一种太阳能无人机机载系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能无人机机载系统，属于无人机技术领域。所述系统包括机载计算机、总线模块、动力模块、伺服作动器模块、能源模块、传感器模块及通信模块。机载计算机、动力模块、伺服作动器模块、能源模块及通信模块都具有两个独立的CAN总线接口，正常工作时通过其中一个通道进行通信，在该通道故障时，能自动切换至另一通道。本发明专利技术提出的太阳能无人机机载系统，主要针对高空长航时大型太阳能无人机的应用，采用总线型拓扑结构，提高了全系统的集成度，能显著减轻线缆重量，提高系统维护性；通过双余度CAN总线实现冗余通信，提高了系统可靠性。

A Solar-powered UAV Airborne System

The invention discloses an airborne system of solar unmanned aerial vehicle, which belongs to the technical field of unmanned aerial vehicle. The system includes airborne computer, bus module, power module, servo actuator module, energy module, sensor module and communication module. Airborne computer, power module, servo actuator module, energy module and communication module all have two independent CAN bus interfaces. They communicate through one of the channels in normal operation. When the channel fails, they can automatically switch to another channel. The airborne system of the solar unmanned aerial vehicle proposed by the invention mainly aims at the application of the large-scale solar unmanned aerial vehicle with high altitude and long endurance, adopts bus-type topology structure, improves the integration degree of the whole system, can significantly reduce the weight of cables and improve the maintainability of the system, realizes redundant communication through the dual redundant CAN bus, and improves the reliability of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能无人机机载系统
本专利技术属于无人机
，具体涉及一种太阳能无人机机载系统。
技术介绍
高空长航时太阳能无人机可用于监控侦查，也可作为通信中继，具有广阔的应用前景。目前高空长航时太阳能无人机还没有完全实现长期跨昼夜飞行，其中机载系统如何实现是关键技术之一，其设计难点主要集中在两点：重量和可靠性。高空长航时无人机对重量非常敏感，需要提高系统集成度以降低系统重量，同时为了提供足够的系统可靠性以满足长时间巡航的要求，系统必须采取相应的冗余措施。目前国内外大型太阳能无人机仍主要采用RS422或RS485作为主总线，这种方案对机载计算机提出了很高的要求，不仅要提供足够数量的接口，而且要满足相应的数据处理需求，因此机载计算机重量难以减轻，而且不易于实现系统冗余和系统扩展。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种太阳能无人机机载系统，适用于高空长航时大型太阳能无人机，能够显著简化系统架构，提供良好的冗余措施，同时减轻机载系统重量，为实现长期跨昼夜飞行提供有力保障。本专利技术太阳能无人机机载系统，包括：动力模块，通过总线模块接收机载计算机的控制指令，并驱动电机运动；伺服作动器模块，包括若干伺服作动器，所述任一伺服作动器包括集成设计的作动机构及控制器，用于通过总线模块接收机载计算机的控制指令并驱动舵面运动；能源模块，包括若干能源及能源管理器，所述能源管理器用于监控管理所述各能源；机载计算机，用于管理所述动力模块、伺服作动器模块及能源模块；传感器模块，包括大气数据系统和定位系统，通过第二总线与机载计算机通信；通信模块，包括遥控数据链和遥测数据链，所述通信模块包括通过总线模块与机载计算机通信，还包括通过第三总线与所述机载计算机通信；总线模块，包括CAN总线。优选的是，所述动力模块还包括第一采集器，用于将采集的电压、电流及电机转速信息反馈给所述机载计算机。优选的是，所述伺服作动器模块还包括第二采集器，用于将采集的电压、电流及舵面位置信息反馈给所述机载计算机。优选的是，所述伺服作动器模块包括若干副翼伺服作动器及若干尾翼伺服作动器。优选的是，所述能源模块还包括第一传感器，用于将电池的电压、电量及温度信息反馈给所述机载计算机。优选的是，所述第二总线包括RS422或RS485总线。优选的是，所述第三总线包括RS422或RS485总线。优选的是，所述总线模块为双余度CAN总线。本专利技术提出的太阳能无人机机载系统，主要针对高空长航时大型太阳能无人机的应用，采用总线型拓扑结构，提高了全系统的集成度，能显著减轻线缆重量，提高系统维护性；通过双余度CAN总线实现冗余通信，提高系统可靠性，保障跨昼夜飞行；伺服作动器模块采用机电一体化设计，省去了专用控制器，能够进一步减轻系统重量。附图说明图1为按照本专利技术太阳能无人机机载系统的一优选实施例的架构示意图。其中，1为机载计算机，2为总线模块，3为动力模块，4为伺服作动器模块，5为能源模块，6为传感器模块，7为通信模块。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。本专利技术提出了一种太阳能无人机机载系统，如图1所示，包括机载计算机1，总线模块2，动力模块3，伺服作动器模块4，能源模块5，传感器模块6，通信模块7。机载计算机1，动力模块3，伺服作动器模块4，能源模块5，通信模块6都具有两个独立的CAN总线接口，正常工作时通过其中一个通道进行通信，在该通道故障时，能自动切换至另一通道。机载计算机1具备至少两个独立的CAN总线接口，具备RS422，RS485，离散量输入输出和模拟量输入输出接口。传感器模块的大气数据系统和组合导航系统分别通过RS422或RS485总线直接与机载计算机交联。伺服作动器模块4采用机电一体化设计，将作动机构和控制器集成在一起，接收CAN总线上的控制指令，驱动舵面，同时采集电压、电流、位置等信息，通过CAN总线反馈给机载计算机1。能源模块5包括太阳能电池阵列、蓄电池、能源管理控制器及相关传感器，能源管理控制器监控蓄电池的电压、电量、温度，通过CAN总线反馈给机载计算机1，机载计算机1根据能源状态实时调整飞行策略，并进行电源管理。传感器模块6包括大气数据系统和定位系统，其中大气数据系统主要采集气压高度、迎角、空速和气温等数据，组合导航系统为飞机提供姿态、角速率、位置、速度等信息。通信模块7包括遥控数据链和遥测数据链，其中，遥控数据链除了通过CAN总线通信外，还通过一路RS422或RS485与机载计算机1通信。在正常工作时，由机载计算机接收遥控数据链的指令并对其他设备进行控制，当机载计算机故障时，地面站通过遥控数据链的CAN总线接口直接与各设备通信并进行控制。本专利技术提出的太阳能无人机机载系统，主要针对高空长航时大型太阳能无人机的应用，采用总线型拓扑结构，提高了全系统的集成度，能显著减轻线缆重量，提高系统维护性；通过双余度CAN总线实现冗余通信，提高系统可靠性，保障跨昼夜飞行；伺服作动器模块采用机电一体化设计，省去了专用控制器，能够进一步减轻系统重量。最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能无人机机载系统，其特征在于，包括：动力模块(3)，通过总线模块(2)接收机载计算机(1)的控制指令，并驱动电机运动；伺服作动器模块(4)，包括若干伺服作动器，所述任一伺服作动器包括集成设计的作动机构及控制器，用于通过总线模块(2)接收机载计算机(1)的控制指令并驱动舵面运动；能源模块(5)，包括若干能源及能源管理器，所述能源管理器用于监控管理所述各能源；机载计算机(1)，用于管理所述动力模块(3)、伺服作动器模块(4)及能源模块(5)；传感器模块(6)，包括大气数据系统和定位系统，通过第二总线与机载计算机(1)通信；通信模块(7)，包括遥控数据链和遥测数据链，所述通信模块(7)包括通过总线模块(2)与机载计算机(1)通信，还包括通过第三总线与所述机载计算机(1)通信；总线模块(2)，包括CAN总线。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能无人机机载系统，其特征在于，包括：动力模块(3)，通过总线模块(2)接收机载计算机(1)的控制指令，并驱动电机运动；伺服作动器模块(4)，包括若干伺服作动器，所述任一伺服作动器包括集成设计的作动机构及控制器，用于通过总线模块(2)接收机载计算机(1)的控制指令并驱动舵面运动；能源模块(5)，包括若干能源及能源管理器，所述能源管理器用于监控管理所述各能源；机载计算机(1)，用于管理所述动力模块(3)、伺服作动器模块(4)及能源模块(5)；传感器模块(6)，包括大气数据系统和定位系统，通过第二总线与机载计算机(1)通信；通信模块(7)，包括遥控数据链和遥测数据链，所述通信模块(7)包括通过总线模块(2)与机载计算机(1)通信，还包括通过第三总线与所述机载计算机(1)通信；总线模块(2)，包括CAN总线。2.如权利要求1所述的太阳能无人机机载系统，其特征在于，所述动力模块还包括第...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁健萍，李梓衡，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61