CUAV X25 Mega промышленный автопилот с контроллером полета и IMU ADIS-16607, ArduPilot/PX4

CUAV X25 Mega — это высокопроизводительный промышленный контроллер полета, разработанный для требовательных беспилотных систем, включая многороторные БПЛА, самолеты с фиксированным крылом, автономные роботы, беспилотные наземные транспортные средства и беспилотные надводные суда.

Созданный на базе процессора STM32H7 с тактовой частотой 480 МГц и многосенсорной промышленной архитектуры ИМУ, X25 Mega сочетает в себе точное определение движения, передовую изоляцию от вибраций, резервное управление питанием, высокую токовую способность, CAN-соединение и Ethernet на 100 Мбит/с в прочной модульной платформе.

Он совместим с основными экосистемами с открытым исходным кодом ArduPilot и PX4, что делает его подходящим для профессионального картографирования, инспекции, сельского хозяйства, робототехники, автономной навигации и других промышленных приложений.

Промышленная архитектура Multi-IMU

X25 Mega использует гетерогенный массив датчиков, разработанный для повышения надежности в условиях интенсивных вибраций и переменной температуры.

Его сенсорная система включает в себя:

• ADIS-16607 промышленный IMU
• Инерциальные датчики IIM-42652 и IIM-42653
• Электронный компас RM3100
• Барометры TDK ICP-20100 и Bosch BMP581
• Двойные датчики барометрического давления
• Архитектура осциллятора с температурной компенсацией
• Резервирование датчиков и поддержка переключения при сбоях

Использование датчиков с различными характеристиками помогает снизить риски общих отказов. Если один датчик становится ненадежным, система может переключиться на другой источник датчика для поддержания стабильной работы.

ADIS-16607 Промышленный IMU

Разработанный для робототехники и промышленных автоматизационных приложений, ADIS-16607 предлагает высокую точность, низкий уровень шума, низкое температурное дрейфование и устойчивость к ударам и вибрации.

Ключевые спецификации IMU, представленные в исходном материале, включают:

• Диапазон измерения гироскопа: ±2000°/с
• Угловое случайное блуждание: 0.21°/√ч
• Диапазон акселерометра: ±40 g
• Согласованность частоты выборки: более 99%
• Программируемые MEMS часы
• Высокодинамическое инерциальное измерение
• Улучшенная стабильность при работе в условиях высокой вибрации и высокой скорости

По сравнению с предыдущей конструкцией на основе ADIS-16470, новая архитектура IMU представлена как обладающая меньшим потреблением энергии и более высокой общей производительностью.

Программируемые MEMS часы

Специальный программируемый MEMS осциллятор используется с ADIS-16607 для улучшения точности времени и согласованности выборки.

Осциллятор обеспечивает заявленную стабильность частоты ±20 ppm, что помогает поддерживать постоянную выборку IMU и улучшать навигационные характеристики, когда сигналы GNSS отклоняются, ухудшаются или временно недоступны.

Лабораторные данные в исходных изображениях сообщают:

• Согласованность частоты выборки выше 99%
• Приблизительно 30% улучшение стабильности нулевого смещения по углу тангажа
• Продолжительность теста AHRS: 602 секунды
• Дистанция теста: 14.6 км
• Оценочная ошибка позиции не более 103.1 м
• Справочная ошибка: 206.3 м

Эти цифры являются лабораторными результатами и могут варьироваться в зависимости от прошивки, установки, калибровки, конфигурации транспортного средства и условий эксплуатации.

Изоляция от вибраций четвертого поколения

X25 Mega использует наклонный, симметричный дизайн демпфирующей матрицы четвертого поколения от CUAV.

Точно откалиброванные демпфирующие элементы обеспечивают сбалансированную изоляцию от вибраций в нескольких направлениях. Дизайн помогает подавлять высокочастотные вибрации до того, как они достигнут инерционных датчиков, улучшая оценку положения и стабильность данных датчиков в жестких условиях эксплуатации.

Система также поддерживает внешнюю фиксированную конфигурацию двойного слоя изоляции от вибраций для установок, требующих дополнительного механического демпфирования.

Система двойной компенсации температуры

Изменения температуры могут повлиять на стабильность ИМУ, генератора и процессора. Для решения этой проблемы X25 Mega включает в себя согласованное управление температурой как для платы носителя ИМУ, так и для основной платы контроллера.

Ключевые преимущества включают:

• Ответ на изменение температуры на уровне миллисекунд
• Компенсация температуры в реальном времени с заявленной точностью до ±0.5°C
• Стабильная рабочая среда для ИМУ, МК и генератора
• Заявленное снижение дрейфа, связанного с температурой, на 15%
• Заявленное улучшение согласованности решения по ориентации на 25%

Эти улучшения производительности являются сравнительными результатами, заявленными производителем.

Платформа обработки STM32H7

Контроллер работает на процессоре STM32H7 Arm Cortex-M7 с тактовой частотой 480 МГц.

Спецификации процессора:

• Процессор: STM32H7 Arm Cortex-M7
• Частота тактового сигнала: 480 МГц
• Флеш-память: 2 МБ
• Типичное использование ЦП: примерно 20%

Доступный запас производительности поддерживает расширенные возможности ArduPilot и PX4, включая:

• Обучение температуры ИМУ
• Навигация без GNSS
• Фильтрация вибрации на основе FFT
• Скрипты Lua
• Расширенные драйверы и периферийные устройства
• Будущее расширение прошивки и драйверов

CAN-шина и Ethernet 100 Мбит/с

X25 Mega обеспечивает подключение по CAN-шине для интеллектуальных батарей, ESC, моторов, систем пропульсии и другого оборудования с поддержкой CAN.

Телеметрия на основе CAN может возвращать информацию, такую как:

• Состояние батареи
• Скорость мотора
• Данные работы ESC
• Температура устройства
• Состояние оборудования и диагностика

Интегрированный Ethernet на 100 Мбит/с обеспечивает высокоскоростное соединение для вспомогательных компьютеров, оптических камер, каналов передачи данных и оборудования ИИ. Это особенно полезно для визуальной навигации, отслеживания целей, операций с роями и других приложений беспилотных систем, требующих больших объемов данных.

Широковольтная, высокотоковая энергетическая архитектура

Контроллер поддерживает широкий диапазон входного напряжения и высокую выходную мощность.

Энергетические характеристики включают в себя:

• Прямой ввод контроллера: 10–18 V
• Интегрированный высокомощный 5 V / 15 A DC-DC преобразователь
• Внешняя регулируемая выходная способность: 5 V / 12 A
• Двухканальная избыточная архитектура питания
• Автоматическое переключение между избыточными источниками питания
• Интегрированная защита от ЭДС
• Интегрированная защита от перегрузки

Широковольтный дизайн предоставляет интеграторам большую гибкость при подключении вспомогательных компьютеров, коммуникационных систем, датчиков и другого высокомощного бортового оборудования.

Поддержка серии PMU 2

Стандартная конфигурация предназначена для использования с модулем питания CUAV PMU 2 Lite.

Возможности PMU, показанные на исходных изображениях:

• Измерение напряжения PMU 2 Lite: до 70 V
• Измерение тока PMU 2 Lite: до 220 A
• Дополнительный вход напряжения PMU 2S: до 140 V
• Дополнительное измерение тока PMU 2S: до 500 A

Это делает систему подходящей для больших многороторных летательных аппаратов, тяжелых БПЛА, промышленных самолетов и других платформ с высоким напряжением или высоким током.

Гибкий выход PWM

X25 Mega предоставляет обширную поддержку актуаторов:

• 16 прямых выходов PWM через интерфейс сервопривода
• До 32 выходных каналов PWM через расширение CAN
• Переключаемые уровни сигнала PWM 3.3 V и 5 V

Архитектура двунаправленной конверсии уровней сигнала помогает поддерживать более чистую передачу сигнала по длинным кабелям и с емкостными или высокоимпедансными нагрузками.Это улучшает совместимость с широким спектром сервоприводов, ESC, актуаторов и промышленных управляющих устройств.

Модульная архитектура CORE

Съемный модуль CORE отделяет основные управляющие электроника от носителя.

Этот модульный дизайн предлагает несколько преимуществ:

• Упрощенное обслуживание и замена
• Гибкая интеграция в пользовательские беспилотные системы
• Поддержка пользовательских носителей плат
• Упрощенная адаптация к специализированным интерфейсам
• Улучшенная разработка продукта и гибкость системной интеграции

Защитное конформное покрытие

PCBA обрабатывается с использованием автоматизированного процесса конформного покрытия, который включает в себя очистку, сушку, равномерное нанесение и контролируемую полимеризацию.

Защитное покрытие помогает защитить электронику от:

• Влаги
• Соляного тумана
• Пыли
• Коррозии
• Электрических утечек
• Суровых условий эксплуатации на открытом воздухе

Эта обработка улучшает долговечность, когда контроллер установлен в промышленных БПЛА, морских платформах, полевых роботах и другом оборудовании, подвергающемся воздействию сложных условий.

Дополнительные функции дизайна

X25 Mega включает в себя несколько функций интеграции и надежности:

• Двухканальный резервный вход питания
• Интегрированная защита от ЭДС и перегрузки
• Антистатический интерфейсный дизайн
• Автоматизированное тестирование производства
• Многофункциональный полноцветный RGB индикатор состояния
• Съемный модуль CORE
• Поддержка разработки пользовательских носителей
• Покрытие с низкой насыщенностью в промышленном синем цвете
• Обработка поверхности, устойчивая к царапинам и отпечаткам пальцев

Спецификации интерфейса

Технические характеристики

Приложения

CUAV X25 Mega подходит для:

• Промышленных мультикоптеров UAV
• Дронов тяжелого подъема
• Самолетов с фиксированным крылом и VTOL
• Платформ для обследования и картографирования
• Автоматизированных систем инспекции
• Сельскохозяйственных и защитных UAV
• Автономных роботов
• Беспилотных наземных транспортных средств
• Беспилотных надводных судов
• Визуальной навигации и самолетов с поддержкой ИИ
• Систем роя и многотранспортных средств
• Исследования и разработка пользовательских автопилотов

Важные примечания по интеграции

• Подтвердите совместимость прошивки перед установкой.
• Выберите соответствующий PMU в зависимости от напряжения системы и максимального тока.
• Следуйте рекомендованной ориентации установки и практикам изоляции от вибраций от CUAV.
• Держите провода питания с высоким током и источники электромагнитного шума подальше от чувствительных сигнальных кабелей.
• Фактическая навигационная производительность зависит от калибровки, настроек прошивки, механической установки, размещения антенны, уровней вибрации и рабочей среды.
• Спецификации и включенные аксессуары должны быть подтверждены в соответствии с точно выбранным вариантом продукта перед покупкой.