CN112783072A - 一种通用无人机机电综合处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通用无人机机电综合处理系统，包括机箱，所述机箱内底部装配有底板，底板上依次连接有电源模块、主控模块和多个数据采集模块；本发明的通用机上机电处理系统架构按照IMA理念进行设计，多个不同的功能集中于一个标准电子模块中，通用化、模块化的硬件实现系统结构简化和综合化，采用通用的、标准的LRM来实现航空电子系统的各种功能,避免或者尽量减少专用LRM在系统中的使用，提高了整机的集成度，可以减少处理器、配线、I/O的成本，此外还能减小航空电子系统的重量、体积、能耗；内部各模块通过总线传递和反馈控制参数，电气接口和时序更加简单可靠；充分考虑了余度和工作模式优化，提高了产品的可靠度；可以适用于不同类型的无人机。

Description

一种通用无人机机电综合处理系统
技术领域
本发明属于无人机机电处理系统技术领域，涉及一种通用无人机机电综合处理系统。
背景技术
由于具有高机动性和低成本，无人驾驶空中飞行器(unmanned aerial vehicle，UAV)，也通常称为无人驾驶飞机或远程驾驶飞机，在过去几十年取得了广泛的应用。UAV有机动灵活，部署简易；无地形限制；可靠性高、成本低；动态调整等优势。无人机上有大量机电设备，包括但不限于飞机照明、发动机、除冰、襟翼电机、皮托管、起落架等。
现有技术的缺陷和不足：
当前对无人机上这些机电设备均采用单独的控制器进行处理，比如前轮控制器控制前轮，除冰控制器控制除冰装置，因此机上存在大量机电控制器，互连线缆增多，飞控计算机不得不提供接口与各种机电控制器连接，造成飞机重量增加。
针对此问题，航空业提出将机电控制器统合为一个或几个控制器综合处理的新思路，但目前的做法是针对每一种无人机设计一种综合处理器，不同无人机之间无法通用，造成大量的浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通用无人机机电综合处理系统，可以适用于所有类型的无人机。
本发明所采用的技术方案是，一种通用无人机机电综合处理系统，包括机箱，所述机箱内底部装配有底板，底板上依次连接有电源模块、主控模块和多个数据采集模块，所述机箱表面开设有多个与各模块配合的接口。
本发明的特点还在于：
其中主控模块为其余模块提供计算资源，主控模块通过通讯接口与其余堆叠模块进行通讯，主控模块连接数据采集模块的输出端，接收数据采集模块的输出数据，并发送控制指令至对应模块；
其中主控模块采用高计算力的处理器，串行接口传输速率大于等于4Mbps；
其中多个数据采集模块分别采集离散量和模拟量信号，并将采集的信号经模数转换后送主控模块进行处理；
其中系统中各模块之间均通过双冗余总线进行指令及数据交互。
其中电源模块接收机上电源，为其余模块及外部设备提供电源。
本发明的有益效果是：
本发明的一种通用无人机机电综合处理系统按照IMA理念进行设计，多个不同的功能集中于一个标准电子模块中。通用化、模块化的硬件实现系统结构简化和综合化。采用通用的、标准的LRM来实现航空电子系统的各种功能,避免或者尽量减少专用LRM在系统中的使用。提高了整机的集成度，可以减少处理器、配线、I/O的成本,此外,还能减轻航空电子系统的重量、体积、能耗；内部各模块通过总线传递和反馈控制参数，电气接口和时序简单可靠；充分考虑了余度和工作模式优化，提高了产品的可靠度；可以适用于不同类型的无人机。
附图说明
图1为本发明的一种通用无人机机电综合处理系统架构示意图。
图2为本发明的一种通用无人机机电综合处理系统中主控模块示意图。
图3为本发明的一种通用无人机机电综合处理系统中数据采集模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种通用无人机机电综合处理系统，如图1所示，通用的综合机电处理系统包括电源模块、主控模块、多个数据采集模块、底板及机箱组成，机上不同的机电设备需要的采集的模拟量，离散量各不相同，数据采集模块具有不同的接口，可满足所有类型机电设备数据采集的需要，根据不同无人机接入机电设备不同，灵活配置数据采集模块的数量，即可应对需求的变化，本发明系统中不同模块之间通过双冗余RS422总线进行指令及数据交互，如果需要接入不同的模块，只需模块本身具有RS422接口即可无缝接入，无需对整机进行更改；电源模块接收机上电源，为其余模块及外部设备提供电源；
主控模块包括处理器小系统电路、通讯接口电路、电源转换电路、看门狗电路、存储电路，负责为其余模块提供计算资源，达到计算资源共享的目的，其通过通讯接口与其余堆叠模块进行通讯，接收数据采集模块的输出数据，并发送控制指令至对应模块；
如图2所示，一个通用的综合机电处理系统主控模块示例，主控模块使用PowerPC处理器P1020作为CPU，使用PCIE扩展串口，并带有289A总线以满足与不同无人机上飞控计算机通信的需求。模块的核心思路为采用高计算力的处理器，保证时序控制、闭环控制算法、数据处理机控制的时序要求，串口均使用高速接口，传输速率大于等于4Mbps，以保证数据传输的即时性。
数据采集模块采集离散量，模拟量等信号，并将采集的信号经模数转换后送主控模块进行处理；
如图3所示，一个通用的综合机电处理系统数据采集模块示例，采集模块由高低开电路，AD转换电路，单片机小系统及RS422串口组成。高低开电路，AD转换电路用于采集不同机电设备的数据，RS422串口用于与主控模块通讯，单片机小系统在正常工作模式下，收集高低开电路，AD电路采集的机电设备数据，并通过RS422总线接收指令、反馈数据，本身并不处理数据；当出现总线通信故障、主控模块故障时，自动切换由模块单片机小系统进行处理，整机性能降级，直至切换余度主控模块或总线完成，在切换期间能保证完成基本的任务，不会出现短暂失能；
机箱负责为单板提供结构支撑，底板除为个模块提供结构支撑同时，为各模块提供电源和总线接口。
本发明的通用机上机电处理系统架构按照IMA理念进行设计，多个不同的功能集中于一个标准电子模块中，通用化、模块化的硬件实现系统结构简化和综合化，采用通用的、标准的LRM来实现航空电子系统的各种功能,避免或者尽量减少专用LRM在系统中的使用，提高了整机的集成度，可以减少处理器、配线、I/O的成本，此外还能减小航空电子系统的重量、体积、能耗；内部各模块通过总线传递和反馈控制参数，电气接口和时序更加简单可靠；充分考虑了余度和工作模式优化，提高了产品的可靠度；可以适用于不同类型的无人机。

Claims (6)

1.一种通用无人机机电综合处理系统，其特征在于，包括机箱，所述机箱内底部装配有底板，底板上依次连接有电源模块、主控模块和多个数据采集模块，所述机箱表面开设有多个与各模块配合的接口。
2.根据权利要求1所述的一种通用无人机机电综合处理系统，其特征在于，所述主控模块为其余模块提供计算资源，主控模块通过通讯接口与其余堆叠模块进行通讯，主控模块连接多个数据采集模块的输出端，接收数据采集模块的输出数据，并发送控制指令至对应模块。
3.根据权利要求2所述的一种通用无人机机电综合处理系统，其特征在于，所述主控模块采用高计算力的处理器，串口最低传输速率大于等于4Mbps。
4.根据权利要求1所述的一种通用无人机机电综合处理系统，其特征在于，多个所述数据采集模块分别采集离散量和模拟量信号，并将采集的信号经模数转换后送主控模块进行处理。
5.根据权利要求1所述的一种通用无人机机电综合处理系统，其特征在于，所述系统中各模块之间均通过双冗余总线进行指令及数据交互。
6.根据权利要求1所述的一种通用无人机机电综合处理系统，其特征在于，所述电源模块接收机上电源，为其余模块及外部设备提供电源。
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