CN206292630U - 一种多旋翼无人机飞行控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多旋翼无人机飞行控制器，包括飞行控制主板；所述飞行控制板上设置有主Cortex‑M4微控制器和从Cortex‑M3微控制器；柔性传感器板；所述柔性传感器板上设置有两套陀螺仪、加速度计和地磁传感器，通过柔性电路板与飞行控制主板相连；接口板；所述接口板包括左侧接口和右侧接口；减震装置；所述减震装置设置于所述传感器板下。与现有技术中的无人机飞行控制器相比，本实用新型公开的多旋翼无人机飞行控制器，采用双冗余设计，提高了系统的运算能力以及扩展能力，同时大大提升了飞行器的安全性能。

Description

一种多旋翼无人机飞行控制器

技术领域

本实用新型涉及无人飞行器领域，尤其涉及一种多旋翼无人机飞行控制器。

背景技术

多旋翼无人机应用主要体现在民用和军用两方面，如军事侦察、战场评估、航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火、防恐救生等方面。四旋翼无人机具有体积小、机动性强、效费比高、无人员伤亡的特点。无论是从经济角度还是从人身安全角度来说，多旋翼无人机都将会在未来世界中得到广泛使用。

无人机飞行控制器是小型无人机的核心，主要功能包括航迹规划、飞行导航、控制计算、任务载荷管理以及状态监控等任务，是实现自主飞行并完成任务的控制中心。随着无人机执行的任务日益复杂化，因此对无人机飞行控制器的运算能力、可靠性和扩展设备能力要求越来越高。

目前市场上无人机飞行控制器有基于Cortex-M4微控制器的飞行控制器，但是单芯片的运算能力差，接口数量少，可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多旋翼无人机飞行控制器，用以解决现有技术中的无人机飞行控制器无法同时满足多冗余设计、抗震能力强、运算处理能力强以及外设扩展能力强的问题。

本实用新型采用下述技术方案：

一种多旋翼无人机飞行控制器，包括：

飞行控制主板：所述飞行控制主板上设置有主Cortex-M4微控制器和从Cortex-M3微控制器；所述主Cortex-M4微控制器和从Cortex-M3微控制器与所述飞行控制主板相连；

柔性传感器板：所述柔性传感器板上设置有两套陀螺仪、加速度计和地磁传感器，通过柔性电路板与所述飞行控制主板连接；

接口板：所述接口板包括左侧接口和右侧接口；所述飞行控制主板通过一定间距的排针与所述左侧接口板和右侧接口板相连；

减震装置：所述减震装置为一块凝胶垫，放置在飞行控制主板之上，柔性传感器板之下；

当所述柔性传感器板上集成了主陀螺仪时，所述陀螺仪与主Cortex-M4微控制器连接；

当所述柔性传感器板上集成了主加速度计时，所述加速度计与主Cortex-M4微控制器连接；当所述柔性传感器板上集成了主地磁计时，所述地磁计与主Cortex-M4微控制器连接；

当所述柔性传感器板上集成了从陀螺仪时，所述从陀螺仪与从Cortex-M3微控制器连接；

当所述柔性传感器板上集成了从加速度计时，所述从加速度计与从Cortex-M3微控制器连接；

当所述柔性传感器板上集成了从地磁计时，所述从地磁计与从Cortex-M3微控制器连接；

当所述柔性传感器板上集成了气压计时，所述气压计与主Cortex-M4微控制器连接；

当所述柔性传感器板上集成了外置GPS模块时，所述外置GPS模块与主Cortex-M4微控制器连接；

所述柔性电路板上设置了给所述柔性传感器板供电的电源线以及与所述柔性传感器板上的传感器通信的SPI通信接口。

本实用新型采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：所述飞行控制主板设置有主Cortex-M4微控制器和从Cortex-M3微控制器，因此相较于单微控制器的设计，拥有更多的外设接口，能够扩展更多的外部设备。

由于柔性传感器板上集成了减震装置，所以飞行控制器的抗震能力强；采用双芯片控制器设计方案，运算能力和接口扩展能力大大增强；双冗余的传感器设计提升了无人机飞行控制器的可靠性，当其中一套传感器故障的时候，能够切换到备用的传感器，从而解决了现有技术中的无人机飞行控制器无法同时满足多冗余设计、抗震能力强、运算处理能力强以及外设扩展能力强的问题。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种多旋翼无人机飞行控制器的具体结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种多旋翼无人机飞行控制器的主要组成部分的连接关系示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

实施例1

为解决现有技术中的无人机飞行控制器无法同时满足多冗余设计、抗震能力强、运算处理能力强以及外设扩展能力强的问题，本实用新型实施例提供一种新型的多旋翼无人机飞行控制器，该控制器的具体结果示意图如图1所示，主要包括下述组成部分：

飞行控制主板1、柔性传感器板2、左侧接口板3、右侧接口板4、柔性电路板5、减震装置6、排针7、下壳体8和上壳体9。各部分的连接关系参考图1所示。

图1中，飞行控制器的组成部分：

飞行控制主板1、柔性传感器板2、左侧接口板3、右侧接口板4、柔性电路板5、减震装置6、排针7；封装于下壳体8和上壳体9内；飞行控制主板1通过间距1.27mm的排针7与左侧接口板3和右侧接口板4相连；飞行控制主板1与柔性传感器板2通过柔性电路板5相连；减震装置6为一块凝胶垫；

以下结合图2，对无人机飞行控制器的不同组成部分的主要作用进行说明：

一、飞行控制主板1；

多旋翼无人机的飞行控制需要进行大量高频的控制算法和传感器数据融合算法的运算，因此对微处理器主频和处理速度要求相对较高。同时，采用的传感器中既有I2C、SPI、UART等协议的数字传感器，也有模拟传感器，这就要求微处理器拥有丰富的外设；

如图2所示，飞行控制主板1主要包括一个Cortex-M4内核1和一个Cortex-M3内核2的ARM微控制器；

二、柔性传感器板2

柔性传感器板2主要是给飞行控制器提供各个传感器数据，便于微控制器进行算法计算。

柔性传感器板2中集成了两套冗余传感器，包括陀螺仪、加速度计、地磁计，此外还有气压计和外置GPS模块。其中，主传感器3与主控制器1相连接，从传感器4与从传感器2相连接；当主设备发生故障的时候，由从设备接管飞行控制任务，保障飞行安全；柔性传感器板2与飞行控制主板1通过柔性电路板5相连接；

三、柔性电路板5

所述柔性电路板5，用于提供供电线路、通信线路；本实例柔性电路板5上包括：为传感器板2上各个传感器供电线路、SPI通信线路；

四、减震装置6

所述减震装置6；在减震装置6的底部放置一个海绵块，使得飞行控制器具有内置减震功能，海绵块下面再放置一块亚克力板，保证柔性传感器板安装水平。

本实用新型的工作原理：飞行控制主板1读取柔性传感器板2上的传感器数据，进行多传感器数据融合算法处理，得到飞行状态，再由飞行控制主板1中的微控制器计算飞行控制器的输出；以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。凡在本实用新型的原理之内所做的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内；述柔性传感器板上设置两套传感器，所述飞行控制主板的软件系统实时监测两套传感器的数据质量，如果其中一套传感器运行故障，则自动切换到另一套传感器工作。

Claims (3)

1.一种多旋翼无人机飞行控制器，其特征在于，包括：

飞行控制主板：所述飞行控制主板上设置有主Cortex-M4微控制器和从Cortex-M3微控制器；所述主Cortex-M4微控制器和从Cortex-M3微控制器与所述飞行控制主板相连；

柔性传感器板：所述柔性传感器板上设置有两套陀螺仪、加速度计和地磁传感器；所述柔性传感器板上设置有两套陀螺仪、加速度计和地磁传感器分别通过柔性电路板与所述飞行控制主板连接；

接口板：所述接口板包括左侧接口和右侧接口；所述飞行控制主板通过一定间距的排针与所述左侧接口板和右侧接口板相连；

减震装置：所述减震装置设置于所述柔性传感器板的下面。

2.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机飞行控制器，其特征在于，所述减震装置为一块凝胶垫，放置在飞行控制主板之上，柔性传感器板之下。

3.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机飞行控制器，其特征在于，所述柔性电路板上设置了给柔性传感器板供电的电源线路，还有给柔性传感器板上的MPU系列惯性传感器通信的SPI通信接口。