[发明专利]一种仿生微型扑翼飞行器飞控硬件系统

说明书

本发明公开种仿生微型扑翼飞行器飞控硬件系统，应用于无人机控制技术领域，针对仿生微型扑翼飞行器的飞控系统的微型化和轻量化设计，以及高集成度的电路布局设计仍然是设计难题；本发明飞控系统采用双CPU模式分模块驱动；飞控系统依功能划分为飞行主控模块、射频模块、摄像头模块，分别独立设计中央主控电路板、射频驱动电路板以及摄像头驱动电路板；本发明通过采用模块化设计方式，分模块独立电路板设计，对功能部件进行了有效的分区，保证电路与元件集成度。

技术领域

本发明属于嵌入式系统设计、无人机控制技术领域，特别涉及一种仿生微型扑翼飞行器飞控硬件系统。

背景技术

近年来，仿生微型扑翼飞行器因其微型化、轻量化以及高机动性的特点，在低空侦查、地形勘察、灾害搜救等特种任务中的应用优势，成为各个国家的研发重点。保证仿生微型扑翼飞行器的飞行品质以及特殊任务执行能力，具有稳定而精确地进行姿态控制及轨迹跟踪控制的能力，仿生微型扑翼飞行器飞控系统是不可或缺的功能单元。

仿生微型扑翼飞行器飞控系统是一种复杂的电子系统，其设计技术涉及嵌入式系统、电子电路、射频等多个方面，应具有仿生微型扑翼飞行器状态监测、数据处理、无线通信、图像采集和电源管理等功能。仿生微型扑翼飞行器体积小，对重量敏感，对飞控系统的集成度要求高，电路布局不能杂乱，以免在电子元器件之间，特别是射频器件，存在电磁干扰，影响系统工作性能。因此，针对仿生微型扑翼飞行器的飞控系统的微型化和轻量化设计，以及高集成度的电路布局设计仍然是设计难题。此外，飞行系统的多任务处理将大量占据中央处理器的计算资源，例如大量数据的图像传输将抢占处理器对其他任务的处理资源，很大程度上影响飞控系统整体的功能和运行效率。

发明内容

本发明提出一种仿生微型扑翼飞行器飞控硬件系统，在实现飞行状态监测、全球定位、无线通信、图像采集等功能的基础上，以分功能独立PCB电路板设计方式，提高元件与电路布局的集成度实现飞控系统的微型化设计，PCB电路板嵌入微型扑翼飞行器机身机构，实现电子模块与飞行器机械结构的高度集成，双处理器的中央主控电路设计将解决中央处理器任务资源占用问题。

本发明采用的技术方案为：一种仿生微型扑翼飞行器飞控硬件系统，包括：飞控硬件系统、机械系统驱动器、机载外设，所述飞控硬件系统包括：中央主控电路、摄像头驱动模块与射频模块，所述摄像头驱动模块与射频模块分别与中央主控电路相连，所述中央主控电路、摄像头驱动模块与射频模块分别采用独立PCB电路板设计；

所述的机械系统驱动器包括：微型无刷电机系统、偏航驱动舵机、俯仰姿态驱动舵机，所述微型无刷电机系统、偏航驱动舵机、俯仰姿态驱动舵机分别与中央主控电路相连，所述的机载外设包括：微型摄像头，所述微型摄像头与中央主控电路相连。

中央主控电路板包括：主副处理器，所述主副处理器之间采用UART通讯连接。

所述主处理器挂载惯性导航单元、气压高度计及全球定位芯片。

所述副处理器挂载射频模块、微型摄像头。

所述的中央主控电路、摄像头驱动模块，重叠嵌入于仿生微型扑翼飞行器机身结构中部。

所述的射频电路板嵌入于仿生微型扑翼飞行器的尾部结构。

中央主控电路、摄像头驱动模块与射频模块各自的PCB电路板之间通过FPC软排线相互连接。

本发明的有益效果：本发明将飞控硬件电路系统，采用模块化设计方式，分功能独立设计电路板，对功能部件进行有效分区，保证电路与元件集成度的同时，提升各功能模块硬件系统的微型化程度；双CPU模式对各功能模块进行合理的任务与通信划分，降低了各处理器的资源占用，有效提高了飞控系统对各任务的执行效率；飞控硬件系统与仿生微型扑翼飞行器机身结构的嵌入式一体集成设计与布局，将提升飞控硬件系统与扑翼飞行器的布局集成程度，有助于进一步提升扑翼飞行器结构的微型化程度。

附图说明