[發明專利]一種多余度的飛行控制器

在審

• 申請號: 202210161701.8
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114527698A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 董挺挺;王曉波;陳令凱;謝安桓;張丹
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種多余度的飛行控制器，解決了無人機飛行控制器的安全余度問題，提升了飛行控制器在復雜環境中穩定運行的性能。一種多余度的飛行控制器，包括第一中央處理器、第二中央處理器、心跳監控模塊、第一IMU傳感器、第二IMU傳感器、切換開關和電源模塊；所述第一中央處理器不停地讀取第一IMU傳感器的數據，當第一中央處理器讀取的數據正常則向心跳監控模塊發送第一心跳信號，反之則停止發送第一心跳信號；第二中央處理器同上；心跳監控模塊根據心跳信號通過切換開關來選擇第一中央處理器或第二中央處理器二輸出PWM信號。達到了發生中央處理器和IMU傳感器失效，飛行控制器還能繼續穩定運行的目的。

技術領域

本發明涉及多旋翼飛行器領域，尤其涉及一種多余度的飛行控制器。

背景技術

旋翼類飛行器具有較為高效的低空飛行能力，已經廣泛的應用于航拍、物流、農業等領域。飛行控制器是飛行器的核心控制部件，其任務是通過中央處理器接收內部傳感器(陀螺儀、加速度計、磁力計、氣壓計等)和外部傳感器(GPS定位、外部磁力計等)數據，通過飛行控制算法轉換成電子調速器的控制信號，進而控制飛行器的姿態、位置和高度。上述飛行控制器通常應用于無人機等小型飛行器，而中大型飛行器以及載人飛行器則需要更高等級的安全性，要求飛行控制器具有復雜環境中穩定運行的性能。現有的飛行控制器使用基于一個微控制器加多路傳感器的架構，可靠性和穩定性較差，當微控制器出現問題或者一個傳感器故障的時候，飛行器就會面臨風險。

專利號為CN201621454735.2的專利中，提供了一種多旋翼無人機飛行控制器，用于提高飛行控制器的運算處理能力、外設擴展能力、抗震能力及穩定性，包括：飛行控制主板、柔性傳感器板、接口板及減震裝置，所述飛行控制主板上設置有主Cortex-M4微控制器和從Cortex-M3微控制器，所述柔性傳感器板上設置有兩套陀螺儀、加速度計和地磁傳感器，所述接口板包括左側接口和右側接口，所述減震裝置為一塊凝膠墊。此方案僅將從Cortex-M3微控制器作為接口擴展和傳感器余度，沒有獨立控制飛行器的能力，因此飛行控制器沒有安全余度。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種多余度的飛行控制器。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種多余度的飛行控制器，包括第一中央處理器、第二中央處理器、心跳監控模塊、第一IMU傳感器、第二IMU傳感器、切換開關和電源模塊；所述第一中央處理器不停地讀取第一IMU傳感器的數據，當第一中央處理器讀取的數據正常則向心跳監控模塊發送第一心跳信號，反之則停止發送第一心跳信號；所述第二中央處理器不停地讀取第二IMU傳感器的數據，當第二中央處理器讀取的數據正常則向心跳監控模塊發送第二心跳信號，反之則停止發送第二心跳信號；所述第一中央處理器和第二中央處理器兩者獨立工作，分別輸出PWM信號至切換開關；

所述心跳監控模塊使用以下方式通過切換開關選擇第一中央處理器或第二中央處理器輸出PWM信號：

a)當所述心跳監控模塊能正常接收到第一心跳信號，心跳監控模塊發送命令給切換開關，切換開關選擇輸出第一中央處理器的PWM信號；

b)當所述心跳監控模塊無法接收到第一心跳信號，卻能正常接收到第二心跳信號，心跳監控模塊發送命令給切換開關，切換開關選擇輸出第二中央處理器的PWM信號；

c)當所述心跳監控模塊無法接收到第一心跳信號和第二心跳信號，則心跳監控模塊可單獨控制飛行器緊急降落；

所述電源模塊為其他所有器件供電。

進一步地，所述電源模塊包括電池、第一降壓DCDC、第二降壓DCDC、電源管理芯片、第一LDO和第二LDO；所述電池并聯輸入第一降壓DCDC和第二降壓DCDC，產生兩路5V電壓并輸入電源管理芯片；所述電源管理芯片控制第一LDO和第二LDO供電的穩定性；所述第一LDO和第二LDO分別輸出電壓，為其他所有器件供電。