CN215494713U - 载人飞行器及飞控系统的控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请是关于载人飞行器及飞控系统的控制电路，控制电路包括至少两个惯性传感器模块、以及设有处理器的飞控主板，处理器包括第一数据接口和第二数据接口；其中，至少两个惯性传感器模块包括第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块，第一惯性传感器模块至少包括第一加速度计和第一陀螺仪，第二惯性传感器模块至少包括第二加速度计和第二陀螺仪；第一惯性传感器模块与第一数据接口连接，第二惯性传感器模块与第二数据接口连接；第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块的内部配置不相同，使得第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块具有不同的检测精度。本申请的实施例能够提高处理器获得惯性检测数据的可靠性，提升飞行器的飞行安全性。

Description

载人飞行器及飞控系统的控制电路

技术领域

本申请涉及飞行器领域，尤其涉及载人飞行器及飞控系统的控制电路。

背景技术

惯性导航系统具有工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，因此抗干扰能力强的优点，目前已广泛应用于飞行器的飞控系统。惯性导航系统包括惯性测量装置和处理器，惯性测量装置用于输出加速度、角速度等惯性检测数据，处理器依据惯性测量装置输出的惯性检测数据计算出飞行器的导航数据。在飞行器中，特别是对于飞行安全要求非常高的载人飞行器中，处理器能够可靠地获得惯性检测数据是非常重要的。

实用新型内容

本申请旨在提供飞行器飞控系统的控制电路和载人飞行器，能够提高处理器获得惯性检测数据的可靠性，提升飞行器的飞行安全性。

本申请一方面提供一种飞控系统的控制电路，包括：

至少两个惯性传感器模块；以及

设有处理器的飞控主板，所述处理器包括第一数据接口和第二数据接口；

其中，所述至少两个惯性传感器模块包括：

用于输出第一检测数据的第一惯性传感器模块，所述第一惯性传感器模块至少包括第一加速度计和第一陀螺仪；以及

用于输出第二检测数据的第二惯性传感器模块，所述第二惯性传感器模块至少包括第二加速度计和第二陀螺仪；

所述第一惯性传感器模块与所述第一数据接口连接，所述第二惯性传感器模块与所述第二数据接口连接；

所述第一惯性传感器模块和所述第二惯性传感器模块的内部配置不相同，使得第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块具有不同的检测精度。

在一些实施例中，所述第一惯性传感器模块和所述第二惯性传感器模块的内部配置不相同包括：

所述第一惯性传感器模块和所述第二惯性传感器模块中，对于同一类型的传感器配置精度不同的该类传感器；和/或，

所述第一惯性传感器模块和所述第二惯性传感器模块中配置有精度不同的模数转换电路和/或数字信号处理电路。

在一些实施例中，所述处理器被配置为依据预设的惯性传感器模块的优先级数据，响应于所述第一检测数据和第二检测数据其中之一生成飞行器的导航数据。

在一些实施例中，所述第一惯性传感器模块和所述第二惯性传感器模块被配置为所述第一加速度计的精度高于所述第二加速度计的精度、和/ 或所述第一陀螺仪的精度高于所述第二陀螺仪的精度；

所述处理器被配置为依据预设的第一惯性传感器模块优先于第二惯性传感器模块的优先级数据，在所述第一惯性传感器模块未故障的情况下，响应于所述第一检测数据生成飞行器的导航数据，在所述第一惯性传感器模块故障且第二惯性传感器模块未故障的情况下，响应于所述第二检测数据生成飞行器的导航数据。

在一些实施例中，所述第一惯性传感器模块还包括第一磁力计，所述第二惯性传感器模块还包括第二磁力计；

所述第一磁力计的精度高于所述第二磁力计的精度。

在一些实施例中，所述第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块分设于所述飞控主板上和飞控主板之外；或者，

所述第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块均设于所述飞控主板之外。

在一些实施例中，所述至少两个惯性传感器模块还包括用于输出第三检测数据的第三惯性传感器模块，所述第三惯性传感器模块至少包括第三加速度计和第三陀螺仪；

所述处理器还包括第三数据接口；

其中：

所述第三惯性传感器模块与所述第三数据接口连接；

所述第一惯性传感器模块、第二惯性传感器模块和第三惯性传感器模块分设于所述飞控主板上和飞控主板之外。

在一些实施例中，所述第一惯性传感器模块、第二惯性传感器模块和第三惯性传感器模块的其中之一设于所述飞控主板上，另外两个设于所述飞控主板之外；

设于所述飞控主板上的惯性传感器模块通过板上印刷线路与所述处理器连接；

设于所述飞控主板之外的两个惯性传感器模块分别通过独立导线与所述处理器的对应数据接口连接，或者共同通过串行传输总线与所述处理器的对应数据接口连接。

在一些实施例中，所述第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块设于所述飞控主板之外；

所述第三惯性传感器模块设于所述飞控主板上。

本申请另一方面提供一种载人飞行器，具有如上所述的控制电路。

本申请实施例中，通过配置至少两个惯性传感器模块，能够在其中一个惯性传感器模块故障时，使得处理器能够从其他的惯性传感器模块获得检测数据，因此能够提高处理器获得惯性检测数据的可靠性，提升飞行器的飞行安全性；进一步的，通过使第一、第二惯性传感器模块具有不同的检测精度，允许在提升飞行器飞行安全性的同时，兼顾导航数据的准确性和飞行器的成本控制。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出本申请一实施例的飞控系统的控制电路的结构示意图；

图2示出本申请另一实施例的飞控系统的控制电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“至少一个”是含义是一个或多于一个，“多个”的含义是两个或多于两个，除非另有明确具体的限定。

除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。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申请中的具体含义。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

图1示出本申请一实施例的飞控系统的控制电路的结构图，本实施的控制电路包括：

至少两个惯性传感器模块；以及

设有处理器190的飞控主板180，处理器190包括第一数据接口192 和第二数据接口194；

其中，至少两个惯性传感器模块包括：

用于输出第一检测数据的第一惯性传感器模块120，第一惯性传感器模块120至少包括第一加速度计122和第一陀螺仪124；以及，

用于输出第二检测数据的第二惯性传感器模块140，第二惯性传感器模块140至少包括第二加速度计142和第二陀螺仪144；

第一惯性传感器模块120与第一数据接口192连接，第二惯性传感器模块140与第二数据接口194连接；

第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140的内部配置不相同，使得第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140具有不同的精度。

本申请实施例中，通过配置至少两个惯性传感器模块，能够在其中一个惯性传感器模块故障时，使得处理器能够从其他的惯性传感器模块获得检测数据，因此能够提高处理器获得惯性检测数据的可靠性，提升飞行器的飞行安全性；进一步的，通过使第一、第二惯性传感器模块具有不同的检测精度，允许在提升飞行器飞行安全性的同时，兼顾导航数据的准确性和飞行器的成本控制。

本申请中的惯性传感器模块可以包括多个传感器，例如可以包括加速度计和陀螺仪。加速度计用于检测载体的加速度信号，陀螺仪用于检测载体的角速度信号。本申请中，加速度计可以是三个单轴的加速度计，也可以是三轴加速度计。陀螺仪可以是三个单轴的陀螺仪，也可以是三轴陀螺仪。

处理器190的第一数据接口192和第二数据接口194可以是串行数据接口。

第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140的内部配置不相同，使得第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块具有不同的检测精度，可以通过在第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块中，对于同一类型的传感器配置性能不同的该类传感器实现，也可以通过在第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块中配置性能不同的模数转换电路和/或数字信号处理电路等方式实现，或者也可以兼具上述两个方面。可以理解的，本申请不限于此，其他能够使两个惯性传感器模块具有不同检测精度的实现方式也包括在本申请内。

可以理解的，第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140具有不同的检测精度包括部分类型相同的传感器的精度不同，而部分类型相同的传感器精度相同的情形；例如，第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140均至少包括加速度计和陀螺仪的情况下，第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块具有不同的检测精度可以是指第一加速度计 122和第二加速度计142的检测精度不同，而第一陀螺仪124和第二陀螺仪144的检测精度相同的情形，可以是指第一陀螺仪124和第二陀螺仪144 的检测精度不同，而第一加速度计122和第二加速度计142的检测精度相同的情形，也可以是指第一加速度计122和第二加速度计142的检测精度不同，且第一陀螺仪124和第二陀螺仪144的检测精度不同的情形。

在一些实施例中，处理器190被配置为依据预设的惯性传感器模块优先级数据，响应于第一检测数据和第二检测数据其中之一生成导航数据。第一检测数据包括第一惯性传感器模块120所检测的加速度数据和角速度数据，第二检测数据包括第二惯性传感器模块140所检测的加速度数据和角速度数据。依据惯性传感器模块可以生成飞行器的导航数据，例如位置数据、速度数据、航向数据等。处理器190可以预设惯性传感器模块的优先级数据，并优先依据优先级高的惯性传感器模块的检测数据生成飞行器的导航数据。

在一个具体实现中，第一惯性传感器模块120还包括第一磁力计，第二惯性传感器模块还包括第二磁力计，第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140被配置为第一加速度计122的精度高于第二加速度计 142的精度、和/或第一陀螺仪124的精度高于第二陀螺仪144的精度、和 /或第一磁力计的精度高于第二磁力计的精度。处理器190中预设第一惯性传感器模块优先于第二惯性传感器模块的优先级数据，处理器190依据该优先级数据，在第一惯性传感器模块120未故障的情况下，响应于第一惯性传感器模块120输出的第一检测数据生成飞行器的导航数据，在第一惯性传感器模块120故障且第二惯性传感器模块140未故障的情况下，响应于第二惯性传感器模块140输出的第二输出数据生成飞行器的导航数据。

可以理解的，本申请中，惯性传感器模块故障既包括惯性传感器模块本身发生故障的情形，也包括惯性传感器模块与处理器之间的数据传输发生故障的情形。

本实施例中，如图1所示，第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140可均设于飞控主板之外。这样，可以在不增加飞控主板体积的同时，更灵活设置惯性传感器模块，以获得更准确的惯性检测数据。

在一些实现例中，第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块 140分设于飞控主板180上和飞控主板之外。例如，可以将精度将高的第一惯性传感器模块120设于飞控主板180之外，通过导线将第一惯性传感器模块120与处理器190的第一数据接口192连接，将精度将高的第一惯性传感器模块120设于飞控主板180上，通过板上印刷线路与处理器的第二数据接口194连接；或者反之。板上印刷线路连接与外部导线连接相比，可以提供更加可靠的电连接，因此，在飞控主板180上设置惯性传感器模块，并通过板上印刷线路与处理器连接，可以进一步提高处理器获得惯性检测数据的可靠性。

图2示出本申请一实施例的飞控系统的控制电路的结构图，本实施的控制电路包括：

用于输出第一检测数据的第一惯性传感器模块120，第一惯性传感器模块120包括第一加速度计122、第一陀螺仪124、第一磁力计126；

用于输出第二检测数据的第二惯性传感器模块140，第二惯性传感器模块140包括第二加速度计142、第二陀螺仪144、第二磁力计146；

用于输出第三检测数据的第三惯性传感器模块160，第三惯性传感器模块160包括第三加速度计162、第三陀螺仪164、第三磁力计166；以及

设有处理器190的飞控主板180，处理器190包括第一数据接口192、第二数据接口194和第三数据接口196；

第一惯性传感器模块120与第一数据接口192连接，第二惯性传感器模块140与第二数据接口194连接，第三惯性传感器模块160与第三数据接口196连接；

第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140的内部配置不相同，使得第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140具有不同的精度。

第一惯性传感器模块120、第二惯性传感器模块140和第三惯性传感器模块160分设于飞控主板180上和飞控主板180之外。

例如，在图2的实施例中，第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140设于飞控主板180之外，彼此独立封装，并分别通过独立导线与处理器190的第一数据接口192和第二数据接口194连接，第三惯性传感器模块160设于飞控主板上，通过板上印刷线路与处理器190的第三数据接口196连接。可以理解的，在另一种实现中，第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140集成封装在一个独立模块中，共同通过串行通信总线与处理器190的第一数据接口192和第二数据接口194连接。

在一些实施例中，处理器190被配置为依据预设的第一惯性传感器模块120优先于第二惯性传感器模块140的优先级数据，在第一惯性传感器模块120未故障的情况下，响应于第一检测数据生成导航数据，在第一惯性传感器模块120故障的情况下，响应于第二检测数据和第三检测数据其中之一生成飞行器的导航数据。本实施例中，通过在第一惯性传感器模块 120未故障的情况下，响应于第一检测数据生成导航数据，在第一惯性传感器模块120故障的情况下，响应于第二检测数据和第三检测数据其中之一生成飞行器的导航数据，可以确保处理器优先获得高精度的惯性检测数据，并在高精度的第一惯性传感器模块本身或者连接线路出现故障时，通过设置好的选择策略确定第二惯性传感器模块或第三惯性传感器模块继续获得惯性检测数据。由此使得系统更加可靠和灵活，尤其适用于例如载人飞行器等对安全性要求非常高的情况。

在一些实施例中，第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块 140设于飞控主板之外，第三惯性传感器模块160设于飞控主板上，飞控主板180之外的惯性传感器模块优先于飞控主板180上的惯性传感器模块，且精度较高的第一惯性传感器模块120优先于精度较低的第二惯性传感器模块140。处理器被配置为在第一惯性传感器模块120未故障的情况下，响应于第一惯性传感器模块120输出的第一检测数据生成飞行器的导航数据，在第一惯性传感器模块120故障且第二惯性传感器模块140未故障的情况下，响应于第二惯性传感器模块140输出的第二输出数据生成飞行器的导航数据，在第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140均故障且第三惯性传感器模块160未故障的情况下，响应于第三惯性传感器模块160输出的第三输出数据生成飞行器的导航数据。

本实施例中，通过将第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块 140设于飞控主板之外，第三惯性传感器模块160设于飞控主板上，第一惯性传感器模块120和第二惯性传感器模块140通过飞控主板的外部线路与处理器190的第一数据接口192和第二数据接口194连接，当外部线路连接出现故障或受到干扰时，飞控主板上的第三惯性传感器模块160可以继续向处理器提供惯性检测数据，因此，能够提高处理器获得惯性检测数据的可靠性。进一步的，飞控主板180之外的惯性传感器模块优先于飞控主板180上的惯性传感器模块，且精度较高的第一惯性传感器模块120优先于精度较低的第二惯性传感器模块140，可以确保处理器优先获得高精度的惯性检测数据，并在高精度的第一惯性传感器模块本身或者连接线路出现故障时，通过第二惯性传感器模块或第三惯性传感器模块继续获得惯性检测数据。并且，通过在飞控主板180上设置第三惯性传感器模块，并通过板上印刷线路与处理器连接，可以在飞控主板外部的惯性传感器模块与处理器之间的导线连接出现故障时，确保处理器能自连接更可靠的第三惯性传感器模块获得惯性检测数据，由此使得系统更加可靠，尤其适用于例如载人飞行器等对安全性要求非常高的情况。

本申请还提供一种载人飞行器，例如可以是电动载人飞行器，包括如上所述的控制电路。

上文中已经参考附图详细描述了本申请的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。另外，可以理解，本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本申请实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种飞控系统的控制电路，其特征在于，包括：

至少两个惯性传感器模块；以及

设有处理器的飞控主板，所述处理器包括第一数据接口和第二数据接口；

其中，所述至少两个惯性传感器模块包括：

用于输出第一检测数据的第一惯性传感器模块，所述第一惯性传感器模块至少包括第一加速度计和第一陀螺仪；

用于输出第二检测数据的第二惯性传感器模块，所述第二惯性传感器模块至少包括第二加速度计和第二陀螺仪；

所述第一惯性传感器模块与所述第一数据接口连接，所述第二惯性传感器模块与所述第二数据接口连接；

所述第一惯性传感器模块和所述第二惯性传感器模块的内部配置不相同，使得第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块具有不同的检测精度。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一惯性传感器模块和所述第二惯性传感器模块的内部配置不相同包括：

所述第一惯性传感器模块和所述第二惯性传感器模块中，对于同一类型的传感器配置精度不同的该类传感器；和/或，

所述第一惯性传感器模块和所述第二惯性传感器模块中配置有精度不同的模数转换电路和/或数字信号处理电路。

3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：

所述处理器被配置为依据预设的惯性传感器模块的优先级数据，响应于所述第一检测数据和第二检测数据其中之一生成飞行器的导航数据。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：

所述第一惯性传感器模块和所述第二惯性传感器模块被配置为所述第一加速度计的精度高于所述第二加速度计的精度、和/或所述第一陀螺仪的精度高于所述第二陀螺仪的精度；

所述处理器被配置为依据预设的第一惯性传感器模块优先于第二惯性传感器模块的优先级数据，在所述第一惯性传感器模块未故障的情况下，响应于所述第一检测数据生成飞行器的导航数据，在所述第一惯性传感器模块故障且第二惯性传感器模块未故障的情况下，响应于所述第二检测数据生成飞行器的导航数据。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于：

所述第一惯性传感器模块还包括第一磁力计，所述第二惯性传感器模块还包括第二磁力计；

所述第一磁力计的精度高于所述第二磁力计的精度。

6.根据权利要求1至5任一项所述的控制电路，其特征在于：

所述第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块分设于所述飞控主板上和飞控主板之外；或者，

所述第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块均设于所述飞控主板之外。

7.根据权利要求1至5任一项所述的控制电路，其特征在于：

所述至少两个惯性传感器模块还包括用于输出第三检测数据的第三惯性传感器模块，所述第三惯性传感器模块至少包括第三加速度计和第三陀螺仪；

所述处理器还包括第三数据接口；

其中：

所述第三惯性传感器模块与所述第三数据接口连接；

所述第一惯性传感器模块、第二惯性传感器模块和第三惯性传感器模块分设于所述飞控主板上和飞控主板之外。

8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，

所述第一惯性传感器模块、第二惯性传感器模块和第三惯性传感器模块的其中之一设于所述飞控主板上，另外两个设于所述飞控主板之外；

设于所述飞控主板上的惯性传感器模块通过板上印刷线路与所述处理器连接；

设于所述飞控主板之外的两个惯性传感器模块分别通过独立导线与所述处理器的对应数据接口连接，或者共同通过串行传输总线与所述处理器的对应数据接口连接。

9.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，

所述第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块设于所述飞控主板之外；

所述第三惯性传感器模块设于所述飞控主板上。

10.一种载人飞行器，其特征在于，具有如权利要求1至9任一项所述的控制电路。

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