CN208399929U - 一种基于无人直升机的飞控系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，包括电源盒、中隔板和飞行控制盒，所述中隔板上设置有通孔；所述电源盒包括滤波器、固态继电器以及电源管理器；所述滤波器连接外部供电电源；所述电源管理器设置有连接器，所述滤波器通过所述连接器与电源管理器电气连接；所述连接器穿过所述通孔与飞机控制盒上的连接器对接；所述电源管理器与固态继电器通讯连接，电源管理器通过MCU指令控制固态继电器开关；飞行控制盒包括飞机控制盒盒体、盒体两侧的挡板、背板、接口板、舵机驱动器以及信号连接器；所述接口板、舵机驱动器、信号连接器都连接在背板上。本申请飞控系统抗电磁干扰、体积小，易生产维护。

Description

一种基于无人直升机的飞控系统

技术领域

本申请涉及技术领域，尤其涉及一种基于无人直升机的飞控系统。

背景技术

飞控系统是无人直升机的核心部分，随着科学技术的发展以及军事战略思想的转变，无人机在军事、民用等领域获得越来越广泛的应用，比如航空测量、侦察、森林防火、农业植保以及军事领域等。无人机高精度、小型化、安全稳定性要也越来越高，高精度要求无人机的制导控制精度高，能够适应复杂的外界环境；小型化则对控制系统的重量、体积、可维护性提出了更高要求；安全稳定性则要求核心系统具备余度设计及防电磁干扰设计。

目前，市场上无人直升机都是通过飞手来控制，300Kg以上大型无人直升机由于本身结构及其灵活性，直升机控制极其困难，同时载重越大承载任务设备也就越多，无人直升机制作成本也就越高，现有无人直升机飞控系统仅能满足飞行要求，并未从直升机整体要求角度考虑飞控系统结构体积、安全稳定、抗干扰性、维护以及生产成本的方面进行考虑。

实用新型内容

为解决上述问题，本申请提供一种一种基于无人直升机的飞控系统，包括电源盒、中隔板和飞行控制盒，所述中隔板将电源盒和飞机控制盒分隔为两部分，所述中隔板上设置有通孔；

所述电源盒包括滤波器、固态继电器以及电源管理器；所述滤波器连接外部供电电源；所述电源管理器设置有连接器，所述滤波器通过所述连接器与电源管理器电气连接，用于给电源管理器供电；所述连接器穿过所述通孔与飞机控制盒上的连接器对接，用于给飞行控制盒供电以及提供电源管理器和飞机控制盒之间的信号传输；所述电源管理器与固态继电器通讯连接，电源管理器通过MCU指令控制固态继电器开关；

飞行控制盒包括飞机控制盒盒体、盒体两侧的挡板、背板、接口板、舵机驱动器以及用于将飞行控制盒内部信号与外部设备进行交互的信号连接器；所述接口板、舵机驱动器、信号连接器都连接在背板上。

优选的，其中，电源盒还包括DCDC转换器，所述DCDC转换器与滤波器电气连接，用于转换电压。

优选的，其中，所述电源盒与飞机控制盒接触的边缘部分设置有凹槽，飞机控制盒对应该凹槽的边缘部分设置有凸槽，凹槽和凸槽能够紧密贴合。

优选的，其中，所述凹槽内部填充电磁屏蔽导电条。

优选的，其中，所述接口板包括温度采集模块接口板、飞行控制模块接口板、导航通信及电台模块接口板、备用扩展模块接口板。

优选的，其中，所述接口板通过LVDS总线与背板进行通讯连接。

优选的，其中，所述接口板上还设置有冷板，用于冷却接口板，所述冷板为三面密闭式的金属板。

优选的，其中，接口板还具有锁紧条，锁紧条用于将接口板锁紧在背板上。

优选的，其中，飞行控制模块接口板包括主控制接口板和备控制接口板，主控制接口板和备控制接口板与背板连接。

优选的，其中，所述导航通信及电台模块接口板上设有GPS与北斗定位模块，所述GPS与北斗定位模块通过射频线缆实现与外部天线连接。

本申请实现的有益效果如下：

本申请将各个模块集成于一个背板上，降低了系统复杂程度，减少了系统体积和重量。并且，本申请的飞控系统抗电磁干扰，抗冲击振动，，体积小，易生产维护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请基于无人直升机的飞控系统的分解图。

图2为本申请中隔板俯视图。

图3为电源盒结构图。

图4为接口板结构图。

图5为本申请基于无人直升机的飞控系统的组合图。

附图标记：

10电源盒 11中隔板 12通孔 13飞机控制盒上的连接器

14信号连接器 15背板 16飞机控制盒盒体 17舵机驱动器

18挡板 19机架连接挂耳 31直流EMC滤波器

32固态继电器 33凹槽 34电源管理器上的连接器

35电源管理器 41接口板 42锁紧条

43冷板 51舵机驱动器 52温度采集模块接口板

53飞行控制模块主控制接口板 54飞行控制模块备控制接口板

55导航通信及电台模块接口板 56备用扩展模块接口板。

具体实施方式

下面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。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请基于无人直升机的飞控系统由电源盒10、中隔板11和飞行控制盒组成，所述中隔板11将电源盒10和飞机控制盒分隔为两部分。中隔板11设计能够能很好实现屏蔽作用，避免输入电源变换对飞机控制盒内信号的干扰。

本实施例中，所述电源盒包括直流EMC滤波器31、固态继电器32以及电源管理器35；所述直流EMC滤波器31连接外部供电电源，用于对供电进行滤波；所述电源管理器35设置有防屏蔽连接器34(如JL26-20Z2连接器)，所述直流EMC滤波器31通过所述连接器34与电源管理器35电气连接，用于给电源管理器35供电；所述中隔板11上设有通孔12，所述电源管理器35上的连接器34穿过所述通孔12与飞机控制盒上的连接器13连接，用于给飞行控制盒供电以及提供电源管理器35和飞机控制盒之间的信号传输。

本实施例中所述直流EMC滤波器31可以采用泰派斯特的PSO181产品，用于滤除10K-30M内低频信号，使飞控系统满足GJB CE102电源线传导发射要求，在能够有效滤除10K-30MHz频段信号外还能满足负载供电要求。

直流EMC滤波器31可以直接给飞控系统的其他模块供电，还可以与DCDC转换器连接，所述DCDC模块将滤波之后的电能进行电压转换后，再给其他模块供电。

所述电源管理器35包括电源采集模块和电源管理模块，能够实时采集各用电模块的供电电压及电流，方便操作人员了解各系统工作状态。示例性地，所述电源管理器主芯片采用ST公司STM32F103，光耦隔离采用ACPL-C87X，运放芯片采用ADAD8662ARMZ，当设备供电时，电源电平促使二极管导通发光，光信号通过光敏管转换为电信号输出，输入与输出没有直接的电气连接，避免采集电压波动及异常对内部数字信号的影响，很好实现了隔离效果，提高了系统的安全性和稳定性。。

所述电源管理器35与固态继电器32连接，电源管理模块35通过MCU指令控制固态继电器32开关。本实施例中，固态继电器32选用贵航JGX-1H3系列，固态继电器32开关过程没有运动的零部件参与，可以承受20g冲击、振动，保证用电设备供电稳定性；在开关过程中没有触点燃弧和回跳，不会产生干扰信号减少了对系统其它模块电磁干扰。当设备供电异常或受到干扰时，固态继电器可以切断飞控系统供电，避免飞控系统与其他外设设备之间相互影响，保证了无人直升机各个系统独立性及系统安全性。

如图1所示，本实施例中电源盒10与飞机控制盒接触的边缘部分设置有凹槽33，飞机控制盒对应该凹槽33的边缘部分设置有凸槽，凹槽和凸槽能够紧密贴合。优选地，所述凹槽33内部填充电磁屏蔽导电条，用于屏蔽外接干扰信号。

所述飞行控制盒包括飞机控制盒盒体16、盒体两侧的挡板18、背板15、舵机驱动器17、信号连接器14以及接口板。

本实施例中，所述飞机控制盒盒体16外部形状为长方体，盒体16内部六面中，每相邻两面的连接处都设置为弧形，使得相邻的两面具有圆角，增加稳定性。

本实施例的飞行控制盒共包括6个舵机驱动器，其中，每3个通过一块底板连接，飞机控制盒盒体16两侧各设置有一块底板(示例性地，所述舵机驱动器采用ELMO的HOR-20/100R产品)，所述舵机驱动器17上具有航空插头和柔性PCB板(示例性地，所述航空插头选用贵航JY27468T13B35系列产品)；舵机驱动器17和航空插头通过刚性PCB板内部走线连接，所述柔性PCB板连接舵机驱动器对外调试和通信信号。所述舵机驱动器17的相电及反馈信号直接通过航空插头输出，内部无焊线，避免焊接带来断路问题，提升了系同稳定性。

所述舵机驱动器17采用可以多点互联的LVDS总线与接口板上的飞行控制模块进行通信，LVDS总线传输速率可以达到1000Mbps，解决带宽受限问题。

飞机控制盒盒体16内部的所述接口板、舵机驱动器17、信号连接器14都连接在背板15上，接口板包括温度采集模块接口板52、飞行控制模块接口板、导航通信及电台模块接口板55，还可以根据不同的需求，增加备用扩展模块接口板56。

本实施例中导航通信及电台模块55为GPS与北斗定位模块，集成N920及MM2电台模块，所述GPS与北斗定位模块通过射频线缆实现与外部天线连接。

所述信号连接器14用于将飞行控制盒内部信号与外部设备进行交互。

各个接口板通过低压摆幅高速差动LVDS总线传输数据，各个接口板与无人直升机的其他外设装置之间存在大量信息交互，由于速率越高功耗越大，而无人直升机对稳定性和体积有着严格要求，基于LVDS通信的航电系统便有效解决了这些问题，LVDS采用极低的电压摆幅高速差动传输数据，可以实现点对点或一点对多点通信。各个接口板板载2路LVDS接口，通过背板实现串联，各处理LVDS信号，各个接口板通信速率高达1Gbps，同时采用双余度设计，2路LVDS总线同时工作，保证系统的安全和稳定性。

示例性地，接口板采用3U标准设计，接口板通过PBS96-TJ连接器与背板连接，通过导引槽设计实现接口板快速插拔。

优选地，接口板上还设置有冷板43，所述冷板43为三面密闭式的金属板，金属冷板能起到很好散热作用，改善接口板工作环境温度，同时金属冷板还能起到很好的屏蔽作用，避免各接口板信号之间的相互干扰。

优选地，接口板还具有锁紧条42，锁紧条42用于将接口板锁紧在背板15上，同时锁紧条42能够增大与壳体摩擦力，避免壳体随飞机晃动对接口信号影响，保证系统的安全性。

优选地，飞行控制模块也可以由主控制接口板53和备控制接口板54两块接口板组成，主控制接口板53和备控制接口板54通过连接器(如PBS96TJ连接器)与背板连接，信号通过背板进行互连，主控制接口板53和备控制接口板54通过LVDS总线实现实时通信：正常情况下主控制接口板53工作，主控制接口板53异常时通过LVDS总线启动备控制接口板54，通过主备切换功能保证了系统安全性，避免坠机发生。

飞控系统通过信号连接器14与外部设备进行数据通信，为了保证飞控系统抗干扰性，所有对外接口均采用隔离设计，通信信号隔离采用AD公司的ADM2582、ADM3252，控制信号隔离采用TI公司的ISOW7841。避免外部设备对飞控系统干扰及其它设备互相串扰，提升了飞控系统的抗干扰性。

所述飞行控制盒盒体两侧的挡板上还固定有机架连接挂耳19。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，包括电源盒、中隔板和飞行控制盒，所述中隔板将电源盒和飞机控制盒分隔为两部分，所述中隔板上设置有通孔；

所述电源盒包括滤波器、固态继电器以及电源管理器；所述滤波器连接外部供电电源；所述电源管理器设置有连接器，所述滤波器通过所述连接器与电源管理器电气连接，用于给电源管理器供电；所述连接器穿过所述通孔与飞机控制盒上的连接器对接，用于给飞行控制盒供电以及提供电源管理器和飞机控制盒之间的信号传输；所述电源管理器与固态继电器通讯连接，电源管理器通过MCU指令控制固态继电器开关；

飞行控制盒包括飞机控制盒盒体、盒体两侧的挡板、背板、接口板、舵机驱动器以及用于将飞行控制盒内部信号与外部设备进行交互的信号连接器；所述接口板、舵机驱动器、信号连接器都连接在背板上。

2.根据权利要求1所述的基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，电源盒还包括DCDC转换器，所述DCDC转换器与滤波器电气连接，用于转换电压。

3.根据权利要求1所述的基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，所述电源盒与飞机控制盒接触的边缘部分设置有凹槽，飞机控制盒对应该凹槽的边缘部分设置有凸槽，凹槽和凸槽能够紧密贴合。

4.根据权利要求3所述的基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，所述凹槽内部填充电磁屏蔽导电条。

5.根据权利要求1所述的基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，所述接口板包括温度采集模块接口板、飞行控制模块接口板、导航通信及电台模块接口板、备用扩展模块接口板。

6.根据权利要求1所述的基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，所述接口板通过背板上的LVDS总线进行相互通讯。

7.根据权利要求1所述的基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，所述接口板上还设置有冷板，用于冷却接口板，所述冷板为三面密闭式的金属板。

8.根据权利要求7所述的基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，接口板还具有锁紧条，锁紧条用于将接口板锁紧在背板上。

9.根据权利要求5所述的基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，飞行控制模块接口板包括主控制接口板和备控制接口板，主控制接口板和备控制接口板与背板连接。

10.根据权利要求5所述的基于无人直升机的飞控系统，其特征在于，所述导航通信及电台模块接口板上设有GPS与北斗定位模块，所述GPS与北斗定位模块通过射频线缆实现与外部天线连接。