一种带负载能力的飞控导航微系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带负载能力的飞控导航微系统，包括飞控核心陶瓷基板与辅助陶瓷基板，二者四周均分对应分布有四个安装孔，二者通过安装孔上下固定设置；所述的飞控核心陶瓷基板上设置有数据CPU、飞控CPU、存储芯片、接口电路、磁传感器和气压传感器，所述磁传感器和气压传感器的输出端连接数据CPU的输入端，数据CPU的输出端连接飞控CPU的输入端。本实用新型专利技术通过采用两个陶瓷基板上分别设置大功率模块和感应、控制模块，从而在满足微系统材料限制的基础下，能够感知位置、压力、姿态和空速等无人飞行器的飞行状态信息，具备电源输出能力，能够为无人飞行器的执行机构或外接设备提供供电能力。供供电能力。供供电能力。

【技术实现步骤摘要】
一种带负载能力的飞控导航微系统


[0001]本技术涉及飞控导航
，尤其涉及一种带负载能力的飞控导航微系统。

技术介绍

[0002]目前，小型无人飞行器具有较小的尺寸结构及重量，因此对飞行器飞控及导航系统尺寸、重量以及功耗的要求较为苛刻。通常无人飞行器飞控系统采用PC104、DSP等微处理器（CPU）作为主控计算机，尺寸重量较大、功耗较大、成本较高，并且由于所用处理器的处理能力有限，多采用导航计算机同飞控计算机相分离的设计方式，人为增加了尺寸及重量。因此，将无人飞行器飞控与导航系统进
[0003]行一体化设计是减小飞控系统尺寸、重量及功耗的有效手段，但一体化设计需要处理器有较高的主频及内存，对用于进行飞控与导航解算的处理器提出了较高要求。另一方面，集成微系统技术是最近十年来美国DARPA大力推进的新技术，它将不同功能的多种先进元器件通过异构集成技术，以三维集成的结构形式设计、制造成具有复杂功能的芯片级规格的微小型电子武器系统。集成微系统将异类器件芯片进行三维集成，根据需要可以将微电子器件、光电子/光子器件和MEMS器件精细集成在一个微结构中，形成芯片级高性能微小型电子武器系统。
[0004]将微系统技术应用在飞控导航一体化中将极大提升飞行控制系统的适应性，并充分体现尺寸、重量、功耗及经济优势，是飞行控制系统的发展方向。但是，目前微系统技术只应用于器件级别，复杂系统级的应用还未成熟，同时对材料要求苛刻，最为突出的就是基板材料的区别。不同于传统器件的封装，可以贴片或者引线到PCB板上，微系统技术下的器件多为硅基底，而硅的膨胀系数与PCB板使用的FR
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4膨胀系数相差较大，不利于微系统器件的集成，陶瓷材料虽然具备与硅相似膨胀系数的特性，能够用于微系统技术，但是相比于采用FR
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4的PCB板，其电路布线层数受限。飞控导航一体化具备无人飞行器的数据采集、处理、解算与输出全部功能，在有限的尺寸上至少需要4层电路布线，甚至高达6层。而目前，陶瓷基板的布线层数国内4层已经及其少见，6层更是需要特殊工艺。因此使用陶瓷材料完成飞控导航硬件一体化的电路复杂性，是实现整系统芯片级的第一步，显得尤其重要。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种带负载能力的飞控导航微系统，能够实现飞控导航的一体化，且能够向外供电。
[0006]本技术采用的技术方案为：
[0007]一种带负载能力的飞控导航微系统，包括飞控核心陶瓷基板与辅助陶瓷基板，二者四周均分对应分布有四个安装孔，二者通过安装孔上下固定设置；所述的飞控核心陶瓷基板上设置有数据CPU、飞控CPU、存储芯片、接口电路、磁传感器和气压传感器，所述磁传感器和气压传感器的输出端连接数据CPU的输入端，数据CPU的输出端连接飞控CPU的输入端，
飞控CPU的输出端连接接口电路；
[0008]所述的接口电路包括对外接口和对内接口，所述的对外接口包括RS422芯片、RS232芯片、pwm芯片、SBUS芯片和CAN总线，对内接口包括调试口和大功率供电口，用于对外输出或接收串口信号；
[0009]所述的辅助陶瓷基板设置有大电流电源模块、IMU微系统单元、空速模块、GPS模块和LED指示灯，所述的空速模块、IMU微系统单元和GPS模块的输出端分别连接数据CPU的输入端， LED指示灯的输入端连接飞控CPU的输出端，所述的大电流电源模块用于提供电源。
[0010]所述的存储芯片包含EMMC和Flash，EMMC用于存储飞行数据，Flash用于存储飞控参数，具备掉电后参数保存功能。
[0011]所述的外部接口使用J30J
‑
ZKP连接器与1.25mm带锁扣卧式连接器。
[0012]所述的大电流电源模块的输出接口包括5V、6V、12V和24V接口。
[0013]所述的飞控CPU和数据CPU均采用GD32F450。
[0014]所述的磁传感器使用QMC5883芯片。
[0015]所述的压力传感器使用QMP6988芯片。
[0016]所述的空速模块使用4525DO。
[0017]所述的位置传感器使用国产芯片ATGM332D。
[0018]本技术通过采用两个陶瓷基板上分别设置大功率模块和感应、控制模块，从而在满足微系统材料限制的基础下，集成了位置传感器、压力传感器、惯性传感器（IMU）、空速传感器与电源管理模块等，避免大功率模块对系统的电磁干扰，明确了各个功能模块间的接口类型，能够感知位置、压力、姿态和空速等无人飞行器的飞行状态信息，并由微处理器（CPU）进行采集与数据处理，完成飞控与导航一体化解算，同时具备电源输出能力，能够为无人飞行器的执行机构或外接设备提供供电能力，进一步的通过使用双处理器设计，降低系统复杂度给处理器带来的难度，同时兼容国产处理器芯片。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本技术的原理框图；
具体实施方式
[0021]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0022]如图1所示，本技术包括大小尺寸相同的飞控核心陶瓷基板与辅助陶瓷基板，二者四周均分对应分布有四个安装孔，二者通过安装孔上下固定设置；所述的飞控核心陶瓷基板上设置有数据CPU、飞控CPU、存储芯片、接口电路、磁传感器和气压传感器，所述磁传
感器和气压传感器的输出端连接数据CPU的输入端，数据CPU的输出端连接飞控CPU的输入端，飞控CPU的输出端连接接口电路；
[0023]所述的接口电路包括对外接口和对内接口，所述的对外接口包括RS422芯片、RS232芯片、pwm芯片、subs接口和CAN总线，对内接口包括调试口和大功率供电口，用于对外输出或接收串口信号；
[0024]所述的辅助陶瓷基板设置有大电流电源模块、IMU微系统单元、空速模块、GPS模块和LED指示灯，所述的空速模块、IMU微系统单元和GPS模块的输出端分别连接数据CPU的输入端， LED指示灯的输入端连接飞控CPU的输出端，所述的大电流电源模块用于提供电源。
[0025]所述的存储芯片包含EMMC和Flash，EMMC用于存储飞行数据，Flash用于存储飞控参数，具备掉电后参数保存功能。
[0026]所述的外部接口使用J30J
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ZKP连接器与1.25mm带锁扣卧式连接器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带负载能力的飞控导航微系统，其特征在于：包括飞控核心陶瓷基板与辅助陶瓷基板，二者四周均分对应分布有四个安装孔，二者通过安装孔上下固定设置；所述的飞控核心陶瓷基板上设置有数据CPU、飞控CPU、存储芯片、接口电路、磁传感器和气压传感器，所述磁传感器和气压传感器的输出端连接数据CPU的输入端，数据CPU的输出端连接飞控CPU的输入端，飞控CPU的输出端连接接口电路；所述的接口电路包括对外接口和对内接口，所述的对外接口包括RS422芯片、RS232芯片、pwm芯片、SBUS芯片和CAN总线，对内接口包括调试口和大功率供电口，用于对外输出或接收串口信号；所述的辅助陶瓷基板设置有大电流电源模块、IMU微系统单元、空速模块、GPS模块和LED指示灯，所述的空速模块、IMU微系统单元和GPS模块的输出端分别连接数据CPU的输入端， LED指示灯的输入端连接飞控CPU的输出端，所述的大电流电源模块用于提供电源。2.根据权利要求1所述的带负载能力的飞控导航微系统，其特征在于：所述的存储芯片包含EMMC和Flash...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟长，胡溥瑞，李晨伟，陈亚峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十七研究所，
类型：新型
国别省市：