间通过所述转接尾板实现信号转接。

当主控板可与光电组件直接相连时，主控板直接实现与光电组件之间的供电与双向通信；当主控板不能与光电组件直接相连时，通过设置转接尾板，以实现主控板与光电组件之间的供电与双向通信。在不同的情况下，对光电组件与主控板之间的连接做不同的设置，有利于保证吊舱正常功能的实现。

在可选的实施例中，所述光电组件为多个，所述信号转接板包括第一信号连接器和多个第二信号连接器；所述信号转接板通过所述第一信号连接器接收来自所述主控板转发的第一光电组件反馈的数据，再经由所述多个第二信号连接器中与所述第一光电组件相对应的连接器，将所述数据反馈至所述接口板；所述第一光电组件为多个所述光电组件中的任意一个。

使用信号转接板实现光电组件的通信传输，即主控板与信号转接板仅需一个第一信号连接器即可完成多组光电组件的信号传输，一是可以避免了各种线缆混合到一起产生的EMC问题，二是在吊舱体系中该，通过减少线缆总量，提升吊舱体系的转动灵活度和精度。

在可选的实施例中，所述吊舱板卡系统还包括滑环；从所述信号转接板上所述多个第二信号连接器引出的信号线，通过滑环实现与所述接口板的电连接。

采用上述的信号转接板，可以通过滑环实现多个第二连接器与接口板的电连接，使得多个连接线缆固定在滑环之内，避免线缆的紊乱导致EMC问题；通过在接口板与信号转接板之间设置滑环，可实现接口板与信号转接板的连续旋转，避免因旋转导致线缆的缠绕或扭转，从而对吊舱系统的控制精度造成不利影响。

在可选的实施例中，若所述第一光电组件反馈的数据与所述接口板所支持接收的数据格式不符，则所述主控板或所述转接尾板，还用于根据所述接口板所支持的数据格式，对所述第一光电组件反馈的数据的格式进行转换；所述接口板支持接收的数据格式可以包括但不限于VGA、HDMI、DVI、TTL、AV、SDI、LVDS。例如，接口板可支持LVDS信号，相较于使用其他视频信号，LVDS信号具有更强的抗干扰能力，提升画质，相比串行数字接口(SerialDigital Interface，SDI)视频，本申请提供的吊舱板卡系统还可以支持1080/60帧的视频输出。

在可选的实施例中，所述光电组件还用于通过所述滑环，直接将其反馈的数据发送至所述接口板。

应理解，使用滑环对光电组件与接口板之间的线缆进行整理和固定，以实现光电组件和接口板的数据通信，减少了吊舱中线缆的紊乱问题。

在可选的实施例中，所述主控板与所述滑环通过电源线进行连接，所述接口板通过所述滑环向所述主控板进行供电。

应理解，使用滑环对光电组件与接口板之间的线缆进行整理和固定，以实现接口板对主控板的供电，减少了吊舱中线缆的紊乱问题。

在可选的实施例中，所述主控板设有与所述第一信号连接器相对应的第三信号连接器，和用于接收所述接口板供电的供电接口；所述主控板通过所述第三信号连接器或所述供电接口，实现与所述接口板之间的通信控制信号的交互。

例如，在一种可能的情况下，该供电接口可以实现控制器局域网络(ControllerArea Network，CAN)信号的传输，以便在第三信号连接器出现故障时，完成主控板与所述接口板之间的通信控制信号的交互。

在可选的实施例中，所述吊舱包括云台和设置于所述云台一端的转动舱体，所述主控板以及所述光电组件设置于所述转动舱体内；所述云台远离所述转动舱的另一端设有固定架，用于实现所述云台与其所搭载的运载设备之间的固定安装，所述接口板设置于所述固定架内；所述云台还包括至少一个方向臂管，所述至少一个方向臂管位于所述固定架与所述转动舱体之间，各所述方向臂管设有相应的电机，用以实现所述转动舱体在相应方向的转动；所述信号转接板设置于靠近所述固定架的第一方向臂管内。

应理解，主控板设置于转动舱体内，接口板设置于固定架内，信号转接板设置于靠近固定架的第一方向臂管内，相比现有设计，通过将主控板设置于转动舱体内，并通过信号转接板实现主控板与接口板的信号转接，一是避免了因主控板通常设置于固定架或航向臂中，导致吊舱系统整体旋转精度低、EMC问题严重的问题，二是通过设置信号转接板进一步使得吊舱系统整体更加轻盈化、提升吊舱体系的转动灵活度和精度。

在可选的实施例中，所述云台上靠近所述转动舱的一端的第二方向臂包括过线臂和电机臂，所述转动舱夹持于所述过线臂和所述电机臂之间，所述电机臂内设有第二电机；所述主控板的第二电机线穿入所述电机臂，实现对所述第二电机的控制；所述主控板与所述接口板之间对接的通信数据线和电源线，均经由所述过线臂与所述接口板相连；若所述第一方向臂管与所述第二方向臂管不同，则所述云台还包括除所述第二电机外的其它电机；所述主控板控制所述其它电机的控制信号，也经由所述过线臂实现对所述其它电机的驱动控制。

可以理解的，转动舱夹持于过线臂和电机臂之间，主控板的第二电机线穿入电机臂，实现对第二电机的控制；主控板与接口板之间对接的通信数据线和电源线，均经由过线臂与接口板相连，通过此种方式避免对电机信号的干扰，进一步提升电机的控制精度。

在可选的实施例中，所述第一方向臂管内设有滑环，所述接口板依次通过所述滑环的动端、定端实现与所述信号转接板的电连接。具体的，若第一方向臂管设置滑环，则所述信号转接板位于所述滑环的定端的一侧设置。

应理解，定端还可以用于固定滑环的位置，动端可以在吊舱转动时，使得线缆在吊舱中的位置随之调整，该滑环可以用于归纳吊舱板卡系统的信号线、主控板的电源线以及各个电机(如，航向电机、横滚电机和俯仰电机等)的电机线等，避免线缆影响吊舱和电机的转动。

在可选的实施例中，所述电机包括定子和转子，沿所述转子的转轴设有一贯通孔，用于信号线缆的穿设；所述转子沿所述转轴的一端通过轴承实现转动输出，所述转子的另一端设有码盘，所述码盘与所述转子同轴设置；所述电机还包括电机驱动板，所述电机驱动板相对于电机的定子固定设置，所述电机驱动板上设有光电编码器，以实现对所述码盘的读取。

解决了现有方案无刷直流电机通常不含有光电编码器，无法实现电角度测量的问题；实现了在控制系统中，对电机转子的转动角度进行测量，以实现设备的控制。

在可选的实施例中，所述云台包括三轴方向臂管，所述固定架依次由航向臂、横滚臂和俯仰臂，实现与所述转动舱体的固定连接；所述俯仰臂设有过线臂和电机臂，所述主控板的俯仰电机信号线穿入所述电机臂内，对所述电机臂内的俯仰电机进行驱动控制；

所述主控板的通信数据线和电源线，依次穿过所述过线臂、横滚臂、航向臂，实现与所述接口板的电连接；

所述主控板的横滚电机线，先穿过所述过线臂，再穿入横滚臂内，与横滚电机实现电连接；

所述主控板的航向电机线，依次穿过横滚臂、航向臂，最后与所述航向电机实现电连接；或，所述主控板通过所述通信数据线向所述接口板发送航向电机控制信号，再由所述接口板将所述航向电机控制信号转发至所述航向电机，以实现对所述航向电机的驱动控制。

应理解，由于航向电机与主控板可能距离较远，航向电机也可由接口板实现直接的供电与控制。可选的，接口板通过信号线接收来自主控板的控制信号，并根据该信号实现对航向电机的驱动控制。也就是说，航向电机可由接口板进行控制，进一步避免吊舱线路过于复杂，影响电机旋转控制精度。

在可选的实施例中，所述航向臂内设有滑环，所述滑环与所述航向电机同轴设置，所述信号转接板设置于所述航向臂远离所述固定架的一端，所述信号转接板通过所述滑环实现信号线在所述航向臂的穿设，最终在所述航向臂靠近所述固定架的一端，实现与所述接口板的电连接。

该滑环可以用于归纳吊舱板卡系统的信号线、主控板的电源线以及各个电机(如，航向电机、横滚电机和俯仰电机等)的电机线等，避免线缆影响吊舱和电机的转动。

在可选的实施例中，所述光电组件包括：可见光和/或红外组件；若所述可见光或所述红外组件不支持目标格式数据输出，则所述吊舱板卡系统还包括相应的所述转接尾板，所述转接尾板将所述可见光或红外组件发送的非目标格式数据转换成目标格式数据；所述主控板与所述转接尾板相连，通过该转接尾板向所述可见光或所述红外组件供电和双向通信。

转接尾板可以提供多种信号接口，以便实现吊舱板卡系统对目标格式数据的传输，并通过转接尾板实现对可见光或红外组件的供电。

在可选的实施例中，所述主控板具有惯性测量电路区域，所述惯性测量电路区域用于放置第一惯性导航系统(Inertial measurement unit，IMU)芯片模组；和/或，所述主控板具有外置IMU接口，所述外置IMU接口用于与第二IMU芯片模组电连接，所述第二IMU芯片模组设置于所述吊舱的转动舱体内。

也就是说，主控板上可以设置有第一IMU芯片模组；即，将第一IMU芯片模组集成在主控板上，以便减少板卡数量、避免线缆之间的信号干扰。在一种可能的实施方式中，主控板还可以与第二IMU芯片模组电连接，第二IMU芯片模组设置于吊舱的转动舱体内；即，主控板可以预留外置IMU接口，以实现备用。

在可选的实施例中，在所述第一IMU芯片模组的周边均匀设置多个隔离槽，所述隔离槽内无铜皮覆盖，所述第一IMU芯片模组通过板内线实现电连接。

例如，若所述第一IMU芯片模组为矩形，则在所述主控板上沿所述第一IMU芯片模组的四周，分别设有隔离区，且各所述隔离区在空间上互不相连，用于隔绝外部温度并防止所述惯性测量控制单元发生形变；在所述控制基板上，各所述隔离区以及各所述隔离区围成的空间内不覆铜。

上述隔离区可以是在主控板上进行挖空处理形成隔离槽，或者是指其他能形成热或应力隔离的其他部位或结构。

再如，若所述第一IMU芯片模组设置于所述主控板的边缘处，则可以在所述第一IMU芯片模组未靠近所述边缘处的至少一侧设置相应的隔离槽，所述隔离槽和所述主控板的边缘共同构成所述沿所述第一IMU芯片模组四周设置的所述隔离区；

再如，若所述第一IMU芯片模组未设置于所述主控板的边缘处，则沿所第一述IMU芯片模组的四周，分别设置所隔离槽，各所述隔离槽共同构成所述沿所述第一IMU芯片模组四周设置的所述隔离区；

其中，所述隔离槽贯穿所述控制基板，如直接挖空形成矩形条状贯穿通孔；或，所述隔离槽未贯穿所述控制基板，则在所述隔离槽内设置隔热或吸波材料。

在第一IMU芯片模组的周边均匀设置多个隔离槽，避免主控板的器件与第一IMU芯片模组之间产生EMC问题，提高了主控板的稳定性。

第二方面，本申请提供一种吊舱，包括前述实施方式任意一项所述的吊舱板卡系统。

第三方面，本申请提供一种运载装置，包括前述实施例所述的吊舱。

相较于现有技术，本申请提供一种吊舱板卡系统、吊舱和运载装置，涉及无人机技术领域。该吊舱板卡系统应用于吊舱，所述吊舱板卡系统包括：接口板、信号转接板、主控板以及受控单元；所述接口板可经由所述信号转接板，实现其与所述主控板之间的双向通信，所述信号转接板用于进行所述接口板与所述主控板之间的信号转接；所述主控板与所述受控单元电连接，所述主控板与所述受控单元双向通信；所述接口板还用于向所述主控板进行供电，再由所述主控板实现对所述受控单元的供电。通过在主控板与接口板之间增设信号转接板，以便将接口板与主控板之间的多路信号进行信号转接，减少主控板的信号线缆连接；通过接口板实现对主控板的供电，主控板实现对受控单元的供电，主控板通过运行情况调节对受控单元的供电，可以提高受控单元的使用寿命，避免电力资源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种吊舱板卡系统的示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种吊舱的示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图；

图10为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

目前的吊舱板卡布局中，将主控板置于航向臂和横滚臂(亦称为航滚轴)之间，主控板连接的线缆在吊舱移动时，易发生EMC问题和产生线缆杂乱等弊端。

为了至少解决上述问题和背景技术提出的不足，本申请实施例提供一种吊舱板卡系统，应用于吊舱，请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种吊舱板卡系统的示意图，该吊舱板卡系统100可以包括：接口板200、信号转接板300、主控板400以及受控单元500；接口板200经由信号转接板300，实现其与主控板400之间的双向通信，信号转接板300用于进行接口板200与主控板400之间的信号转接；主控板400与受控单元500电连接，主控板400与受控单元500双向通信；接口板200还用于向主控板400进行供电，再由主控板400实现对受控单元500的供电。

例如，请继续参见图1，接口板200经由信号转接板300，实现其与主控板400之间的双向通信可以使用信号线；该信号线可以是，但不限于极细同轴线，该极细同轴线可以是“30p极细同轴线”，主控板400可以通过极细同轴线进行视频信号、通信信号的传输。应理解，主控板400可以通过极细同轴线连接器向接口板200传输视频信号，提升信号抗干扰能力。另外，采用极细同轴线穿设受控单元500，由于极细同轴线柔软纤细，可以避免线缆影响受控单元500的转动，进一步增强吊舱系统整体的增稳精度。

应理解，接口板200上可以设置有用户接口、通信控制接口、至少一个光电组件接口等。

通过在主控板400与接口板200之间增设信号转接板300，用于将接口板200与主控板400之间的多路信号进行信号转接，减少主控板400的信号线缆连接；通过接口板200实现对主控板400的供电，主控板400实现对受控单元500的供电，主控板400通过运行情况调节对受控单元500的供电，可以提高受控单元500的使用寿命，避免电力资源的浪费。

在可选的实施例中，为了实现避免EMC问题，在图1的基础上，以受控单元500包括电机为例，请参见图2，图2为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图，该吊舱板卡系统100还包括电机驱动板501，电机驱动板501与电机电连接；主控板400与电机驱动板501电连接，实现对电机驱动板501的供电和通信。

将电机驱动板501设置于主控板400上，电机驱动板的位置不容易拆卸，而电机驱动是功率器件，故障率相对较高，如果电机驱动出问题维修的话，需要拆卸很多东西才能取出主控板400。使用本申请实施例提供的吊舱板卡系统100，将电机驱动板设置于主控板400之外，并将主控板400与电机驱动板电连接，进而实现主控板400对电机的控制，可以避免主控板400上集成有电机驱动板时导致的维修不易问题。

在可选的实施例中，请继续参见图2，电机驱动板501还设有用于检测电机状态的传感器；若传感器为光电编码器，则：电机的转子上设有码盘，码盘与转子同轴，码盘跟随转子转动；电机驱动板501相对于电机定子固定设置，光电编码器与码盘在空间上相对设置，以实现对码盘的刻度读取。

应理解，光电编码器读取上述码盘，可实现转子转动角度的精准测量。例如，可以对分体式无刷直流电机进行改进，通过一与转子固定相连的码盘安装架实现对码盘的固定，并需要保证电机转子与码盘为同轴安装，使得码盘跟随转子转动且转动的角度一致；上述电机的定子套设于转子的外侧壁，并与转子同轴设置，所述电机驱动板通过驱动板安装架与定子实现固定，驱动板安装架朝向所述转子码盘的一侧设置所述电机驱动板，以使得电机驱动板与码盘在空间上相对设置，当码盘跟随转子发生转动后，电机驱动板上的光电编码器可以实现对码盘刻度的读取。

在可选的实施例中，请参见图3，图3为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图，若主控板400与受控单元500的距离，大于接口板200与受控单元500的距离；则主控板400还用于通过接口板200实现对受控单元500的控制。

应理解，针对不同的情况，对于受控单元500的供电和通信设置不同的分布，有利于减少吊舱板卡系统100的线缆使用，提升吊舱整体的转动精度。

在可选的实施方式中，请参见图4，图4为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图，受控单元500包括光电组件；则主控板400与光电组件电连接，以实现对光电组件的供电与双向通信；若光电组件与主控板400不能直接相连，则吊舱板卡系统100还可以包括转接尾板502；主控板400与光电组件之间通过转接尾板502实现信号转接。

当主控板400可与光电组件直接相连时，主控板400直接实现与光电组件之间的供电与双向通信；当主控板400不能与光电组件直接相连时，通过设置转接尾板，以实现主控板400与光电组件之间的供电与双向通信。在不同的情况下，对光电组件与主控板400之间的连接做不同的设置，有利于保证吊舱正常功能的实现。

在可选的实施例中，以光电组件为多个为例，请参见图5，图5为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图，信号转接板300包括第一信号连接器502a和多个第二信号连接器502b；信号转接板300通过第一信号连接器502a接收来自主控板400转发的第一光电组件反馈的数据，再经由多个第二信号连接器502b中与第一光电组件相对应的连接器，将数据反馈至接口板200；第一光电组件为多个光电组件中的任意一个。

使用信号转接板300实现光电组件的通信传输，即主控板400与信号转接板300仅需一个第一信号连接器即可完成多组光电组件的信号传输，一是可以避免各种线缆混合到一起产生的EMC问题，二是在吊舱体系中该，通过减少线缆总量，提升吊舱体系的转动灵活度和精度。

在可选的实施例中，请继续参见图5，若第一光电组件反馈的数据与接口板200所支持接收的数据格式不符，则主控板400或转接尾板502，还用于根据接口板200所支持的数据格式，对第一光电组件反馈的数据的格式进行转换；所述接口板支持接收的数据格式可以包括但不限于VGA、HDMI、DVI、TTL、AV、SDI、LVDS。例如，接口板200可支持LVDS信号，相较于使用其他视频信号，LVDS信号具有更强的抗干扰能力，提升画质，相比串行数字接口(Serial Digital Interface，SDI)视频，本申请提供的吊舱板卡系统100还可以支持1080/60帧的视频输出。

在可选的实施例中，吊舱中线缆过多会导致EMC问题，请参见图6，图6为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图，吊舱板卡系统100还可以包括滑环301；从信号转接板300上多个第二信号连接器引出的信号线，通过滑环301实现与接口板200的电连接。

采用上述的信号转接板300，可以通过滑环实现多个第二连接器与接口板200的电连接，使得多个连接线缆固定在滑环301之内，避免线缆的紊乱导致EMC问题；通过在接口板与信号转接板之间设置滑环，可实现接口板与信号转接板的连续旋转，避免因旋转导致线缆的缠绕或扭转，从而对吊舱系统的控制精度造成不利影响。

在可选的实施例中，请继续参见图6，光电组件还可以用于通过滑环301，直接将其反馈的数据发送至接口板200。应理解，使用滑环对光电组件与接口板200之间的线缆进行整理和固定，以实现光电组件和接口板200的数据通信，减少了吊舱中线缆的紊乱问题。

在可选的实施例中，请继续参见图6，主控板400与滑环301通过电源线进行连接，接口板200通过滑环301向主控板400进行供电。应理解，使用滑环301对光电组件与接口板200之间的线缆进行整理和固定，以实现接口板200对主控板400的供电，减少了吊舱中线缆的紊乱问题。

在可选的实施例中，如图7，图7为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图，主控板400设有与第一信号连接器502a相对应的第三信号连接器401，和用于接收接口板200供电的供电接口402；主控板400通过第三信号连接器401或供电接口402，实现与接口板200之间的通信控制信号的交互。

例如，在一种可能的情况下，该供电接口402可以实现控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)信号的传输，以便在第三信号连接器401出现故障时，完成主控板400与接口板200之间的通信控制信号的交互。

在可选的实施例中，本申请提供一种三轴的吊舱进行说明，请参见图8，图8为本申请实施例提供的一种吊舱的示意图，吊舱包括航向臂、横滚臂和俯仰臂。如图8所示，航向臂与航向电机的定子固定连接，吊舱的横滚臂位于航向臂和俯仰臂的连接处，俯仰臂包括俯仰电机臂，俯仰电机设置于俯仰电机臂与吊舱的转动舱的连接处。

应理解，图8示出的吊舱仅为一种可能的实现方式，本申请提供的吊舱板卡系统还可以用于其他类型的吊舱上。

下面在图8示出的吊舱的基础上进行说明，吊舱包括云台和设置于云台一端的转动舱体，主控板400以及光电组件设置于转动舱体内；云台远离转动舱的另一端设有固定架，用于实现云台与其所搭载的运载设备之间的固定安装，接口板200设置于固定架内；云台还包括至少一个方向臂管，至少一个方向臂管位于固定架与转动舱体之间，各方向臂管设有相应的电机，用以实现转动舱体在相应方向的转动；信号转接板300设置于靠近固定架的第一方向臂管内。

应理解，主控板400设置于转动舱体内，接口板200设置于固定架内，信号转接板300设置于靠近固定架的第一方向臂管内，避免了主控板400位于航向部分时导致的绕线过多，阻碍电机转动的问题。

在可选的实施例中，云台上靠近转动舱的一端的第二方向臂(如图8示出的俯仰臂)包括过线臂和电机臂，转动舱夹持于过线臂和电机臂之间，电机臂内设有第二电机(如吊舱的俯仰电机)；主控板400的第二电机线穿入电机臂，实现对第二电机的控制；主控板400与接口板200之间对接的通信数据线和电源线，均经由过线臂与接口板200相连；若第一方向臂管与第二方向臂管不同，则云台还包括除第二电机外的其它电机；主控板400控制其它电机的控制信号，也经由过线臂实现对其它电机(如吊舱的横向电机或横滚电机等)的驱动控制。

可以理解的，转动舱夹持于过线臂和电机臂之间，主控板400的第二电机线穿入电机臂，实现对第二电机的控制；主控板400与接口板200之间对接的通信数据线和电源线，均经由过线臂与接口板200相连，避免了主控板400位于航向部分时导致的绕线过多，阻碍电机转动的问题；此外，由于电机线单独布设，可以避免其他信号线对电机线的信号干扰。

在可选的实施例中，请参见图9，图9为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图，第一方向臂管(如吊舱的航向臂)内设有滑环301，接口板200依次通过滑环301的动端、定端实现与信号转接板300的电连接。具体的，若第一方向臂管设置滑环，则所述信号转接板位于所述滑环的定端的一侧设置。

应理解，定端还可以用于固定滑环301的位置，动端可以在吊舱转动时，使得线缆在吊舱中的位置随之调整，该滑环301可以用于归纳吊舱板卡系统100的信号线、主控板400的电源线以及各个电机(如，航向电机、横滚电机和俯仰电机等)的电机线等，避免线缆影响吊舱和电机的转动。

应理解，电机包括定子和转子，沿转子的转轴设有一贯通孔，用于信号线缆的穿设；转子沿转轴的一端通过轴承实现转动输出，转子的另一端设有码盘，码盘与转子同轴设置；电机还包括电机驱动板501，电机驱动板501相对于电机定子固定设置，电机驱动板501上设有光电编码器，以实现对码盘的读取。解决了现有方案无刷直流电机通常不含有光电编码器，无法实现电角度测量的问题；实现了在控制系统中，对电机转子的转动角度进行测量，以实现设备的控制。

在可选的实施例中，请继续参见图8，云台包括三轴方向臂管，固定架依次由航向臂、横滚臂和俯仰臂，实现与转动舱体的固定连接；俯仰臂设有过线臂和电机臂，主控板400的俯仰电机信号线穿入电机臂内，对电机臂内的俯仰电机进行驱动控制；

主控板400的通信数据线和电源线，依次穿过过线臂、横滚臂、航向臂，实现与接口板200的电连接；

主控板400的横滚电机线，先穿过过线臂，再穿入横滚臂内，与横滚电机实现电连接；

主控板400的航向电机线，依次穿过横滚臂、航向臂，最后与航向电机实现电连接；或，主控板400通过通信数据线向接口板200发送航向电机控制信号，再由接口板200将航向电机控制信号转发至航向电机，以实现对航向电机的驱动控制。

应理解，由于航向电机与主控板400可能距离较远，航向电机也可由接口板200实现直接的供电与控制。可选的，接口板200通过信号线接收来自主控板4004的控制信号，并根据该信号实现对航向电机的驱动控制。也就是说，航向电机可由接口板200进行控制，进一步避免吊舱线路过于复杂，影响电机旋转控制精度。

例如，上述的各个电机线可以采用极细同轴线，将极细同轴线穿设各个电机转轴，由于极细同轴线柔软纤细，可以避免线缆影响电机转轴的转动，进一步增强吊舱系统整体的增稳精度。

在可选的实施例中，航向臂内可以设有滑环301，滑环301与航向电机同轴设置，信号转接板300设置于航向臂远离固定架的一端，信号转接板300通过滑环301实现信号线在航向臂的穿设，最终在航向臂靠近固定架的一端，实现与接口板200的电连接。

该滑环301可以用于归纳吊舱板卡系统100的信号线、主控板400的电源线以及各个电机(如，航向电机、横滚电机和俯仰电机等)的电机线等，避免线缆影响吊舱和电机的转动。

在可选的实施例中，上述的光电组件可以包括：可见光和/或红外组件；若可见光或红外组件不支持目标格式数据的输出，则吊舱板卡系统100还包括相应的转接尾板，转接尾板将可见光或红外组件发送的非目标格式数据转换成目标格式数据；主控板400与转接尾板相连，通过该转接尾板向可见光或红外组件供电和双向通信。

转接尾板可以提供多种信号接口，以便实现吊舱板卡系统100对目标格式数据的传输，并通过转接尾板实现对可见光或红外组件的供电。

在可选的实施例中，请参见图10，图10为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图，该主控板400具有惯性测量电路区域，惯性测量电路区域用于放置第一惯性导航系统(Inertial measurement unit，IMU)芯片模组；和/或，主控板400具有外置IMU接口407，外置IMU接口407用于与第二IMU芯片模组600电连接，第二IMU芯片模组600设置于吊舱的转动舱体内。

也就是说，主控板400上可以设置有第一IMU芯片模组406；即，将第一IMU芯片模组406集成在主控板400上，以便减少板卡数量、避免线缆之间的信号干扰。在一种可能的实施方式中，主控板400还可以与第二IMU芯片模组600电连接，第二IMU芯片模组600设置于吊舱的转动舱体内；即，主控板400可以预留外置IMU接口407，以实现备用。

在可选的实施例中，请参见图11，图11为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图，在第一IMU芯片模组406的周边均匀设置多个隔离槽，隔离槽内无铜皮覆盖，第一IMU芯片模组406通过板内线实现电连接。

例如，若所述第一IMU芯片模组406为矩形，则在所述主控板上沿所述第一IMU芯片模组406的四周，分别设有隔离区，且各所述隔离区在空间上互不相连，用于隔绝外部温度并防止所述惯性测量控制单元发生形变；在所述控制基板上，各所述隔离区以及各所述隔离区围成的空间内不覆铜。通过设置上述隔离区，使得第一IMU芯片模组406与主控板进行了防温漂及应力隔离处理，以改善第一芯片模组因受到温度及应力干扰而产生的温漂。

上述隔离区可以是在主控板上进行挖空处理形成隔离槽，或者是指其他能形成热或应力隔离的其他部位或结构。

再如，若所述第一IMU芯片模组406设置于所述主控板的边缘处，请参见图12，图12为本申请实施例提供的另一种吊舱板卡系统的示意图，可以在所述第一IMU芯片模组406未靠近所述边缘处的至少一侧设置相应的隔离槽，所述隔离槽和所述主控板的边缘共同构成所述沿所述第一IMU芯片模组406四周设置的所述隔离区。

再如，若所述第一IMU芯片模组406未设置于所述主控板的边缘处，则沿第一IMU芯片模组406的四周，分别设置所隔离槽，各所述隔离槽共同构成所述沿所述第一IMU芯片模组406四周设置的所述隔离区。

其中，所述隔离槽贯穿所述控制基板，如直接挖空形成矩形条状贯穿通孔；或，所述隔离槽未贯穿所述控制基板，则在所述隔离槽内设置隔热或吸波材料。

本申请实施例将第一IMU芯片模组406集成于主控板400上，无需根据第一IMU芯片模组406进行复杂的二次连接或者装配，增加了相互之间信息传输的准确性和可靠性，无需繁琐的连线和独立的板卡即姿态的获取，不仅减少了硬件板卡所需占用的体积、减小了组件的装配难度，更重要的是避免了现有技术中所引起的EMC问题严重，IMU需要用线缆和主控板连接，线缆中有时钟信号，时钟信号泄露以后会干扰GPS等技术问题。

可以预见的，主控板400支持多种视频信号的传输；例如，本申请的方案可以满足红外、可见光同时LVDS信号传输的应用，相比其它信号，如AV信号，本申请实施例提供的吊舱卡板系统100具有更强的抗干扰能力，提升图像画质，相比串行数字接口(SerialDigital Interface，SDI)可支持1080/60帧的视频输出。例如，由于可见光相机直接输出的SDI只能支持1080/30帧的视频输出，采用本申请实施例提供的吊舱卡板系统100可以实现1080/60帧视频的输出。另外，在用户接口处，也可以将LVDS转成SDI信号，实现输出的SDI视频信号也支持1080/60帧视频格式。

例如，吊舱可以是安装在无人机机体的固定架上，并在固定架设置上述的接口板200和航向电机。在一种可能的具体实施例中，航向臂可以与航向电机的定子固定相连，通过航向电机的转子向横滚臂输出转矩，并在航向臂内设置滑环，该滑环可以用于归纳吊舱板卡系统的信号线、主控板400的电源线以及各个电机(航向电机、横滚电机和俯仰电机)的电机线等。应理解，还可以将吊舱的相机模组设置于转动舱体中，以避免主控板400和相机模组之间冗长的线缆连接；另外，相机模组与主控也可以通过极细同轴线实现信号传输，如在主控板400上设置可见光机芯的极细同轴线连接器。

横滚臂可以设置于航向臂与俯仰臂的连接处，并在横滚臂上设置横滚电机，通过横滚电机与俯仰电机实现转动连接，上述的信号转接板300可以设置在横滚臂上。

俯仰臂包括俯仰电机臂和过线臂，吊舱的相机模组所在的转动舱夹持于该俯仰电机臂和过线臂之间，在俯仰电机臂与转动舱的连接处设置俯仰电机，通过俯仰电机实现转动舱在俯仰方向的转动控制。

使用滑环对电源线和极细同轴线进行规整，且主控板400位于转动舱提内，使得线缆对俯仰电机转轴旋转的阻力降低，有利于吊舱对图像的采集，提高吊舱采集图像的清晰度。另外，主控板400的电源线与极细同轴线分离设置，还可以降低吊舱的EMC问题。

目前的技术方案中，主控板上集成了航向电机和俯仰电机的驱动模块，由于主控板400的卡面积有限；需要注意的是，主控板400(主控制版)在下有方案放置的位置不容易拆卸，电机驱动板是功率器件，故障率相对较高，如果电机驱动板出问题维修的话，需要拆卸很多东西才能取出主控板400。

一种可能的实施例中，以吊舱板卡系统100还包括俯仰电机驱动板、横滚电机驱动板、航向电机驱动板、俯仰电机线、横滚电机线和航向电机线为例：俯仰电机驱动板设置在俯仰电机上，横滚电机驱动板设置在横滚电机上，航向电机驱动板设置在航向电机上。俯仰电机驱动板通过俯仰电机线与主控板400电连接；横滚电机线经由过线臂进行线体穿设，以使主控板400与横滚电机驱动板电连接；航向电机线经由过线臂进行线体穿设、经由横滚电机、过线臂的滑环，以使主控板400与航向电机驱动板电连接。

由于转动舱体所引出的信号线缆(极细同轴线、电源线和电机线)，除俯仰电机信号线外，其它信号线均通过所述过线臂实现信号穿设，俯仰电机信号线与俯仰电机臂的电机驱动板相连，避免信号干扰。

现有方案中，主控板上集成了航向电机和俯仰电机的驱动模块，由于主控板在现有方案放置的位置不容易拆卸，电机驱动是功率器件，故障率相对较高，如果电机驱动出问题维修的话，需要拆卸很多东西才能取出主控板400。使用本申请实施例提供的吊舱卡板系统100，主控板400上不再集成电机驱动模块，而是在每个电机上设置电机驱动板，也就是电机驱动板使用分立模块，独立安装到相应的电机处(即航向电机、横滚电机和俯仰电机中均设置对应的电机驱动板)，主控板400与电机驱动板电连接，实现供电与通信控制，更便于电机驱动板的拆装与维修。

在可选的实施方式中，主控板400上可以设置有惯性导航系统IMU板；即，将IMU板集成在主控板400上，以便减少板卡数量、避免线缆之间的信号干扰。在另一种可选的实施方式中，主控板400还可以与IMU板电连接，IMU板设置于吊舱的转动舱体内。也就是说，主控板400可以预留外置IMU接口，以实现备用。

本申请实施例还提供一种吊舱，包括前述实施方式任意一项的吊舱板卡系统。该吊舱可以是，但不限于机载光电吊舱，其可以装载在无人机、车辆、舰艇、客货运飞机和卫星等。

本申请实施例还提供一种运载装置，包括前述实施方式的吊舱。该运载装置可以是火车、汽车、轮船、飞行器等，该飞行器可以是无人机、客运飞机、货运飞机、遥控飞机等不同种类的飞行器，还可以是用于农田灌溉等的灌溉无人机等。

综上，本申请提供一种吊舱板卡系统、吊舱和运载装置，涉及无人机技术领域。吊舱卡板系统应用于吊舱，吊舱板卡系统包括：接口板、信号转接板、主控板以及受控单元；接口板经由信号转接板，实现其与主控板之间的双向通信，信号转接板用于进行接口板与主控板之间的信号转接；主控板与受控单元电连接，主控板与受控单元双向通信；接口板还用于向主控板进行供电，再由主控板实现对受控单元的供电。通过在主控板与接口板之间增设信号转接板，以便将接口板与主控板之间的多路信号进行信号转接，减少主控板的信号线缆连接；通过接口板实现对主控板的供电，主控板实现对受控单元的供电，主控板通过运行情况调节对受控单元的供电，可以提高受控单元的使用寿命，避免电力资源的浪费。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种吊舱板卡系统，其特征在于，应用于吊舱，所述吊舱板卡系统包括：接口板、信号转接板、主控板以及受控单元；

所述接口板经由所述信号转接板，实现其与所述主控板之间的双向通信，所述信号转接板用于进行所述接口板与所述主控板之间的信号转接；所述主控板与所述受控单元电连接，所述主控板与所述受控单元双向通信；

所述接口板还用于向所述主控板进行供电，再由所述主控板实现对所述受控单元的供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述受控单元包括光电组件；则所述主控板与所述光电组件电连接，以实现对所述光电组件的供电与双向通信；

若所述光电组件与所述主控板不能直接相连，则所述吊舱板卡系统还包括转接尾板；所述主控板与所述光电组件之间通过所述转接尾板实现信号转接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光电组件为多个，所述信号转接板包括第一信号连接器和多个第二信号连接器；

所述信号转接板通过所述第一信号连接器接收来自所述主控板转发的第一光电组件反馈的数据，再经由所述多个第二信号连接器中与所述第一光电组件相对应的连接器，将所述数据反馈至所述接口板；所述第一光电组件为多个所述光电组件中的任意一个。

4.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述吊舱板卡系统还包括滑环；

从所述信号转接板上所述多个第二信号连接器引出的信号线，通过滑环实现与所述接口板的电连接。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，若所述第一光电组件反馈的数据与所述接口板所支持接收的数据格式不符，则所述主控板或所述转接尾板，还用于根据所述接口板所支持的数据格式，对所述第一光电组件反馈的数据的格式进行转换；

所述接口板支持接收的数据格式包括LVDS。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述光电组件还用于通过所述滑环，直接将其反馈的数据发送至所述接口板。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述主控板设有与所述第一信号连接器相对应的第三信号连接器，和用于接收所述接口板供电的供电接口；所述主控板通过所述第三信号连接器或所述供电接口，实现与所述接口板之间的通信控制信号的交互。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述吊舱包括云台和设置于所述云台一端的转动舱体，所述主控板以及所述光电组件设置于所述转动舱体内；所述云台远离所述转动舱的另一端设有固定架，用于实现所述云台与其所搭载的运载设备之间的固定安装，所述接口板设置于所述固定架内；所述云台还包括至少一个方向臂管，所述至少一个方向臂管位于所述固定架与所述转动舱体之间，各所述方向臂管设有相应的电机，用以实现所述转动舱体在相应方向的转动；所述信号转接板设置于靠近所述固定架的第一方向臂管内。

9.一种吊舱，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的吊舱板卡系统。

10.一种运载装置，其特征在于，包括权利要求9所述的吊舱。

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