CN215753048U - 一种无人机航电系统及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种无人机航电系统及无人机，包括机内航电系统和外部用户接口板；所述外部用户接口板与所述机内航电系统电性连接，且所述外部用户接口板与所述机内航电系统之间为柔性连接；所述外部用户接口板上集成有状态指示灯和用户操作接口。通过将按钮、状态指示灯和用户操作接口集成设置于一个用户接口板、并将该板卡设置于无人机机体上，使得这些按钮、接口和指示灯可以设置于无人机表面，以方便客户查看和操作。当用户对这些按钮或接口进行操作时，直接在无人机外部进行操作即可，避免了误碰不相干的线路、接口、连接点等意外情况的发生。

Description

一种无人机航电系统及无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机航电系统及无人机。

背景技术

现有技术中，用于使用者调试无人机、读取飞控数据、吊舱采集数据等的接口均设置于内部的电路板或模块上，当用户要进行这些操作时，需要打开无人机的壳体后再进行接口连接、数据传输等操作，且所有接口都混杂在一起，开放给飞手的接口、开放给测试人员的接口与开放给用户的接口混合设置。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于无人机的内部空间狭小、部件众多，当使用者进行上述操作时，时常会发生不小心触碰其他部件、线束、接口等情况，造成部件损坏，影响无人机的正常运行，甚至会导致无人机在后续飞行中“炸机”(不正常坠地)的情况。因此，如何使用户在进行无人机调试、读取数据等操作时不会触碰到不相关的部件和线路、接口，消除误操作所带来的风险，是需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种无人机航电系统及无人机，以解决现有技术的无人机在读取数据时容易误触不相关接口、线路而导致的机器损毁的问题。

为达上述目的，一方面，本发明实施例提供一种无人机航电系统，包括机内航电系统和外部用户接口板；所述外部用户接口板与所述机内航电系统电性连接，且所述外部用户接口板与所述机内航电系统之间为柔性连接；所述外部用户接口板上集成有状态指示灯和用户操作接口。

另一方面，本发明实施例提供一种无人机，包括机体和前述的无人机航电系统；所述机内航电系统设置于机体内部；所述外部用户接口板固定连接于机体上，且所述状态指示灯和所述用户操作接口朝向机体外侧，所述用户按钮朝向机体外侧。

上述技术方案具有如下有益效果：

本技术方案，通过将对频按钮、状态指示灯和多个用户操作接口集成设置于一个用户接口板、并将该板卡设置于无人机的机体上，使得这些按钮、接口和指示灯可以设置于无人机表面而与机壳内部的其他模块、线缆、接头等隔离开，以方便客户查看和操作；而那些没有必要让客户看到的功能接口则被“隐藏”起来，比如设置在机内航电系统上。当用户对这些按钮或接口进行操作时，直接在无人机外部进行操作即可，无需像现有技术那样打开壳体后再进行操作，也就避免了误碰不相干的线路、接口、连接点等意外情况的发生，从而避免了损坏无人机部件等情况，使得操作的安全性、可靠性得以提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例一种无人机航电系统的电路原理图；

图2是本发明实施例一种无人机航电系统中各部件的位置关系示意图；

图3是本发明实施例一种无人机航电系统中各部件的连接示意图；

图4是本发明实施例一种无人机的结构示意图；

附图标号：1、外部用户接口板；2、防护板；3、定位导航模块；4、图像采集处理模块；5、数据链传输模块；6、惯性测量单元；7、惯性测量单元支架；8、散热片；9、飞控模块；10、音频接口；11、预留HDMI接口；12、遥控器接口；13、VIO预留口；14、一侧机翼的GPS、电调、舵机、示廓灯接口；15、另一侧机翼的GPS、电调、舵机、示廓灯接口；16、USB预留口；17、CAN接口；18、拍照热靴口；19、预留TF卡槽；20、HDMI输出口；21、电源接口；22、公共底板；23、外部用户接口板固定壳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种无人机航电系统，包括机内航电系统和外部用户接口板1；所述外部用户接口板1与所述机内航电系统电性连接，且所述外部用户接口板1与所述机内航电系统之间为柔性连接；所述外部用户接口板1上集成有状态指示灯和用户操作接口。

将用户最常用到的状态指示灯和操作接口设置于无人机的外表面上，可以使这些状态指示灯和操作接口与无人机机体内部的其他接口、模块、线缆、接头等隔离开，可以极大的方便操作，使用户在进行数据导入导出等操作时无需打开无人机的外壳，从而提高工作效率；更重要的是，可以避免误碰其他线路和接口，防止出现机器损坏。为了最大限度的提升工作效率，本申请将多个常用的指示灯和用户接口集成设置在一个外部用户接口板1上，并将此外部用户接口板1通过电缆或极细同轴线等柔性连接方式连接到机内航电系统上，以此进行数据传输，使其成为航电系统的一部分。机内航电系统，是指安装于无人机机体内部的多个模块或电路板，他们对无人机的通讯、飞行控制起着至关重要的作用。

进一步的，参照图1和图2，所述机内航电系统包括飞控模块9、数据链传输模块5和定位导航模块3，所述飞控模块9与所述数据链传输模块5电性连接，所述飞控模块9与所述定位导航模块3电性连接。

这些模块是无人机的航电系统中的基本模块，各模块之间可以实现互相通讯，它们可以分散布置、彼此间可以通过线束进行连接；也可以通过一个公共底板22制成插接式整体结构，并通过公共底板22的PCB接线进行数据通信。选择哪种形式，可以根据实际需要来确定。

进一步的，所述机内航电系统还包括图像采集处理模块4；所述数据链传输模块5与所述图像采集处理模块4电性连接；所述图像采集处理模块4与所述飞控模块9电性连接。

在需要图像采集的工作模式下，例如搭载光电吊舱时，可以为机内航电系统配置图像采集处理模块4。

为了获取一些必要的参数，无人机航电系统还包括惯性测量单元6，惯性测量单元6通过惯性测量单元支架7固定于飞行控制模块9上。为了更好地散热，本实用新型实施例中，还在所述无人机航电系统的最下方设置一整块散热片8来给图像采集处理模块4和数据链传输模块5散热，

在如图1所示的实施例中，各模块间以串口、并口等多种方式进行连接：飞控模块9通过串口接点UART6_M与数据链传输模块5的串口接点UART1连接，用来传输飞行控制数据；飞控模块9通过串口接点UART5与图像采集处理模块4的串口接点UART1连接，用于交互一些飞行数据和时间信息，实现无人机的跟踪飞行，姿态矫正等功能。图像采集处理模块4将视频数据编码后通过网口ETHERNET传递给数据链传输模块5。

参照图2，本实用新型实施例中各航电系统内部模块与公共底板22按图示位置层叠地组装在一起，各功能模块为板卡形式，各板卡通过板对板连接器以直插的形式与公共底板22连接，并通过铜螺柱和螺钉对各模块进行物理结构的固定。之后，将外部用户接口板1通过多pin的极细同轴线连接到公共底板22上，以此进行与相关模块的数据传输。

参照图2、图3，本实用新型实施例还提供了多个外部接口，包括：图像采集处理模块4的音频接口10；预留HDMI接口11(可用于连接具有HDMI接口的相机或吊舱)；遥控器接口12；VIO预留口13；一侧机翼的GPS、电调、舵机、示廓灯接口14；另一侧机翼的GPS、电调、舵机、示廓灯接口15；USB预留口16；CAN接口17；拍照热靴口18(挂相机用)；预留TF卡槽19；HDMI输出口20(用于测试)；底板1的电源接口21。上述接口也是无人机常用的接口，把它们设置在机内航电系统上，随机内航电系统一同安装在机体内，不外露，与用户接口板分开设置，保证了用户常用的接口开放给用户，用户不用的接口不开放到外部，避免了现在多发的用户因误操作了用户不益接触的接口而导致飞机故障或者炸机的事故。

进一步的，如图1所示，状态指示灯包括如下中的任意一个或多个：飞控模块状态指示灯、图像采集处理模块状态指示灯、和对频状态指示灯；飞控模块状态指示灯与飞控模块9电性连接；图像采集处理模块状态指示灯与图像采集处理模块4电性连接，所述电性连接可以通过多pin的极细同轴线连接到所述机内航电系统实现。

飞控模块状态指示灯用来指示无人机的飞行状态、飞控模块9的运行状况等情况，通过不同的灯光颜色和灯光闪烁样式来使用户进行识别。不同的灯光颜色、灯光闪烁样式与飞行状态和运行状况如何匹配，可根据需要进行设置，形成一套完整的“灯语”；相似的，图像采集处理模块状态指示灯用来指示图像采集处理模块4的运行状况，也是通过不同的灯光颜色和灯光闪烁组合来使用户进行识别的；对频状态指示灯用来指示无人机是否与地面端的数据链传输模块对频成功，若成功，则绿灯闪亮，否则红灯闪亮。

这些状态指示灯要反应各种对应的模块的工作状态，因此它们需要与对应的模块进行连接以获取数据。在一个具体实施例中，飞控模块状态指示灯(即图1中的飞控指示灯)连接到飞控模块9的FC_LED接口；图像采集处理模块状态指示灯(即图1中的视觉指示灯)经由IO扩展模块连接到图像采集处理模块4的I2C_GP1接口；对频状态指示灯(即图1中的LINK指示灯)可以直接连接到数据链传输模块5，也可像图1所示，将对频状态信号由数据链传输模块5发送给图像采集处理模块4后，将对频状态指示灯经由IO扩展模块连接到图像采集处理模块4的I2C_GP1接口。

进一步的，多个用户操作接口包括如下中的任意一个或多个：飞控模块用户数据接口、图像采集处理模块用户数据接口、和图像采集处理模块外部存储卡接口；飞控模块用户数据接口与飞控模块9电性连接；图像采集处理模块用户数据接口与图像采集处理模块4电性连接；图像采集处理模块4通过一个USB转TF模块或芯片电性连接图像采集处理模块外部存储卡接口。所述电性连接可以通过多pin的极细同轴线连接到所述机内航电系统。实现所述USB转TF模块或芯片集成在外部用户接口板1上。作为另一种举例说明，所述USB转TF模块或芯片也可以集成在所述机内航电系统上，例如可以集成在公共底板22上。

飞控模块用户数据接口和图像采集处理模块用户数据接口分别作为对两个模块进行升级或调试时的用户接口；图像采集处理模块外部存储卡接口用于插接TF卡，可通过TF卡存储无人机吊舱获得的图像等数据信息，待无人机降落后可将这些数据信息导出到电脑上。

通过这些用户数据接口，用户可以对相应的模块进行数据读取。在一个具体实施例中，飞控模块用户数据接口(即图1中的飞控USB口)电性连接到飞控模块9的FC_USB接口；图像采集处理模块用户数据接口(即图1中的TX2_MICRO_USB接口)电性连接到图像采集处理模块4的USB_OTG接口；图像采集处理模块外部存储卡接口(即图1中的TF卡槽)经由USB转TF芯片电性连接到图像采集处理模块4的USB3.0&USB2.0接口。所述电性连接通过多pin的极细同轴线连接到所述机内航电系统上实现。

进一步的，飞控模块用户数据接口为USB接口；图像采集处理模块用户数据接口为USB接口；图像采集处理模块外部存储卡接口为TF卡接口。

为了方便用户使用，这些数据接口均设计成常规的标准接口形式。

进一步的，外部用户接口板1还包括用户按钮。

为便于用户使用，可将必要的按钮开关也集成于该外部用户接口板1上。

进一步的，用户按钮为对频按钮；对频按钮与数据链传输模块5电性连接。

对频按钮用于将无人机的数据链传输模块1与地面设备进行通讯匹配，尤其是某地面设备对应于多架无人机时，需要经常用的该按钮，因此，优先考虑将其集成在外部用户接口板1上。在一个具体实施例中，对频按钮电性连接到数据链传输模块5的UART3_RX接口。所述电性连接通过多pin的极细同轴线连接到所述机内航电系统上实现。

这些状态指示灯、操作接口和按钮可以排成一排，也可以按照空间情况进行优化，设计原则依旧是要保证它们均位于外部用户接口板1上易辩的位置，且应保证进行多项操作时不会互相干扰。参照图3，可采用图中用户接口板1上外侧的接口的设置方式：从上到下依次为图像采集处理模块用户数据接口、飞控模块用户数据接口、飞控模块状态指示灯、对频状态指示灯、图像采集处理模块状态指示灯、图像采集处理模块外部存储卡接口和对频按钮。

参照图4，本发明实施例提供一种无人机，包括机体和如前述的无人机航电系统；所述机内航电系统设置于无人机的机体内部；所述外部用户接口板1固定连接于机体上，且所述状态指示灯和所述用户操作接口朝向机体外侧，所述用户按钮朝向机体外侧。

在将前述的无人机航电系统装配到无人机时，机内航电系统可以按常规方式固定到机体内部的相应位置，之后将外部用户接口板1以卡接或螺纹连接等方式固定于无人机的机体外壳上，这样在使用时可以更快速的找到要用到的接口、或观察无人机的状态。此外，为了安装方便及为用户接口板1提供一定的防护作用，可以在用户接口板1之外，为其设置一个图3中所示的用户接口板固定壳23，用户接口板1可以通过该用户接口板固定壳23连接到无人机外壳上。作为另外的举例说明，外部用户接口板也可以单独设置而不固定于无人机的机体外壳上。

为了提供更好的防护，可以在外部用户接口板1的外侧再设置一个防护板2，该防护板2可以以卡接或螺纹等方式固定，并罩在外部用户接口板1的上方。如图4所示的实施例中，为了美观，将外部用户接口板1所处的机体位置进行凹陷式设计，外部用户接口板1即固定于此凹槽中，将防护板2扣好后，防护板2的外形与机体整体的弧形形成一个整体。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机航电系统，其特征在于，包括机内航电系统和外部用户接口板；所述外部用户接口板与所述机内航电系统电性连接，且所述外部用户接口板与所述机内航电系统之间为柔性连接；所述外部用户接口板上集成有状态指示灯和用户操作接口。

2.如权利要求1所述的无人机航电系统，其特征在于，所述机内航电系统包括飞控模块、数据链传输模块和定位导航模块，所述飞控模块与所述数据链传输模块电性连接，所述飞控模块与所述定位导航模块电性连接。

3.如权利要求2所述的无人机航电系统，其特征在于，所述机内航电系统还包括图像采集处理模块；所述数据链传输模块与所述图像采集处理模块电性连接；所述图像采集处理模块与所述飞控模块电性连接。

4.如权利要求3所述的无人机航电系统，其特征在于，所述状态指示灯包括如下中的任意一个或多个：飞控模块状态指示灯、图像采集处理模块状态指示灯、和对频状态指示灯；

所述飞控模块状态指示灯与所述飞控模块电性连接；

所述图像采集处理模块状态指示灯与所述图像采集处理模块电性连接。

5.如权利要求3所述的无人机航电系统，其特征在于，所述用户操作接口包括如下中的任意一个或多个：飞控模块用户数据接口、图像采集处理模块用户数据接口、和图像采集处理模块外部存储卡接口；

所述飞控模块用户数据接口与所述飞控模块电性连接；

所述图像采集处理模块用户数据接口与所述图像采集处理模块电性连接；

图像采集处理模块通过一个USB转TF模块或芯片电连接图像采集处理模块外部存储卡接口。

6.如权利要求5所述的无人机航电系统，其特征在于，

所述飞控模块用户数据接口为USB接口；

所述图像采集处理模块用户数据接口为USB接口；

所述图像采集处理模块外部存储卡接口为TF卡接口。

7.如权利要求1所述的无人机航电系统，其特征在于，所述外部用户接口板还包括用户按钮。

8.如权利要求7所述的无人机航电系统，其特征在于，所述用户按钮为对频按钮；所述对频按钮与所述数据链传输模块电性连接。

9.如权利要求1所述的无人机航电系统，其特征在于，所述外部用户接口板上还集成有USB转TF模块或芯片。

10.一种无人机，其特征在于，包括机体和如权利要求1-9中任一项所述的无人机航电系统；所述机内航电系统设置于机体内部；所述外部用户接口板固定连接于机体上，且所述状态指示灯和所述用户操作接口朝向机体外侧，所述用户按钮朝向机体外侧。

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