加拿大基于FPGA的小型無人機
——AgilCopter

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加拿大基于FPGA的小型無人機
——AgilCopter

技術領域

無人平臺應用技術

技術簡介

加拿大企業開發的AgilCopter無人機平臺為專業用戶而設計。該平臺重560g，基于FPGA（現場可編程門陣列）板設計，而不是采用多個微控制器設計。其接口和控制功能集成在單片芯片內，可快速定制，以執行各種任務，而無需使用額外的控制器。AgilCopter無人機可用于執行ISR（情報、監視、偵察）和檢驗等多種任務。

技術特點

與基于微控制器的系統相比，基于FPGA的AgilCopter無人機具有以下優勢：

（2）所需風扇更少，運行能耗低：與基于微控制器的系統不同，FPGA不產生過多的熱量，無需安裝冷卻組件，從而減輕了系統的整體重量；

（3）可輕松定制和升級：可輕松地添加或刪除硬件接口，且可以方便地進行固件修改，以確保系統能夠用于執行多種任務；

（4）采用并行控制原理：其電機換向和控制由FPGA并行控制回路進行處理，控制更加精確，同時也降低了噪音，運行更為高效；

（5）具有高可靠性：所有AgilCopter無人機的信息均在硬件中實現，由單個FPGA設備采集，而不是由多個微控制器采集，所以，其破發點較少。

技術應用

（1）保障AgilCopter穩定運行

為了支持無人機的運行，加拿大企業研發了一系列新型硬件和軟件設施，例如，能夠確保無人機在惡劣條件下穩定飛行的系統等。其硬件系統采用先進的控制算法和并行體系結構，能夠迅速地作出響應，使AgilCopter無人機能夠快速地從干擾中恢復，并有效地在各種條件下運行。該系統采用4.0kHz的穩定控制更新速度，使AgilCopter無人機在大風中仍能夠保持高達40.23km/h的穩定速度。

（2）Agile姿態相機（姿態估算）

AgilCopter無人機的攝像頭可連接至同一FPGA平臺上，用于為飛行控制系統提供圖像信息。其圖像處理功能能夠在硬件中實現，并能夠以攝像機的幀速率（通常是37fps）在無人機上運行。其功能包括以被動紅外目標為參照物，估計物體的位置和方向等。AgileCopter無人機可以使用其自帶的攝像頭和被動紅外攝像頭觀察目標，自主進行降落而無需人員參與，還可迅速將信息傳送至指揮站。

（1）提高了能源效率：FPGA突破了尺寸、重量和電源（SWAP）的限制，可延長無人機的續航時間；