无人机及其航电系统的制作方法

本发明涉及一种无人机的航电系统及无人机，属于飞行器技术领域。

背景技术：

无人飞行器，简称无人机(uav，unmannedaerialvehicle)，是一种不载人飞行装置，具有快速灵活、操作简便的优点。无人机的机身上搭载有许多传感器，从而可以实现实时影像传输、地形和地貌探测、病虫害和森林火险监测等。随着技术的发展，无人机的使用范围已经逐渐从军事、科研领域逐渐扩展到各行各业，例如电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等等。

无人机的航电系统是无人机的核心的部件之一，通过该无人机的航电系统可以实现对无人机的控制、以及对周围环境的监测。现有的无人机的航电系统包括飞行控制电路板、无线通信电路板、以及各种传感器等许多电子零部件。最初，这些电子零部件都零散的被安装在无人机的机架内部，显得非常的分散，造成了无人机体积偏大，且严重影响了对无人机功能进行扩展。随后，科研人员将其中一些电子零部件集成在一起，希望能够降低无人机的体积，但是在实际使用过程中却发现这些集成在一起的电子零部件相互之间会出现干扰，导致无人机的控制信号中带有较大的杂音，加重了后续滤波工作的难度，而且虽然经过了大量的杂音过滤处理，但是有些杂音依然无法完全消除，从而对无人机的飞行安全造成了潜在的威胁。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述或其他潜在问题，本发明实施例提供一种无人无人机的航电系统及无人机。

根据本发明的一些实施例，提供一种无人机的航电系统，用于控制设置有电子调速器的无人机飞行，所述包括：壳体、飞行控制电路板、无线通信电路板、定位模块、以及连接线；所述飞行控制电路板、无线通信电路板以及定位模块安装在所述壳体内；所述飞行控制电路板和无线通信电路板集成在一个pcb板上；所述定位模块设置在所述pcb板的上方或者下方；所述壳体上开设有供所述连接线穿过的安装孔，所述飞行控制电路板通过所述连接线与所述壳体外的电子调速器通信连接。

根据本发明的一些实施例，提供一种无人机,包括无人机的航电系统、以及电子调速器；所述无人机的航电系统包括：壳体、飞行控制电路板、无线通信电路板、定位模块、以及连接线；所述飞行控制电路板、无线通信电路板以及定位模块安装在所述壳体内；所述飞行控制电路板和无线通信电路板集成在一个pcb板上；所述定位模块设置在所述pcb板的上方或者下方；所述壳体上开设有供所述连接线穿过的安装孔，所述飞行控制电路板通过所述连接线与设置在所述壳体外的电子调速器通信连接。

由于电子调速器、电机和螺旋桨所组成的动力组件在工作中会产生频繁变化的电磁场，这些高速变化的电磁场的信息会叠加到飞行控制电路板、无线通信电路板以及定位模块所传输的信号里，从而给这些电子零部件产生干扰。本发明实施例的技术方案，通过将飞行控制电路板和无线通信电路板集成在一个pcb板上，并将这个pcb板和定位模块安装到壳体内，然后用于连接飞行控制电路板和电子调速器的连接线从壳体侧壁上设置的安装孔中穿出，这样就将电子调速器、电机和螺旋桨与飞行控制电路板、无线通信电路板以及定位模块隔离开，使得动力组件工作时产生的磁场变化信号不会叠加到无人机的航电系统中，从而降低了后续滤波的工作难度，提高了无人机的航电系统信息传输的可靠性。而且，通过连接线来连接无人机的航电系统和电子调速器，还可以将强弱电分开，避免强弱电相互影响，并降低无人机的航电系统内排线的复杂性，从而提高无人机的航电系统的稳定性。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本发明的多个实施例进行说明，其中：

图1为本发明一实施例提供的无人机的航电系统的爆炸图；

图2为图1中无人机的航电系统除去上盖后的俯视图；

图3为图1中无人机的航电系统除去下盖后的仰视图；

图4为图1中无人机的航电系统的正视图；

图5为图1的无人机的航电系统的后视图；

图6为图1中无人机的航电系统的剖视图；

图7为本发明一实施例提供的无人机的结构示意图。

图中：

101、上盖；102、下盖；

103、中框；104、密封圈；

200、pcb板；201、飞行控制电路板；

202、无线通信电路板；300、定位模块；

301、rtk定位模块；302、gps定位模块；

400、连接线；500、视觉传感装置；

501、双目摄像头；502、图传模块；

503、指示灯；600、双目安装支架；

700、惯性传感模块；800、天线；

900、风扇；1、机架；

10、无人机的航电系统；2、机臂；

3、动力组件；31、电子调速器；

32、电机；33、螺旋桨。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

图1为本实施例提供的无人机的航电系统的爆炸图；图2为图1中无人机的航电系统除去上盖后的俯视图；图3为图1中无人机的航电系统除去下盖后的仰视图；图4为图1中无人机的航电系统的正视图；图5为图1的无人机的航电系统的后视图；图6为图1中无人机的航电系统的剖视图。

如图1至图6所示，本实施例提供的无人机的航电系统，包括：壳体、飞行控制电路板201、无线通信电路板202、定位模块300、以及连接线400，通过这个无人机的航电系统可以控制无人机飞行。具体的，无人机的航电系统可以控制电子调速器的工作状态，从而控制电机的输出，以控制螺旋桨的转动，进而控制无人机起升、降落、俯冲、转向等。该无人机的航电系统还可以控制无人机上安装的传感器工作，以获取影像、位置、海拔等周围环境的信息。

无人机的航电系统可以安装在无人机的机身的外部或内部。无人机的航电系统也可以安装在无人机的机身的顶部、底部、机头、机尾或者两侧。具体在本实施方式中，无人机的航电系统安装在机身的外部，并且位于机头部位，以便于搭载无人飞行器的前视觉模块，例如，视觉传感装置500。

壳体内形成有用于安装飞行控制电路板201、无线通信电路板202(sdr，softwaredefinationradio)、以及定位模块300的密闭空间。其中，飞行控制电路板201和无线通信电路板202集成在一个pcb板200上，定位模块300可以设置在该pcb板200的上方或者下方。在本实施例中，壳体可以由金属、塑料、或者其他材料等制作成为矩形、圆柱形、或者其他形状。

具体的，壳体可以包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体的侧壁通过卡接或者螺栓连接等方式固定在一起，从而由上壳体和下壳体围合成用于安装pcb板200和定位模块300的密闭空间。

pcb板200和定位模块300可以通过螺栓固定在密闭空间的内壁上。可选地，上壳体和下壳体可以通过冲压或者注塑等方式在内表面形成多个安装区域，pcb板200和定位模块300固定在不同的安装区域内。例如，可以将pcb板200和定位模块300安装在外观形状与这二者相匹配的安装区域内。

在上壳体的侧壁、或者下壳体的侧壁上、或者在上壳体和下壳体的连接处开设有安装孔，连接pcb板200和电子调速器的连接线400从该安装孔内穿过。可选的，连接线400包括针式插头或者针式插座，在pcb板200上设置有与连接线400上的针式插头或者针式插座相配套的针式插座或者针式插头。

在上壳体和下壳体的连接处可以设置密封圈104以提高壳体的密封性能，从而阻止灰尘或者液体进入壳体内，以提高无人机的航电系统的使用寿命和稳定性。

本实施例的无人机的航电系统，通过将飞行控制电路板201和无线通信电路板202集成在一个pcb板200上，并将这个pcb板200和定位模块300安装到壳体内，然后用于连接飞行控制电路板201和电子调速器的连接线400从壳体侧壁上设置的安装孔中穿出，这样就将电子调速器、电机和螺旋桨与飞行控制电路板201、无线通信电路板202以及定位模块300隔离开，使得动力组件工作时产生的磁场变化信号不会叠加到无人机的航电系统中，从而降低了后续滤波的工作难度，提高了无人机的航电系统信息传输的可靠性，使得无人机能够稳定工作，进而降低无人机的潜在安全威胁。

此外，由于动力组件通过连接线400与无人机的航电系统通信连接，使得无人机的弱电部分和强电部分隔离开，减少了无人机的航电系统中强弱电转换和隔离部件的数量，而且使得无人机的航电系统线束量减少、布线也变得简单易行，从而降低了无人机的航电系统的体积，制造装配、维修、或者测试都更加的方便简单，降低了线路复杂对于信号传输的干扰，进一步提高了无人机的稳定性，降低了无人机的安全隐患。而且还大幅度降低了无人机的航电系统的散热量，使得无人机的航电系统中的电子零部件能够在额定工作温度内工作，从而提高了无人机的航电系统的稳定性。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于壳体的结构不同，本实施例的壳体，包括主体和上盖101，其中，主体包括底壁和沿底壁外边缘设置的侧壁，上盖101盖设在主体的上开口处并通过螺栓或者卡扣连接等方式与主体的侧壁固定在一起，从而由上盖101和主体围合成用于安装pcb板200、以及定位模块300的密闭空间。

pcb板200和定位模块300可以通过螺栓固定在主体的内壁上。可选地，在主体的底壁上通过冲压或者注塑等方式形成有多个安装区域，其中一个安装区域用来安装pcb板200，定位模块300则安装在另一个安装区域。当然，本实施例也不排除将定位模块300和pcb板200安装在同一个安装区域内，例如，可以将pcb板200和定位模块300上下叠置、或者左右排列在同一个安装区域内。在对主体的底壁进行冲压或者注塑时，可以根据pcb板200和定位模块300的外观形状进行相应的冲压或者注塑操作，从而使壳体的密闭空间能够合理高效的被利用。

在主体的侧壁上开设有安装孔，用于与电子调速器通信连接的连接线400(例如总线)穿过该安装孔与飞行控制电路板201连接。可选的，连接线400包括针式插头或者针式插座，在pcb板200上设置有与连接线400上的针式插头或者针式插座相配套的针式插座或者针式插头。

在主体的侧壁和上盖101之间可以设置密封圈104以提高壳体的密封性，防止水或者灰尘进入壳体的密闭空间内，提高壳体内安装的pcb板200和定位模块300等电子器件的使用寿命。举例来说，可以在主体的开口处或者上盖101的下表面开设用于安装密封圈104的凹槽。

本实施例的无人机的航电系统，通过将壳体设置为包括上盖101和主体部分，使得水和灰尘不容易从侧面进入无人机的航电系统中，可以提高无人机的航电系统的密闭性。

实施例三

本实施例与实施例一和二的区别在于壳体的结构不同，本实施例的壳体包括上盖101、中框103和下盖102，如图1所示。

上盖101盖设在中框103的上开口处并通过螺栓或者卡扣连接等方式固定在一起，从而由上盖101和中框103围合而成一个上密闭空间。同理的，下盖102盖设在中框103的下开口处并通过螺栓或者卡扣连接等方式固定在一起，从而由下盖102和中框103围合成一个下密闭空间。在装配时，pcb板200可以安装在上密闭空间内，定位模块300可以安装在下密闭空间内，二者之间再通过线束通信连接。可以理解，为了安装连接pcb板200和定位模块300的线束，可以在中框103上开设供线束穿过的过孔。

中框103包括安装板以及沿安装板的外边缘设置的侧壁，在安装板上通过冲压或者注塑等方式形成有多个安装区域，这些安装区域的一部分位于安装板的上表面，另一部分位于安装板的下表面。具体在安装pcb板200和定位模块300时，可以将pcb板200通过螺栓固定在安装板上方的安装区域内，定位模块300则可以通过螺栓固定在安装板下方的安装区域内。可以理解，安装区域设置为与pcb板200和定位模块300外观形状相匹配，可以降低壳体的体积大小。

在中框103的侧壁上开设有安装孔，用于与电子调速器通信连接的连接线400(例如总线)穿过该安装孔与飞行控制电路板201连接。可选地，连接线400包括针式插头或者针式插座，在pcb板200上设置有与连接线400上的针式插头或者针式插座相配套的针式插座或者针式插头。

在上盖101、中框103和下盖102的连接处设置有密封圈104，以提高壳体的密封性，避免灰尘或者液体进入壳体内，从而保证壳体内安装的pcb板200和定位模块300等电子器件的使用寿命。例如，在一些实施方式中，可以在上盖101、中框103和下盖102的连接处开设用于安装密封圈104的凹槽。

本实施例的无人机的航电系统，通过将壳体设计成包括上盖101、下盖102和中框103，使得密闭空间分成了上下两部分，从而避免电子零部件堆叠在同一个表面上，从而降低了无人机的航电系统的体积，并提高了散热性能。

实施例四

本实施例是在上述任一实施例的基础上进行改进，主要区别在于壳体的前侧壁上固定有视觉传感装置500。

如图1至图4所示，壳体的包括朝向无人机前进方向的前侧壁、背离前侧壁的后侧壁，以及连接前侧壁和后侧壁的左侧壁以及右侧壁。例如，图1中示出了中框103包括前侧壁、后侧壁、以及左侧壁和右侧壁的壳体结构。

在壳体的前侧壁上可选地固定有视觉传感装置500。具体的，在前侧壁上开设有安装口，视觉传感装置500固定在安装口处，其接头穿过安装口与飞行控制电路板201的接口电连接，以实现视觉传感装置500与飞行控制电路板201之间的信号传输。

可选地，视觉传感装置500包括双目摄像头501和图传模块502(fpv，firstpersonview)，其中，双目摄像头501的两个镜头可选地分设在图传模块502的两侧，在图传模块502的前方还可选地设置有指示灯503。以图2为例，图传模块502固定在中框103的前侧壁的中间，双目摄像头501的两个镜头则分别安装在图传模块502的左右两侧。

可选地，继续参考图1和图2，在中框103的前端设有双目安装支架600，双目安装支架600用于承载视觉传感装置500。

可选地，穿设连接线400的安装口设置在壳体的后侧壁上，从而可以避免与壳体的前侧壁上设置的视觉传感装置500相互干涉。

本实施例的无人机的航电系统，通过在壳体的前侧壁上安装视觉传感装置500，可以使得视觉传感装置500获得最佳的位置，以提高视觉传感装置500获取图像的角度范围，并且由于视觉传感装置500安装在中框103的前侧壁上，减少了无人机其他结构的干涉，因此，对视觉传感装置500进行维修保养也更加的方便。当视觉传感装置500包括双目摄像头501和图传模块502时，可以通过双目摄像头501获取到更多的图像信息，并通过图传模块502将实时影像传输到地面的接收装置，例如遥控器或者地面站。而且，如果图传模块502的前方安装有指示灯503，则操作者可以通过指示灯503方便的直接观察到视觉传感装置500是否在工作、以及图传模块502是否在传输影像数据等。

实施例五

本实施例是在上述任一实施例的基础上进行改进，其主要区别在于本实施例的定位模块300包括rtk定位模块301和gps定位模块302。

具体的，rtk定位模块301和gps定位模块302的相对位置，以及这二者与pcb板200的相对位置可以根据实际需要进行设置。以图1所示的无人机的航电系统为例，pcb板200固定在安装板的上方，在安装板的下方、对应无线通信电路板202的位置处设置rtk定位模块301和gps定位模块302。换句话说ptk定位模块300和gps定位模块302位于安装板和下盖102之间的下密闭空间内。可选地，rtk定位模块301设置在gps定位模块302的上方。具体在安装时，可以是将rtk定位模块301和gps定位模块302集成在一起并固定在安装板的下表面或者下盖102的内壁上。

本实施例的无人机的航电系统，通过设置rtk定位模块301和gps定位模块302可以提高无人机的定位精度，此外，将gps模块集成在rtk定位模块301的下方可以充分利用壳体内的空间，以缩减无人机的航电系统的体积。

实施例六

本实施例是在上述任一个实施例的基础上进行改进，其主要区别在于无人机的航电系统还可选地安装有惯性传感模块700和天线800中的至少一个。

如图1至所示，惯性传感模块700可以安装在壳体内，并且其安装位置可以位于rtk定位模块301的下方，以充分利用壳体内的空间，从而缩减无人飞行系统的体积。

天线800可以固定在壳体的左侧壁和右侧壁上，该天线800通过无线通信电路板202上设置的接口与该无线通信电路板202通信连接。具体来说，在壳体的左侧壁和右侧壁上开设有天线800安装口，天线800的接头穿过天线800安装口伸入壳体的密闭空间内并与无线通信电路板202上的接口直接藕接或者通过线束连接在一起，从而实现无线信号的收发。应当理解，本实施例的天线800也可以仅固定在壳体的左侧壁或者右侧壁上。

具体的，继续参考图1和图3，在壳体的左侧壁和右侧壁上所开设的天线800安装口的位置可以与pcb板200的位置错开，从而可以缩小无人机的航电系统的体积。

可选地，在壳体的左侧壁和右侧壁上可以各安装两个天线800，以提高天线800的信号发送和接收功率。可以理解的是，在壳体的左侧壁和右侧壁上分别安装的天线800也可以是一个或者两个以上。

本实施例的无人机的航电系统，当壳体内安装有惯性传感模块700可以实现对无人机加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度运动的检测和测量；当壳体的左侧壁和右侧壁的至少一个安装有与无线通信电路板202通信连接的天线800时，可以提高无人机的航电系统无线通信的能力。

实施例七

本实施例在上述任一实施例的基础上进行改进，其主要区别在于在壳体的外侧设置有用于对壳体降温的风扇900。

如图1所示，风扇900可以设置在壳体的上方，例如将风扇900固定在壳体的上盖101的顶面上。可选地，壳体可以由金属制成，在其上盖101的顶面沿长度方向或者宽度方向往上延伸形成有多个散热鳍，相邻两个散热鳍之间形成有散热风道，空气可以在散热风道内流动。具体的，壳体的密闭空间内的电子零件所散发的热量传递到壳体的上盖101的散热鳍上，然后传递到散热风道内的空气中。安装在散热鳍中间的风扇900转动可以带动空气在散热风道和外部环境之间循环，从而将散热鳍上的热量快速带走，以实现对无人机的航电系统的降温。

可以理解，本实施例的散热鳍的形状和数量可以根据实际需要进行设置，例如，如图1所示，散热鳍沿长度方向排列，并且散热鳍包括左边部分和右边部分，风扇900通过螺栓固定在左边部分和右边部分之间。

本实施例的无人机的航电系统，通过在壳体的外侧安装风扇900，从而可以对壳体以及壳体内安装的pcb板200和定位模块300等进行降温，以保证壳体内的飞行控制电路板201、无线通信电路板202以及定位模块300等稳定正常的工作。

实施例八

图7为本实施例提供的无人机的结构示意图。如图7所示本实施例提供的无人机，包括：机架1、动力组件3、以及连接机架1和动力组件3的机臂2。

机架1内安装有无人机的航电系统10，该无人机的航电系统10可以是上述任一实施例的无人机的航电系统，其结构、工作原理和能够产生的有益效果可以参见上述实施例，在此不再进行赘述。

动力组件3包括：电子调速器31、与电子调速器31通信连接的电机32、以及由电机32带动旋转的螺旋桨33。电子调速器31通过连接线11与无人机的航电系统10中的飞行控制电路板通信连接，从而能够根据飞行控制电路板发出的指令向电机32输出控制信号，以控制电机32的转速、转向等。本实施例的电子调速器31、电机32和螺旋桨33可以使用现有技术中的任意结构，在此不再赘述。

本实施例的无人机，通过将无人机的航电系统中的飞行控制电路板和无线通信电路板集成在一个pcb板上，并将这个pcb板和定位模块安装到壳体内，然后用于连接飞行控制电路板和电子调速器的连接线从壳体侧壁上设置的安装孔中穿出，这样就将电子调速器、电机和螺旋桨与飞行控制电路板、无线通信电路板以及定位模块隔离开，使得动力组件工作时产生的磁场变化信号不会叠加到无人机的航电系统中，从而降低了后续滤波的工作难度，提高了无人机的航电系统信息传输的可靠性，使得无人机能够稳定工作，进而降低无人机的潜在安全威胁。

此外，由于动力组件通过连接线与无人机的航电系统通信连接，使得无人机的弱电部分和强电部分隔离开，减少了无人机的航电系统中强弱电转换和隔离部件的数量，而且使得无人机的航电系统线束量减少、布线也变得简单易行，从而降低了无人机的航电系统的体积，制造装配、维修、或者测试都更加的方便简单，降低了线路复杂对于信号传输的干扰，进一步提高了无人机的稳定性，降低了无人机的安全隐患。而且还大幅度降低了无人机的航电系统的散热量，使得无人机的航电系统中的电子零部件能够在额定工作温度内工作，从而提高了无人机的航电系统的稳定性。

最后，尽管已经在这些实施例的上下文中描述了与本技术的某些实施例相关联的优点，但是其他实施例也可以包括这样的优点，并且并非所有实施例都详细描述了本发明的所有优点，由实施例中的技术特征所客观带来的优点均应视为本发明区别于现有技术的优点，均属于本发明的保护范围。