【发明公布】一种无人机机载飞控计算机设备_宁夏冰核科技有限公司_201910866663.4 

申请/专利权人：宁夏冰核科技有限公司

申请日：2019-09-12

发明/设计人：周保宇;梁瑛;寇光涛;王飞;杜聪斌

公开（公告）日：2019-11-05

代理机构：合肥市科融知识产权代理事务所(普通合伙)

公开（公告）号：CN110412931A

代理人：贠天娥

主分类号：G05B19/042(20060101)

地址：753000 宁夏回族自治区石嘴山市大武口区世纪大道南566号202房

分类号：G05B19/042(20060101)

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2019.11.05#公开

摘要：本发明公开了一种无人机机载飞控计算机设备，包括最小系统板、总线控制器、逻辑芯片和串口扩展电路，所述最小系统板内部设有CPU芯片，所述CPU芯片通过总线驱动与管理模块连接总线控制器，最小系统板通过串口扩展电路连接RS232接口和RS422接口，最小系统板还通过逻辑芯片连接数字IO接口，内部逻辑控制由可编程逻辑芯片完成，实现机载计算机内部逻辑控制和地址译码，本发明能够实现飞行控制、飞行管理、导航制导和自检测等；与具有串行接口的机载设备进行通信；采集机载设备状态并输出开关控制信号等功能。并且在电磁干扰、高低温、振动、冲击等性能指标优越。

主权项：1.一种无人机机载飞控计算机设备，包括飞控计算机板，所述飞控计算机板内部设有最小系统板、总线控制器、逻辑芯片和串口扩展电路，所述最小系统板内部设有CPU芯片，其特征在于，所述CPU芯片通过总线驱动与管理模块连接总线控制器，最小系统板通过串口扩展电路连接RS232接口和RS422接口，最小系统板还通过逻辑芯片连接数字IO接口，内部逻辑控制由可编程逻辑芯片完成，实现机载计算机内部逻辑控制和地址译码，最小系统板通过RS232接口与具有串行接口的机载设备进行通信；采集机载设备状态并输出开关控制信号来控制无人机的动作。

全文数据：一种无人机机载飞控计算机设备技术领域本发明涉及计算机技术领域，具体是一种无人机机载飞控计算机设备。背景技术目前大多数的工业级飞控计算机都采用高集成度设计将飞控计算机器件压缩在一到两个电路板上，但是系统自检时不能并能将故障定位到现场可更换单元（LRU），不具有外场维修能力，给现场维修更换带来了不必要的麻烦。现有产品多采用SPI、I2C和MiniUSB接口,不具有网络硬件接口，不能进行网络调试。内部芯片多采用基于ARM内核的微处理器芯片，运算能力相对较低，不能执行较为复杂的任务。元器件多采用进口商用级芯片，不能满足工业级无人机对保密性和可靠性的要求，亦不能满足恶劣环境的作业需求。现有产品为简化设计，一般通过电子陀螺仪感知飞行器姿态，其性能相对于机械式陀螺仪具有加大差距，主要表现为可靠性较低，测量精度较低，需要进行多传感器数据融合方能进行姿态估计，进一步降低姿态测量的可靠性。发明内容本发明的目的在于提供一种无人机机载飞控计算机设备，以解决所述背景技术中提出的问题。为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人机机载飞控计算机设备，包括飞控计算机板，所述飞控计算机板内部设有最小系统板、总线控制器、逻辑芯片和串口扩展电路，所述最小系统板内部设有CPU芯片，所述CPU芯片通过总线驱动与管理模块连接总线控制器，最小系统板通过串口扩展电路连接RS232接口和RS422接口，最小系统板还通过逻辑芯片连接数字IO接口，内部逻辑控制由可编程逻辑芯片完成，实现机载计算机内部逻辑控制和地址译码，最小系统板通过RS232接口与具有串行接口的机载设备进行通信；采集机载设备状态并输出开关控制信号来控制无人机的动作。作为本发明进一步的方案：所述飞控计算机上还连接有存储器和USB接口。作为本发明再进一步的方案：所述飞控计算机还通过网口协议芯片连接调试网口。作为本发明再进一步的方案：所述飞控计算机上还连接有定时器和内存RAM。作为本发明再进一步的方案：所述飞控计算机上采用国产龙芯处理器。作为本发明再进一步的方案：所述所述飞控计算机板具有现场可更换单元（LRU）。作为本发明再进一步的方案：所述飞控计算机板具有高精度32路AD，用于垂直陀螺、左右升降控制量、左右升降舵偏角、方向舵控制量、方向舵偏角、风门控制量、风门舵偏角、发动机缸体温度、电源电压等的采集。作为本发明再进一步的方案：所述飞控计算机板同时兼容VxWorks和国产锐化操作系统。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够实现飞行控制、飞行管理、导航制导和自检测等；与具有串行接口的机载设备进行通信；采集机载设备状态并输出开关控制信号等功能。自检时能将故障定位到现场可更换单元（LRU），平均修复时间小于1小时。选用国产龙芯处理器、兼容国产锐化操作系统，提高了安全性。并且在电磁干扰、高低温、振动、冲击等性能指标优越。附图说明图1是本发明的整体方框图。图2是总线控制器的电路图。图3是串口扩展电路的电路图。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。实施例1：请参阅图1-3，为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人机机载飞控计算机设备，包括飞控计算机板，所述飞控计算机板内部设有最小系统板、总线控制器、逻辑芯片和串口扩展电路，所述最小系统板内部设有CPU芯片，所述CPU芯片通过总线驱动与管理模块连接总线控制器，最小系统板通过串口扩展电路连接RS232接口和RS422接口，最小系统板还通过逻辑芯片连接数字IO接口，内部逻辑控制由可编程逻辑芯片完成，实现机载计算机内部逻辑控制和地址译码，最小系统板通过RS232接口与具有串行接口的机载设备进行通信；采集机载设备状态并输出开关控制信号来控制无人机的动作。本发明选用Lattice公司的2片ispMACH4512芯片完成内部信号逻辑控制及数字IO信号的生成。搭载GPSGLONASSBD三合一卫星导航接收机、机械陀螺仪、动静压传感器等拥有极高的精度，并且在电磁干扰、高低温、振动、冲击等性能指标优越。如图2所示，CAN总线,它是一种多主方式的串行通讯总线,基本设计规范要求有较高的位速率,高抗干扰性,而且能够检测出产生的任何错误。信号传输距离达到10Km时,仍然可提供高达5Kbps的数据传输速率。SJA1000是一种独立控制器，用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制（CAN），TJA1050 是CAN收发器，它的设计采用了先进的绝缘硅SOI技术进行处理,以及最新的EMC技术,所以TJA1050具有优良的EMC性能。如图3所示，串行接口用于同具有相同接口的机载设备进行数据交换。串行接口的数据格式、波特率等可以通过软件进行设置，通过硬件实现串行信号的电平转换。最小系统板自带2路串行口，采用其自带的COM1作为调试串行口。利用3片ST16C654扩展12路串行口，ST16C654是一款高度集成、高性能的增强型4通道UART，拥有64Bytes的FIFO，并提供Intel和Motorola两种工作模式，可以兼容绝大部分的CPU，软件资源丰富，方便用户应用。串行口的波特率软件可调，最高可达115.2Kbps。为了增加可靠性及抗干扰，全部串行信号采用光电隔离。实施例2，在实施例1的基础上，CPU芯片上还连接有存储器和USB接口。CPU芯片上还连接有晶振。CPU芯片上还连接有定时器和内存RAM。CPU芯片上还连接有看门狗。CPU芯片还通过网口协议芯片连接调试网口。CPU芯片还通过串口协议芯片连接调试串口。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

权利要求：1.一种无人机机载飞控计算机设备，包括飞控计算机板，所述飞控计算机板内部设有最小系统板、总线控制器、逻辑芯片和串口扩展电路，所述最小系统板内部设有CPU芯片，其特征在于，所述CPU芯片通过总线驱动与管理模块连接总线控制器，最小系统板通过串口扩展电路连接RS232接口和RS422接口，最小系统板还通过逻辑芯片连接数字IO接口，内部逻辑控制由可编程逻辑芯片完成，实现机载计算机内部逻辑控制和地址译码，最小系统板通过RS232接口与具有串行接口的机载设备进行通信；采集机载设备状态并输出开关控制信号来控制无人机的动作。2.根据权利要求1所述的一种无人机机载飞控计算机设备，其特征在于，所述飞控计算机上还连接有存储器和USB接口。3.根据权利要求1所述的一种无人机机载飞控计算机设备，其特征在于，所述飞控计算机还通过网口协议芯片连接调试网口。4.根据权利要求1所述的一种无人机机载飞控计算机设备，其特征在于，所述飞控计算机板采用国产龙芯处理器。5.根据权利要求1所述的一种无人机机载飞控计算机设备，其特征在于，所述飞控计算机板具有现场可更换单元（LRU）。6.根据权利要求1所述的一种无人机机载飞控计算机设备，其特征在于，所述飞控计算机板具有高精度32路AD，用于垂直陀螺、左右升降控制量、左右升降舵偏角、方向舵控制量、方向舵偏角、风门控制量、风门舵偏角、发动机缸体温度、电源电压等的采集。7.根据权利要求1-6任一所述的一种无人机机载飞控计算机设备，其特征在于，所述飞控计算机板同时兼容VxWorks和国产锐化操作系统。

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