[发明专利]一种基于设备交叉冗余的低空载运飞艇控制装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于设备交叉冗余的低空载运飞艇控制装置和方法，本发明包括双余度艇载飞行控制与管理计算机、双余度传感设备、双余度艇载执行机构组成；所述双余度传感设备、双余度艇载执行设备均设置有主设备和副设备；所述双余度艇载飞行控制与管理计算机包括主计算机、副计算机；双余度传感设备主设备、主输入接口电路、主计算处理模块、主输出接口电路、双余度艇载执行设备主设备依次相连构成主通道；使用相同设备相应设置有副通道。双余度主备传感设备、双余度艇载主备飞行控制与管理计算机和双余度主备执行机构间分别交叉连接，以及双余度艇载飞行控制与管理计算机内部主备通道各功能模块交叉连接。

技术领域

本发明涉及浮空器和航电控制领域，具体涉及一种基于设备交叉冗余的低空载运飞艇控制装置和方法。

背景技术

现代低空载运飞艇普遍采用硬式结构设计和电传飞行控制技术，利用矢量推进装置实现垂直起降和定点盘旋飞行功能。飞艇内部填充氦气，飞行高度一般在海拔3000m以下，巡航速度100km/h左右，具有大载重、长航时、可垂直起降、点对点运输、经济性好、安全性高、低碳环保等显著优势。载运飞艇主要在风力叶片、特高压电塔的空中吊运、森林木材的运输以及应急救援等领域有显著应用需求。目前，世界范围内尚未有成熟的载运飞艇产品，但已有不少关于载运飞艇的研究项目，比较突出的有法国飞鲸公司(Flying Whales，简称FLWH)的LCA60T项目、英国混合动力飞行器公司(Hybrid Air Vehicles，简称HAV)的Airlander10项目和中国航空工业的AS700项目。

低空载运飞艇高可靠性运行对航电系统提出较高要求，但目前针对低空载运飞艇航电系统可靠性研究主要集中在艇载飞行控制与管理计算机可靠性研究领域，艇载计算机对可靠性的高要求，单纯依靠提高元器件及部件的质量和提高装配工艺质量很难达到要求，因而需从艇载计算机的体系结构入手，采用余度技术来实现系统容错，提高系统的残存能力，实现故障软化以消除故障对系统正常工作的影响，现有技术中利用余度技术存在只能应对系统中某个部件发生一次故障，无法应对多个主备设备分别同时发生故障的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前技术来实现系统容错率低，系统的残存能力不高的困境，提供了一种基于设备交叉冗余的低空载运飞艇控制装置，解决了只能应对系统中某个部件发生一次故障，无法应对多个主备设备分别同时发生故障的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于设备交叉冗余的低空载运飞艇控制装置，包括双余度艇载飞行控制与管理计算机和艇载外设组成，艇载外设主要包括双余度电源系统、双余度传感设备、双余度艇载执行机构和双余度测控数量链路系统组成；所述双余度传感设备、双余度艇载执行设备均设置有主设备和副设备；所述双余度艇载飞行控制与管理计算机包括主计算机、副计算机；双余度传感设备主设备、主计算机、双余度艇载执行设备主设备依次相连构成主通道；双余度传感设备副设备、副计算机、双余度艇载执行设备副设备依次相连构成副通道；双余度传感设备主设备、副计算机连通、双余度艇载执行设备主设备依次联通，双余度传感设备副设备、主计算机连通、双余度艇载执行设备副设备依次联通；主计算机和副计算机连通，保证副通和主通道间数据、任务同步。

由于设置相互交差的两个通道，因此可以达到当双余度传感设备、计算机、双余度艇载执行设备中串联的某一设备失效导致整个主通道或者副通道失效，使得通道内所有串联的双余度传感设备、计算机、双余度艇载执行设备都允许一次故障，大大提升了系统的残存能力，实现故障软化以消除故障对系统正常工作的影响。

进一步的，主计算机包括主输入接口电路、主计算处理模块、主输出接口电路，副计算机包括副输入接口电路、副计算处理模块、副输出接口电路；主输入接口电路、主计算处理模块、主输出接口电路依次连通；副输入接口电路、副计算处理模块、副输出接口电路依次连通；输入接口电路和双余度传感设备连通，输出接口电路和双余度艇载执行机构连通。在系统中将输入输出接口分开，并分别设置了主设备和设备，避免了数据交换时输入或者输出接口损坏物理上影响相邻的接口数据传输。