该项目研发的无人机飞行控制系统采用工业级传感器,通过SBUS扩展舵机信号的输入输出,通过CAN口扩展外部传感器,例如光电球、光流模块、毫米波雷达等。基于FCU和AP分离架构,系统实现三轴四余度控制系统。FCU可以最多同时接入三台AP,实现最大三余度自动控制系统,实现余度管理。FCU集成AHRS,在三台AP全部失效的情况下,实现基本的姿态和航向控制。
中试
成果简介
该系统采用工业级传感器,通过SBUS扩展舵机信号的输入输出,通过CAN口扩展外部传感器,例如光电球、光流模块、毫米波雷达等。基于FCU和AP分离架构,系统实现三轴四余度控制系统。FCU可以最多同时接入三台AP,实现最大三余度自动控制系统,实现余度管理。FCU集成AHRS,在三台AP全部失效的情况下,实现基本的姿态和航向控制。双路电源输入管理:发电机输入与电池输入。当发电机输入时,可以为电池充电。采用双CAN通讯备份。
技术特点
1.完全自主知识产权:GNSS组合解算、无人机控制算法、地面站和任务系统软件、以及硬件设计均由同济大学团队自主开发完成。
2.可靠性好:采用军工级元器件以及软件可靠性技术,使用工业级IMU,配合温控系统能适应-50-80℃环境,承受超过10g过载。A70采用微型航空插头,A50采用带锁端子,硬件连接可靠。
3.集成度高:飞控系统集成主控单片机、IMU、空速计和大气传感器,A70还集成了GPS/北斗芯片和数传电台,A50通过串口连接北斗/GPS模块和数据电台。地面站软件集成了设置、监控、任务规划、应急指令输入等功能,使用极其方便。
4.扩展性出色:采用CAN总线设计,所有型号均可外接雷达、惯导、差分卫星、攻角等各类传感器,轻松实现三余度控制、多源融合高精度定位导航等功能。
5.工业设计:A50仅重80g,三维尺寸100*56*27.5mm,数据接口面采用独特的斜面设计,符合人体工程学和线路自然走向,防折防松易操作;电源、大气传感器和存储卡接口采用隐藏设计,安全可靠;四角采用切尖处理,防止锐角伤人。
6.A70采用主控和电源扩展双模块设计,CAN总线采用航空接头,空间更大散热更好。
7.定制化服务:可根据用户需求进行定制化设计,满足各种控制算法实现。
项目成熟度
该项目产业化预期能够实现重大的社会价值和经济价值。其产业化能够大幅度提高我国高性能MEMS飞控系统的技术水平。
目前该产品和配套的外设及地面站系统已经开发完成,实现了大过载和高低温环境试验,在北航、同济大学研发的高空高速和倾转旋翼等先进性能无人机上开展应用测试工作,已经小批量应用于中小型测绘和中大型水上无人机的飞行控制。产品即将进入大规模应用测试和可靠性试验和设计细节优化阶段。
市场现状
消费级无人机市场已经渐进饱和,而在由此带来的无人机应用概念下,工业级无人机逐渐得到了重视与发展。由于工业级无人机作为一款生产力工具,相对于消费级产品,工业级无人机对飞控系统在稳定性、环境耐受性、性能等提出了更高的要求,也使得该领域具有更高的技术门槛及单品利润。
A50、A70飞控系统正是面向该领域专门设计的两套飞控系统。其中A50主要面向测绘、电力巡线、缩比验证等中小型无人机应用,提供可靠、稳定的飞行控制系统解决方案。基础款报价3万元/套,同时提供大量扩展传感器供用户选择。目前该飞控已经应用于沈阳飞机设计研究所、北京航空航天大学、西安天拓等多名行业用户。
A70主要面向物流、大载重、长航时等安全敏感的无人机应用。采用冗余系统设计,极大地提高了飞控系统的可靠性。该系统主要面向用户进行定制,根据特定机型进行控制率设计、整合,单独项目的价格量级可达百万元以上。
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