一种基于CAN总线的无人机冗余系统技术方案

本申请的目的是提供一种基于CAN总线的无人机冗余系统，包括：CAN物理层，CAN物理层包括CAN总线接口，在无人机的控制系统中采用CAN总线接口，减少了无人机内部布线；分别与CAN总线接口连接的CAN协议层和无人机控制冗余备份；CAN协议层用于预置无人机控制冗余备份中的主/备数据的标识位，无人机控制冗余备份用于基于主/备数据的标识位和预设的冗余备份机制将主/备数据确定为有效备份数据，实现对无人机的控制系统的冗余备份，提高控制系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAN总线的无人机冗余系统
本申请涉及无人机领域，尤其涉及一种基于CAN总线的无人机冗余系统。
技术介绍
无人机在防灾救险、科学考察、风力发电巡检、工业级环保等领域有着广阔的应用，而无人机的飞行控制系统是无人机的重要组成部分，在无人机智能化和实用化中起着重要的作用。尤其在在工业无人机中，工业无人机的制造成本高，特别是固定翼无人机，如机身碳纤维材料昂贵；工业无人机的系统复杂，故无人机的系统在交付最终用户之前，会经过大量的、长时间的飞行测试，以提高工业无人机的可靠性，便于工业无人机的推广应用。现有技术中，在各个环节保证与提升工业无人机的可靠性是非常必要，如从零部件采购、半成品加工、成品组装、整机测试、系统测试等管控工业无人机的质量风险，但是影响工业无人机可靠性的质量风险其绝大部分在早期阶段可以被发现纠正或者创造条件提前让其暴露出来，还会有一些风险是无法预知的，受制于不同环境因素，可能会随机出现，或受制于成本控制，后期故障暴露。因此，通过尝试各种途径来提高工业无人机的可靠性，将是未来研究工业无人机的重要努力方向，进而如何有效地提高工业无人机的可靠性成为业界研究的主要课题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种基于CAN总线的无人机冗余系统，以解决现有无人机的系统复杂及可靠性低的问题。根据本申请的一个方面，提供了一种基于CAN总线的无人机冗余系统，其特征在于，包括：CAN物理层，所述CAN物理层包括CAN总线接口；分别与所述CAN总线接口连接的CAN协议层和无人机控制冗余备份；所述CAN协议层用于预置无人机控制冗余备份中的主/备数据的标识位，所述无人机控制冗余备份用于基于所述主/备数据的标识位和预设的冗余备份机制将所述主/备数据确定为有效备份数据；所述无人机控制冗余备份包括主/备飞行控制单元、通过所述CAN总线接口分别与所述主/备飞行控制单元对应连接的主/备GPS单元、主/备惯性测量单元及主/备电源管理单元；所述主/备飞行控制单元用于根据所述主/备GPS单元、主/备惯性测量单元及主/备电源管理单元获取的有效备份数据控制所述无人机的飞行状态。进一步地，上述基于CAN总线的无人机冗余系统中，所述无人机控制冗余备份为热备份。进一步地，上述基于CAN总线的无人机冗余系统中，所述主/备数据包括主/备飞行定位信息、主/备飞行速度信息及主/备电源状态信息，其中，所述主/备GPS单元用于获取所述无人机的主/备飞行定位信息；所述主/备惯性测量单元用于获取所述无人机在飞行过程中的主/备飞行速度信息；所述主/备电源管理单元用于管理所述无人机的主/备电源状态信息；进一步地，上述基于CAN总线的无人机冗余系统中，所述飞行速度信息包括飞行角速度、飞行加速度。进一步地，上述基于CAN总线的无人机冗余系统中，若所述预设的冗余备份机制为自控式切换机制，所述无人机控制冗余备份用于基于所述自控式切换机制和所述主/备数据的标识位从所述主/备数据中选出有效备份数据。进一步地，上述基于CAN总线的无人机冗余系统中，若所述预设的冗余备份机制为冗余仲裁机制，所述无人机控制冗余备份用于基于冗余仲裁机制和所述主/备数据的标识位从所述主/备数据中选出有效备份数据。进一步地，上述基于CAN总线的无人机冗余系统中，所述CAN物理层包括相互独立的双CAN总线接口，分别为第一CAN总线接口和第二CAN总线接口，其中，所述主/备惯性测量单元和所述主/备GPS单元通过所述第一CAN总线接口分别与所述主/备飞行控制单元对应连接。所述主/备电源管理单元通过所述第二CAN总线接口分别与所述主/备飞行控制单元对应连接。进一步地，上述基于CAN总线的无人机冗余系统中，还包括：无人机的航灯指示单元，其中，所述航灯指示单元通过所述第二CAN总线接口与所述主/备飞行控制单元连接，用于获取所述无人机在飞行过程中的飞行状态并指示。进一步地，上述基于CAN总线的无人机冗余系统中，还包括：无人机的电调单元，其中，所述电调单元通过所述第二CAN总线接口与所述主/备飞行控制单元连接，用于获取所述无人机的动力无刷电机的转速信息并发送给所述主/备飞行控制单元；所述主/备飞行控制单元用于基于所述转速信息调整所述无刷电机的转速。进一步地，上述基于CAN总线的无人机冗余系统中，还包括：无人机的数据传输单元，其中，所述数据传输单元通过所述第二CAN总线接口与所述主/备飞行控制单元连接，用于接收地面或控制器发送的对所述无人机的飞行控制指令，所述主/备飞行控制单元基于所述飞行控制指令调整所述无人机的飞行模式。进一步地，上述基于CAN总线的无人机冗余系统中，所述数据传输单元还用于：将所述无人机的当前飞行参数信息发送给地面。与现有技术相比，本申请通过提供的一种基于CAN总线的无人机冗余系统，包括：CAN物理层，所述CAN物理层包括CAN总线接口，在所述无人机的控制系统中采用CAN总线接口，减少了无人机内部布线，使得通过CAN总线连接的控制系统的各个单元可以相互独立，便于系统裁剪，保证无人机的控制系统的简单清晰，使得各单元之间实现起来容易可靠；分别与所述CAN总线接口连接的CAN协议层和无人机控制冗余备份；所述CAN协议层用于预置无人机控制冗余备份中的主/备数据的标识位，所述无人机控制冗余备份用于基于所述主/备数据的标识位和预设的冗余备份机制将所述主/备数据确定为有效备份数据，以实现对无人机的控制系统的冗余备份，避免无人机的控制系统出现异常后导致的宕机及数据丢失等，进而提高无人机的控制系统的可靠性。其中，所述无人机控制冗余备份包括主/备飞行控制单元、通过所述CAN总线接口分别与所述主/备飞行控制单元对应连接的主/备GPS单元、主/备惯性测量单元及主/备电源管理单元；所述主/备飞行控制单元用于根据所述主/备GPS单元、主/备惯性测量单元及主/备电源管理单元获取的有效备份数据控制所述无人机的飞行状态，实现对无人机的有效控制。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出根据本申请一个方面的一种基于CAN总线的分布式构架的无人机功能单元划分模块示意图；图2示出根据本申请一个方面的一种基于CAN总线的无人机冗余系统的模块示意图；图3示出根据本申请一个方面的一种基于CAN总线的无人机冗余系统中的冗余仲裁机制的各功能单元的数据流向示意图；图4示出根据本申请一个方面的一种基于CAN总线的无人机冗余系统中的冗余仲裁机制示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下面结合附图对本申请作进一步详细描述。在本申请一个典型的配置中，终端、服务网络的设备和可信方均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CAN总线的无人机冗余系统，其特征在于，包括：CAN物理层，所述CAN物理层包括CAN总线接口；分别与所述CAN总线接口连接的CAN协议层和无人机控制冗余备份；所述CAN协议层用于预置无人机控制冗余备份中的主/备数据的标识位，所述无人机控制冗余备份用于基于所述主/备数据的标识位和预设的冗余备份机制将所述主/备数据确定为有效备份数据；所述无人机控制冗余备份包括主/备飞行控制单元、通过所述CAN总线接口分别与所述主/备飞行控制单元对应连接的主/备GPS单元、主/备惯性测量单元及主/备电源管理单元；所述主/备飞行控制单元用于根据所述主/备GPS单元、主/备惯性测量单元及主/备电源管理单元获取的有效备份数据控制所述无人机的飞行状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线的无人机冗余系统，其特征在于，包括：CAN物理层，所述CAN物理层包括CAN总线接口；分别与所述CAN总线接口连接的CAN协议层和无人机控制冗余备份；所述CAN协议层用于预置无人机控制冗余备份中的主/备数据的标识位，所述无人机控制冗余备份用于基于所述主/备数据的标识位和预设的冗余备份机制将所述主/备数据确定为有效备份数据；所述无人机控制冗余备份包括主/备飞行控制单元、通过所述CAN总线接口分别与所述主/备飞行控制单元对应连接的主/备GPS单元、主/备惯性测量单元及主/备电源管理单元；所述主/备飞行控制单元用于根据所述主/备GPS单元、主/备惯性测量单元及主/备电源管理单元获取的有效备份数据控制所述无人机的飞行状态。2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的无人机冗余系统，其特征在于，所述无人机控制冗余备份为热备份。3.根据权利要求1所述的基于CAN总线的无人机冗余系统，其特征在于，所述主/备数据包括主/备飞行定位信息、主/备飞行速度信息及主/备电源状态信息，其中，所述主/备GPS单元用于获取所述无人机的主/备飞行定位信息；所述主/备惯性测量单元用于获取所述无人机在飞行过程中的主/备飞行速度信息；所述主/备电源管理单元用于管理所述无人机的主/备电源状态信息。4.根据权利要求3所述的基于CAN总线的无人机冗余系统，其特征在于，所述飞行速度信息包括飞行角速度、飞行加速度。5.根据权利要求1所述的基于CAN总线的无人机冗余系统，其特征在于，若所述预设的冗余备份机制为自控式切换机制，所述无人机控制冗余备份用于基于所述自控式切换机制和所述主/备数据的标识位从所述主/备数据中选出有效备份数据。6.根据权利要求1所述的基于CAN总线的无人机冗余系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏哲，何政道，刘飞，
申请(专利权)人：上海东古航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31