官方术语是无人驾驶飞行器(UAV),这显然有点拗口,所以我们更喜欢说无人机。在过去的几十年里,无人机技术有了巨大的进步。我们为一个客户开发了一个无人机的飞行和视频控制器。
 


客户挑战
客户需要一种混合 FPGA/CPU 硬件,该硬件的性能要满足要求,同时重量要小、尽量少占用空间、能效要高,对此,被动散热解决方案将十分有效。此外,硬件需要适合在恶劣的条件(振动和低高温)下平稳运行。

 

解决方案
前一代成功的无人机控制器基于Xilinx Zynq-7000打造,此次升级我们的工程团队采用了Xilinx Zynq Ultrascale+ MPSoC,其CPU实现了位置控制以及飞行轨迹跟踪。传感器和动作器通过FPGA逻辑连接;这些接口的数量和类型随着受控运载工具的应用而有很大差异,因此所有这些接口都是动态可配置的。它拥有无人机控制器所需的所有传感器,包括高度集成的矢量导航VN-300 IMU中的GPS。

 


控制器通过两个相互监督的并行飞行控制器单元来支持冗余,如果当前活跃的飞行控制器故障,后备单元将自动接管所有任务。除了Zynq UltraScale+,它还配备了耐辐射的Polarfire FPGA和经过安全认证的MCU(与Zynq同步),可以在Zynq故障时接管控制。它有几个通信接口:如以太网、车载2线以太网、ARINC429、RS232/422/485、在Polarfire FPGA中发生故障时需要切换的CAN。


除飞行控制功能外,控制器还准备并压缩来自摄像机的全高清视频信号(HD-SDI),用于通过无线电传输。它有4个HD-SDI视频输入和2个HD-SDI视频输出,支持高达6G / 4K分辨率。

 


两代无人机控制器电路板尺寸均为105×65mm,前代控制器没有冗余FPGA/MCU,采用单板设计;新一代控制器加入许多新的功能/器件,采用了双板折叠设计。

 

应用的技术
Xilinx® Zynq® UltraScale+®,Mentor Graphics PADS®,HD-SDI,VHDL,C,C++

 

瑞苏盈科提供的服务
FPGA系统设计,FPGA硬件设计,FPGA HDL,嵌入式软件

 

结果
紧凑、强大且非常灵活的飞行和视频控制器。由于内置冗余,它不仅坚固,而且非常可靠。