[发明专利]一种无人机用任务管理计算机

说明书

本发明提供了一种无人机用任务管理计算机，包括硬件计算单元、载荷控制接口单元、AD采集单元和温度采集单元；硬件计算单元采用单片FPGA集成CPU和所有外围接口控制逻辑的架构，运行在LINUX操作系统上，执行任务管理程序；载荷控制接口单元、AD采集单元和温度采集单元的接口控制逻辑在FPGA内实现；任务管理程序调用LINUX下的驱动程序，驱动程序操作FPGA外围逻辑控制电路控制相应接口实现载荷控制、AD采集和温度采集动作；载荷控制接口单元提供载荷资源控制与数据交互接口包括：RS232、RS422、RS485、CAN总线、FC总线。本发明具有集成众多接口、重量轻和功耗小的特点，满足高空太阳能无人机对各类应用载荷和非飞机平台外设进行管理和数据交互要求。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机用任务管理计算机。

背景技术

太阳能无人机执行任务海拔20～30km的平流层，大气极其稀薄，温度极低。传统的方式，无人机飞行控制计算机同时管理机载仪器设备，随着无人机任务复杂度增加，传感器种类数量激剧增加，为了确保飞行安全、提高任务执行能力，亟需专门的任务管理计算机，对各类应用载荷和非飞机平台外设进行管理和数据交互。无人机用任务管理计算机不同于普通的计算机。体现在以下几点：

一、无人机用任务管理计算机集成路数众多的专用传感器接口；

二、无人机用任务管理计算机在满足功能要求外，需要足够小的小体积、重量和功耗，在一个芯片内集成CPU、同步/异步串口逻辑、光纤接口逻辑、模拟采集逻辑、温度采集逻辑等所有外设逻辑单元；

三、无人机用任务管理计算机需要满足高空空气稀薄环境适应性的要求，在对流作用失去效果的情况下，需要保证计算机散热，提供给无人机的温度控制系统。

因此，如何提供一种具有高空环境适应性的集成众多接口、重量轻和功耗小的无人机用任务管理计算机是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决高空太阳能无人机对各类应用载荷和非飞机平台外设进行管理和数据交互提供的一种具有高空环境适应性的集成众多接口、重量轻和功耗小的专用任务管理计算平台。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人机用任务管理计算机，包括硬件计算单元、载荷控制接口单元、AD采集单元和温度采集单元；其中，

所述硬件计算单元采用单片FPGA集成ARM和所有外围接口控制逻辑的架构，运行在LINUX操作系统上，执行任务管理程序；载荷控制接口单元、AD采集单元和温度采集单元的接口控制逻辑在FPGA内实现；任务管理程序调用LINUX下的驱动程序，驱动程序操作FPGA外围逻辑控制电路控制相应接口实现载荷控制、AD采集和温度采集动作；

所述载荷控制接口单元提供载荷资源控制与数据交互接口包括：RS232、RS422、RS485、CAN总线、FC总线。

优选的，所述FPGA外围逻辑控制电路包括QSPI Flash电路、DDR4SDRAM电路、JTAG下载调试电路以及启动配置电路；

所述QSPI Flash电路在传输机制上加入队列机制，利用RAM字节代替单独SPI接口的数据寄存器，Flash为掉电非易失存储器件，作为启动设备来存储系统的启动镜像；

所述DDR4 SDRAM电路中SDRAM为掉电易失存储器件，用于程序运行缓存和大容量数据的暂存，利用DDR4控制器实现对DDR4 SDRAM的控制；

所述JTAG下载调试电路，用于下载ZYNQ UltraScale+程序或者固化程序到FLASH，在JTAG信号上添加保护二极管使信号的电压在FPGA接受的范围；