飞行器及其飞控系统的控制电路的制作方法

1.本技术涉及飞行器领域，尤其涉及飞行器飞控系统的控制电路。


背景技术：

2.载人飞行器的飞控系统在飞行任务中执行所有飞行指令的启动、执行和控制，飞控系统是否安全直接关系到飞行器的安全，而飞控系统中控制器的供电安全是保证飞控系统安全的前提。当飞控系统的控制器的供电发生故障时，飞行器就会失去控制。为了保证飞行器的安全，必须保证飞控系统控制器的供电安全。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本技术提供一种飞控系统的控制电路，能够在电池供电异常的情况下，为控制器提供备用电源。
4.本技术一方面提供一种飞控系统的控制电路，包括：
5.控制器；
6.用于连接第一电源的第一供电接口；
7.用于连接第二电源的第二供电接口，所述第二供电接口包括电源端；
8.开关电路，包括连接于所述第一供电接口与所述控制器之间的第一开关、以及连接于所述第二供电接口的电源端与所述控制器之间的第二开关；
9.用于向所述开关电路输出开关控制信号的电源选择器；
10.其中，所述第二供电接口还包括与所述控制器连接的数据传输端。
11.在一些实施例中，所述电源选择器被配置为按照预设规则选择所述第二供电接口为当前供电接口时，输出使所述第二开关闭合、第一开关断开的开关控制信号；所述控制器被配置为响应于所述第二供电接口已连接所述第二电源的信号，依据预设的数据传输指令或周期性地向所述第二供电接口的数据传输端发送飞控数据。
12.在一些实施例中，还包括连接于所述第一供电接口与所述电源选择器之间的第一检测电路、以及连接于所述第二供电接口的电源端之间与所述电源选择器之间的第二检测电路。
13.在一些实施例中，所述第一检测电路和第二检测电路至少其中之一通过至少三根信号线与所述电源选择器连接，所述至少三根信号线包括电源电压检测信号线、过压检测信号线、以及欠压检测信号线。
14.在一些实施例中，所述第一检测电路和第二检测电路至少其中之一包括电阻分压检测电路，所述电阻分压检测电路包括依次串联于相应供电接口与地之间的第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻与所述相应供电接口连接的一端、所述第一电阻与第二电阻连接的一端、以及所述第二电阻与第三电阻连接的一端分别与所述电源选择器连接。
15.在一些实施例中，所述第一电源为电池电源，所述第二电源为智能计算设备。
16.在一些实施例，所述第二供电接口为usb接口
17.在一些实施例中，还包括用于连接第三电源的第三供电接口，所述开关电路还包括连接于所述第三供电接口与所述控制器之间的第三开关；
18.其中，所述第三电源为电池电源。
19.在一些实施例中，所述电源选择器被配置为响应于所述第一电源至第三电源的检测信号，向所述开关电路输出所述第一开关至第三开关的开关控制信号，所述开关控制信号与依据预设的供电接口优先级顺序以及所述第一电源至第三电源的检测信号选择的当前供电接口相对应。
20.在一些实施例中，还包括连接于所述第一供电接口与地之间的第一电容、连接于所述第二供电接口的电源端与地之间的第二电容、以及连接于所述第三供电接口与地之间的第三电容。
21.本技术另一方面提供一种飞行器，具有如上所述的飞控系统的控制电路。
22.本技术实施例中，控制电路配置有用于连接第二电源的第二供电接口，第二供电接口具有电源端和数据传输端，数据传输端与控制器连接，电源端与控制器之间设第二开关，电源选择器可以通过输出开关控制信号控制是否选择第二供电接口工作。通过这一配置，可以在第一电源供电异常的情况下，选择第二电源为控制器提供备用电源，并且，可通过第二供电接口的数据传输端将控制器获得的飞控数据向外传输，实现飞控数据的备份。另一方面，由于通过电源选择器对第二供电接口是否进行供电进行管理，可以避免第二电源连接到控制电路时，干扰其他电源的正常供电。
23.进一步的，在一些实施例中，先使下一个供电接口与控制器接通后，再使当前供电接口与控制器断开，可以实现供电电源的无缝切换，保证控制器的持续供电。
24.进一步的，通过在各供电接口与地之间设备充放电容，可以在当前供电的电源发生故障或电量不足且尚未进行切换的情况下，通过相应电容继续为控制器供电，避免控制器断电，保证控制器的持续供电。
25.在一些实施例中，控制电路配置有用于连接第一电池的第二供电接口，用于连接第二电池的第三供电接口、用于连接智能计算设备的第二供电接口，第二供电接口可以是具有电源端和数据传输端的usb接口，数据传输端与控制器连接，电源端与控制器之间设第二开关，电源选择器可以通过输出开关控制信号控制是否选择第二供电接口工作。通过这一配置，可以为控制器提供双电池电源备份供电，并在第一电池和第二电池均无法正常供电的异常情况下，选择智能计算设备为控制器提供备用电源，并且，可通过usb接口的数据传输端将控制器获得的飞控数据传输到智能计算设备，实现飞控数据的备份。
26.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
27.通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
28.图1示出本技术一实施例的飞控系统的控制电路的结构示意图；
29.图2示出本技术另一实施例的飞控系统的控制电路的结构示意图；
30.图3示出本技术一实施例的电阻分压检测电路的结构示意图；
31.图4示出本技术另一实施例的飞控系统的控制电路的结构示意图。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本技术的优选实施方式。虽然附图中显示了本技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本技术更加透彻和完整，并且能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
33.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
34.应当理解，尽管在本技术可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“至少一个”是含义是一个或多于一个，“多个”的含义是两个或多于两个，除非另有明确具体的限定。
35.除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.以下结合附图详细描述本技术实施例的技术方案。
37.图1示出本技术一实施例的飞控系统的控制电路100的结构图。
38.参阅图1，本实施例的飞控系统的控制电路100包括：控制器20、第一供电接口30、第二供电接口32、开关电路40、以及电源选择器50。
39.第一供电接口30用于连接第一电源；第一电源可以为电池电源，第一供电接口30连接第一电源既包括与第一电源直接连接的情形，也包括与对第一电源进行升压或降压处理后的转换电源连接的情形。
40.第二供电接口32用于连接第二电源，包括电源端36和与控制器20连接的数据传输端38。本技术实施例中，第二电源可以为智能计算设备，例如飞行器内设的操控设备(如平板电脑操控台)、智能移动终端(如智能手机)等，第二供电接口32为与智能计算设备适配的数据传输接口，例如可以是通用串行总线(英语：universal serial bus，简称为usb)接口、lightning接口等，usb接口可以包括type a,type b,micro a,micro b,mini a,mini b,type c等各类型的usb接口。
41.开关电路40包括连接于第一供电接口30与控制器20之间的第一开关、以及连接于第二供电接口32的电源端36与控制器20之间的第二开关。在一种实现方式中，第一开关和第二开关可以通过场效应管实现，但本技术不限于此。
42.电源选择器50，用于向开关电路40输出开关控制信号。在一种实现方式中，电源选
择器50可以包括电源控制芯片，被配置为依据预设规则选择当前供电接口，并向开关电路40输出对应的开关控制信号，例如，在按照预设规则选择第二供电接口32为当前供电接口时，输出使所述第二开关闭合、第一开关断开的开关控制信号。可以理解，本技术中的电源选择器50也可以是由分立元件组成的开关驱动电路。
43.控制器20用于进行飞行控制，本技术实施例中，还被配置为响应于第二供电接口32已连接第二电源的信号，依据预设的数据传输指令或周期性地向第二供电接口32的数据传输端38发送飞控数据。可以理解的，控制器20通过第二供电接口32的数据传输端38向第二电源发送飞控数据与第二电源向控制器20供电可以是同时进行，也可以不同时进行。
44.本技术实施例中，控制电路配置有用于连接第二电源的第二供电接口，第二供电接口具有电源端和数据传输端，数据传输端与控制器连接，电源端与控制器之间设第二开关，电源选择器可以通过输出开关控制信号控制是否选择第二供电接口工作。通过这一配置，可以在第一电源供电异常的情况下，选择第二电源为控制器提供备用电源，并且，可通过第二供电接口的数据传输端将控制器获得的飞控数据向外传输，实现飞控数据的备份。另一方面，由于通过电源选择器对第二供电接口是否进行供电进行管理，可以避免第二电源连接到控制电路时，干扰其他电源的正常供电。
45.图2示出本技术另一实施例的飞控系统的控制电路200的结构图。参阅图2所述，本实施例的飞控系统的控制电路200包括：飞控系统的控制器20、第一供电接口30、第二供电接口32、第一检测电路60、第二检测电路62、开关电路40、以及电源选择器50。
46.第一供电接口30用于连接第一电源；第一电源可以为电池电源，第一供电接口30连接第一电源既包括与第一电源直接连接的情形，也包括与对第一电源进行升压或降压处理后的转换电源连接的情形。
47.第二供电接口32用于连接第二电源，包括电源端36和与控制器20连接的数据传输端38。本技术实施例中，第二电源可以为智能计算设备。
48.开关电路40包括连接于第一供电接口30与控制器20之间的第一开关、以及连接于第二供电接口32的电源端36与控制器20之间的第二开关。在一种实现方式中，第一开关和第二开关可以通过场效应管实现，但本技术不限于此。
49.第一检测电路60连接于第一供电接口30与电源选择器50之间，第二检测电路62连接于第二供电接口32的电源端36之间与电源选择器50之间。可以理解的，第一检测电路60和第二检测电路62可以采用相同或不同的检测电路。
50.在一种实现方式中，第一检测电路60和第二检测电路62分别包括电压检测电路，电压检测电路可以由分压电路实现，例如电阻分压检测电路66，向电源选择器50输出第一电源的检测信号和第二电源的检测信号。
51.如图3所示，在一种具体实现中，电阻分压检测电路66包括依次串联于相应供电接口与地之间的第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3，第一电阻r1与该相应供电接口连接的一端、第一电阻r1与第二电阻r2连接的一端、以及第二电阻r2与第三电阻r3连接的一端分别通过电源电压检测信号线t1、过压检测信号线t2、以及欠压检测信号线t3与电源选择器50连接，以向电源选择器50输出电源电压检测信号、过压检测信号、以及欠压检测信号。电源选择器50可以依据电源电压检测信号、过压检测信号、以及欠压检测信号判断相应供电接口是否有电源连接以及已连接电源是否符合预设的供电条件，例如供电电路是否正
常、是否在预设的高压阈值和低压阈值之间的供电范围内等。
52.可以理解的，在另一些实施例中，也可采用其他适合的检测电路对电源进行检测，例如电流检测电路等。检测电路向电源选择器50输出的电源的检测信号可以是电源电压检测信号、过压检测信号、以及欠压检测信号中的部分，也可以其他检测信号。
53.电源选择器50可以包括电源控制芯片，被配置为依据预设的供电接口优先级顺序、以及第一电源的检测信号和第二电源的检测信号，选择当前供电接口，并向开关电路40输出对应的开关控制信号。可以理解，在另一实施方式中，电源选择器50也可以是由分立元件组成。
54.在一种实现方式中，第一供电接口30的优先级高于第二供电接口32的优先级。若第一供电接口30有电池电源连接且该电池电源符合预设供电条件，则电源选择器50向开关电路40输出使第一开关闭合、第二开关断开的开关控制信号；若第一供电接口30无电池电源连接或虽连接但该电池电源不符合预设供电条件，而第二供电接口32有智能计算设备连接且该智能计算设备提供的电源符合预设供电条件，则电源选择器50向开关电路40输出使第二开关闭合、第一开关断开的开关控制信号。
55.控制器20用于进行飞行控制，本技术实施例中，还被配置在第二供电接口32为当前供电接口的情况下，向第二供电接口32的数据传输端38发送飞控数据。在一种实现方式中，控制器20与电源选择器50连接，被配置为响应于电源选择器50发送的所述第二供电接口32为当前供电接口的指示信号，向第二供电接口32的数据传输端38发送飞控数据，经由第二供电接口32将飞控数据传输到智能计算设备，以进行数据备份。飞控数据例如包括飞控数据、姿态数据、控制数据等。
56.本技术实施例中，控制电路配置有用于连接第二电源的第二供电接口，第二供电接口具有电源端和数据传输端，数据传输端与控制器连接，电源端与控制器之间设第二开关，电源选择器可以通过输出开关控制信号控制是否选择第二供电接口工作。通过这一配置，可以在第一电源供电异常的情况下，选择第二电源为控制器提供备用电源，并且，可通过第二供电接口的数据传输端将控制器获得的飞控数据向外传输，实现飞控数据的备份。另一方面，由于通过电源选择器对第二供电接口是否进行供电进行管理，可以避免第二电源连接到控制电路时，干扰其他电源的正常供电。
57.图4示出本技术另一实施例的飞控系统的控制电路400的结构图。参阅图4所示，本实施例的飞控系统的控制电路400包括：控制器20、第一供电接口30、第二供电接口32、第三供电接口34、第一检测电路60、第二检测电路62、第三检测电路64、开关电路40、以及电源选择器50。
58.第一供电接口30用于连接第一电源，第三供电接口34用于连接第三电源；第一电源和第三电源可以为电池电源，第一供电接口30连接第一电源既包括与第一电源直接连接的情形，也包括与对第一电源进行升压或降压处理后的转换电源连接的情形，第三供电接口34连接第三电源可做类似理解。
59.第二供电接口32用于连接第二电源，包括电源端36和与控制器20连接的数据传输端38。本技术实施例中，第二电源可以为智能计算设备。
60.开关电路40包括连接于第一供电接口30与控制器20之间的第一开关、连接于第二供电接口32的电源端36与控制器20之间的第二开关、以及连接于第三供电接口34的电源端
36与控制器20之间的第三开关。在一种实现方式中，第一开关至第三开关可以通过场效应管实现，但本技术不限于此。
61.第一检测电路60连接于第一供电接口30与电源选择器50之间，第二检测电路62连接于第二供电接口32的电源端36与电源选择器50之间，第三检测电路64连接于第三供电接口34的电源端36与电源选择器50之间。可以理解的，第一检测电路60、第二检测电路62和第三检测电路64可以采用相同或不同的电路。
62.在一种实现方式中，第一检测电路60至第三检测电路64分别包括电压检测电路66，电压检测电路可以由分压电路实现，例如电阻分压检测电路，向电源选择器50输出第一电源至第三电源的检测信号。
63.可以理解的，在另一些实施例中，也可采用其他适合的检测电路对电源进行检测，例如电流检测电路。检测电路向电源选择器50输出的电源的检测信号可以是电源电压检测信号、过压检测信号、以及欠压检测信号中的部分，也可以其他检测信号。
64.电源选择器50可以包括电源控制芯片，被配置为依据预设的供电接口优先级顺序、以及第一电源至第三电源的检测信号，选择第一供电接口30至第三供电接口34其中之一为当前供电接口，并向开关电路40输出对应的开关控制信号。
65.在一种实现方式中，第一供电接口30和第三供电接口34的优先级高于第二供电接口32的优先级，第一供电接口30的优先级高于第三供电接口34的优先级。
66.在一种实现方式中，依据预设的供电接口优先级顺序、以及第一电源至第三电源的检测信号，选择第一供电接口30至第三供电接口34其中之一为当前供电接口包括：
67.按照第一供电接口30至第三供电接口34的优先级顺序，执行以下步骤：判断当前级别的供电接口对应的电源是否已与控制电路连接且符合预设供电条件，若符合预设供电条件，则确定所述当前级别的供电接口为当前供电接口，若未与控制电路连接或不符合预设供电条件，则将下一优先级顺序的供电接口作为当前级别的供电接口，返回执行该判断当前级别的供电接口对应的电源是否已与控制电路连接且符合预设供电条件的步骤。
68.在另一种实现方式中，依据预设的第一供电接口30至第三供电接口34的优先级顺序、以及所述第一电源至第三电源各自的检测信号，选择所述第一供电接口30至第三供电接口34其中之一为当前供电接口包括：
69.获得所述第一电源至第三电源各自的检测信号，依据所获得的检测信号，判断第一供电接口30至第三供电接口34分别是否已连接电源且已连接电源是否符合预设供电条件，在有至少两个已连接电源均符合预设供电条件的情况下，依据预设的第一供电接口30至第三供电接口34的优先级顺序确定当前供电接口。例如，在一个具体实例中，三个供电接口中仅第一供电接口30连接了电源，第二供电接口32和第三供电接口34均未连接电源，此时第二供电接口32和第三供电接口34相当于都是接地的，则电源选择器50会认为第二电源和第三电源的供电均是不正常的，而确定第一供电接口30为当前供电接口，输出使第一开关闭合、第二开关和第三开关断开的开关控制信号，使第一电源供电；再例如，三个供电接口中第一供电接口30和第三供口接口均连接了电池电源，且两者均符合预设供电条件，则电源选择器50依据三个供电接口的优先级顺序确定第一供电接口30为当前供电接口，输出使第一开关闭合、第二开关和第三开关断开的开关控制信号，当第一电源不符合预设供电条件时，例如无输出电压或电压低于预设阈值，电源选择器50将第三供电接口34切换为当
前供电接口，输出使第三开关闭合、第一开关和第二开关断开的开关控制信号，使第三电源供电。
70.在一种实现方式中，在进行供电接口切换时，在使第三供电接口34与控制器20接通后，再使第一供电接口30与控制器20断开，以实现供电电源的无缝切换，保证控制器20的持续供电。
71.在一些实施例中，控制电路还包括连接于第一供电接口30与地之间的第一电容、连接于第二供电接口32的电源端36与地之间的第二电容、以及连接于第三供电接口34与地之间的第三电容。通过设置第一电容至第三电容，可以在当前供电的电源发生故障(例如电池连接线松动、供电接口松动、电池爆炸等)或电量不足且尚未进行切换的情况下，通过相应电容继续为控制器供电，避免控制器断电。
72.控制器20用于进行飞行控制，本技术实施例中，还被配置在第二供电接口32为当前供电接口的情况下，向第二供电接口32的数据传输端38发送飞控数据。在一种实现方式中，控制器20与电源选择器50连接，被配置为响应于电源选择器50发送的所述第二供电接口32为当前供电接口的指示信号，向第二供电接口32的数据传输端38发送飞控数据，经由第二供电接口32将飞控数据传输到智能计算设备，以进行数据备份。飞控数据例如包括飞控数据、姿态数据、控制数据等。
73.本技术实施例中，电源选择器50可以依据第一检测电路60至第三检测电路64的检测信号，获得电源管理数据，并向控制器20发送电源管理数据，电源管理数据包括当前供电接口、电池的状态信息等，电池状态信息例如包括电池电压值、剩余电量值、输出电流值等。
74.控制器20获得电源管理数据后，可以依据电源管理数据、飞行状态信息和预设的决策规则进行飞行决策。飞行状态信息例如可以包括飞行高度、飞行速度、位置等。
75.在一种实施方式中，控制器20被配置为依据飞行器的飞行状态信息、电源剩余电量和预设的决策规则进行飞行决策；其中，飞行决策数据可以包括是否告警、是否强制使飞行器自动返航或降落等。例如，在一个具体实例中，依据飞行器的飞行高度、电源剩余电量和预设的决策规则判断飞行器是否能够安全降落，若能够安全降落，但电池剩余电量低于预设阈值，则触发出告警以提示使用者或者强制使飞行器自动降落，若不能安全降落，则触发更高级别的保障措施。
76.在另一种实施方式中，控制器20被配置为依据飞行器的飞行状态信息、飞行任务、电源剩余电量和预设的决策规则，进行飞行决策。例如，在一个具体实例中，依据飞行器的飞行高度、飞行速度、飞行任务、电源剩余电量和预设的决策规则判断电源剩余电量是否能够完成飞行任务，若能够完成，不告警，若不能完成，则触发告警以提示使用者或者强制使飞行器自动降落或返航等。
77.在另一种实施方式中，控制器20被配置为周期性地获得电源剩余电量，依据电源剩余电量获得飞行决策数据。例如，在一个具体实例中，控制器20周期性地获得电源剩余电量，在电源剩余电量达到预设告警阈值的情况下，发出告警提示使用者或者使飞行器自动执行预设保障措施，例如自动返航或降落等。
78.在另一种实施方式中，控制器20被配置为周期性地获得电源剩余电量，依据电源剩余电量确定对应告警等级，依据所确定的告警等级进行飞行决策。例如，在一个具体实施例中，电源剩余电量越低，告警等级级别越高，当依据电源剩余电量确定的告警等级为最高
级别时，强制使飞行器自动降落或者返航。
79.本技术实施例中，控制电路配置有用于连接第一电池的第二供电接口，用于连接第二电池的第三供电接口、用于连接智能计算设备的第二供电接口，第二供电接口可以是具有电源端和数据传输端的usb接口，数据传输端与控制器连接，电源端与控制器之间设第二开关，电源选择器可以通过输出开关控制信号控制是否选择第二供电接口工作。通过这一配置，可以为控制器提供双电池电源备份供电，并在第一电池和第二电池均无法正常供电的异常情况下，选择智能计算设备为控制器提供备用电源，并且，可通过usb接口的数据传输端将控制器获得的飞控数据传输到智能计算设备，实现飞控数据的备份。另一方面，由于通过电源选择器对第二供电接口是否进行供电进行管理，可以避免第二电源连接到控制电路时，干扰其他电源的正常供电。
80.本技术还提供一种飞行器，例如可以是电动载人飞行器，包括如上所述的控制电路。
81.上文中已经参考附图详细描述了本技术的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。另外，可以理解，本技术实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本技术实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
82.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。