[發明專利]一種網絡化多余度的飛行器控制系統

在審

• 申請號: 202010268538.6
• 申請日: 2020-04-08
• 公開（公告）號: CN111443593A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 陳清陽;侯中喜;魯亞飛;賈高偉;王玉杰;王鵬;辛宏博;唐鐘南;唐志穎;丁磊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明提出了一種網絡化多余度的飛行器控制系統，屬于飛行器控制技術領域。本發明將多套相似或者非相似的飛控計算機，通過系統內的通信設備進行網絡連接，并通過網絡上的仲裁單元進行控制指令的比較與決策，選擇合適的指令進行輸出。另外，為了實現對仲裁單元的監督與冗余處理，系統內包含了連接主飛控計算機和仲裁單元的通道選擇單元，根據仲裁單元和主飛控計算機的“心跳”信號判斷兩個單元的健康狀態，并根據判斷結果選擇合理的指令來控制相應的執行機構，同時對工作異常的單元進行復位處理。本發明能夠有效提高系統的可靠性與冗余度。

技術領域

本發明屬于飛行器控制技術領域，具體涉及一種網絡化多余度的飛行器控制系統。

背景技術

飛行器控制系統的基本功能是按照一定的指標要求，通過一定的控制算法保證飛行器的姿態平穩，并通過給定的控制策略將飛行器引導到期望位置，完成既定的飛行任務。同時，在飛行過程中，實現飛行器與地面指控站之間的信息交互等。

目前，市場上的飛行器控制系統主要是針對單個飛行器的單余度控制，這可以較好地滿足小型飛行器的安裝和使用需求。但是針對裝載高成本偵察/監視載荷的飛行器，甚至是察打一體的大中型飛行器，控制系統的可靠性要求較高，一般是采用冗余的方式進行處理。目前有些單位對冗余式的飛行器控制系統進行研究，提出了包括傳感器冗余、控制計算機冗余、執行機構冗余等多種形式，對提高飛行器的安全性有較大的幫助。但是，從系統的復雜性、靈活性與可擴展性、冗余度等方面進行考慮，目前的方法還是存在一定的不足，難以真正實現一種簡單可靠的飛行器控制系統。

發明內容

為了克服現有技術中存在的系統復雜、可擴展性差以及難以實現真正冗余等缺陷，本發明提出了一種網絡化多余度的飛行器控制系統。

為實現上述技術目的，本發明采用的具體技術方案如下：

一種網絡化多余度的飛行器控制系統，包括以下組成單元：

多個飛控計算機，各飛控計算機分別根據采集得到的傳感器數據進行控制量解算得到飛行器各執行機構的控制指令并輸出，其中一個飛控計算機還作為主飛控計算機，其還輸出代表其健康狀態的脈沖形式的“心跳”信號；

通信設備，實現組成單元間的數據傳輸；

仲裁單元，接收所有飛控計算機輸出的控制指令，對所有飛控計算機輸出的控制指令進行比較與決策，確定選擇的控制指令輸出，且還輸出代表其健康狀態的脈沖形式的“心跳”信號；

通道選擇單元，接收來自主飛控計算機以及仲裁單元的“心跳”信號和控制指令，根據接收到的“心跳”信號判斷主飛控計算機和仲裁單元的健康狀態；根據主飛控計算機和仲裁單元的健康狀態，在主飛控計算機輸出的控制指令和仲裁單元輸出的控制指令間選擇出最終控制指令，輸出給飛行器各執行機構。

本發明中，所述多個飛控計算機可以是相同的或者不同的飛控計算機。所述執行機構包括飛行器上的舵機、電機等執行機構。

本發明中，飛控計算機包括網絡化的通信接口，或者串口、CAN等接口。若是飛控計算機沒有包含網絡化的通信接口，那么通過一定的轉換設備，能將串口、CAN等接口輸出的數據轉換到網絡上，實現解算得到的控制指令等數據在網絡上的傳輸。

本發明中的通道選擇單元根據設定單位時間T內接收到的“心跳”信號判斷主飛控計算機和仲裁單元的健康狀態。若在單位時間T內，通道選擇單元能收到仲裁單元的“心跳”信號，判斷仲裁單元工作正常；反之，若通道選擇單元在單位時間T內都沒有收到仲裁單元的“心跳”信號，判斷仲裁單元工作異常。若在單位時間T內，通道選擇單元能收到主飛控計算機的“心跳”信號，判斷主飛控計算機工作正常；反之，若是通道選擇單元在時間T內都沒有收到主飛控計算機的“心跳”信號，判斷主飛控計算機工作異常。