RU2799748C2 - Small-sized on-board radio-electronic device for controlling the flight and navigation complex of an unmanned aerial vehicle - Google Patents

Small-sized on-board radio-electronic device for controlling the flight and navigation complex of an unmanned aerial vehicle Download PDF

Info

Publication number
RU2799748C2
RU2799748C2 RU2021134531A RU2021134531A RU2799748C2 RU 2799748 C2 RU2799748 C2 RU 2799748C2 RU 2021134531 A RU2021134531 A RU 2021134531A RU 2021134531 A RU2021134531 A RU 2021134531A RU 2799748 C2 RU2799748 C2 RU 2799748C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control
uav
flight
unit
navigation
Prior art date
Application number
RU2021134531A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021134531A (en
Inventor
Андрей Павлович Мамонтов
Александр Вячеславовна Горбачев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АЭРОБ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "АЭРОБ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АЭРОБ"
Publication of RU2021134531A publication Critical patent/RU2021134531A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2799748C2 publication Critical patent/RU2799748C2/en

Links

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the development and production of small-sized on-board radio electronic devices for controlling the flight and navigation complex of an unmanned aerial vehicle (UAV). The first version of the device for controlling the flight and navigation complex of an aircraft-type UAV contains an autopilot, a flight control unit, an inertial navigation unit, a magnetic heading measurement unit - a magnetometer, a broadband data transmission unit, an intelligent power supply. The second version of the device for controlling the flight and navigation complex of a multi-rotor UAV contains a flight control unit for small UAVs (flight control unit), inertial navigation unit, magnetic heading measurement, broadband data transmission unit, intelligent power supply, valve motor speed controllers, combined into a device using two redundant CAN-type control buses.
EFFECT: group of inventions is aimed at improving the accuracy, reliability and efficiency of UAV operation.
2 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области авиастроения и может найти применение при разработке и производстве малогабаритного бортового радиоэлектронного устройства для управления робототехническим комплексом беспилотного летательного аппарата.The invention relates to the field of aircraft engineering and can be used in the development and production of a small-sized on-board radio-electronic device for controlling the robotic complex of an unmanned aerial vehicle.

В настоящее время беспилотные технологии прогрессируют быстрыми темпами, а интерес к ним со стороны общества и средств массовой информации растет еще быстрее [1-3]. Уже сегодня БПЛА широко используются для доставки гуманитарных грузов в разрушенные войной или природными катаклизмами точки, проведения масштабной разведки, проведения профессиональных и любительских киносъемок, помощи ремонтно-строительным бригадам, службам надзора и другим ведомствам.Currently, unmanned technologies are progressing at a rapid pace, and interest in them from the society and the media is growing even faster [1-3]. Even today, UAVs are widely used to deliver humanitarian cargo to war-torn areas or natural disasters, to conduct large-scale reconnaissance, to conduct professional and amateur filming, to assist repair and construction teams, oversight services and other departments.

В недалеком будущем диапазон применений новых воздушных технологий расширится за счет беспилотных пассажирских перевозок и спортивных пилотируемых полетов с применением БПЛА. Эти предположения основаны на появлении новых идей и разработок.In the near future, the range of applications of new air technologies will expand due to unmanned passenger transportation and sports manned flights using UAVs. These assumptions are based on the emergence of new ideas and developments.

Удешевление и повышение надежности эксплуатации БПЛА невозможно без разработки универсального комплекта МБРЭО. Малый вес и возможность многократного дублирования систем позволяют разрабатывать БПЛА с повышенной эффективностью (повышение веса полезной нагрузки за счет снижения веса и энергопотребления комплекта МБРЭО), а также разрабатывать БПЛА малой размерности.Reducing the cost and increasing the reliability of UAV operation is impossible without the development of a universal set of MBREO. The low weight and the possibility of repeated duplication of systems make it possible to develop UAVs with increased efficiency (increasing the payload weight by reducing the weight and power consumption of the MBREO kit), as well as developing small UAVs.

Существует множество разных БПЛА, но в каждом из них обязательно есть [4]: автопилот; датчики; система навигации; канал связи; источник энергии; двигательная установка.There are many different UAVs, but each of them must have [4]: autopilot; sensors; navigation system; link; energy source; propulsion system.

Известен патент RU №2733453 С1, МПК В64С 39/02, G05D 1/00, G08G 5/00. «Способ автоматического управления движением роботизированного беспилотного летательного аппарата в автономном режиме». Опубл. 01.10.2020.Known patent RU No. 2733453 C1, IPC B64C 39/02, G05D 1/00, G08G 5/00. "A method for automatic control of the movement of a robotic unmanned aerial vehicle in autonomous mode". Published 01.10.2020.

В процессе движения БПЛА оценивают состояние навигационного поля и при необходимости идентифицируют виды помехового воздействия, когда навигационное поле оказывается в наиболее опасном состоянии энергетического подавления или изменяется под воздействием активного спуфинга, то отключают коррекцию бесплатформенной инерциальной навигационной системы от навигационных данных приемника спутниковых навигационных систем и включают коррекцию от барометрического высотометра. Производят расчет прогнозируемого максимально допустимого времени автономного полета, если время до заданной точки назначения полетного задания меньше максимально допустимого времени автономного полета, то продолжают движение БПЛА в точку с заданными координатами, в противном случае полетное задание прерывают, выполняют полет в точку посадки. Обеспечивается возможность выполнения полетного задания в автономном режиме при отсутствии радиоканала дистанционного управления и искаженном или подавленном навигационном поле.In the process of UAV movement, the state of the navigation field is assessed and, if necessary, types of interference are identified, when the navigation field is in the most dangerous state of energy suppression or changes under the influence of active spoofing, then the correction of the strapdown inertial navigation system is turned off from the navigation data of the receiver of satellite navigation systems and the correction from the barometric altimeter is turned on. The predicted maximum allowable time of autonomous flight is calculated, if the time to the given destination point of the flight task is less than the maximum allowable time of autonomous flight, then the UAV continues to move to the point with the given coordinates, otherwise the flight task is interrupted, the flight to the landing point is performed. It is possible to perform a flight task in autonomous mode in the absence of a remote control radio channel and a distorted or suppressed navigation field.

Недостатки: предложение по обеспечению успеха при выполнении полетного задания сводятся к отключению коррекции бесплатформенной инерциальной навигационной системы от навигационных данных приемника спутниковых навигационных систем, ограничиваясь включением коррекции от барометрического высотометра. При этом не обеспечивается безопасность полетов из-за большой погрешности определения места положения БПЛА, приводящей к непреднамеренным столкновениям его с естественными или искусственными препятствиями, либо земной поверхностью.Disadvantages: the proposal to ensure success in the performance of a flight mission is reduced to disabling the correction of the strapdown inertial navigation system from the navigation data of the receiver of satellite navigation systems, limited to the inclusion of correction from the barometric altimeter. At the same time, flight safety is not ensured due to the large error in determining the location of the UAV, leading to its unintentional collisions with natural or artificial obstacles, or the earth's surface.

Известен патент RU №2390815 С1, МПК G05D 1/00. «Способ управления беспилотным летательным аппаратом и устройство для его реализации». Опубл. 27.05.2010.Known patent RU No. 2390815 C1, IPC G05D 1/00. "A method for controlling an unmanned aerial vehicle and a device for its implementation." Published May 27, 2010.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого технического решения является патент US 8200605 В2, МПК G05D 1/0011, «Блок принятия решений для автономной платформы». Опубл. 12.06.2012.The closest analogue (prototype) of the proposed technical solution is patent US 8200605 B2, IPC G05D 1/0011, "Decision block for an autonomous platform". Published 06/12/2012.

В этом документе раскрывается информация о блоке принятия решения, его архитектуре, способе принятия решений, автономной платформе, реализующей эти функции (в т.ч. для БПЛА). Описанное в данном патенте техническое решение совпадает с предлагаемым техническим решением по следующим признакам:This document discloses information about the decision block, its architecture, decision-making method, an autonomous platform that implements these functions (including for UAVs). The technical solution described in this patent coincides with the proposed technical solution in the following ways:

- распознавание пространственных препятствий и объектов;- recognition of spatial obstacles and objects;

- анализ состояния системы;- analysis of the state of the system;

- автономность платформы;- platform autonomy;

- выработка управляющих решений, в зависимости от состояния среды и системы, нацеленная на достижения цели задания;- development of control decisions, depending on the state of the environment and the system, aimed at achieving the goal of the task;

- адаптируемость под различные ЛА.- adaptability to various aircraft.

Недостатками данного технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:

- отсутствие учета и оценки степени опасности полетной ситуации;- lack of accounting and assessment of the degree of danger of the flight situation;

- не определены принципы минимизации степени опасности полетной ситуации;- the principles of minimizing the degree of danger of a flight situation are not defined;

- не рассматриваются возможности повышения надежности функционирования МБРЭО за счет дублирования управляющего канала обмена;- the possibilities of increasing the reliability of the functioning of the MBREO due to duplication of the control exchange channel are not considered;

- не реализована функция подключения к симулятору полетов, что позволяет выполнять полунатурное моделирование во всех режимах работы МБРЭО, отработку полетного задания, проверку выполнения маневров, проводить обучение и тренировку обслуживающего персонала.- the function of connecting to a flight simulator was not implemented, which allows performing HIL modeling in all modes of operation of the MBREO, working out a flight task, checking the performance of maneuvers, and conducting training and training of maintenance personnel.

- не рассматривается возможность повышения надежности обеспечения МБРЭО электропитанием, а также его экономия;- the possibility of increasing the reliability of providing MBREO with power supply, as well as its savings, is not considered;

- не достаточно проработан вопрос обеспечения высокой стабильности связи и помехоустойчивость в условиях отсутствия прямой видимости.- the issue of ensuring high communication stability and noise immunity in the absence of line-of-sight has not been sufficiently worked out.

Задачей настоящего изобретения являлась разработка устройства на основе использования малогабаритного бортового радиоэлектронного оборудования (МБРЭО), удовлетворяющего требованиям повышенной точности, надежности, обеспечивающего высокую эффективность применения БПЛА по назначению.The objective of the present invention was to develop a device based on the use of small-sized on-board radio-electronic equipment (MBREO), which meets the requirements of increased accuracy, reliability, and ensures high efficiency of the UAV for its intended purpose.

МБРЭО состоит из следующих блоков, объединенных в устройство с помощью двух шин управления типа Control Area Network (CAN).MBREO consists of the following blocks, combined into a device using two control buses of the Control Area Network (CAN) type.

Блок 1. Блок управления полетом (БУП). БУП предназначен для управления всеми системами БПЛА на всех этапах полета. БУП - программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий управление всеми системами БПЛА во всех режимах от взлета до посадки. Во время полета автопилот предусматривает автоматическую стабилизацию параметров движения БПЛА, а также стабилизацию высоты и скорости.Block 1. Flight control unit (FCU). The control unit is designed to control all UAV systems at all stages of flight. BUP is a software and hardware complex that provides control of all UAV systems in all modes from takeoff to landing. During the flight, the autopilot provides for automatic stabilization of the UAV movement parameters, as well as stabilization of altitude and speed.

БУП включает модули:BUP includes modules:

- глобальная спутниковая система навигации (ГССН);- global satellite navigation system (GSSN);

- стабилизации питания;- power stabilization;

- микроконтроллера;- microcontroller;

- энергонезависимого хранения данных.- non-volatile data storage.

Блок управления полетом осуществляет интеллектуальное управление полетом БПЛА в соответствии с введенным полетным заданием или управляющими командами оператора. На БУП поступает маршрутная, навигационная, телеметрическая информация о состоянии БПЛА и наземного пункта управления. В соответствии с отрабатываемыми алгоритмами управления, модуль генерирует стандартные управляющие электрические сигналы, подающиеся на вход типовых контроллеров сервоприводов рулевых машин БПЛА, контроллеров управления тяговыми двигателями, бортовой и контрольной световой индикации, парашютной системы и т.д.The flight control unit performs intelligent flight control of the UAV in accordance with the entered flight task or the operator's control commands. The BUP receives route, navigation, telemetry information about the state of the UAV and the ground control point. In accordance with the control algorithms being worked out, the module generates standard control electrical signals that are fed to the input of standard controllers for servo drives of UAV steering machines, controllers for controlling traction motors, on-board and control light indication, parachute system, etc.

Наличие двух шин CAN позволяет подключить к модулю два комплекта внешних датчиков, и организовать резервирование критически важных узлов БУП. Программа БУП определяет наличие и состояние подключенных датчиков и автоматически выбирает нужный датчик.The presence of two CAN buses allows you to connect two sets of external sensors to the module, and organize the redundancy of critical PCU nodes. The TCU program determines the presence and status of connected sensors and automatically selects the required sensor.

В блоке реализован протокол связи с контроллером управления двигателей с системой впрыска на тяжелом топливе серии HFE производства компании 3W international. Это позволяет управлять всеми режимами работы двигателя, а также получать информацию о его состоянии (температуру, частоту вращения, расход топлива и т.п.).The unit implements a communication protocol with a control controller for engines with a heavy fuel injection system of the HFE series manufactured by 3W international. This allows you to control all modes of engine operation, as well as receive information about its condition (temperature, speed, fuel consumption, etc.).

В блоке реализована функция подключения к симулятору полетов, что позволяет выполнять полунатурное моделирование во всех режимах работы БУП, отработку полетного задания, проверку выполнения маневров, проводить обучение и тренировку обслуживающего персонала.The unit has a function of connecting to a flight simulator, which allows you to perform half-life simulation in all modes of operation of the control unit, work out the flight task, check the performance of maneuvers, and conduct training and training of maintenance personnel.

БУП может использоваться как самостоятельно, так и во взаимодействии с другими блоками МБРЭО. Алгоритмы встроенного программного обеспечения (ПО) поддерживают управление БПЛА самолетного, вертолетного, мультироторного типа, а также летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой и с реактивной двигательной установкой.The BUP can be used both independently and in cooperation with other blocks of the MBREO. Embedded software (SW) algorithms support the control of aircraft, helicopter, multi-rotor UAVs, as well as aircraft with vertical takeoff and landing and with a jet propulsion system.

БУП собирает информацию со всех датчиков инерциальной навигационной системы, вычисляет ориентацию и положение ЛА в пространстве и в соответствии с заданной программой полета осуществляет управление актуаторами: сервоприводы управляющих плоскостей, вентильные электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели. БУП имеет резервирование источников питания, шин управления CAN, а также может быть использован в режиме дублирования для повышения отказоустойчивости.The control unit collects information from all sensors of the inertial navigation system, calculates the orientation and position of the aircraft in space and, in accordance with the given flight program, controls the actuators: control plane servos, valve motors, internal combustion engines, jet engines. The control unit has redundant power supplies, CAN control buses, and can also be used in redundancy mode to increase fault tolerance.

Блок 2. Блок инерциальной навигации (БИН). БИН предназначен для измерения угловых скоростей, линейных ускорений, географических координат и использования в качестве курсовертикали при построении БПЛА всех видов.Block 2. Block of inertial navigation (BIN). BIN is designed to measure angular velocities, linear accelerations, geographic coordinates and use it as a course vertical when building UAVs of all types.

БИН включает модули:BIN includes modules:

- микроэлектронных механических датчиков угловой скорости;- microelectronic mechanical sensors of angular velocity;

- микроэлектронных механических датчиков линейного ускорения;- microelectronic mechanical sensors of linear acceleration;

- микроэлектронных механических датчиков атмосферного давления;- microelectronic mechanical atmospheric pressure sensors;

- микроконтроллера.- microcontroller.

Блок инерциальной навигации осуществляет прием и обработку сигналов глобальных спутниковых систем навигации GPS и ГЛОНАСС, регистрацию и обработку актуальных значений линейных и угловых ускорений БПЛА, транслируя на БУП комплексную информацию о позиционировании и динамике движения БПЛА в пространстве.The inertial navigation unit receives and processes the signals of the global satellite navigation systems GPS and GLONASS, registers and processes the current values of the linear and angular accelerations of the UAV, transmitting to the control unit complex information about the positioning and dynamics of the UAV in space.

Блок инерциальной навигации является малогабаритным блоком измерения угловых скоростей, линейных ускорений, а также географических координат с высокой достоверностью. Предназначен для использования на малых, средних и тяжелых БПЛА. Малый размер корпуса позволяет разместить его близко к центру масс и выполнить виброразвязку для повышения точности измерений. Шина CAN позволяет надежно передавать данные в условиях неблагоприятной электромагнитной обстановки, обновлять встроенное ПО и контролировать состояние блока.The inertial navigation unit is a small-sized unit for measuring angular velocities, linear accelerations, and geographic coordinates with high reliability. Designed for use on small, medium and heavy UAVs. The small size of the body allows it to be placed close to the center of mass and perform vibration decoupling to improve measurement accuracy. The CAN bus allows reliable data transmission in harsh electromagnetic environments, firmware updates and unit status monitoring.

БИН выполнен в металлическом пыле-влагозащищенном корпусе с размещенным на нем разъемом для подключения бортовой кабельной сборки и антенны ГЛОНАСС/GPS.BIN is made in a metal dust- and moisture-proof case with a connector placed on it for connecting an on-board cable assembly and a GLONASS/GPS antenna.

Блок обеспечивает выдачу навигационных данных, углов ориентации, угловых скоростей и перегрузок, координат ГЛОНАСС/GPS. Взаимодействует с блоком БУП и входит в состав бортового сегмента САУ БПЛА. Снабжен интерфейсом CAN и GPS -модулем. Составляющие блоки САУ объединяются в бортовую информационную сеть по интерфейсу CAN.The unit provides the output of navigation data, orientation angles, angular velocities and g-forces, GLONASS/GPS coordinates. It interacts with the BUP unit and is part of the onboard segment of the UAV ACS. Equipped with CAN interface and GPS module. The components of the ACS units are combined into an on-board information network via the CAN interface.

К модулям подключается периферийное контрольно-измерительное и исполнительное оборудование БПЛА.UAV peripheral control and measuring and executive equipment is connected to the modules.

Блок 3. Блок измерения магнитного курса (БИМК) - магнитометр.Block 3. Magnetic heading measurement unit (MIMC) - magnetometer.

БИМК предназначен для измерения магнитного поля и расчета на основе полученных данных магнитного курса БПЛА. Блок содержит массив 3-осевых магниторезистивных датчиков, данные с которых сопоставляются, усредняются, валидируются на предмет попадания в доверительный интервал, компенсируется влияние местных искажений магнитного поля, приводятся к горизонту с учетом вычисленного положения датчика с использованием датчиков линейного ускорения.BIMC is designed to measure the magnetic field and calculate the magnetic heading of the UAV based on the obtained data. The block contains an array of 3-axis magnetoresistive sensors, the data from which are compared, averaged, validated for falling into the confidence interval, the influence of local distortions of the magnetic field is compensated, and brought to the horizon, taking into account the calculated position of the sensor using linear acceleration sensors.

БИМК включает модули:BIMK includes modules:

- магниторезистивных датчиков напряженности магнитного поля Земли;- magnetoresistive sensors of the Earth's magnetic field strength;

- микроэлектронных механических датчиков угловой скорости;- microelectronic mechanical sensors of angular velocity;

- микроэлектронных механических датчиков линейного ускорения;- microelectronic mechanical sensors of linear acceleration;

- микроконтроллера.- microcontroller.

БИМК выполнен в металлическом пыле-влагозащищенном корпусе с размещенным на нем разъемом для подключения бортовой кабельной сборки и антенны ГЛОНАСС/GPS.The BIMC is made in a metal dust- and moisture-proof case with a connector placed on it for connecting an onboard cable assembly and a GLONASS/GPS antenna.

Шина CAN позволяет повысить надежность обмена данными с блоком управления полетом.The CAN bus improves the reliability of data exchange with the flight control unit.

Наличие нескольких магниторезистивных датчиков позволяет работать при выходе из строя одного из датчиков, а при исправных датчиках повышать точность измерения курса.The presence of several magnetoresistive sensors allows you to work when one of the sensors fails, and with good sensors to increase the accuracy of heading measurement.

Также СПО имеет алгоритм упрощенной двухступенчатой калибровки на БПЛА, что повышает удобство использования блока на средних и тяжелых БПЛА.Also, the SPO has a simplified two-stage calibration algorithm for UAVs, which increases the usability of the unit on medium and heavy UAVs.

Блок 4. Блок передачи данных широкополосный (БПДТТТ). БПДШ предназначен для организации широкополосного канала передачи данных между БПЛА и наземным пунктом управления.Block 4. Broadband data transmission block (BPDTT). The BPDS is designed to organize a broadband data transmission channel between the UAV and the ground control station.

БПДШ включает модули:BPSH includes modules:

- радиомодуль;- radio module;

- цифрового модема;- digital modem;

- питания;- nutrition;

- антенно-фидерное устройство.- antenna-feeder device.

БПДШ предназначен для передачи по радиоканалу цифровых данных с высокой скоростью, например, для потоковой трансляции Full HD видео, на значительные расстояния (100 и более километров). Система ориентирована на использование в беспилотных летательных аппаратах, а также для обеспечения связи с наземными подвижными объектами в условиях сложного рельефа местности.The UBDS is designed to transmit digital data over a radio channel at a high speed, for example, for streaming Full HD video, over long distances (100 kilometers or more). The system is designed for use in unmanned aerial vehicles, as well as to provide communication with ground-based mobile objects in difficult terrain.

Отличительными особенностями системы являются:The salient features of the system are:

Большая 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.Long range and line-of-sight data rate, 100 km / 6 Mbps, using 19 dB ground antenna and 6 dB airborne antenna.

Высокая стабильность связи и помехоустойчивость в условиях отсутствия прямой видимости, например, 1 км / 2 Мбит/с.High communication stability and noise immunity in non-line-of-sight environments, such as 1 km / 2 Mbps.

Использование универсальных модемов с возможностью одновременной работы в режимах приемника, передатчика и ретранслятора.The use of universal modems with the possibility of simultaneous operation in the modes of the receiver, transmitter and repeater.

Допустима передача любых цифровых данных, имеется возможность широкой настройки параметров трафика по согласованию с заказчиком.It is possible to transfer any digital data, it is possible to widely configure traffic parameters in agreement with the customer.

Поддержка современных цифровых интерфейсов для работы с периферийными устройствами (Ethernet, I2C, UART). Кроме этого, имеется возможность реализации нестандартных интерфейсов и протоколов передачи данных по согласованию с заказчиком.Support for modern digital interfaces for working with peripheral devices (Ethernet, I2C, UART). In addition, it is possible to implement non-standard interfaces and data transfer protocols as agreed with the customer.

Малые масса и габариты (150 г, 100×80×25 мм).Small weight and dimensions (150 g, 100×80×25 mm).

Возможность разнесенного приема с нескольких модемов.The possibility of diversity reception from several modems.

Возможность построения системы связи типа «точка-многоточка».Possibility of building a point-to-multipoint communication system.

Возможность автоматического выбора типа модуляции и избыточности для поддержания максимальной скорости передачи данных в зависимости от соотношения сигнал/шум.Ability to automatically select the type of modulation and redundancy to maintain the maximum data rate depending on the signal-to-noise ratio.

Блок передачи данных обеспечивает широкополосную передачу данных на больших расстояниях, реализуя стандартный интерфейс FastEhternet для любых типов данных. Низкая задержка и высокая пропускная способность канала позволяет использовать канал для передачи видеоданных совместно с данными телеметрии и телеуправления БГША. Примененная модуляция позволяет поддерживать высокую помехозащищенность в неблагоприятной радиообстановке. Широкий диапазон напряжений питания позволяет применять БПДШ практически на любом малом/среднем/тяжелом БПЛА.The data transmission unit provides broadband data transmission over long distances, implementing the standard FastEhternet interface for any type of data. The low latency and high bandwidth of the channel makes it possible to use the channel for transmitting video data together with telemetry and telecontrol data from the BSHA. The applied modulation allows maintaining high noise immunity in adverse radio conditions. A wide range of supply voltages makes it possible to use the BPD on almost any small/medium/heavy UAV.

Малая масса блока позволяет применять блок, в том числе на малых БПЛА, имеющих серьезное ограничение по массе полезной нагрузки.The small mass of the block allows the block to be used, including on small UAVs that have a serious limitation on the payload mass.

Все внешние интерфейсы модема, кроме СВЧ-разъемов, выведены на один 34-контактный разъем. В зависимости от требований могут использоваться либо разъемы без защелки PLD-34, PLD-34R; либо разъемы с защелками IDCC34MR.All external interfaces of the modem, except for microwave connectors, are routed to one 34-pin connector. Depending on requirements, either connectors without latch PLD-34, PLD-34R can be used; or IDCC34MR snap connectors.

В таблице 1 приведены основные характеристики радиоканала БПДШ.Table 1 shows the main characteristics of the BLDS radio channel.

Блок 5. Регуляторы скорости вентильного двигателя (РСВД). РСВД предназначены для управления вентильными трехфазными асинхронными бесколлекторными двигателями постоянного тока с постоянными магнитами.Block 5. Valve motor speed controllers (RSVD). RSVD are designed to control valve three-phase asynchronous brushless DC motors with permanent magnets.

РСВД включает модули:RSVD includes modules:

- драйвер силовых ключей;- power switch driver;

- высокоскоростных силовых ключей;- high-speed power switches;

- датчиков Холла и интерфейсов;- Hall sensors and interfaces;

- микроконтроллера.- microcontroller.

Регуляторы имеют алгоритмы управления BLDC 6 фазовый алгоритм и FOC - векторное управление. Примененные алгоритмы позволяют подобрать наиболее эффективный и экономичный режим управления двигателем. В векторном режиме обеспечивается высокая 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. Векторное управление позволяет использовать бесколлекторные двигатели в режиме сервопривода, высокоточно управляя положением ротора.Regulators have control algorithms BLDC 6 phase algorithm and FOC - vector control. The applied algorithms allow choosing the most efficient and economical engine control mode. The vector mode provides 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. Vector control allows the use of brushless motors in servo mode, controlling the position of the rotor with high precision.

Регуляторы имеют режим торможения с рекуперацией или свободного выбега.Regulators have a braking mode with regeneration or free run.

Микроконтроллер высокой производительности со встроенным блоком вычислений с плавающей точкой позволяет управлять двигателями с большим количеством магнитных полюсов с достижением высокой скорости вращения без потери точности управления. Встроенный теплоотвод и герметизация теплоотводящим силиконовым герметиком позволяет эксплуатировать регуляторы в широком диапазоне эксплуатационных температур и влажностей.High performance microcontroller with built-in floating point unit allows motors with a large number of magnetic poles to be controlled to achieve high rotational speeds without loss of control accuracy. Built-in heat sink and sealing with heat dissipating silicone sealant allows operation of regulators in a wide range of operating temperatures and humidity.

Основными особенностями РСВД являются:The main features of the RSVD are:

Технология векторного управления FOC с сенсорным и без сенсорным режимами.FOC vector control technology with touch and non-touch modes.

Авто определение всех параметров мотора.Auto detection of all motor parameters.

Встроенное ПО на базе ОСРВ Chibos.Embedded software based on the Chibos RTOS.

Контроль тока и напряжения на всех фазах двигателя.Current and voltage control on all motor phases.

Регенеративное торможение.Regenerative braking.

Поддержка моторов постоянного тока.Support for DC motors.

Программа настройки с графическим интерфейсом.GUI setup program.

Адаптивная частота ШИМ для точного измерения АЦП.Adaptive PWM frequency for accurate ADC measurement.

Наращивание фазы на основе измеренной частоты вращения.Phase build-up based on measured RPM.

Хороший пусковой крутящий момент даже в бессенсорном режиме.Good starting torque even in sensorless mode.

Функции тахометра и одометра.Tachometer and odometer functions.

Управление скважностью, скоростью или током.Control duty cycle, speed or current.

Реверс в любом режиме управления.Reverse in any control mode.

Бесшовное четырехквадрантное управление.Seamless four-quadrant control.

Счетчики потребляемых и регенерированных ампер-часов и ватт-часов.Consumed and recovered ampere-hours and watt-hours meters.

Контроллер получает питание от силовой батареи или и от отдельного входа.The controller is powered from the power battery or from a separate input.

Встроенный датчик температуры силовых ключей.Built-in power switch temperature sensor.

Вход для подключения внешнего датчика температуры мотора.Input for connecting an external motor temperature sensor.

Вход для подключения внешнего датчика положения вала мотора (опция).Input for connecting an external motor shaft position sensor (option).

Применена регулируемая защита от:Adjustable protection against:

Низкого входного напряжения;Low input voltage;

Высокого входного напряжения.High input voltage.

Высокого тока двигателя.High current motor.

Высокого тока потребления.High current consumption.

Высокого тока рекуперативного торможения, - использующего отдельные пределы для двигателя и входа.High current regenerative braking - using separate limits for motor and input.

Быстрого линейного изменения рабочего цикла.Fast ramping duty cycle.

Высоких оборотов, использующего отдельные пределы для каждого направления.High RPM using separate limits for each direction.

При достижении ограничения используется стратегия мягкого торможения, при этом двигатель продолжает работать. Если ток становится слишком высоким, двигатель полностью отключается.When the limit is reached, a soft braking strategy is used while the engine continues to run. If the current gets too high, the motor shuts down completely.

Ограничение оборотов также использует стратегию мягкого торможения.The rev limiter also uses a soft braking strategy.

Коммутация прекрасно работает даже при быстром изменении скорости двигателя. Это связано с тем, что магнитный поток интегрируется после пересечения нуля вместо того, чтобы добавлять задержку, основанную на предыдущей скорости.The commutation works great even with a quick change in motor speed. This is because the flux integrates after the zero crossing instead of adding a delay based on the previous speed.

Когда управление двигателем отключено, а двигатель вращается, контроллер продолжает отслеживать положение двигателя и выполнять расчет рабочего цикла, что позволяет выполнить плавный пуск при вращающемся двигателе.When the motor control is disabled and the motor is rotating, the controller continues to monitor the position of the motor and perform duty cycle calculation, allowing a soft start to be performed while the motor is spinning.

Все измеренные и рассчитанные параметры доступны в виде телеметрии на управляющих интерфейсах.All measured and calculated parameters are available as telemetry on the control interfaces.

Блок 6. Блок управления полетом для малых БПЛА (БУПМ). БУПМ предназначен для построения малогабаритных летательных аппаратов мультироторного типа.Block 6. Flight control unit for small UAVs (BUPM). BUPM is intended for building small-sized multi-rotor aircraft.

БУМП включает модули:BUMP includes modules:

- микроэлектронных механических датчиков угловой скорости;- microelectronic mechanical sensors of angular velocity;

- микроэлектронных механических датчиков линейного ускорения;- microelectronic mechanical sensors of linear acceleration;

- микроэлектронных механических датчиков атмосферного давления;- microelectronic mechanical atmospheric pressure sensors;

- микроэлектронных механических датчиков магнитного поля Земли;- microelectronic mechanical sensors of the Earth's magnetic field;

- энергонезависимого хранения данных;- non-volatile data storage;

- микроконтроллера.- microcontroller.

БУПМ предназначен для 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. Составляющие блоки САУ объединяются в бортовую информационную сеть по интерфейсу CAN. К блокам подключается периферийное контрольно-измерительное и исполнительное оборудование БПЛА.CUPM is designed to receive and process information coming from sensors, an air signal receiving unit (UAS), an inertial navigation unit (BIN), control of actuating devices, information exchange with a ground control station, receiving signals from satellites of the GLONASS/GPS satellite global positioning system. The components of the ACS units are combined into an on-board information network via the CAN interface. UAV peripheral control and measuring and executive equipment is connected to the blocks.

Блок управления имеет малые габариты, построен по модульному принципу и позволяет использовать преимущества концепции блочно-модульного построения МБРЭО в малых габаритах с сохранением высокой надежности, гибкости и функциональности старших моделей.The control unit has small dimensions, is built on a modular principle and allows you to use the advantages of the concept of block-modular construction of MBREO in small dimensions while maintaining high reliability, flexibility and functionality of older models.

В основе информационного обмена лежит шина CAN, ПО с открытым исходным кодом, многократно проверенное на практике и позволяющее снизить совокупную стоимость разработки и владения БПЛА. Блочно-модульный принцип позволяет размещать отдельные модули в наиболее выгодных в конструктивном смысле точках корпуса БПЛА.The communication is based on the CAN bus, open source software that has been proven many times in practice and reduces the total cost of developing and owning UAVs. The block-modular principle makes it possible to place individual modules at the most structurally advantageous points of the UAV body.

Блок управления позволяет в короткие сроки построить надежный, компактный БПЛА с обширным функционалом, легко расширяемый благодаря открытому исходному коду и совместимости с большим количеством имеющихся проектов БУП.The control unit allows you to quickly build a reliable, compact UAV with extensive functionality, easily expandable due to open source code and compatibility with a large number of existing PCU projects.

Блок 7. Блок питания интеллектуальный (БПИ). БПИ предназначен для обеспечения электропитанием всех устройств бортовой радиоэлектронной аппаратуры с контролем потребления и возможностью зарядки бортовой аккумуляторной батареи (АКБ).Block 7. Intelligent power supply (BPI). BPI is designed to provide power to all devices on-board radio-electronic equipment with consumption control and the ability to charge the on-board battery (ACB).

БПИ включает модули:BPI includes modules:

- высокоэффективных преобразователей напряжения;- highly efficient voltage converters;

- коммутационных твердотельных ключей;- switching solid-state keys;

- датчиков тока;- current sensors;

- микроконтроллера;- microcontroller;

- датчиков напряжения.- voltage sensors.

Блок питания интеллектуальный (БПИ) предназначен для установки на БПЛА и другие подвижные объекты в составе САУ и обеспечивает питанием все системы БПЛА и полезную нагрузку. В качестве источника питания выступает аккумуляторная батарея (АКБ), генератор или внешнее (аэродромное) питание. При работе от генератора или внешнего питания, блок обеспечивает управляемый заряд АКБ. Силовая часть блока выполнена в виде двух независимых каналов, что позволяет подключать две АКБ, тем самым обеспечивая резервирование питания систем БПЛА. Так же блок реализует функцию контроллера различных датчиков, таких как: датчик напряжений и тока потребления, датчики температуры, датчик оборотов двигателя и т.п. и управления самолетными системами.The intelligent power supply unit (IPP) is designed for installation on UAVs and other mobile objects as part of ACS and provides power to all UAV systems and payloads. The power source is a rechargeable battery (ACB), a generator or external (aerodrome) power. When operating from a generator or external power supply, the unit provides a controlled battery charge. The power part of the unit is made in the form of two independent channels, which allows you to connect two batteries, thereby providing backup power for UAV systems. The block also implements the function of a controller of various sensors, such as: a voltage and current consumption sensor, temperature sensors, an engine speed sensor, etc. and control of aircraft systems.

БПИ выполнен в металлическом пыле-влагозащищенном корпусе с размещенными на нем разъемами для подключения бортовой кабельной сборки, и двумя разъемами для подключения АКБ. Блок управляется по шине CAN от БУП.The BPI is made in a metal dust- and moisture-proof case with connectors for connecting the onboard cable assembly and two connectors for connecting the battery. The unit is controlled via the CAN bus from the TCU.

Блок питания построен с учетом задачи обеспечения качественным питанием бортового радиоэлектронного оборудования, обеспечивает управление отдельными источниками напряжения, высокий КПД, контроль потребления и зарядку бортовой АКБ посредством преобразования напряжения генератора (при его наличии), а также контроль всех параметров энергопотребления, защиту от короткого замыкания, перегрева, превышения по току потребления, перенапряжения, двусторонний обмен данными с БУП посредством шины CAN. При этом блок имеет компактные размеры, встроенный теплоотвод, малую массу, высокую эффективность использования запасенной в бортовой АКБ энергии.The power supply unit is built taking into account the task of providing high-quality power to the on-board radio-electronic equipment, provides control of individual voltage sources, high efficiency, control of consumption and charging of the on-board battery by converting the generator voltage (if any), as well as control of all power consumption parameters, protection against short circuit, overheating, overcurrent consumption, overvoltage, two-way data exchange with the control unit via the CAN bus. At the same time, the block has compact dimensions, a built-in heat sink, low weight, and high efficiency of using the energy stored in the onboard battery.

Блоки МБРЭО устанавливаются на борту БПЛА. Они должны быть обеспечены теплоотводом. При выборе места установки должна быть обеспечена возможность подключения к соответствующим сигнальным кабелям и доступ к слоту microSD карты для возможности ее извлечения.MBREO blocks are installed on board the UAV. They must be provided with a heat sink. When choosing an installation location, it must be possible to connect to the appropriate signal cables and access to the microSD card slot for the possibility of removing it.

В связи с тем, что конструктивно комплект МБРЭО может быть использован на различных типах БПЛА, а именно самолетного, вертолетного мультироторного или конвертопланного типов, конструкция блоков остается неизменной, меняется только их комплектация. Так, для БПЛА самолетного типа необходим как правило один силовой электродвигатель и один РСВД (Фиг. 1).Due to the fact that the MBREO kit can be used constructively on various types of UAVs, namely aircraft, helicopter multirotor or tiltrotor types, the design of the blocks remains unchanged, only their equipment changes. So, for an aircraft-type UAV, as a rule, one power electric motor and one RSVD are required (Fig. 1).

Для БПЛА мультироторного или конвертопланного типов потребуется несколько регуляторов силовых электромоторов (по количеству силовых установок) и структурная схема БРЭО в этом случае будет выглядеть несколько иначе (Фиг. 2). Отличие будет только в применяемом в БУП ПО. Типовая схема компоновки малогабаритного радиоэлектронного устройства для управления робототехническим комплексом беспилотного летательного аппарата приведена на Фиг. 3.For UAVs of multi-rotor or tilt-rotor types, several regulators of power electric motors (according to the number of power plants) will be required, and the block diagram of the avionics in this case will look somewhat different (Fig. 2). The difference will be only in the software used in the BUP. A typical layout diagram of a small-sized radio-electronic device for controlling the robotic complex of an unmanned aerial vehicle is shown in Fig. 3.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, изображенными на фиг. 1-3.The claimed invention is illustrated by the drawings shown in Fig. 1-3.

На Фиг. 1 представлена Структурная схема МБРЭО БПЛА самолетного типа.On FIG. 1 shows a block diagram of the MBREO UAV aircraft type.

На Фиг. 2 представлена Структурная схема МБРЭО БПЛА мультироторного типа.On FIG. 2 shows a block diagram of the MBREO UAV of a multi-rotor type.

На Фиг. 3 представлена Типовая схема компоновки малогабаритного радиоэлектронного устройства для управления робототехническим комплексом беспилотного летательного аппарата.On FIG. 3 shows a typical layout diagram of a small-sized radio-electronic device for controlling the robotic complex of an unmanned aerial vehicle.

На Фиг. 3 изображено:On FIG. 3 shown:

1. Блок управления полетом1. Flight control unit

2. Блок инерциальной навигации2. Block of inertial navigation

3. Блок приема воздушных сигналов3. Air signal receiving unit

4. Типовой соединительный кабель4. Typical connection cable

5. Антенна блока передачи данных широкополосного5. Broadband Antenna

6. Антенна приемника системы спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS6. Antenna of the receiver of the GLONASS/GPS satellite navigation system

Технический результат - повышение точности, надежности и эффективности управления БПЛА.The technical result is an increase in the accuracy, reliability and efficiency of UAV control.

Источники информацииInformation sources

1. Навигация и управление движением. Материалы XXI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением» с международным участием / Науч. редактор д.т.н. проф. О.А. Степанов / Под общ. ред. академика РАН В.Г. Пешехонова. - СПб: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2019.1. Navigation and traffic control. Proceedings of the XXI conference of young scientists "Navigation and traffic control" with international participation / Nauch. editor d.t.s. prof. O.A. Stepanov / Under the general. ed. Academician of the Russian Academy of Sciences V.G. Peshekhonov. - St. Petersburg: State Scientific Center of the Russian Federation JSC Concern Central Research Institute Elektropribor, 2019.

2. 924 Государственный центр беспилотной авиации Министерства обороны Российской Федерации. Перспективы развития и применения комплексов с беспилотными летательными аппаратами. Сборник статей и докладов по материалам ежегодной научно-практической конференции Коломна, 2016 г.2. 924 State Center for Unmanned Aviation of the Ministry of Defense of the Russian Federation. Prospects for the development and use of complexes with unmanned aerial vehicles. Collection of articles and reports based on the materials of the annual scientific and practical conference Kolomna, 2016

3. Мэтью Флинт, Эммануэль Фернандес и Мариос Поликарпу. «Эффективные байесовские методы обновления и хранения неопределенной поисковой информации для БПЛА»//Департамент электротехники и информатики. Университет Цинциннати, Цинциннати, Огайо 45221-0030, США.3. Matthew Flint, Emmanuel Fernandez and Marios Policarpo. "Effective Bayesian methods for updating and storing uncertain search information for UAVs" // Department of Electrical Engineering and Informatics. University of Cincinnati, Cincinnati, Ohio 45221-0030, USA.

4. Хайян Чао, Ен Кан Цао, и Ян Цюань Чэнь «Автопилоты для малых беспилотных летательных аппаратов»: Обзор// Международный журнал управления, автоматизации и систем (2010) 8(1):36-44 DOI 10.1007/sl2555-О10-0105-z.4. Haiyan Chao, Yong Kang Cao, and Yang Quan Chen Autopilots for Small Unmanned Aircraft: A Review// International Journal of Control, Automation and Systems (2010) 8(1):36-44 DOI 10.1007/sl2555-010-0105-z.

Claims (7)

1. Малогабаритное бортовое радиоэлектронное устройство для управления пилотажно-навигационным комплексом беспилотного летательного аппарата самолетного типа, 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 of an aircraft type, 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 и модуля приема воздушных сигналов (МПВС), вычисляющий ориентацию и положение БПЛА 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, automatically stabilizes the UAV motion parameters, stabilizes altitude and speed, performs intelligent flight control of the UAV in accordance with the entered flight task or operator control commands, generates standard control electrical signals fed to the input of typical servo controllers of all UAV control systems, implements communication protocol with the engine control controller, the function of connecting to the flight simulator, which allows to perform HIL simulation in all operating modes TCU that implements firmware algorithms TCU that supports the control of aircraft, helicopter, multi-rotor UAVs, aircraft with vertical takeoff and landing and with a jet propulsion system, collecting information from all sensors of the inertial navigation system and the air signal receiving module (AIAM), calculating orientation and the position of the UAV in space and in accordance with a given flight program, which controls the actuators: servo drives of control planes, valve 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 velocities and g-forces, registers and processes the current values of linear and angular accelerations of the UAV, broadcasts to the TCU complex information about the positioning and dynamics of the UAV 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 magnetic course of the UAV based on the obtained data, containing an array of 3-axis magnetoresistive sensors, the data from which are compared, averaged, validated for falling into the confidence interval, with 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, BIMC software, which has an algorithm for simplified two-stage calibration on B PLA; - 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, using a 19 dB ground antenna and 6 dB airborne antenna, high communication stability and noise immunity in conditions of no line of sight, for example, 1 km / 2 Mbps; - 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 for UAV systems, realizing the function of a controller of various sensors, controlling aircraft systems, 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, control of consumption and charging the aircraft new battery by converting the generator voltage, as well as monitoring all parameters of energy consumption, protection against short circuits, overheating, overcurrent consumption, overvoltage, two-way data exchange with the control unit via the CAN bus. 2. Малогабаритное бортовое радиоэлектронное устройство для управления пилотажно-навигационным комплексом беспилотного летательного аппарата мультироторного типа, состоящее из: БИН, БИМК, БПДШ, РСВД, БПИ, блока управления полетом для малых БПЛА (БУПМ), предназначенного для построения малогабаритных летательных аппаратов мультироторного типа, приема и обработки информации, поступающей от датчиков, БИН, БИМК, управления исполнительными устройствами, информационного обмена с наземным пунктом управления, приема сигналов со спутников системы спутникового глобального позиционирования ГЛОНАСС/GPS, блоков регуляторов скорости вентильного двигателя (РСВД), предназначенных 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, 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. A small-sized on-board radio-electronic device for controlling the flight and navigation complex of a multi-rotor unmanned aerial vehicle, consisting of: BIN, BIMK, BPDSh, RSVD, BPI, a flight control unit for small UAVs (BUPM), designed to build small-sized multi-rotor aircraft, receive and process information from sensors, BIN, BIMK, control actuators, information exchange with a ground station control ohm, receiving signals from satellites of the GLONASS/GPS satellite global positioning system, blocks of brushless 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 monitoring of the rotor position without sensors Hall, high reliability of synchronization of the electric field and the speed of rotation of the rotor, allowing the use of brushless motors in the servo mode, highly accurately controlling the position of the rotor, 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.
RU2021134531A 2021-11-25 Small-sized on-board radio-electronic device for controlling the flight and navigation complex of an unmanned aerial vehicle RU2799748C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021134531A RU2021134531A (en) 2023-05-25
RU2799748C2 true RU2799748C2 (en) 2023-07-11

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8200605B2 (en) * 2006-02-16 2012-06-12 Saab Ab Decision making unit for autonomous platform
WO2016020570A1 (en) * 2014-08-05 2016-02-11 Universidad De Alicante Autonomous flight planning method and system
RU164139U1 (en) * 2015-12-22 2016-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "ПАВЛИН Технологии" INTELLIGENT AUTOMOTIVE CONTROL SYSTEM FOR UNMANNED AIRCRAFT
RU2714977C1 (en) * 2018-10-22 2020-02-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Automatic drone method and system
RU200039U1 (en) * 2020-03-17 2020-10-01 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Самарский Национальный Исследовательский Университет Имени Академика С.П. Королева" (Самарский Университет) Intelligent automatic control system for unmanned aerial vehicles
US20210310826A1 (en) * 2014-09-30 2021-10-07 SZ DJI Technology Co., Ltd. Method, device and system for processing a flight task

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8200605B2 (en) * 2006-02-16 2012-06-12 Saab Ab Decision making unit for autonomous platform
WO2016020570A1 (en) * 2014-08-05 2016-02-11 Universidad De Alicante Autonomous flight planning method and system
US20210310826A1 (en) * 2014-09-30 2021-10-07 SZ DJI Technology Co., Ltd. Method, device and system for processing a flight task
RU164139U1 (en) * 2015-12-22 2016-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "ПАВЛИН Технологии" INTELLIGENT AUTOMOTIVE CONTROL SYSTEM FOR UNMANNED AIRCRAFT
RU2714977C1 (en) * 2018-10-22 2020-02-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Automatic drone method and system
RU200039U1 (en) * 2020-03-17 2020-10-01 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Самарский Национальный Исследовательский Университет Имени Академика С.П. Королева" (Самарский Университет) Intelligent automatic control system for unmanned aerial vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10556705B2 (en) Method and system for recycling motor power of a movable object
US10562611B2 (en) Controlled flight of a multicopter experiencing a failure affecting an effector
EP3482270B1 (en) Magnetic field navigation of unmanned aerial vehicles
Achtelik et al. Design of a flexible high performance quadcopter platform breaking the MAV endurance record with laser power beaming
US9616998B2 (en) Unmanned aerial vehicle/unmanned aircraft system
US10281930B2 (en) Gimbaled universal drone controller
CN101382426A (en) Automatic navigation system for unmanned helicopter
CN110134133A (en) A kind of more rotor automatic control UAV system
RU2799748C2 (en) Small-sized on-board radio-electronic device for controlling the flight and navigation complex of an unmanned aerial vehicle
Aziz et al. Design and implementation of GPS based quadcopter control system
CN206331305U (en) Electricity tune, unmanned plane and its control system
CN114779766A (en) Autonomous obstacle avoidance air-ground amphibious device and control method thereof
RU2021134531A (en) Small-sized onboard radio-electronic device for controlling the flight and navigation complex of an unmanned aerial vehicle
Špinka et al. Energy-aware navigation and guidance algorithms for unmanned aerial vehicles
Ranasinghe et al. Development of gasoline-electric hybrid propulsion surveillance and reconnaissance VTOL UAV
Tretyakov et al. Hardware architecture of a four-rotor UAV for USAR/WSAR scenarios
Sdoukou et al. Hardware Selection Approach For Custom UAVs
Casazola et al. Design Considerations of an Unmanned Aerial Vehicle for Aerial Filming
Yamamoto et al. Research and development of the multifunctional observation and data transfer system for disaster prevention
Gao et al. Design and implementation of UAV delivery system based on combined BeiDou/visual navigation
Zhao Software Defined Flying Wireless Networks
Johnson et al. Development of an autonomous aerial reconnaissance system at Georgia Tech
CN114200821A (en) Medium-sized unmanned helicopter avionics system and framework
Pattar et al. Design and Control of Quad-Copter Using GPS and Inertial Sensors for Parcel Delivery