计算机的控制精度高，而且要求能够运行复杂的控制算法，小型化则要求无人机的体积小，机动性好，进而要求控制计算机的体积越小越好。在众多处理器芯片中，最适合小型飞控计算机CPU的芯片当属TI公司的TMS320LF2407，其运算速度以及众多的外围接口电路很适合用来完成对小型无人机的实时控制功能。它采用哈佛结构、多级流水线操作，对数据和指令同时进行读取，片内自带资源包括16路10位A/D转换器且带自动排序功能，保证最多16路有转换在同一转换期间进行，而不会增加CPU的开销;40路可单独编程或复用的通用输入/输出通道;5个外部中断;集成的串行通信接口(SCI)，可使其具备与系统内其他控制器进行异步(RS 485 )通信的能力；16位同步串行外围接口( SPI)能方便地用来与其他的外围设备通信;还提供看门狗定时器模块(WDT)和CAN通信模块。
[0065]飞控系统组成模块:飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据，经计算处理，输出控制指令给执行机构，实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制；同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任务设备的工作状态参数实时传送给机载无线电数据终端，经无线电下行信道发送回地面测控站。按照功能划分，该飞控系统的硬件包括:主控制模块、信号调理及接口模块、数据采集模块以及舵机驱动模块等。具体的硬件构成原理如图11所示。
[0066]模块功能
[0067]各个功能模块组合在一起，构成飞行控制系统的核心，而主控制模块是飞控系统核心，它与信号调理模块、接口模块和舵机驱动模块相组合，在只需要修改软件和简单改动外围电路的基础上可以满足一系列小型无人机的飞行控制和飞行管理功能要求，从而实现一次开发，多型号使用，降低系统开发成本的目的。
[0068]系统主要完成如下功能:
[0069](I)完成多路模拟信号的高精度采集，包括陀螺信号、航向信号、舵偏角信号、发动机转速、缸温信号、动静压传感器信号、电源电压信号等。由于CPU自带A/D的精度和通道数有限，所以使用了另外的数据采集电路，其片选和控制信号是通过EPLD中译码电路产生的。
[0070](2)输出开关量信号、模拟信号和PWM脉冲信号等能适应不同执行机构(如方向舵机、副翼舵机、升降舵机、气道和风门舵机等)的控制要求。
[0071](3)利用多个通信信道，分别实现与机载数据终端、GPS信号、数字量传感器以及相关任务设备的通信。由于CPU自身的SCI通道配置的串口不能满足系统要求，设计中使用多串口扩展芯片28C94来扩展8个串口。
[0072]系统软件设计
[0073]该系统的软件设计分为2部分，即逻辑电路芯片EPLD译码电路的程序设计和飞控系统的应用程序设计。
[0074]逻辑电路程序设计:EPLD用来构成数字逻辑控制电路，完成译码和隔离以及为A/D，D/A，28C94提供片选信号和读/写控制信号的功能。该软件的设计采用原理图输入和VERILOG HDL语言编程的混合设计方式，遵循设计输入—设计实现—设计校验—器件编程的流程。系统使用了两片ispLSI 1048芯片，分别用来实现对A/D，D/A的控制和对串口扩展芯片28C94的控制。
[0075]系统应用程序设计:由于C语言不但能够编写应用程序、系统程序，还能像汇编语言一样直接对计算机硬件进行控制，编写的程序可移植性强。由于以DSP为核心设计的系统中涉及到大量对外设端口的操作，以及考虑后续程序移植的工作，所以飞控系统的应用程序选用BC 3.1来设计，分别实现飞行控制和飞行管理功能。
[0076]软件按照功能划分为4个模块:时间管理模块、数据采集与处理模块、通信模块、控制律解算模块。通过时间管理模块在毫秒级时间内对无人机进行实时控制;数据采集模块采集无人机的飞行状态、姿态参数以及飞行参数、飞行状态及飞行参数进行遥测编码并通过串行接口传送至机载数据终端，通过无线数据信道发送到地面控制站进行飞行监控;姿态参数通过软件内部接口送控制律解算模块进行解算，并将结果通过D/A通道送机载伺服系统，控制舵机运行，达到调整、飞机飞行姿态的目的；通信模块完成飞控计算机与其他机载外设之间的数据交换功能。
[0077]利用高速DSP控制芯片在控制律计算和数据处理方面的优势及其丰富的外部资源，配合大规模可编程逻辑器件CPLD以及串行接口扩展芯片28C94设计小型机载飞控计算机，以其为核心设计的小型无人机飞控系统具有功能全，体积小，重量轻，功耗低的特点，很好地满足了小型无人机对飞控计算机高精度、小型化、低成本的要求。该设计已成功应用于某验证无人机系统。
[0078]飞控微控制器:在四轴飞行器的飞控主板上，需要用到的芯片并不多。目前的玩具级飞行器还只是简单地在空中飞行或停留，只要能够接收到遥控器发送过来的指令，控制四个马达带动桨翼，基本上就可以实现飞行或悬停的功能。意法半导体高级市场工程师介绍，无人机/多轴飞行器主要部件包括飞行控制以及遥控器两部分。其中飞行控制包括电调/马达控制、飞机姿态控制以及云台控制等。目前主流的电调控制方式主要分成BLDC方波控制以及FOC正弦波控制。
[0079]多轴无人机的EMS/传感器:用MEMS传感器测量角度变化，一般要选择组合传感器，既不能单纯依赖加速度计，也不能单纯依赖陀螺仪，这是因为每种传感器都有一定的局限性。比如说陀螺仪输出的是角速度，要通过积分才能获得角度，但是即使在零输入状态时，陀螺依然是有输出的，它的输出是白噪声和慢变随机函数的叠加，受此影响，在积分的过程中，必然会引进累计误差，积分时间越长，误差就越大。这就需要加速度计来校正陀螺仪，因为加速度计可以利用力的分解原理，通过重力加速度在不同轴向上的分量来判断倾角。由于没有积分误差，所以加速度计在相对静止的条件下可以校正陀螺仪的误差。但在运动状态下，加速度计输出的可信度就要下降，因为它测量的是重力和外力的合力。较常见的算法就是利用互补滤波，结合加速度计和陀螺仪的输出来算出角度变化。陀螺仪的理想输出是只响应角速度变化，但受设计和工艺的限制，陀螺对加速度也是敏感的，就是我们在陀螺仪数据手册上常见的deg/sec /g的指标。对于多轴飞行器的应用来说，这个指标尤为重要，因为飞行器中的马达一般会带来较强烈的振动，一旦减震控制不好，就会在飞行过程中产生很大的加速度，那势必会带来陀螺输出的变化，进而引起角度变化，马达就会误动作，最后给终端用户的直观感觉就是飞行器并不平稳。
[0080]随着无人机的功能不断增加，GPS传感器、红外传感器、气压传感器、超声波传感器越来越多地被用到无人机上。方案商已经在利用红外和超声波传感器来开发出可自动避撞的无人机，以满足将来相关法规的要求。集成了 GPS传感器的无人机则可以实现一键返航功能，防止无人机飞行丢失。而内置了 GPS功能的无人机，可以在软件中设置接近机场或航空限制的敏感地点，不让飞机起飞。
[0081 ]有益效果
[0082]本实用新型具有两种类型的飞行器的优点，具有燃油飞行器长航时、大载荷的特性；同时具有电动多旋翼飞行器能够被精确操控的性能，可以完成预先编程，在GPS的导航下沿规定路线完成各种动作，同时又具有大载荷长航时的特性，使得多旋翼飞行器能够满足更大范围的实际应用需求，具有良好的推广前景。
[0083]【附图说明】:
[0084]图1是发动机主旋翼结构示意图；
[0085]图2是整体结构示意图；
[0086]图3是电控原理图；
[0087]图4是USB扩展电路原理图；
[0088]图5发动机风门步进电机驱动电路；
[0089]图6 CXD/相机驱动电路；
[0090]图7 D/A电平平移电路；
[0091 ]图8电源管理系统总体框图；
[0092]图9高效开关型恒流/恒压充电器部分电路；
[0093]图10欠压保护电路；
[0094]图11飞控系统原理图；
[0095]图12基准电压电路图；
[0096]图13无刷电机AC-DC电路。
[0097]图1-13中:1、上主旋翼，2、下主旋翼，3、多旋翼飞行器天线，4、多旋翼飞行器电控板，5、电机驱动副旋翼，6、电机，7、燃油发动机，8、转速对偶齿轮箱，9、化油器，10、电机座，
11、电池，12、燃油进气风门，13、输油管，14、发动机固定托架，15、油箱，16、机臂，17、起落架，18、上主旋翼轴，19、下主旋翼套管轴，20、上伞齿轮，21、下伞齿轮，22、转速传感器，23、发动机排气管，24、风门控制电机。
[0098]【具体实施方式】:下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0099]例一:油电混合动力飞行器分由主旋翼和副旋翼共同提供飞行动力，主旋翼提供主要升空动力，副旋翼提供小部分升空动力，主旋翼由上主旋翼I和下主旋翼2构成(参见图1所示)，上主旋翼轴18从顶端穿过下主旋翼2下主旋翼套管轴19后与下伞齿轮21焊接后在与发动机动力输出轴连接固定，下主旋翼2的旋转主轴为下主旋