一种轻型无人直升机的航电系统方法及构架技术方案

本发明专利技术涉及航空电子技术领域，具体为一种轻型无人直升机的航电系统方法及构架，其中方法为：航电系统采用嵌入式实时操作系统结构以及开放式航电系统设计,其内各子系统采用模块化结构设计，且部分或所有子系统均采用冗余设计。其中架构包括飞行控制管理计算机以及与其通过RS422接口以通信连接的导航分系统、测控分系统、任务分系统、伺服分系统、供电分系统和平台管理分系统，各分系统采用模块化结构设计。本发明专利技术中航电系统结构简单、可扩展性强，有利于系统的集成和升级；系统整体可靠性高，容错能力强，且支持多传感器综合和信息融合，提高了系统的集成性和维修性。

A method and framework of avionics system for light unmanned helicopter

【技术实现步骤摘要】
一种轻型无人直升机的航电系统方法及构架
本专利技术涉及航空电子
，具体为一种轻型无人直升机的航电系统方法及构架。
技术介绍
随着复合材料、传感器、动力系统等新技术的发展，无人直升机得到了迅速发展，由于无人直升机具有成本低、操作灵活等特点，广泛应用于战场侦查、通信中继、森林防火、航拍测绘、交通及治安监控等许多领域。无人直升机的航电系统是无人直升机的重要组成部分，其性能与航电系统密切相关，随着航空电子系统综合化程度的不断提高，系统中各模块之间进行相互资源调度和访问，给综合航空电子系统带来安全性和可靠性的隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种轻型无人直升机的航电系统方法及构架，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种轻型无人直升机的航电系统方法，所述航电系统采用嵌入式实时操作系统结构以及开放式航电系统设计,其内各子系统采用模块化结构设计，且部分或所有子系统均采用冗余设计。一种轻型无人直升机的航电系统构架，包括飞行控制管理计算机以及与其通信连接的导航分系统、测控分系统、任务分系统、伺服分系统、供电分系统和平台管理分系统，所述飞行控制管理计算机具有多个RS422接口，各分系统采用模块化结构设计，且各分系统均通过RS422接口与飞行控制管理计算机直接通信连接；所述飞行控制管理计算机为双余度设计，采用主备式工作方式，通过比较监控和自监控进行有效性判断和余度切换；双通道之间数据的交换是通过CCDL交叉数据链系统进行交互的；所述导航分系统包括导航设备、大气数据机和无线电高度表，用于实现对包括无人机姿态、速度、加速度、高度以及位置在内的参数的测量，为飞行控制提供依据；所述导航设备采用主导航和备导航实现无人机姿态参数采集双余度，且主导航和备导航选用不同类型设备；所述无线电高度表采用三余度设计实现无人机高度参数采集，且三余度涉及的设备选用选用不同类型设备；测控分系统采用冗余设计，其具有C波段、UHF波段以及卫星通讯三套链路设备，用于负责遥控、遥测数据的可靠传输，其中C波段链路设备为主设备，UHF波段链路设备为第一级备用设备，卫星通讯设备为第二级备用设备；所述任务分系统是按照系统任务功能的需求，由飞行控制管理计算机控制其任务的执行和数据的存储，并将任务的执行情况有效的反馈给地面监测系统；所述伺服分系统包括舵机控制器和由舵机控制器控制运行的多个通道的舵机；所述舵机控制器接收飞行控制管理计算机的输出指令后进行变换处理并驱动相应舵机运行；所述舵机控制器同时采集各舵机的状态参数并回传给飞行控制管理计算机；所述舵机控制器采用主、副通道的数字式双余度设计，上电后主通道处于工作状态，备通道处于随动状态；该双余度主备式工作配置通过双余度RS422数字串口，以串行数字量的方式与飞行控制管理计算机进行数据通讯；各舵机采用电气双余度配置，具备电气一次故障工作的能力；所述供电分系统采用交联方式设计，其包括发电机和蓄电池，其中发电机作为主电源用于对用电设备和蓄电池供电，蓄电池作为备用电源用于对用电设备供电；所述平台管理分系统包括平台状态监测模块和发动机控制模块；所述平台状态监测模块用于监测平台运行的数据，所述发动机控制模块用于控制发动机相关控制指令的执行。优选的，所述飞行控制管理计算机双通道之间设有一个双口RAM内存区，两个通道均能够同时访问所述双口RAM内存区。优选的，所述主导航设备采用RS422通讯协议，用于控制无人机的姿态和航线；当主导航出现永久性故障，则启用备导航系统，从而保证无人直升机系统的飞行安全。优选的，三余度涉及的设备为无线电高度计、GPS定位器及大气数据计算机；其中无线电高度计作为主设备用于无人机低空飞行时高度参数的测量；所述GPS定位器和大气数据计算机作为无线电高度计的备用设备。优选的，所述测控分系统由地面指挥控制设备和地面链路设备组成；所述地面指挥控制设备用于对无人机系统进行任务规划、飞行控制和管理、任务载荷的控制管理、链路的监控记录和管理、任务信息的处理显示记录和分发；所述地面链路设备用于完成对链路可视距范围内无人直升机机的遥控、遥测数据和任务信息的传输。与现有技术相比，本专利技术提供了一种轻型无人直升机的航电系统方法及构架，具备以下有益效果：1、本专利技术中航电系统采用开放式结构设计，飞行控制管理计算机通过RS422接口与分系统直接通信，结构简单、可扩展性强，有利于系统的集成和升级；2、本专利技术中航电系统各分系统均采用冗余设计，使系统整体可靠性高，容错能力强；3、本专利技术中航电系统各分系统采用模块化设计，支持多传感器综合和信息融合，提高了系统的集成性和维修性。附图说明图1为本专利技术航电系统的架构示意图；图2为本专利技术航电系统软件框架示意图；图3为本专利技术航电系统软件任务调度示意图。图中：1、飞行控制管理计算机；2、导航分系统；3、测控分系统；4、任务分系统；5、伺服分系统；6、供电分系统；7、平台管理分系统。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例：一种轻型无人直升机的航电系统方法，所述航电系统采用嵌入式实时操作系统结构以及开放式航电系统设计,其内各子系统采用模块化结构设计，且部分或所有子系统均采用冗余设计。本专利技术提供一种技术方案：请参阅图1所示，一种轻型无人直升机的航电系统构架，包括飞行控制管理计算机1以及与其通信连接的导航分系统2、测控分系统3、任务分系统4、伺服分系统5、供电分系统6和平台管理分系统7，飞行控制管理计算机1具有多个RS422接口，各分系统采用模块化结构设计，且各分系统均通过RS422接口与飞行控制管理计算机1直接通信连接；结构简单，可靠性高。飞行控制管理计算机1采用标准ATR机箱，该机箱设有18路RS422接口、6路RS232接口、16路A/D采集通道、16路DI和8路DO，处理器均选用高性能PowerPC处理器，处理能力不低于260MIPS，通过标准的CPCI总线协议交换数据。飞行控制管理计算机1为双余度设计，采用主备式工作方式，通过比较监控和自监控进行有效性判断和余度切换；双通道之间数据的交换是通过CCDL交叉数据链系统进行交互的；其具体实现方式是在飞行控制管理计算机1双通道之间存在着一个双口RAM内存区，两个通道均能够同时访问（包括读和写）该双口RAM内存区，两个通道每个周期都会将需要跟对方通道交互的数据写在不同的位置，且两者每个周期也会从对方存储数据的位置读取对方通道传输来的数据。导航分系统2包括导航设备、大气数据机和无线电高度表，用于实现对包括无人机姿态、速度、加速度、高度以及位置在内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻型无人直升机的航电系统方法，其特征在于，所述航电系统采用嵌入式实时操作系统结构以及开放式航电系统设计,其内各子系统采用模块化结构设计，且部分或所有子系统均采用冗余设计。/n

【技术特征摘要】
1.一种轻型无人直升机的航电系统方法，其特征在于，所述航电系统采用嵌入式实时操作系统结构以及开放式航电系统设计,其内各子系统采用模块化结构设计，且部分或所有子系统均采用冗余设计。


2.一种轻型无人直升机的航电系统构架，包括飞行控制管理计算机(1)以及与其通信连接的导航分系统(2)、测控分系统(3)、任务分系统(4)、伺服分系统(5)、供电分系统(6)和平台管理分系统(7)，其特征在于，所述飞行控制管理计算机(1)具有多个RS422接口，各分系统采用模块化结构设计，且各分系统均通过RS422接口与飞行控制管理计算机(1)直接通信连接；
所述飞行控制管理计算机(1)为双余度设计，采用主备式工作方式，通过比较监控和自监控进行有效性判断和余度切换；双通道之间数据的交换是通过CCDL交叉数据链系统进行交互的；
所述导航分系统(2)包括导航设备、大气数据机和无线电高度表，用于实现对包括无人机姿态、速度、加速度、高度以及位置在内的参数的测量，为飞行控制提供依据；所述导航设备采用主导航和备导航实现无人机姿态参数采集双余度，且主导航和备导航选用不同类型设备；所述无线电高度表采用三余度设计实现无人机高度参数采集，且三余度涉及的设备选用选用不同类型设备；
测控分系统(3)采用冗余设计，其具有C波段、UHF波段以及卫星通讯三套链路设备，用于负责遥控、遥测数据的可靠传输，其中C波段链路设备为主设备，UHF波段链路设备为第一级备用设备，卫星通讯设备为第二级备用设备；
所述任务分系统(4)是按照系统任务功能的需求，由飞行控制管理计算机(1)控制其任务的执行和数据的存储，并将任务的执行情况有效的反馈给地面监测系统；
所述伺服分系统(5)包括舵机控制器和由舵机控制器控制运行的多个通道的舵机；所述舵机控制器接收飞行控制管理计算机(1)的输出指令后进行变换处理并驱动相应舵机运行；所述舵机控制器同时采集各舵机的状态参数并回传给飞行控制管理计算机(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，李玉龙，李彦霖，
申请(专利权)人：湖南捷飞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43