保证处理器意外重启后能及时获得可用的参数；
[0019]所述Flash存储单元主要用于保存飞行设置参数及备用的航路点数据，并通过标准的SPI接口与主控DSP通信;Flash存储单元用于保存飞行设置参数及备用的航路点数据，同时可以用于飞行过程中飞行数据的记录，保证在测控链路出现问题的情况下，有可用的数据用于对飞行过程进行分析。
[0020]所述接收机信号采集单元用来采集来自地面遥控器的控制指令，实施例中采用ST公司的STM32F10332位增强型单片机采集遥控器的各个通道的控制指令，并把数据打包处理后转换成标准串口模式，与主控DSP的SCI接口通信；
[0021]所述位置/姿态/航向测量单元采用可更换的集成模块，包括三轴加速度计，三轴角速率陀螺，三轴磁力计和GPS接收机，加速度计用来测量无人机的三轴加速度，陀螺用来测量无人机的三轴角速率，磁力计用来测量沿三个方向的磁场强度，GPS接收机用来接收卫星的信号，并解算成无人机的位置、高度、地速、航向信息，测量单元通过串口与导航DSP相连。
[0022]气压高度传感器采用静压传感器来测量无人机周围环境的静压值，本发明采用Measurement公司的MS5611数字气压测量芯片，通过标准的SPI接口与导航DSP相连；
[0023]空速采集装置采用动压传感器，测量无人机前进方向的气压与静压的差值，本发明采用Honeywell公司的26PC系列微结构压力传感器，经过一定的运算放大电路后，进行AD芯片采集，并通过SPI接口直接与导航DSP通信；
[0024]温度采集装置采用铂热电阻，经由运算放大电路后直接连接到导航DSP自带的AD数据采集端；
[0025]转速采集装置采用成品的光电码盘，经由电压转换芯片后直接连接到导航DSP的1P ；
[0026]电压采集装置直接连接无人机的总电源电压，经过高精度的电阻进行分压，分压值经由运算放大电路后直接连接到导航DSP自带的AD数据采集端；
[0027]所述串口输入输出单元包括RS232、RS422等串口形式;RS232主要用来接收发送位置/姿态/航向测量单元的数据信号，云台载荷系统的通信、控制信号，同时实现自驾仪与地面控制站之间的通信;RS232在本实施例中，导航DSP与主控DSP分别有3路串口输入输出通道。导航DSP的串口输入输出主要用于处理位置/姿态/航向测量单元数据，主控DSP的串口输入输出主要用于处理遥控/遥测数据及相机的控制；
[0028]所述故障自诊断与复位单元实时监控主控DSP的工作状态，在监测到主控DSP出现非正常状态的情况下，可以通过故障自诊断与复位单元重启主控DSP，提高系统的可靠性；为保证各处理模块稳定可靠的工作，除了在自身的上电复位和看门狗电路之外，特别添加了主控DSP监控导航DSP的心跳信号。一旦发生心跳信号丢失，立即对导航DSP进行系统复位，从而保证飞行控制安全；
[0029]—体化的单板统一供电单元按照板载器件的供电需求，对外围的供电电源进行不同范围的电平转换，为板载设备提供不同的工作电压，无需复杂的线路连接，单板统一供电单元为无人机自驾仪提供+5￥、+3.3￥、+1.利三档工作电压，分别采用对应的电压转换芯片。同时为了获得更好的电压性能，降低纹波对信号的串扰，模拟电路和数字电路通过磁珠分开单独接地，保证系统的简洁性与可靠性；
[0030]应当指出，本发明并不局限于以上特定实施例，本领域技术人员可以在权利要求的保护范围内做出任何变形或改进，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种单板模块化高可靠性的无人机自驾仪，其特征在于:包括单块电路板，在单块电路板上集成了双DSP处理器、板载共享内存、Flash存储单元、接收机信号采集单元、板载数据测量单元、位置/姿态/航向测量单元、串口输入输出单元、故障自诊断与复位单元、单板统一供电单元； 所述双DSP处理器分别为导航DSP、主控DSP;所述板载共享内存分别与导航DSP和主控DSP连接;所述Flash存储单元连接在主控DSP上;所述接收机信号采集单元采集来自地面遥控器的控制指令，并传输至主控DSP ；主控DSP自带的PffM输出模块输出标准的PffM信号，经过光耦隔离与放大，用于驱动执行机构，控制无人机飞行； 所述板载数据测量单元包括气压高度传感器、空速采集传感器，温度采集装置、转速采集装置、电压采集装置;所述气压高度传感器通过标准的SPI接口与导航DSP相连;所述空速采集传感器通过运算放大电路后经AD采样芯片转换成数字信号，并通过SPI接口与导航DSP相连，将数字信号传输至导航DSP;所述温度采集装置经由运算放大电路后直接连接到导航DSP的AD数据采集端;所述转速采集装置经由电压转换电路后直接连接到导航DSP的1 口；所述电压采集装置连接无人机的总电源电压，经过电阻进行分压，分压值经由运算放大电路后直接连接到导航DSP自带的AD数据采集端； 所述位置/姿态/航向测量单元包括三轴角速率陀螺、三轴加速度计、三轴磁力计和GPS接收机;所述位置/姿态/航向测量单元通过串口与导航DSP相连。2.根据权利要求1所述的一种单板模块化高可靠性的无人机自驾仪，其特征在于:所述单板统一供电单元包含多个电压转换芯片，单板统一供电单元分别连接各个需要供电的模块。3.根据权利要求1所述的一种单板模块化高可靠性的无人机自驾仪，其特征在于:所述板载共享内存为双口 RAM。4.根据权利要求1所述的一种单板模块化高可靠性的无人机自驾仪，其特征在于:所述串口输入输出单元为RS232或RS422串口。
【专利摘要】本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种单板模块化高可靠性的无人机自驾仪，主要包括单块电路板，在单块电路板上集成了双DSP处理器、板载共享内存、Flash存储单元、接收机信号采集单元、板载数据测量单元、位置/姿态/航向测量单元、串口输入输出单元、故障自诊断与复位单元及单板统一供电单元；所述双DSP处理器分别为导航DSP与主控DSP，导航DSP负责各种传感器信息的采集与处理，主控DSP负责系统状态决策与控制律解算，控制舵机、电机等执行机构；所述板载共享内存分别与导航DSP和主控DSP连接；所述Flash存储单元与主控DSP相连；所述故障自诊断与复位单元实时监控DSP状态；所述单板统一供电单元为系统各个单元提供所需电压。
【IPC分类】G05B19/042, G05D1/10, G05D1/08
【公开号】CN105652883
【申请号】
【发明人】侯中喜, 陈清阳, 王鹏, 郭正, 高俊, 郭天豪, 单上求, 冒云慧, 李茹
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月15日