(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211302506.9 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 中国人民解 放军总参谋部第六十 研 究所 地址 210016 江苏省南京市玄武区黄埔路2 号 (72)发明人 周应旺　张磊　应浩　 (74)专利代理 机构 江苏圣典律师事务所 32 237 专利代理师 吴庭祥 (51)Int.Cl. B64C 27/12(2006.01) H02P 7/03(2016.01) H02P 7/00(2016.01) B64D 33/08(2006.01) F01P 7/02(2006.01)F01M 5/00(2006.01) F02B 29/04(2006.01) F02P 5/145(2006.01) B64D 47/02(2006.01) B64D 41/00(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种无人直升机综合处 理与控制系统 (57)摘要 本发明公开了一种无人直升机综合处理与 控制系统， 包括电源模块、 传感器信号采集模块、 航行灯控制模块、 环境散热控制模块、 旋翼刹车 控制模块、 中央处理器、 通 讯模块、 发动机散 热控 制模块、 发动机起动\停车控制模块和报警检测 模块； 采集传感器信息用于无人直升机飞行控 制； 控制环境温度处于电子设备工作范围内； 控 制发动机散热系统使发动机正常工作； 飞机降落 停车后控制旋翼快速停转， 缩短撤收时间； 在飞 行控制计算机的控制下， 作为无人直升机系统环 路上的执行终端， 负责对系统设备的采集和控 制， 能够及时的将无人直升机健康状态、 任务执 行情况等反馈给飞行控制计算机与地面操作人 员， 紧急情况下能做出快速、 准确反应， 提高飞行 可靠性与安全性。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115520379 A 2022.12.27 CN 115520379 A 1.一种无人直升机综合处理与控制系统， 其特征在于， 包括电源模块(1)、 传感器信号 采集模块(2)、 航行灯控制模块(3)、 环境散热控制模块(4)、 旋翼刹车控制模块(5)、 中央处 理器(6)、 通讯模块(7)、 发动机散热控制模块(8)、 发动机起动\停车控制模块(9)和报警检 测模块(10)； 所述的电源模块(1)由滤波电路、 防浪涌电路、 电压稳定保持电路、 隔离电路、 DC/DC转换电路、 线性稳压器组成； 所述的传感器信号采集模块(2)由信号调理电路、 模拟 选 择开关、 隔离电路、 阻容滤波电路组成； 所述的航行灯控制模块(3)由隔离电路、 功 率放大器 和状态检测电路组成； 所述的环 境散热控制模块(4)由隔离电路、 功 率放大器和状态检测电 路组成； 所述的旋翼刹车控制模块(5)由隔离电路、 功 率放大器、 位置检测电路、 电流检测电 路、 旋翼转速检测电路和工作电源控制电路组成； 所述的中央处理器(6)由微处理器、 时钟 电路、 滤波电路、 程序下载电路、 复位电路、 工作指示电路组成； 所述的通讯模块(7)由电平 转换芯片、 滤波电路、 回环检测电路组成； 所述的发动机散热控制模块(8)由隔离电路、 功率 放大器、 状态检测电路组成； 所述的发动机起动/停车控制 模块(9)由隔离电路、 继电器、 续 流二极管和状态检测电路组成； 所述的报警检测模块(10)由隔离电路、 信号调理电路、 滤波 电路组成。 2.根据权利要求1所述的无人直升机综合处理与控制系统， 其特征在于， 所述的电源模 块(1)用于向系统正常工作提供直 流电能， 包括28VDC、 12 VDC、 5VDC和3.3VDC 。 3.根据权利要求1所述的无人直升机综合处理与控制系统， 其特征在于， 所述的传感器 信号采集模块(2)包括频率信号和模拟信号； 所述的频率信号包括3路方波和2路脉冲三角波， 脉冲三角波的频率、 幅值与转速成正 比例关系； 所述的频率信号 通过中央处 理器定时器输入捕获模块进行采样； 所述的模拟信号包括2路4～20mA电流信号、 4路0～50mV电压信号、 6路PT1000电阻信 号、 6路0～12V电压信号、 5路0～32V电压信号； 所述的模拟信号通过中央处理器12位模拟/ 数字转换(ADC)模块进行采样； 所述的模拟信号采样路数总和为23路， 大于ADC采样通道16路， 采用模拟选择开关 CD4052进行分类、 分时采样管理， 最大采用路数扩展至 64路。 4.根据权利要求1所述的无人直升机综合处理与控制系统， 其特征在于， 所述的航行灯 控制模块(3)采用中央处理器GPIO端口输出周期性开通和关断信号， 驱动无人直升机航行 灯工作， 实现无 人直升机防撞与夜航 位置观察。 5.根据权利要求1所述的无人直升机综合处理与控制系统， 其特征在于， 所述的环境散 热控制模块(4)采集电器设备舱温度， 根据温度调节散热风扇散热量， 使舱内温度不大于使 用上限， 实现电子设备 可靠工作与延长寿命。 6.根据权利要求1所述的无人直升机综合处理与控制系统， 其特征在于， 所述的旋翼刹 车控制模块(5)的刹车舵机由主绕组、 副绕组、 主电位器、 副电位器、 主霍尔、 备旋转变压器、 无刷直流电机及作动结构件组成； 旋翼刹车控制模块(5)采用三相全桥无刷直流电机驱动 器驱动电机， 根据解码的霍尔信号或旋转变压器信号进行电子换向， 实现电机正转与反转 控制； 根据采集的电位器信息实现刹车舵机位置闭环控制， 控制算法为PID， 电机调速方式 为PWM脉宽调制； 根据旋翼 转速大小判断刹车是否到位； 无人直升机飞行中 断开无刷直流电 机驱动器电源， 判断地面停车状态并接 收到刹车指令时打开无刷直流电机驱动器电源， 实 现稳定刹车控制、 防止误刹车。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115520379 A 27.根据权利要求1所述的无人直升机综合处理与控制系统， 其特征在于， 所述的中央处 理器(6)内部集成了同步异步收发器(USART)、 模拟/数字转换(ADC)、 通用和复用功能I/O (GPIO)、 CAN总线模块； 通讯模块(7)2路USART经RS422电平转换芯片分别与飞行控制计算 机、 燃油测量油位计进 行数据交互， 通信波 特率、 数据长度、 停止位长度、 奇偶校验都可通过 软件进行编程设置； 通讯CA N经电平转换芯片与发动机电子控制器进 行数据传输， 配置标准 帧格式和扩展帧格式； AD C将23路模拟信号转换成数字信号供单片机内核进 行数据处理； I/ O端口实现5路控制信号的输出和25路离 散量输入。 8.根据权利要求1所述的无人直升机综合处理与控制系统， 其特征在于， 所述的发动机 散热控制模块(8)根据采集的发动机缸头温度、 滑油温度和进气温度， 分别控制发动机水冷 风扇、 滑油冷却 风扇和中冷风扇工作， 达到发动机缸头散热、 滑油散热和进气冷却热目； 风 扇采用PWM调制方式进行风 量调节， 使发动机 散热系统和无 人直升机能耗处于最优状态。 9.根据权利要求1所述的无人直升机综合处理与控制系统， 其特征在于， 所述的发动机 起动\停车控制模块(9)根据飞行控制计算机指 令， 配置I/ O输出端口电平， 经信号放大电路 控制起动继电器和发动机点火器工作， 实现无 人直升机的发动机起动和停车。 10.根据权利要求1所述的无人直升机综合处理与控制系统， 其特征在于， 所述的报警 检测模块(10)通过I/O端口输入的离散量电平， 根据预设阈值判断无人直升机发动机、 燃 油、 旋翼是否发出警报， 实时监控无 人直升机关键设备安全。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115520379 A 3