[发明专利]一种多旋翼飞行机器人的高性能控制与计算系统

摘要

本发明公开了属于无人机控制和智能应用技术领域的一种多旋翼飞行机器人的高性能控制与计算系统。该高性能计算与控制系统包括由计算处理器、多模式启动电路、电源管理模块、外部存储模块、USB接口模块、图形界面接口输出模块、摄像头模块和第一电源模块组成的计算处理模块和由第二电源模块、微控制器、惯性测量模块、导航模块和AD数模转换模块组成的飞行控制器模块。本发明将飞行控制模块与计算处理模块通过数据总线直接耦合，脱离了地面站，于多旋翼飞行机器人上直接进行视频数据的处理和算法的应用，可以实现对多旋翼飞行机器人更多的智能控制，大大扩展了多旋翼飞行机器人的应用领域，提高了计算的效率，增强了可靠性。

主权项

一种多旋翼飞行机器人的高性能控制与计算系统，其特征在于，该高性能计算与控制系统包括计算处理模块（1）和飞行控制器模块（2），计算处理模块（1）和飞行控制器模块（2）通过数据总线（3）耦合连接；所述计算处理模块（1）由计算处理器（4）、多模式启动电路（5）、电源管理模块（6）、外部存储模块（7）、USB接口模块（8）、图形界面接口输出模块（9）、摄像头模块（10）和第一电源模块（11）组成；所述飞行控制器模块（2）由微控制器（12）、惯性测量模块（13）、导航模块（14）、AD数模转换模块（15）和第二电源模块（16）组成；计算处理器（4）是计算处理模块（1）的控制和计算核心，通过处理摄像头模块（10）采集到的视频信息，获得多旋翼飞行机器人的飞行控制信息，将其传给微控制器（12），实现对多旋翼飞行机器人的飞行控制；微控制器（12）将飞行控制信息成功传输的反馈信息回传给计算处理模块（1）；多模式启动电路（5）与计算处理器（4）相连接，实现计算处理模块（1）的启动模式选择；电源管理模块（6）与计算处理器（4）相连接，实现对计算处理模块（1）的电源管理；外部存储模块（7）与计算处理器（4）相连接，外接存储介质，用于存储整个系统中的嵌入式操作系统和用户应用数据；USB接口模块（8）与计算处理器（4）相连接，外接USB设备，为整个系统充电；图形界面接口输出模块（9）与计算处理器（4）连接，输出嵌入式操作系统的图形界面；摄像头模块（10）与计算处理器（4）连接，采集多旋翼飞行机器人飞行环境中的视频数据；第一电源模块（11）与计算处理器（4）相连接，为计算处理模块（1）供电；微控制器（12）是飞行控制模块（2）的核心，实现对多旋翼飞行机器人飞行姿态的控制；惯性测量模块（13）与微控制器（12）连接，检测多旋翼飞行机器人在多旋翼飞行机器人坐标系中的三轴加速度信号和相对于导航坐标系的角速度信号，解算出多旋翼飞行机器人的姿态；导航模块（14）与微控制器（12）连接，接收处理经纬度数据，实现多旋翼飞行机器人的导航；AD数模转换模块（15）与微控制器（12）连接，将惯性测量模块（13）检测到的模拟信号转换为数字信号；第二电源模块（16）与微控制器（12）连接，为飞行控制器模块（2）供电。