[发明专利]适用于多旋翼无人机的多余度飞控系统及多旋翼无人机

权利要求书

1.一种适用于多旋翼无人机的多余度飞控系统，其特征在于，所述的多余度飞控系统包括冗余裁决计算机、冗余切换计算机和多个飞控计算单元；所有飞控计算单元结构相同，均包括飞控计算机以及N个IMU、N个磁罗盘、N个气压计、N个GPS模块和一个数传电台，其中所述N个IMU、N个磁罗盘、N个气压计、N个GPS模块和一个数传电台都与所述飞控计算机相连，N为自然数且N3；数传电台接收远程地面站发送的位置指令、高度指令和航向指令，IMU获取多旋翼无人机的加速度和角速度信息，磁罗盘获取多旋翼无人机的磁场信息，气压计获取多旋翼无人机的高度信息，GPS模块获取多旋翼无人机的位置和速度信息，所述加速度和角速度信息、磁场信息、高度信息、位置和速度信息组成传感器数据；飞控计算机将传感器数据通过串口总线发送给冗余裁决计算机；飞控计算机根据传感器数据以及远程地面站发送的位置指令、高度指令和航向指令得到PWM信号，然后通过多路I/O接口发送给冗余切换计算机；冗余切换计算机采集飞控计算机多路PWM信号的数值并将所有PWM信号数值打包后通过串口总线发送给冗余裁决计算机，冗余裁决计算机通过多余度方法对所有的传感器数据和PWM数据进行解析比对裁决，得到最优飞控计算单元序号，再发送到冗余切换计算机；冗余切换计算机将最优计算单元飞控计算机的PWM信号输出到无人机的电机执行机构，从而控制无人机飞行；

所述冗余裁决计算机通过多余度方法对所有的传感器数据和PWM数据进行解析比对裁决，得到最优飞控计算单元序号具体为：

首先，冗余裁决计算机识别出传感器数据包的来源，将每个飞控计算单元对应顺序的传感器数据进行比对；根据比对结果进行表决来识别每个传感器的健康情况；所述的识别每个传感器的健康状态的过程包括：冗余裁决计算机若发现对应顺序的传感器数据比对结果一致，则确定该组各个传感器均处于健康状态；若其中一个传感器与其他传感器的数据不一致，则确定该传感器出现问题然后静默该传感器；通过上述方式，确定出每个飞控计算单元每个传感器的健康状态，再根据每个飞控计算单元拥有健康传感器的数量，确定飞控计算单元的健康程度；

其次，冗余裁决计算机识别PWM信号数值数据包的来源，将每个飞控计算机对应通道的PWM信号数值进行比对，冗余裁决计算机若发现对应通道的PWM信号数值一致，则确定该组PWM信号数值正常；若其中一个PWM信号数值与其他PWM信号数值不一致，则确定该飞控计算机PWM信号输出存在问题，则静默该飞控计算机等待检修；

最后，在飞控计算机多路PWM信号输出正常的情况下，根据每个飞控计算单元拥有健康传感器数量多少，冗余裁决计算机选出最优飞控计算单元序号。

2.根据权利要求1所述的适用于多旋翼无人机的多余度飞控系统，其特征在于，所述的IMU包括加速度计和陀螺仪。

3.根据权利要求1所述的适用于多旋翼无人机的多余度飞控系统，其特征在于，所述的冗余切换计算机采集飞控计算机多路PWM信号的数值，具体方法为：飞控计算机通过多路I/O接口将多路PWM信号发送给冗余切换计算机，冗余切换计算机通过捕获的方式进行采集每路PWM信号的数值，当PWM信号上升沿到来时，冗余切换计算机定时器开始计时，当该PWM信号下降沿到来时停止计时，从所述定时器计时开始到停止计时的时长为PWM信号高电平的时间，也就是PWM信号的数值大小。