一种模块化集成无人艇控制器硬件系统技术方案

本发明专利技术公开了一种模块化集成无人艇控制器硬件系统，应用于无人艇控制技术领域，本发明专利技术硬件系统包括飞控模块、树莓派模块、网桥模块、通信模块、电源模块、外设接口和开关部分；本发明专利技术采用模块化设计方法，将飞控模块外设接口进行独立PCB电路板设计；本发明专利技术利用PCB电路设计方法，把飞控模块外设接口PCB电路板接口同树莓派模块接口、网桥模块接口、通信模块接口、电源模块、外设接口、开关部分分区域设计主PCB电路板，以确保电路信号干扰小，硬件系统模块化集成度高；该硬件系统有效解决了无人艇内部控制线路复杂和组装维修困难的缺陷。部控制线路复杂和组装维修困难的缺陷。部控制线路复杂和组装维修困难的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化集成无人艇控制器硬件系统


[0001]本专利技术属于无人艇控制
，涉及一种模块化集成无人艇控制器硬件系统。

技术介绍

[0002]海洋是各个国家开发利用的重要资源，因无人艇具有小型化、轻量化和智能化等特点，是探索海洋不可或缺的利器。无人艇控制器硬件系统由庞大的电子器件组成，其设计涵盖电能变换、嵌入式系统开发、电磁兼容等多个
，同时要具备无人艇航行控制监测、无线通信和电源管理等功能。
[0003]无人艇艇内体积小，对空间规划程度繁琐，这样的情况下会对无人艇控制器硬件系统的集成度要求高，而且电路布局还应考虑射频器件与其它电子器件间的电磁干扰，使之对无人艇控制器硬件系统的影响降低到最小。因而，针对无人艇尺寸大小和设计成本限制，无人艇模块化集成的控制器电路布局设计仍是困扰无人艇小型化和轻量化设计的难题。故设计模块化集成无人艇控制器硬件系统利于无人艇组装、使用及维修，方便维修人员更换受损设备模块，提升无人艇检修工作效率。

技术实现思路

[0004]为了解决针对无人艇尺寸大小和设计成本限制，无人艇模块化集成控制器电路布局设计仍是困扰无人艇小型化和轻量化设计的难题的问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种模块化集成无人艇控制器硬件系统，包括主PCB电路板和独立PCB电路板；
[0006]用于检测无人艇的航行状态的飞控模块；
[0007]与所述飞控模块相连接，用于无人艇遥控控制的通信模块；
[0008]用于无人艇运行控制的树莓派模块；
[0009]为飞控模块、树莓派模块提供电源的电源模块；
[0010]与所述树莓派模块相连接，用于与岸上基站进行通信，反馈无人艇实时运动姿态信息的网桥模块；
[0011]所述树莓派模块包括与调试无人艇运行控制制导程序的电脑网口相连接的树莓派外设网线接口；
[0012]所述电源模块包括与无人艇运动轨迹建模的雷达设备电源和无人艇电子调速器电源相连接的电源外设接口；
[0013]所述飞控模块包括与无人艇电子调速器控制直流无刷电机的信号线相连接的飞控外设接口；
[0014]所述飞控外设接口设置在独立PCB电路板上；其余部分设置在所述主PCB电路板上。
[0015]进一步地：所述飞控外设接口包括用于插接飞控模块的3*16P排母F1，所述3*16P排母F1使飞控模块本体水平安放，保证飞控模块中的陀螺仪和加速度计实际测量无人艇运动姿态的准确性，其布置于飞控模块外设接口的独立PCB电路板的上面位置；
[0016]用于将独立PCB电路板固定至主PCB电路板上的3*16P排针F2，所述3*16P排针F2保障飞控模块在海洋复杂环境扰动下，始终处于水平状态，其布置于飞控模块外设接口的独立PCB电路板的下面位置；
[0017]以及实现飞控模块的控制信号转接的接口P4，所述接口P4布置于主PCB电路板正面的中上部位置。
[0018]进一步地：还包括通过金属开关与继电器组合方法，所述组合方法将常开的金属开关连接24V继电器，所述继电器承受电流100A，金属开关控制继电器的银触点吸合与释放，对无人艇控制器硬件系统进行大电流持续供电的通断。
[0019]进一步地：所述树莓派外设网线接口包括用于与网桥模块相连接的RJ45网口；
[0020]以及用于将树莓派模块40个GPIO引脚引出，为维修人员检查树莓派模块是否损坏提供方便的2*20排针接口。
[0021]进一步地：所述电源接口包括为无人艇运动轨迹建模的雷达设备提供5V电源的USB2.0接口和为无人艇电子调速器提供24V电源的XT60接口。
[0022]本专利技术提供的一种无人艇控制器硬件电路系统，在完成航行控制监测、无线通信、自动靠泊、动态避障等功能的基础上，采用模块化集成设计方法，将飞控模块外设接口进行独立PCB电路板设计，把飞控模块外设接口PCB电路板接口同树莓派模块接口、网桥模块接口、通信模块接口、电源模块、外设接口、开关部分分区域设计主PCB电路板，以确保电路信号干扰小，系统模块化集成度高，实现主PCB电路板与各模块、各部分电气连接的模块化集成，解决无人艇内部控制线路复杂和组装维修困难的问题。采用模块化集成设计方法，分区域设计PCB电路板，在电路信号干扰小与功率密度高的同时，提升了硬件系统的集成度；各模块通过接口集成在主PCB电路板上，方便了无人艇组装、使用及维修，有效提高了无人艇检修工作效率；控制器硬件系统通过模块化集成设计，优化了无人艇内部控制线路布局，可以进一步促进无人艇小型化发展。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是模块化集成无人艇控制器硬件系统的框架图；
[0025]图2是飞控模块外设接口PCB电路板的正面结构图；
[0026]图3是主PCB电路板的正面结构图。
具体实施方式
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0028]为使本专利技术实施例的目的、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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实
际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0029]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0030]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0031]在本专利技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化集成无人艇控制器硬件系统，其特征在于：包括主PCB电路板和独立PCB电路板；用于检测无人艇的航行状态的飞控模块；与所述飞控模块相连接，用于无人艇遥控控制的通信模块；用于无人艇运行控制的树莓派模块；为飞控模块、树莓派模块提供电源的电源模块；与所述树莓派模块相连接，用于与岸上基站进行通信，反馈无人艇实时运动姿态信息的网桥模块；所述树莓派模块包括与调试无人艇运行控制制导程序的电脑网口相连接的树莓派外设网线接口；所述电源模块包括与无人艇运动轨迹建模的雷达设备电源和无人艇电子调速器电源相连接的电源外设接口；所述飞控模块包括与无人艇电子调速器控制直流无刷电机的信号线相连接的飞控外设接口；所述飞控外设接口设置在独立PCB电路板上；其余部分设置在所述主PCB电路板上。2.根据权利要求1所述的一种模块化集成无人艇控制器硬件系统，其特征在于：所述飞控外设接口包括用于插接飞控模块的3*16P排母F1，所述3*16P排母F1使飞控模块本体水平安放，保证飞控模块中的陀螺仪和加速度计实际测量无人艇运动姿态的准确性，其布置于飞控模块外设接口的独立PCB电路板的上面位置；用于将独立PCB电...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭周华，郎清泉，古楠，王安青，刘陆，王浩亮，王丹，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：