一种飞行器的冗余控制方法技术

本发明专利技术公开了一种飞行器的冗余控制方法。该方法包括：在飞行器的初始化过程中，从飞行器的多个飞控处理器中确定一个主飞控处理器，其他飞控处理器确定为备用飞控处理器，并确定备用飞控处理器的控制优先权；主飞控处理器通过控制通讯回路对飞行器的挂载器件进行控制，并实时判断本身是否发生故障，在发生故障时，通过冗余通讯回路向每个备用飞控处理器广播其控制失效信息，控制优先权级别最高的备用飞控处理器作为新的主飞控处理器继续控制飞行器。本发明专利技术的技术方案能够保证整个飞行控制过程的冗余，提高飞行器的安全保障。

Redundancy control method for aircraft

The invention discloses a redundancy control method for an aircraft. The method includes: the initialization process of aircraft, a primary flight control processor from multiple aircraft flight control processor, the processor determines other flight control standby flight control processor, and determine the standby flight control processor control priority; the main flight control processor control device on the vehicle mount by controlling the communication circuit, and real-time judgment itself whether fault occurs when a fault occurs, the processor to each backup flight control through redundant communication circuit the broadcasting control failure information, control priority standby flight control processor as the main processor of the highest level of new aircraft flight control to control. The technical proposal of the invention can ensure the redundancy of the whole flight control process and improve the safety guarantee of the aircraft.

【技术实现步骤摘要】
一种飞行器的冗余控制方法
本专利技术涉及飞行器控制领域，特别涉及一种飞行器的冗余控制方法。
技术介绍
无人机现被广泛用于消费级市场的航拍，以及专业级市场的救灾支援、电力巡检、科学测绘及植保等等应用。目前，大多数无人机系统在各组成子系统之间主要采用传统的串口通信的方式，即以飞控系统为中心，通过串口连接云台系统、电调动力系统(ElectronicSpeedControl，ESC)等；但串口通信的方式在全系统抗干扰、多冗余、可扩展的可靠安全需求上存在缺陷，具有严重安全隐患。随着时间的推移，也出现了基于控制器局域网络(ControllerAreaNetwork，CAN)总线的无人机系统解决方案，但这类CAN总线的无人机方案基本都是重点考虑无人机的飞控系统与传感器、ESC之间采用CAN总线连接，并没有考虑无人机多飞控系统的冗余需求以及对云台等必不可少的无人机子系统的全包含，即无人机中的云台等系统并不是通过CAN总线连接的。
技术实现思路
鉴于上述描述，本专利技术提供了一种飞行器的冗余控制方法，以解决现有CAN总线方案无法实现无人机多飞控系统间的冗余控制的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种飞行器的冗余控制方法，该飞行器包括两条CAN总线，其中一条CAN总线构成多个飞控处理器的冗余通讯回路，另一条CAN总线构成多个飞控处理器与挂载器件之间的控制通讯回路，所述方法包括：从飞行器的多个飞控处理器中确定一个主飞控处理器，其他飞控处理器确定为备用飞控处理器，并确定备用飞控处理器的控制优先权；主飞控处理器通过控制通讯回路对飞行器的挂载器件进行控制，并通过冗余通讯回路与备用飞控处理器进行数据交互，实时判断本身是否发生故障，在发生故障时，通过冗余通讯回路向每个备用飞控处理器广播其控制失效信息，控制优先权级别最高的备用飞控处理器作为新的主飞控处理器继续控制飞行器。本专利技术实施例的有益效果是：1、本专利技术基于飞行器的两条CAN总线构成的冗余通讯回路和控制通讯回路，通过冗余通讯回路主飞控处理器与各备用飞控处理器进行数据交换，实现各个飞控处理器之间的内部冗余；控制通讯回路完成主飞控处理器和挂载器件之间的控制冗余；通过这两种冗余控制实现了整个飞行控制过程的冗余控制，提高飞行器的安全保障。2、由于在当前主飞控处理器发生故障时，每个备用飞控处理器都有机会接管飞行器，作为新的主飞控处理器继续控制，因此每个飞控处理器都能够独立对飞行器进行控制，保证了飞行器的全数据冗余，进一步提高了飞行器的安全性。3、主飞控处理器与挂载器件通过一条CAN总线进行数据通讯，飞控处理器之间通过另一条CAN总线进行数据通讯，有效地提高了数据的通讯效率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的飞行器的冗余控制方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的飞行器的通讯线路框图；图3为本专利技术实施例提供的飞行器冗余控制过程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。目前，飞行器领域中的余度技术，从物理层面讲，主要包括硬件冗余和软件冗余；其中，硬件冗余主要实现方式为核心部件(例如通讯模块，中央控制器模块以及电机控制模块等)的多备份，这些备份以串联或者并联形式介入到系统工作当中，串联形式表示多个备份模块不会同时工作，当前运行的模块出问题时才会切换到下一个模块实现相同功能，并联形式表示所有备份模块都会同时工作，以同样功能形式介入到系统工作当中；而软件冗余主要实现方式为软件模块的管理，管理算法处理的效率直接影响系统查询故障部分的时间以及系统恢复的时间。本专利技术的设计构思是：基于飞行器的两条CAN总线构成的冗余通讯回路和控制通讯回路，利用控制通讯回路完成主飞控处理器和挂载器件之间的控制冗余；以及利用冗余通讯回路完成各个飞控处理器之间的内部冗余；通过这两种冗余控制保证整个飞行控制过程的冗余，提高飞行器的安全保障。实施例一本实施例提供了一种飞行器的冗余控制方法，该方法适用于具有两条CAN总线的飞行器，其中一条CAN总线构成多个飞控处理器的冗余通讯回路，另一条CAN总线构成多个飞控处理器与挂载器件之间的控制通讯回路。图1为本专利技术实施例提供的飞行器的冗余控制方法流程图，为图1所示，该方法包括：S100，在飞行器的初始化过程中，从飞行器的多个飞控处理器中确定一个主飞控处理器，其他飞控处理器确定为备用飞控处理器，并确定备用飞控处理器的控制优先权。在飞行器的初始化过程中，可以根据飞行器的上电顺序从飞行器的多个飞控处理器中确定一个主飞控处理器，其他飞控处理器确定为备用飞控处理器；如第一个完成上电的飞控处理器为主飞控处理器，后完成上电的其他飞控处理器为备用飞控处理器。还可以随机从飞行器的多个飞控处理器中确定一个主飞控处理器，其他飞控处理器确定为备用飞控处理器；也可以根据用户指令从飞行器的多个飞控处理器中确定一个主飞控处理器，其他飞控处理器确定为备用飞控处理器。在确定好主飞控处理器和备用飞控处理器后，可以通过下述任一种方式确定费用飞控处理器的控制优先权：根据备用飞控处理器的上电顺序确定每个备用飞控处理器的控制优先权；或者，根据用户指令确定每个备用飞控处理器的控制优先权；或者，主飞控处理器为每个备用飞控处理器分配控制优先权。其中，当主飞控处理器为每个备用飞控处理器的控制优先权时，主飞控处理器可以通过冗余通讯回路获取每个备用飞控处理器反馈的初始化状态信息，该初始化状态信息一般包括飞控处理器的标识ID，各自传感器模组的原始状态信息(如信噪比、误差漂移、错误计数等)，根据各备用飞控处理器的传感器模组的原始状态信息为相应的备用飞控处理器分配控制优先权。需要说明的是，为便于实现，优选地，在根据飞行器的上电顺序确定主飞控处理器和备用飞控处理器时，同时根据该上电顺序确定各备用飞控处理器的控制优先权，使备用飞控处理器对应的控制优先权与其上电次序相同；在根据用户指令确定主飞控处理器和备用飞控处理器时，同时可以根据用户指令指定每个备用飞控处理器的控制优先权。进一步需要说明的是，本实施例中每个备用飞控处理器的控制优先权有级别之分，即每个备用飞控处理器都有机会作为新的主飞控处理器接管飞行器，但在当前主飞控处理器出现故障时，优选地优先权级别最高的备用飞控处理器作为新的主飞控处理器接管飞行器，当新的主飞控处理器发生故障时，剩余的备用飞控处理器中控制优先权级别最高的备用飞控处理器继续作为新的主飞控处理器继续对飞行器进行冗余控制。在步骤S100中，飞行器初始化后，主飞控处理器对每个备用飞控处理器进行时间同步控制，保证飞行器的同步数据处理。S200，主飞控处理器通过控制通讯回路对飞行器的挂载器件进行控制，并通过冗余通讯回路与备用飞控处理器进行数据交互，实时判断本身是否发生故障，在发生故障时，通过冗余通讯回路向每个备用飞控处理器广播其控制失效信息，控制优先权级别最高的备用飞控处理器作为新的主飞控处理器继续控制飞行器，而之前的主飞控处理器丧失在控制通讯回路上发布数据的权限，由新的主飞控处理器通过控制通讯回路控制挂载器件。本实施例基于飞行器的两条CAN总线构成的冗余通讯回路和控制通讯回路，通过利用控制通讯回路完成主飞控处理器和挂载器件之间的控制冗余；以及利用冗余通讯回路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行器的冗余控制方法，其特征在于，该飞行器包括两条CAN总线，其中一条CAN总线构成多个飞控处理器的冗余通讯回路，另一条CAN总线构成多个飞控处理器与挂载器件之间的控制通讯回路，所述方法包括：在飞行器的初始化过程中，从飞行器的多个飞控处理器中确定一个主飞控处理器，其他飞控处理器确定为备用飞控处理器，并确定备用飞控处理器的控制优先权；主飞控处理器通过控制通讯回路对飞行器的挂载器件进行控制，并通过冗余通讯回路与备用飞控处理器进行数据交互，实时判断本身是否发生故障，在发生故障时，通过冗余通讯回路向每个备用飞控处理器广播其控制失效信息，控制优先权级别最高的备用飞控处理器作为新的主飞控处理器继续控制飞行器。

【技术特征摘要】
1.一种飞行器的冗余控制方法，其特征在于，该飞行器包括两条CAN总线，其中一条CAN总线构成多个飞控处理器的冗余通讯回路，另一条CAN总线构成多个飞控处理器与挂载器件之间的控制通讯回路，所述方法包括：在飞行器的初始化过程中，从飞行器的多个飞控处理器中确定一个主飞控处理器，其他飞控处理器确定为备用飞控处理器，并确定备用飞控处理器的控制优先权；主飞控处理器通过控制通讯回路对飞行器的挂载器件进行控制，并通过冗余通讯回路与备用飞控处理器进行数据交互，实时判断本身是否发生故障，在发生故障时，通过冗余通讯回路向每个备用飞控处理器广播其控制失效信息，控制优先权级别最高的备用飞控处理器作为新的主飞控处理器继续控制飞行器。2.根据权利要求1所述的飞行器的冗余控制方法，其特征在于，每个飞控处理器都集成有传感器模组和滤波器，则所述主飞控处理器通过下述方法判断本身是否发生故障：所述主飞控处理器利用来自其传感器模组的传感器数据计算飞行器当前的飞行状态数据，并利用滤波器对所述飞行状态数据进行滤波处理，得到飞行状态优化数据，根据所述飞行状态优化数据判断本身是否发生故障；和/或，所述主飞控处理器通过冗余通讯回路获取每个备用飞控处理器反馈的飞行状态优化数据，根据每个备用飞控处理器反馈的飞行状态优化数据判断本身是否发生故障。3.根据权利要求2所述的飞行器的冗余控制方法，其特征在于，所述利用滤波器对所述飞行状态数据进行滤波处理具体为：利用滤波器对所述飞行状态数据进行卡尔曼滤波处理。4.根据权利要求2所述的飞行器的冗余控制方法，其特征在于，所述方法还包括：所述主飞控处理器根据每个备用飞控处理器反馈的飞行状态优化数据判断备用飞控处理器是否发生故障，在某个备用飞控处理器发生故障时，取消该备用飞控处理器的控制优先权。5.根据权利要求2所述的飞行器的冗余控制方法，其特征在于，在主飞控处理器通过控制通讯回路对飞行器的挂载器件进行控制时，所述方法还...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37