Claims (9)
1. Малогабаритное бортовое радиоэлектронное устройство для управления пилотажно-навигационным комплексом беспилотного летательного аппарата, включающее автопилот, датчики, систему навигации, канал связи, источник энергии, двигательную установку, отличающееся тем, что включает в себя:1. A small-sized on-board radio-electronic device for controlling the flight and navigation complex of an unmanned aerial vehicle, including an autopilot, sensors, a navigation system, a communication channel, an energy source, a propulsion system, characterized in that it includes:
- блок управления полетом (БУП), представляющий собой программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий управление всеми системами БПЛА во всех режимах от взлета до посадки, осуществляющий автоматическую стабилизацию параметров движения БПЛА, стабилизацию высоты и скорости, осуществляющий интеллектуальное управление полетом БПЛА в соответствии с введенным полетным заданием или управляющими командами оператора, генерирующий стандартные управляющие электрические сигналы, подающиеся на вход типовых контроллеров сервоприводов всех систем управления БПЛА, реализующий протокол связи с контроллером управления двигателей, функцию подключения к симулятору полетов, позволяющий выполнять полунатурное моделирование во всех режимах работы БУП, реализующий алгоритмы встроенного программного обеспечения (ПО) БУП, поддерживающий управление БПЛА самолетного, вертолетного, мультироторного типа, летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой и с реактивной двигательной установкой, собирающий информацию со всех датчиков инерциальной навигационной системы, вычисляющий ориентацию и положение ЛА в пространстве и в соответствии с заданной программой полета, осуществляющий управление актуаторами: сервоприводы управляющих плоскостей, вентильные электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели;- a flight control unit (FCU), which is a software and hardware complex that provides control of all UAV systems in all modes from takeoff to landing, which automatically stabilizes the UAV motion parameters, stabilizes altitude and speed, and intelligently controls the UAV flight in accordance with the entered flight task or control commands of the operator, generating standard control electrical signals supplied to the input of standard servo controllers of all UAV control systems, implementing a communication protocol with the engine control controller, the function of connecting to a flight simulator, allowing to perform HIL modeling in all operating modes of the control unit, implementing the algorithms of the built-in software (software) TCU that supports the control of UAVs of aircraft, helicopter, multirotor type, aircraft with vertical takeoff and landing and with a jet propulsion system, collects information from all sensors of the inertial navigation system, calculates the orientation and position of the aircraft in space and in accordance with a given flight program, which controls the actuators: servo drives of control planes, valve electric motors, internal combustion engines, jet engines;
- блок инерциальной навигации (БИН), предназначенный для измерения угловых скоростей, линейных ускорений, географических координат и использования в качестве курсовертикали при построении БПЛА всех видов, осуществляющий прием и обработку сигналов глобальных спутниковых систем навигации GPS и ГЛОНАСС, навигационных данных, углов ориентации, угловых скоростей и перегрузок, регистрацию и обработку актуальных значений линейных и угловых ускорений БПЛА, транслирующий на БУП комплексную информацию о позиционировании и динамике движения БПЛА в пространстве, снабженный интерфейсом CAN и GPS-модулем.- an inertial navigation unit (BIN) designed to measure angular velocities, linear accelerations, geographic coordinates and use it as a vertical heading when building UAVs of all types, which receives and processes signals from global satellite navigation systems GPS and GLONASS, navigation data, orientation angles, angular speeds and overloads, registration and processing of actual values of linear and angular accelerations of the UAV, which transmits to the control unit complex information about the positioning and dynamics of the UAV movement in space, equipped with a CAN interface and a GPS module.
- блок измерения магнитного курса (БИМК) - магнитометр, предназначенный для измерения магнитного поля и расчета на основе полученных данных магнитного курса БПЛА, содержащий массив 3-осевых магниторезистивных датчиков, данные с которых сопоставляются, усредняются, валидируются на предмет попадания в доверительный интервал, с компенсацией влияния местных искажений магнитного поля, приведением к горизонту с учетом вычисленного положения датчика с использованием датчиков линейного ускорения, ПО БИМК, имеющий алгоритм упрощенной двухступенчатой калибровки на БПЛА;- magnetic heading measurement unit (MIMC) - a magnetometer designed to measure the magnetic field and calculate the UAV magnetic heading based on the received data, containing an array of 3-axis magnetoresistive sensors, the data from which are compared, averaged, validated for falling into the confidence interval, s compensation for the influence of local distortions of the magnetic field, bringing to the horizon, taking into account the calculated position of the sensor using linear acceleration sensors, BIMK software, which has a simplified two-stage calibration algorithm on the UAV;
- блок передачи данных широкополосный (БПДШ), предназначенный для передачи по радиоканалу цифровых данных с высокой скоростью, например, для потоковой трансляции Full HD видео, дальность связи и скорость передачи данных в условиях прямой видимости, 100 км / 6 Мбит/с, при использовании 19 дБ наземной антенны и 6 дБ бортовой антенны, высокую стабильность связи и помехоустойчивость в условиях отсутствия прямой видимости, например, 1 км / 2 Мбит/с;- a broadband data transmission unit (BDSh), designed to transmit digital data over a radio channel at a high speed, for example, for streaming Full HD video, communication range and data transfer rate in line-of-sight conditions, 100 km / 6 Mbps, when used 19 dB terrestrial antenna and 6 dB airborne antenna, high communication stability and noise immunity in non-line-of-sight conditions, for example, 1 km / 2 Mbps;
- регуляторы скорости вентильного двигателя (РСВД), предназначенные для управления вентильными трехфазными асинхронными бесколлекторными двигателями постоянного тока с постоянными магнитами, имеющие алгоритмы - регуляторы управления BLDC 6 фазовый алгоритм, позволяющие подобрать наиболее эффективный и экономичный режим управления двигателем, алгоритмы управления FOC - векторное управление, обеспечивающие высокую точность управления и высокий крутящий момент на околонулевых скоростях, постоянный контроль положения ротора без датчиков Холла, высокую надежность синхронизации электрического поля и скорости вращения ротора, позволяющие использовать бесколлекторные двигатели в режиме сервопривода, высокоточно управляя положением ротора;- valve motor speed controllers (RSVD), designed to control valve three-phase asynchronous brushless DC motors with permanent magnets, having algorithms - BLDC control controllers 6-phase algorithm, allowing you to choose the most efficient and economical motor control mode, FOC control algorithms - vector control, providing high control accuracy and high torque at near-zero speeds, constant control of the rotor position without Hall sensors, high reliability of synchronization of the electric field and rotor speed, allowing the use of brushless motors in servo mode, controlling the rotor position with high precision;
- блок управления полетом для малых БПЛА (БУПМ), предназначенный для построения малогабаритных летательных аппаратов мультироторного типа, приема и обработки информации, поступающей от датчиков, блока приема воздушных сигналов (БПВС), блока инерциальной навигации (БИН), управления исполнительными устройствами, информационного обмена с наземным пунктом управления, приема сигналов со спутников системы спутникового глобального позиционирования ГЛОНАСС/GPS;- a flight control unit for small UAVs (BUPM), designed to build small-sized multi-rotor aircraft, receive and process information from sensors, an air signal receiving unit (UAS), an inertial navigation unit (BIN), control of actuators, information exchange with a ground control station, receiving signals from satellites of the GLONASS/GPS satellite global positioning system;
- блок питания интеллектуальный (БПИ), предназначенный для обеспечения электропитанием всех устройств бортовой радиоэлектронной аппаратуры с контролем потребления и возможностью зарядки бортовой аккумуляторной батареи (АКБ), оборудованный силовой частью в виде двух независимых каналов, позволяющей подключать две АКБ, тем самым обеспечивая резервирование питания систем БПЛА, реализующий функцию контроллера различных датчиков, управления самолетными системами, построенный с учетом задачи обеспечения качественным питанием бортового радиоэлектронного оборудования, обеспечивающий управление отдельными источниками напряжения, высокий КПД, контроль потребления и зарядку бортовой АКБ посредством преобразования напряжения генератора, а также контроль всех параметров энергопотребления, защиту от короткого замыкания, перегрева, превышения по току потребления, перенапряжения, двусторонний обмен данными с БУП посредством шины CAN.- intelligent power supply unit (IPU), designed to provide power to all devices of on-board radio-electronic equipment with consumption control and the ability to charge the on-board battery (AC), equipped with a power unit in the form of two independent channels, allowing you to connect two batteries, thereby providing backup power systems A UAV that implements the function of a controller of various sensors, aircraft systems control, built taking into account the task of providing high-quality power to on-board radio-electronic equipment, providing control of individual voltage sources, high efficiency, consumption control and charging of the on-board battery by converting the generator voltage, as well as monitoring all energy consumption parameters, protection against short circuit, overheating, excess current consumption, overvoltage, two-way data exchange with the control unit via the CAN bus.
2. Устройство по п. 1, состоящее из блоков: БУП, БИН, БИМК, БПДШ, РСВД, БУПМ, БПИ, объединенных в устройство с помощью двух дублирующих шин управления типа CAN, устанавливающееся на борту БПЛА, обеспечивающееся теплоотводом, возможностью подключения к соответствующим сигнальным кабелям и доступом к слоту microSD карты для возможности ее извлечения.2. The device according to claim 1, consisting of blocks: BUP, BIN, BIMK, BPDSh, RSVD, BUPM, BPI, combined into a device using two redundant CAN-type control buses, installed on board the UAV, provided with a heat sink, the ability to connect to the appropriate signal cables and access to the microSD card slot for the possibility of removing it.