專利名稱：一種基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種小型無人飛行器，，尤其是其控制系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景無人駕駛飛機(jī)是一種以無線電遙控或由自身程序控制為主的不載人飛行器，與載人飛機(jī)相比，它具有體積小、造價(jià)低、使用方便、對環(huán)境要求低的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍事，電力，測繪，森林防蟲防火，勘探，監(jiān)控及相關(guān)科研系統(tǒng)。傳統(tǒng)的小型無人機(jī)系統(tǒng)通常由遙控接收機(jī)34，飛控電腦39，舵機(jī)35、36、37，數(shù)傳電臺(tái)33，傳感器38，和電池系統(tǒng)40組成，通常采用無線遙控航模的構(gòu)架，即所有的外設(shè)都是連接在飛控電腦39上的，整個(gè)系統(tǒng)以飛控電腦39為中心，如附圖1所示，這種系統(tǒng)有以下不足1、系統(tǒng)不易擴(kuò)充，傳統(tǒng)的無人機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)完成后，基本上無法擴(kuò)充；2、接口不統(tǒng)一，接口種類較多，航模插接件可靠性難以保證；3、系統(tǒng)中的設(shè)備除了數(shù)傳電臺(tái)其他設(shè)備都是單向傳輸信號，無法實(shí)時(shí)的反映系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)；4、缺乏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)中通常有多個(gè)無線傳輸系統(tǒng)，相互可能產(chǎn)生干擾；5、單主機(jī)系統(tǒng)，所有的信息處理依賴于飛控電腦，主機(jī)處理壓力大；6、系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)設(shè)備的冗余備份，設(shè)備出現(xiàn)故障，無法隔離
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，由于采用總線設(shè)備的系統(tǒng)的構(gòu)架，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了共享型冗余和排他型冗余技術(shù)，具有實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性高、速率快、擴(kuò)充接點(diǎn)容易、相對成本低廉的特點(diǎn)。其中共享型冗余是指總線系統(tǒng)中可以同時(shí)工作，同時(shí)廣播數(shù)據(jù)，同時(shí)執(zhí)行任務(wù)的同一類型設(shè)備，例如系統(tǒng)中可以有多個(gè)總線GPS設(shè)備，每一個(gè)GPS設(shè)備都可以向總線上廣播所收到的數(shù)據(jù)，具體這些數(shù)據(jù)如何使用是數(shù)據(jù)消費(fèi)者所關(guān)心的問題，舵機(jī)也是一種共享型的冗余設(shè)備，多個(gè)總線舵機(jī)可以消費(fèi)同一個(gè)位置命令，執(zhí)行相同的動(dòng)作序列，共享型冗余設(shè)備的數(shù)據(jù)消費(fèi)方式由組態(tài)管理系統(tǒng)定義。排他型冗余是指總線系統(tǒng)中同一時(shí)刻某一類型的設(shè)備只能有一個(gè)設(shè)備在工作，其他備份的設(shè)備只能等更高優(yōu)先級的設(shè)備讓出數(shù)據(jù)生產(chǎn)權(quán)后才能依次向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)；例如飛控電腦就是排他型總線設(shè)備，組態(tài)管理系統(tǒng)定義了設(shè)備的地址(ID)，也就決定了設(shè)備的優(yōu)先權(quán)力，只有優(yōu)先級最高的飛控電腦設(shè)備能向總線上發(fā)送控制指令，只有在最高優(yōu)先級飛控電腦失效的情況下，次高優(yōu)先權(quán)的飛控電腦才會(huì)自動(dòng)替補(bǔ)該設(shè)備的工作。按照本實(shí)用新型提供的一種包括以CAN總線網(wǎng)絡(luò)作為通訊基礎(chǔ)的并遵守統(tǒng)一的通訊協(xié)議的總線設(shè)備，所述的總線設(shè)備包括數(shù)傳電臺(tái)、總線傳感器、飛控電腦、電源系統(tǒng)、舵機(jī)、任務(wù)設(shè)備和數(shù)據(jù)記錄儀，所述的總線設(shè)備分別連接于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的接口，并與所述的 CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通訊，其中，CAN總線協(xié)議本身是短數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，具有非破壞性仲裁和錯(cuò)誤糾正機(jī)制，該系統(tǒng)所有的設(shè)備都使用總線連接進(jìn)行信息交換，在本系統(tǒng)中，飛控電腦通過CAN總線讀取到總線傳感器的各種飛行參數(shù)，通過自身的程序控制驅(qū)動(dòng)舵機(jī)及任務(wù)設(shè)備執(zhí)行相關(guān)的動(dòng)作，控制飛行器的姿態(tài)、飛行方向和速度，拍照或攝像，并將相關(guān)的信息通過CAN總線發(fā)送到地面站，同時(shí)也通過CAN總線接收來自地面站傳來的控制指令；所有CAN 總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都被記錄的總線記錄儀中，作為將來的飛行日志和事后分析材料，總線電源管理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)向總線上的其他設(shè)備提供能源，并發(fā)送當(dāng)前電源的各種相關(guān)信息。該系統(tǒng)中所使用的設(shè)備都是以CAN總線通訊為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，設(shè)備之間通過總線系統(tǒng)連接，接口和通訊協(xié)議統(tǒng)一。根據(jù)本實(shí)用新型提供的用基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，還具有如下附屬技術(shù)特征所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)包括有四根傳輸電纜，所述的四根傳輸電纜分別是電源正極VCC，電源負(fù)極GND，信號線CAN-H，信號線CAN-L，其中CAN-H和CAN-L是差分信號傳輸， 有很強(qiáng)的抗干擾能力，傳統(tǒng)舵機(jī)只有三根線是分別是電源負(fù)極GND，電源正極VCC，信號線 SIGNAL，抗干擾能力差。所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)具有多個(gè)設(shè)備連接接口，每一個(gè)接口都是對等的，所有接口是沒有區(qū)分的，不分順序，可隨意插接、相互替換，CAN設(shè)備可以連接在任意接口上。還包括設(shè)備組態(tài)管理系統(tǒng)，所述的設(shè)備組態(tài)管理系統(tǒng)與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)的接口連接，并與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通訊。設(shè)備組態(tài)管理系統(tǒng)是一個(gè)用于綁定各個(gè)總線設(shè)備消費(fèi)關(guān)系的地面管理系統(tǒng)，是初始化總線設(shè)備的必要手段。組態(tài)管理系統(tǒng)的工作是對總線設(shè)備進(jìn)行ID分配、工作速率定義、設(shè)備參數(shù)的初始化工作，定義各個(gè)總線設(shè)備之間的生產(chǎn)者數(shù)據(jù)和消費(fèi)者數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，設(shè)置的結(jié)果保存在各個(gè)總線設(shè)備的子系統(tǒng)中， 不同的綁定方法，決定不同系統(tǒng)工作的工作方式，因此通過組態(tài)管理系統(tǒng)可以靈活的將一組相同的物理總線設(shè)備定義成不同邏輯功能的系統(tǒng)，每個(gè)特定的邏輯系統(tǒng)只需要用組態(tài)管理系統(tǒng)初始化一次。還包括地面站管理系統(tǒng)，所述的地面站管理系統(tǒng)與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)的接口連接，并與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通訊。地面站管理系統(tǒng)用來規(guī)劃飛行任務(wù)和飛行軌跡并監(jiān)控飛行器工作狀態(tài)，通過地面站管理系統(tǒng)制定飛行計(jì)劃，并將計(jì)劃生成的飛行軌跡數(shù)據(jù)和任務(wù)數(shù)據(jù)通過地面的總線網(wǎng)絡(luò)由地面的數(shù)傳電臺(tái)(橋接)發(fā)送到機(jī)載的總線網(wǎng)絡(luò)上，可以由飛控電腦保存并執(zhí)行這些軌跡和任務(wù)，由于整個(gè)系統(tǒng)是基于總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，因此舵機(jī)和任務(wù)設(shè)備可以直接通過總線控制，特殊情況下也可由地面站管理完全取代飛控電腦的功能，由地面站管理系統(tǒng)根據(jù)機(jī)載的傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算姿態(tài)并直接發(fā)送飛行控制指令給舵機(jī)和任務(wù)設(shè)備，這是傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的；同時(shí)，地面站管理系統(tǒng)通過總線網(wǎng)絡(luò)讀取機(jī)載設(shè)備的各種信息，并通過用戶界面顯示并記錄下來。簡單的說，地面站管理系統(tǒng)是飛控電腦的數(shù)據(jù)生產(chǎn)者，同時(shí)又是整個(gè)系統(tǒng)中總線設(shè)備的數(shù)據(jù)消費(fèi)者所述的數(shù)傳電臺(tái)為兩個(gè)，其中一個(gè)數(shù)傳電臺(tái)為備用；數(shù)傳電臺(tái)是一個(gè)總線網(wǎng)橋設(shè)備，是完成實(shí)現(xiàn)空中和地面總線網(wǎng)絡(luò)橋接工作，傳統(tǒng)的小型無人機(jī)系統(tǒng)中只有飛控電腦才能和數(shù)傳電臺(tái)通訊，在基于總線的小型無人機(jī)控制系統(tǒng)中，所有的總線設(shè)備都可以通過數(shù)傳電臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備交換信息，無論這些設(shè)備在空中還是在地面。所述的飛控電腦為兩個(gè)或者多個(gè)，其中一個(gè)飛控電腦處于工作狀態(tài)，其他飛控電腦作為排他型冗余備份。通過讀取總線上的傳感器數(shù)據(jù)，結(jié)合地面站的指令或者自身的程序控制，計(jì)算飛行器的姿態(tài)，方向，速度，任務(wù)等控制數(shù)據(jù)并發(fā)送到總線上供總線舵機(jī)和總線任務(wù)系統(tǒng)消費(fèi)，根據(jù)優(yōu)先級和功能不同，在一個(gè)冗余系統(tǒng)的飛行器中可以有多個(gè)總線飛控電腦。所述的總線傳感器包括基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)傳感器，所述的傳感器包括GPS 傳感器、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、氣壓傳感器和由磁羅盤、陀螺儀、加速度傳感器組合而成的基于總線通訊的AHRS慣性測量單元。這些傳感器通過自身的微處理器將采集的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的總線協(xié)議，廣播到總線網(wǎng)絡(luò)中，總線傳感器是這些數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者。所述的采集GPS數(shù)據(jù)的GPS傳感器為一個(gè)或多個(gè)，傳感器是共享型冗余設(shè)備，同一類型的傳感器可以有多個(gè)冗余備份。所述的每組舵機(jī)的數(shù)量可以是一至多個(gè)，舵機(jī)是共享型冗余設(shè)備，正常工作時(shí)，所有的舵機(jī)都執(zhí)行相同的命令序列，只有當(dāng)某個(gè)舵機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)故障舵機(jī)才被總線隔離成從動(dòng)設(shè)備，舵機(jī)是使用總線協(xié)議控制的舵機(jī)系統(tǒng)，舵機(jī)除了能消費(fèi)飛控電腦或者地面站生產(chǎn)的控制數(shù)據(jù)外，還能將舵機(jī)自身的位置、溫度、工作電流、工作電壓、扭矩等信息實(shí)時(shí)的上傳到總線網(wǎng)絡(luò)，可以通過組態(tài)管理系統(tǒng)設(shè)置舵機(jī)正反舵、速度比例、角度比例、左右極點(diǎn)、中立點(diǎn)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)電流、最大輸出扭矩等屬性信息。所述的電源系統(tǒng)為兩個(gè)，電源系統(tǒng)是負(fù)責(zé)向整個(gè)飛行器提供電源供應(yīng)和電源路徑管理，支持多電池共享備份，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)電池的電壓，電流溫度等信息，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到總線網(wǎng)絡(luò)，供其他設(shè)備消費(fèi)。所述的數(shù)據(jù)記錄儀包括內(nèi)置電池和實(shí)時(shí)鐘，還包括無線電信標(biāo)裝置；數(shù)據(jù)記錄儀是將總線上所有傳遞的數(shù)據(jù)記錄到內(nèi)置的非易失性存儲(chǔ)器中，自身具有后備電池，提供無線電信標(biāo)的功能，數(shù)據(jù)記錄儀實(shí)現(xiàn)了“黑匣子”的功能，可用于數(shù)據(jù)回放、事故分析和飛行器定位的功能。所述的任務(wù)設(shè)備包括總線云臺(tái)，總線攝像機(jī)和總線照相機(jī)，總線開傘設(shè)備。這些設(shè)備都是和具體的無人器系統(tǒng)相關(guān)，它們生產(chǎn)和自身屬性相關(guān)的數(shù)據(jù)并廣播到總線上，并消費(fèi)來自飛控電腦和地面站管理系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)，可以根據(jù)任務(wù)的需要擴(kuò)充任務(wù)設(shè)備。按照本實(shí)用新型提供的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)和方法其上的一組總線設(shè)備通過組態(tài)管理系統(tǒng)確定其設(shè)備地址(ID)和設(shè)備的優(yōu)先關(guān)系，綁定數(shù)據(jù)映射， 建立了總線設(shè)備之間的層次和數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和消費(fèi)者關(guān)系，定義其特定功能組成的無人飛行器控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過地面站管理系統(tǒng)規(guī)劃航跡和任務(wù)，執(zhí)行特定軌跡的飛行和任務(wù)并反饋相關(guān)的信息，本系統(tǒng)具如下技術(shù)效果1、設(shè)備之間靠總線網(wǎng)絡(luò)連接，總線網(wǎng)絡(luò)是純數(shù)字通訊，具有很強(qiáng)的抗干擾能力；2、多主機(jī)系統(tǒng)，總線上的每一個(gè)設(shè)備都是智能設(shè)備，內(nèi)置微處理器，可對數(shù)據(jù)預(yù)加工；3、所有的總線設(shè)備都具備雙向通訊的能力，總線上的設(shè)備既能生產(chǎn)數(shù)據(jù)，又能消費(fèi)其他設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；[0032]4、總線設(shè)備可以在邏輯和物理上實(shí)現(xiàn)冗余，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)同類型設(shè)備的冗余備份；5、接口統(tǒng)一，容易擴(kuò)展，系統(tǒng)伸縮性好，新的總線設(shè)備很容易擴(kuò)充到總線網(wǎng)絡(luò)中來；6、通訊數(shù)據(jù)是生產(chǎn)者消費(fèi)者模型，支持同一類型數(shù)據(jù)有多個(gè)生產(chǎn)者和多個(gè)消費(fèi)者；7、可自動(dòng)隔離出現(xiàn)故障的設(shè)備。

圖1 傳統(tǒng)小型無人機(jī)系統(tǒng)構(gòu)架；圖2 按本實(shí)用新型提供的一種基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架圖；圖3 與圖3中相配合的地面總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖；圖4 基于單物理總線的小型無人飛行器實(shí)施構(gòu)架圖。
具體實(shí)施方式
如圖2、3所示，按本明提供的一種基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)中的總線設(shè)備包括數(shù)傳電臺(tái)25、總線傳感器沈、飛控電腦27、電源系統(tǒng)觀、舵機(jī)四、任務(wù)設(shè)備30 和數(shù)據(jù)記錄儀31，相應(yīng)地，地面站包括了數(shù)傳電臺(tái)41、擴(kuò)展接口 42、地面站管理系統(tǒng)43和組態(tài)管理系統(tǒng)44，其中，所有的總線設(shè)備以CAN總線網(wǎng)絡(luò)111作為通訊基礎(chǔ)的并遵守統(tǒng)一的通訊協(xié)議，CAN總線網(wǎng)絡(luò)具有多個(gè)設(shè)備接口，總線設(shè)備分別連接于CAN總線網(wǎng)絡(luò)111的接口， 并與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)111進(jìn)行雙向通訊，其中CAN總線網(wǎng)絡(luò)111包括有四根傳輸電纜， 所述的四根傳輸電纜分別是電源正極VCC，電源負(fù)極GND，信號線CAN-H，信號線CAN_L(圖中未示出)，組態(tài)管理系統(tǒng)44和地面站管理系統(tǒng)43與CAN總線網(wǎng)絡(luò)111的接口連接，并與 CAN總線網(wǎng)絡(luò)111進(jìn)行雙向通訊。如圖4所示，該系統(tǒng)包括兩個(gè)數(shù)傳電臺(tái)1、2，兩個(gè)飛控電腦3、4，七個(gè)總線傳感器5、 6、7、8、9、10、11，八個(gè)總線舵機(jī)13、14、15、16、17、18、19、20，一個(gè)任務(wù)設(shè)備12，總線數(shù)據(jù)記錄儀23，擴(kuò)展接口 M以及連接這些設(shè)備的總線網(wǎng)絡(luò)電纜，還包括電源系統(tǒng)，電源系統(tǒng)包括兩個(gè)電池21,22,其中數(shù)傳電臺(tái)1、2，是排他型冗余設(shè)備，即正常情況只有數(shù)傳電臺(tái)1在工作，數(shù)傳電臺(tái)2 處于靜默狀態(tài)，僅當(dāng)電臺(tái)1失效，電臺(tái)2才自動(dòng)替補(bǔ)電臺(tái)1的工作。飛控電腦3、4，是以排他型冗余的方式存在的，正常情況下只有飛控電腦3會(huì)向總線上廣播舵機(jī)和任務(wù)系統(tǒng)的控制指令，僅當(dāng)飛控電腦3失效，飛控電腦4才會(huì)替補(bǔ)飛控電腦 3的工作。GPS傳感器5、6，它們是共享型冗余設(shè)備，傳感器5和6各自獨(dú)立的工作，并同時(shí)將各自采集的GPS數(shù)據(jù)廣播到總線上，作為GPS數(shù)據(jù)的消費(fèi)者的飛控電腦3和4以及地面站管理系統(tǒng)，可以優(yōu)先使用總線GPS傳感器5的數(shù)據(jù)，或者同時(shí)使用傳感器5、6的數(shù)據(jù)做集合運(yùn)算，以達(dá)到更高的精度。[0046]三軸AHRS慣性測量單元7、8，內(nèi)置了 XYZ三個(gè)軸的加速度傳感器和XYZ三個(gè)軸的陀螺傳感器，還集成了三個(gè)軸的磁羅盤，組成了 9自由度的測量單元，它們是共享型冗余設(shè)備，各自獨(dú)立的工作，實(shí)時(shí)采集飛行器的XYZ三軸加速度和XYZ三軸滾轉(zhuǎn)信息，和GPS總線傳感器5、6 —樣，三軸AHRS慣性測量單元7、8產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的使用方式由它們的消費(fèi)者決定?？账賯鞲衅?、氣壓傳感器10及溫度傳感器11，總線上任何對它們數(shù)據(jù)感興趣的設(shè)備都可能成為它們的消費(fèi)者。任務(wù)設(shè)備12，它由飛控電腦3、4或者直接由地面站管理系統(tǒng)控制工作，這些設(shè)備也根據(jù)需要配置成共享型冗余設(shè)備。舵機(jī)分為四組，分別是舵機(jī)13、14，舵機(jī)15、16，舵機(jī)17、18，舵機(jī)19、20，其是共享
型冗余設(shè)備，每一組共享型設(shè)備消費(fèi)同一個(gè)控制指令，它們的分組和消費(fèi)映射是由組態(tài)管理系統(tǒng)決定?？偩€舵機(jī)是一種雙向通訊的設(shè)備，它不僅能接受來自總線的控制指令，還能實(shí)時(shí)的向總線反饋它自身的狀態(tài)，利用這個(gè)特性，總線上的共享型冗余舵機(jī)可以完成相互自檢，相互備份的功能，當(dāng)某個(gè)舵機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)隔離該舵機(jī)，該舵機(jī)以隨動(dòng)方式運(yùn)行，提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性。電源系統(tǒng)包括電池21、22，在這個(gè)系統(tǒng)中，是采用雙電源管理器的共享型冗余配置，電池21、22同時(shí)工作，可同時(shí)向系統(tǒng)提供電源，或者按照組態(tài)管理系統(tǒng)的設(shè)定依次提供電源，并同時(shí)向總線網(wǎng)絡(luò)廣播自身的工作狀態(tài)，包括當(dāng)前電壓、電流、剩余容量、溫度等信息，電池21、22中任意一個(gè)設(shè)備失效，另外一個(gè)設(shè)備都會(huì)承擔(dān)它們的工作。數(shù)據(jù)記錄儀23，是總線上所有其他設(shè)備的數(shù)據(jù)消費(fèi)者，即總線數(shù)據(jù)記錄儀消費(fèi)所有的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的記錄在內(nèi)部的非易失存儲(chǔ)器中，除此之外，總線數(shù)據(jù)記錄儀內(nèi)置電池和實(shí)時(shí)鐘，還包括有無線電信標(biāo)裝置，一旦飛行器發(fā)生故障，總線數(shù)據(jù)記錄儀可以向外廣播飛行器的坐標(biāo)，便于地面工作人員查找定位。擴(kuò)展接口 24，可滿足將來系統(tǒng)擴(kuò)充的需求，同時(shí)也可作為診斷和測試使用的接口。任務(wù)設(shè)備包括總線云臺(tái)、總線攝像機(jī)和總線照相機(jī)、總線開傘設(shè)備，圖中未示出， 可根據(jù)具體需求安裝于小型飛行器機(jī)身上。上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型之用，而并非是對本實(shí)用新型的限制，有關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在此基礎(chǔ)上，還可以做出多種變更和改進(jìn)方案，而不脫離本實(shí)用新型的精神和保護(hù)范圍。本權(quán)利要求書中，希望已經(jīng)包含了符合本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)和范圍的所有這些變更和改進(jìn)方案。
權(quán)利要求1.一種基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于包括以CAN總線網(wǎng)絡(luò)作為通訊基礎(chǔ)的并遵守統(tǒng)一的通訊協(xié)議的的總線設(shè)備，所述的總線設(shè)備包括數(shù)傳電臺(tái)、總線傳感器、飛控電腦、電源系統(tǒng)、舵機(jī)、任務(wù)設(shè)備和數(shù)據(jù)記錄儀，所述的總線設(shè)備分別連接于 CAN總線網(wǎng)絡(luò)的接口，并與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)包括有四根傳輸電纜，所述的四根傳輸電纜分別是電源正極VCC，電源負(fù)極GND，信號線CAN-H，信號線CAN-L，其中信號高CAN-H和信號低CAN-L是差分信號傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)具有多個(gè)設(shè)備接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于還包括設(shè)備組態(tài)管理系統(tǒng)，所述的設(shè)備組態(tài)管理系統(tǒng)與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)的接口連接，并與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通訊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于還包括地面站管理系統(tǒng)，所述的地面站管理系統(tǒng)與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)的接口連接，并與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通訊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)傳電臺(tái)為一個(gè)或多個(gè)，多個(gè)數(shù)傳電臺(tái)以排他型冗余方式存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于所述的總線傳感器包括基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)傳感器，所述的傳感器包括GPS傳感器、內(nèi)置了 XYZ三個(gè)軸的加速度傳感器和XYZ三個(gè)軸的陀螺傳感器，還集成了三個(gè)軸的磁羅盤，組成了 9自由度的測量單元AHRS，溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和氣壓傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于所述的采集GPS數(shù)據(jù)的GPS傳感器為一個(gè)或一個(gè)以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于所述的舵機(jī)為一個(gè)或多個(gè)，當(dāng)所述的舵機(jī)為多個(gè)時(shí)，可以分為多組，以共享型冗余方式工作，所述的舵機(jī)由總線直接控制；所述的舵機(jī)是一種雙向通訊的設(shè)備，它不僅能接受來自CAN總線的控制指令，還能實(shí)時(shí)的向CAN總線反饋它自身的狀態(tài)；所述的舵機(jī)可以完成相互自檢、相互備份，當(dāng)某個(gè)舵機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)隔離該舵機(jī)，該舵機(jī)以隨動(dòng)方式運(yùn)行，提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電源系統(tǒng)為兩個(gè)，以共享型冗余方式存在。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)記錄儀包括內(nèi)置電池和實(shí)時(shí)鐘，還包括無線電信標(biāo)裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于所述的任務(wù)設(shè)備包括總線云臺(tái)，總線攝像機(jī)和總線照相機(jī)，總線開傘設(shè)備，所述的任務(wù)設(shè)備由所述的飛控電腦或者直接由地面站管理系統(tǒng)控制工作，所述的任務(wù)設(shè)備可以根據(jù)需要配置成共享型冗余設(shè)備。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于總線通訊的小型無人飛行器控制系統(tǒng)，包括CAN總線網(wǎng)絡(luò)作為通訊基礎(chǔ)的并遵守統(tǒng)一的通訊協(xié)議的數(shù)傳電臺(tái)、總線傳感器、飛控電腦、電源系統(tǒng)、舵機(jī)、任務(wù)設(shè)備和數(shù)據(jù)記錄儀，所述的數(shù)傳電臺(tái)、總線傳感器、飛控電腦、電源系統(tǒng)、舵機(jī)、任務(wù)設(shè)備和數(shù)據(jù)記錄儀分別連接于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的接口，并與所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通訊，本系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性高、速率快、擴(kuò)充接點(diǎn)容易、相對成本低廉的特點(diǎn)。
文檔編號G05B19/418GK202166892SQ20112031413
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者朱驊, 陶思良 申請人:北京安翔動(dòng)力科技有限公司