[发明专利]一种网络化多余度的飞行器控制系统

说明书

本发明提出了一种网络化多余度的飞行器控制系统，属于飞行器控制技术领域。本发明将多套相似或者非相似的飞控计算机，通过系统内的通信设备进行网络连接，并通过网络上的仲裁单元进行控制指令的比较与决策，选择合适的指令进行输出。另外，为了实现对仲裁单元的监督与冗余处理，系统内包含了连接主飞控计算机和仲裁单元的通道选择单元，根据仲裁单元和主飞控计算机的“心跳”信号判断两个单元的健康状态，并根据判断结果选择合理的指令来控制相应的执行机构，同时对工作异常的单元进行复位处理。本发明能够有效提高系统的可靠性与冗余度。

技术领域

本发明属于飞行器控制技术领域，具体涉及一种网络化多余度的飞行器控制系统。

背景技术

飞行器控制系统的基本功能是按照一定的指标要求，通过一定的控制算法保证飞行器的姿态平稳，并通过给定的控制策略将飞行器引导到期望位置，完成既定的飞行任务。同时，在飞行过程中，实现飞行器与地面指控站之间的信息交互等。

目前，市场上的飞行器控制系统主要是针对单个飞行器的单余度控制，这可以较好地满足小型飞行器的安装和使用需求。但是针对装载高成本侦察/监视载荷的飞行器，甚至是察打一体的大中型飞行器，控制系统的可靠性要求较高，一般是采用冗余的方式进行处理。目前有些单位对冗余式的飞行器控制系统进行研究，提出了包括传感器冗余、控制计算机冗余、执行机构冗余等多种形式，对提高飞行器的安全性有较大的帮助。但是，从系统的复杂性、灵活性与可扩展性、冗余度等方面进行考虑，目前的方法还是存在一定的不足，难以真正实现一种简单可靠的飞行器控制系统。

发明内容

为了克服现有技术中存在的系统复杂、可扩展性差以及难以实现真正冗余等缺陷，本发明提出了一种网络化多余度的飞行器控制系统。

为实现上述技术目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种网络化多余度的飞行器控制系统，包括以下组成单元：

多个飞控计算机，各飞控计算机分别根据采集得到的传感器数据进行控制量解算得到飞行器各执行机构的控制指令并输出，其中一个飞控计算机还作为主飞控计算机，其还输出代表其健康状态的脉冲形式的“心跳”信号；

通信设备，实现组成单元间的数据传输；

仲裁单元，接收所有飞控计算机输出的控制指令，对所有飞控计算机输出的控制指令进行比较与决策，确定选择的控制指令输出，且还输出代表其健康状态的脉冲形式的“心跳”信号；

通道选择单元，接收来自主飞控计算机以及仲裁单元的“心跳”信号和控制指令，根据接收到的“心跳”信号判断主飞控计算机和仲裁单元的健康状态；根据主飞控计算机和仲裁单元的健康状态，在主飞控计算机输出的控制指令和仲裁单元输出的控制指令间选择出最终控制指令，输出给飞行器各执行机构。

本发明中，所述多个飞控计算机可以是相同的或者不同的飞控计算机。所述执行机构包括飞行器上的舵机、电机等执行机构。

本发明中，飞控计算机包括网络化的通信接口，或者串口、CAN等接口。若是飞控计算机没有包含网络化的通信接口，那么通过一定的转换设备，能将串口、CAN等接口输出的数据转换到网络上，实现解算得到的控制指令等数据在网络上的传输。

本发明中的通道选择单元根据设定单位时间T内接收到的“心跳”信号判断主飞控计算机和仲裁单元的健康状态。若在单位时间T内，通道选择单元能收到仲裁单元的“心跳”信号，判断仲裁单元工作正常；反之，若通道选择单元在单位时间T内都没有收到仲裁单元的“心跳”信号，判断仲裁单元工作异常。若在单位时间T内，通道选择单元能收到主飞控计算机的“心跳”信号，判断主飞控计算机工作正常；反之，若是通道选择单元在时间T内都没有收到主飞控计算机的“心跳”信号，判断主飞控计算机工作异常。