Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára Árvai László, Doktorandusz, ZMNE
Tartalom Fejezet Témakör 1. Fedélzeti elektronika tulajdonságai 2. Modularitás 3. Funkcionális blokkvázlat 4. Modulok bemutatása 5. Összefoglalás
Miért saját fejlesztés? Hézag a játék és a professzinális fedélzeti elektronikák között Költségérzékenység Hozzájárulás, illetve felhasználása a nyílt forráskódú közösség eredményeinek Rugalmasság
Fedélzeti elektronika feladatai, tulajdonságai Repülőgép stabilizálása, irányítása, navigálása Hasznos teher működtetése Elektromos energia biztosítása Energiamenedzsment Kommunikáció: távirányítás, telemetria Repülési adatrögzítés Kis méret, kis fogyasztás Robosztusság, megbízhatóság HIL (Hardware-in-the-loop) szimulációs képesség Egyszerű bővíthetőség, könnyű módosíthatóság Moduláris felépítés
Modularitás Szoftver és hardver modularitás együtt Szabványos HW, SW interface a modulok között Feladatok felolsztása kisebb részekre Egyszerűbb tesztelhetőség Egységes zárt busz a modulok között (kommunikáció, tápellátás) Független buszrendszer a külső egységek számára Megbízható elektromos kapcsolat a modulok között Modulok biztonságos mechanikai rögzítése (egymáshoz és a sárkányhoz is)
Fedélzeti elektronika blokkvázlata Repülésvezérlő modul Tehetetlenségi mérőrendszer (gyorsulás, gyro, mágneses térerő) Alaplap (központi modul) Belső I 2 C bus(2x) Kommunikációs modul Kommunikáció (telemetria, távvezérlés) Barometrikus magasságmérés Elektromos tápellátás és energiamenedzsment Repülési adatrögzítő Repülés stabilzálás Külső interfészek (R/C távirányító, szervó, I 2 C, CAN, digitális, analóg) GPS modul Navigáció Külső I2C busz Külső CAN busz Műholdas navigáció (GPS)
Alaplap Két modulhely Tápegységek(3.3V@1A, 5V@0.5A, 5V@3A) Túlterhelés védelem Áramfelvétel mérése Akkumulátor feszültségmérés és menedzsment 6 db R/C szervókimenet PPM R/C távirányító bement Bridge funkcióa belső(i 2 C) ésa külső(i 2 C, CAN) buszok között Digitális kimenetek(2db) Analóg bemenetek(3db)
Kommunikációs modul Rövid távolságú(wifi) kapcsolat biztosítása a földi állomással Telemetriás adatok küldése Beavatkozó parancsok fogadása Repülési adatrögzítés microsd kártyán USB interface biztosítása a HIL tesztekhez, illetve a konfiguráláshoz Beépített microcontrollera vezeték nélküli TCP/IP stack és az SD kártya fájlrendszerének kezeléséhez Csatlakozás a belsői 2 C buszra
Repülésvezérlő modul Félvezető alapú tehetetlenségi navigációs rendszer (IMU) 3-tengelyes, 16-bites giroszkóp (L3G4200D) 3-tengelyes 16-bites gyorsulásmérő (LSM303DLH) 3-tengelyes 16-bites mágneses térerősségmérő (LSM303DLH) Barometrikus magasságmérő (MPXH6115) 32-bites, 80MIPS teljesítményű processzor az adatfeldolgozáshoz Csatlakozás a belsői 2 C buszra USB interface biztosítása a beállításhoz, kalibrációhoz
GPS modul GPS jellemzői: SUP500F GPS modul Beépített smart antenna Venus6 chip 10Hz-es adatküldés 2.5m pontosság (CEP) Modul jellemzői: Mikrokontroller az előzetes adatfeldolgozáshoz NMEA protokol értelmezés helyben Csatlakozás a belső I 2 C buszra
Motor szabályzó Kefe nélküli motorok fordulatszámszabályozása Max. 50A-es terhelhetőség Motor diagnosztika Fordulatszám mérés és szabályozás Felvett áram mérése, túláramvédelem Kétirányúkommunikáció(I 2 C)
Összefoglalás A megvalósítandó fedélzeti elektronika főbb tulajdonságai: Kis méretű, kompakt felépítésű fedélzeti elektronika Minden fontos funkció megvalósításra kerül Könnyű bővíthetőség, javíthatóság Egyszerűsített tesztelés Minimális szintű redundancia, hibatűrő képesség Viszonylagos olcsóság, egyszerűség
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!