CN107065900A - 无人机飞行控制参数更新系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞行控制系统，包括：非易失性存储单元，用于存储无人机的飞行控制参数；参数更新单元，参数更新单元包括第一缓存、第二缓存和读写控制单元，在系统上电时，读写控制单元从非易失性存储单元中读取飞行控制参数，并将飞行控制参数存储至第一缓存且复制至第二缓存中；通信接口，用于与地面站通信，其中，当地面站向飞行控制系统写入更新参数时，通过通信接口单元将更新参数写入第二缓存，以更新第一缓存和非易失性存储单元中的参数值。该系统可以有效协调参数存储单元读写速度与飞行控制系统响应速度，保证地面站对飞行控制系统参数的及时获取与修改，使无人机飞行控制系统架构更为合理。

Description

无人机飞行控制参数更新系统
技术领域
本发明涉及无人机飞行控制技术领域，特别涉及一种无人机飞行控制参数更新系统。
背景技术
无人机飞行控制系统是一个典型的嵌入式系统，包括嵌入式处理器、存储器芯片以及众多外设、传感器单元。随着科技的进步，目前嵌入式处理器的处理性能已经得到极大的提升，以典型的STM32f4系列芯片为例，CPU(Central Processing Unit，中央处理器)频率已经超过100MHz。存储器芯片中包括非易失性介质，用于存取飞行控制系统中的参数。
其中，参数系统对于无人机飞行控制系统起着至关重要的作用，对飞行控制起决定性作用的参数不能因为系统掉电而丢失。参数系统从非易失性存储介质中读取参数，同时通过地面站更改参数到非易失性存储介质中。
然而，相关技术中的非易失性存储介质的读写速度较慢，时间基本都在毫秒级别，与姿态控制周期的数量级相当。如果参数系统设计不合理，会导致参数的读写任务影响飞行控制系统中其他更加重要的任务，如姿态解算、姿态控制等，不能在规定时间内响应，导致比较严重的安全隐患，降低无人机的安全性和可靠性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种飞行控制系统，该系统可以提高无人机的安全性和可靠性。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种飞行控制系统，包括：非易失性存储单元，用于存储无人机的飞行控制参数；参数更新单元，所述参数更新单元包括第一缓存、第二缓存和读写控制单元，在系统上电时，所述读写控制单元从所述非易失性存储单元中读取所述飞行控制参数，并将所述飞行控制参数存储至所述第一缓存且复制至所述第二缓存中；通信接口，用于与地面站通信，其中，当所述地面站向飞行控制系统写入更新参数时，通过所述通信接口单元将所述更新参数写入所述第二缓存，以更新所述第一缓存和所述非易失性存储单元中的参数值。
本发明实施例的飞行控制系统，通过双缓存机制对无人机飞行控制参数进行更新，有效协调参数存储单元读写速度与飞行控制系统响应速度，保证地面站对飞行控制系统参数的及时获取与修改，使无人机飞行控制系统架构更为合理，提高无人机的安全性，并且提高无人机的可靠性，简单易实现。
另外，根据本发明上述实施例的飞行控制系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，在初始状态下，所述第二缓存根据所述第一缓存从所述非易失性存储单元读取的参数更新自身存储的参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，当所述地面站读取所述飞行控制参数时，所述飞行控制系统通过所述参数更新单元从所述第二缓存中查找并读取，并且通过所述通信接口单元将所述飞行控制参数发送到地所述面站。
进一步地，在本发明的一个实施例中，当所述地面站向所述飞行控制系统写入参数时，所述通信接口单元接受请求，由所述参数更新单元在所述第二缓存中查找并更改更新参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在更改之后，所述参数更新单元判断所述第一缓存中对应参数是否为所述更新参数，如果是，则标记所述第一缓存中相应位置，否则将所述更新参数置于所述第一缓存中数据队列的尾部，同时标记更新位置。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述参数更新单元向所述非易失性存储单元的数据更新操作按预设周期执行。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述参数更新单元还用于判断所述第一缓存中是否有被标记位置，如果有，则向所述非易失性存储单元中写入所述被标记位置的参数，否则不执行任何写操作。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述飞机控制系统通过所述通信接口单元与所述地面站进行有线通信，通信方式包括USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)、串口、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)和以太网中的一种或多种。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述飞机控制系统通过所述通信接口单元与所述地面站进行无线通信，通信方式包括蓝牙、Zigbee、Wifi和移动网络通信中的一种或多种。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述非易失性存储单元包括EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only，带电可擦写可编程只读存储器)、Flash(固态存储器与动画编辑器)和FRAM(ferromagnetic random access memory，铁电存储器)中的一种或多种。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的飞行控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的飞行控制系统。
图1是本发明一个实施例的飞行控制系统的结构示意图。
如图1所示，该飞行控制系统10包括：非易失性存储单元100、参数更新单元200和通信接口300。
其中，非易失性存储单元100用于存储无人机的飞行控制参数。参数更新单元200包括第一缓存201、第二缓存202和读写控制单元203，在系统上电时，读写控制单元203从非易失性存储单元100中读取飞行控制参数，并将飞行控制参数存储至第一缓存201且复制至第二缓存202中。通信接口300用于与地面站20通信，其中，当地面站20向飞行控制系统10写入更新参数时，通过通信接口300单元将更新参数写入第二缓存202，以更新第一缓存201和非易失性存储单元203中的参数值。本发明实施例的系统10可以有效协调参数存储单元读写速度与飞行控制系统响应速度，保证地面站对飞行控制系统参数的及时获取与修改，使无人机飞行控制系统架构更为合理。
可以理解的是，飞行控制系统10上电时，参数更新单元200从非易失性存储单元100中读取参数存储在缓存A(即第一缓存201)中，并复制到缓存B(即第二缓存202)中，而地面站20读取飞行控制系统参数时，通过通信接口单元300从缓存B中读取。其中，地面站20向飞行控制系统10写入参数时，通过通信接口单元300将参数写入缓存B并更新缓存A和非易失性存储单元100中的参数值。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在初始状态下，第二缓存202根据第一缓存201从非易失性存储单元100读取的参数更新自身存储的参数。
需要说明的是，参数更新单元从200非易失性存储单元100中读取参数存储在缓存A中，该操作只在飞行控制系统10上电开机时执行一次。其中，初始状态下，缓存B存储参数的默认值。当缓存A从非易失性存储单元100读取参数后，缓存B根据缓存A中参数更新自身存储的参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，当地面站20读取飞行控制参数时，飞行控制系统10通过参数更新单元200从第二缓存202中查找并读取，并且通过通信接口单元300将飞行控制参数发送到地面站20。
即言，当地面站20读取飞行控制系统参数时，飞行控制系统10通过参数更新单元200从缓存B中查找并读取，通过通信接口单元300发送到地面站20。
进一步地，在本发明的一个实施例中，当地面站20向飞行控制系统10写入参数时，通信接口单元300接受请求，由参数更新单元200在第二缓存202中查找并更改更新参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在更改之后，参数更新单元200判断第一缓存201中对应参数是否为更新参数，如果是，则标记第一缓存201中相应位置，否则将更新参数置于第一缓存201中数据队列的尾部，同时标记更新位置。
可以理解的是，当地面站20向飞行控制系统10写入参数时，飞行控制系统10的通信接口单元300接受请求，首先由参数更新单元200在缓存B中查找并更改对应的参数值，然后判断缓存A中对应参数是否为该值。如果是，则标记缓存A中相应位置；如果不是，则将被修改的参数置于缓存A中数据队列的尾部，同时标记该位置。
可选地，在本发明的一个实施例中，参数更新单元200向非易失性存储单元100的数据更新操作按预设周期执行。
需要说明的是，预设周期可以根据实际情况进行设置，在此不作具体限制。
进一步地，在本发明的一个实施例中，参数更新单元200还用于判断第一缓存201中是否有被标记位置，如果有，则向非易失性存储单元100中写入被标记位置的参数，否则不执行任何写操作。
可以理解的是，参数更新单元200向非易失性存储单元100的数据更新操作按一定周期执行。首先判断缓存A中是否有被标记的位置，如果有，则向非易失性存储介质100中写入被标记位置的参数；如果没有，则不执行任何写操作。
可选地，在本发明的一个实施例中，飞机控制系统10通过通信接口单元300与地面站20进行有线通信，通信方式包括USB、串口、CAN和以太网中的一种或多种。
可选地，在本发明的一个实施例中，飞机控制系统10通过通信接口单元300与地面站20进行无线通信，通信方式包括蓝牙、Zigbee、Wifi和移动网络通信中的一种或多种。
即言，飞行控制系统10与地面站20的通信接口单元300可以是有线通信或无线通信，有线通信如USB、串口、CAN、以太网等，无线通信如蓝牙、Zigbee、Wifi、移动运营商的2G/3G/4G通信等，在此不做具体限制。
可选地，在本发明的一个实施例中，非易失性存储单元100包括EEPROM、Flash和FRAM中的一种或多种。需要说明的是，非易失性存储单元100包括但不限于EEPROM、Flash、FRAM等。
综上所述，飞行控制系统10上电时，参数更新单元200从非易失性存储单元100中读取参数存储在缓存A中，并复制到缓存B中；地面站20读取飞行控制系统参数时，通过通信接口单元300从缓存B中读取；地面站20向飞行控制系统10写入参数时，通过通信接口单元300将参数写入缓存B并更新缓存A和非易失性存储单元100中的参数值，
下面以一个具体实施例对本发明实施例的系统10进行详细描述。
在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，无人机飞行控制系统10的参数中包括有姿态角度控制器比例值P值，默认值为1。当飞行控制系统10上电开启时，因为非易失性存储介质中没有该参数，则缓存A中没有比例P值。缓存B中存储有默认比例P，值为1。当地面站20读取飞行控制系统参数时，参数更新单元200通过通信接口单元300把缓存B中的比例P值发送到地面站20。当地面站20修改该参数为2时，首先把缓存B中的比例P值修改为2，然后判断缓存A中是否存储比例P，若没有，则将比例P插入缓存A末尾，同时标记该位置。向非易失性存储介质100的写操作周期性执行，当执行时，判断缓存A中有被标记的位置，则将该位置处的参数更新到非易失性存储介质中。
当地面站20请求修改参数比例P值为3时，首先更新缓存B中参数比例P值，因为缓存A中存在比例P值，此时修改缓存A中的比例P值并标记相应位置，同时参数更新单元200通过读写控制单元203更新非易失性存储介质中的比例P值。
根据本发明实施例的飞行控制系统，通过双缓存机制对无人机飞行控制参数进行更新，有效协调参数存储单元读写速度与飞行控制系统响应速度，保证地面站对飞行控制系统参数的及时获取与修改，优化无人机飞行控制系统结构，提高其运行效率，使无人机飞行控制系统架构更为合理，提高无人机的安全性，并且提高无人机的可靠性，简单易实现。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种飞行控制系统，其特征在于，包括：
非易失性存储单元，用于存储无人机的飞行控制参数；
参数更新单元，所述参数更新单元包括第一缓存、第二缓存和读写控制单元，在系统上电时，所述读写控制单元从所述非易失性存储单元中读取所述飞行控制参数，并将所述飞行控制参数存储至所述第一缓存且复制至所述第二缓存中；以及
通信接口，用于与地面站通信，其中，当所述地面站向飞行控制系统写入更新参数时，通过所述通信接口单元将所述更新参数写入所述第二缓存，以更新所述第一缓存和所述非易失性存储单元中的参数值。
2.根据权利要求1所述的飞行控制系统，其特征在于，在初始状态下，所述第二缓存根据所述第一缓存从所述非易失性存储单元读取的参数更新自身存储的参数。
3.根据权利要求1所述的飞行控制系统，其特征在于，当所述地面站读取所述飞行控制参数时，所述飞行控制系统通过所述参数更新单元从所述第二缓存中查找并读取，并且通过所述通信接口单元将所述飞行控制参数发送到地所述面站。
4.根据权利要求1所述的飞行控制系统，其特征在于，当所述地面站向所述飞行控制系统写入参数时，所述通信接口单元接受请求，由所述参数更新单元在所述第二缓存中查找并更改更新参数。
5.根据权利要求4所述的飞行控制系统，其特征在于，在更改之后，所述参数更新单元判断所述第一缓存中对应参数是否为所述更新参数，如果是，则标记所述第一缓存中相应位置，否则将所述更新参数置于所述第一缓存中数据队列的尾部，同时标记更新位置。
6.根据权利要求5所述的飞行控制系统，其特征在于，所述参数更新单元向所述非易失性存储单元的数据更新操作按预设周期执行。
7.根据权利要求6所述的飞行控制系统，其特征在于，所述参数更新单元还用于判断所述第一缓存中是否有被标记位置，如果有，则向所述非易失性存储单元中写入所述被标记位置的参数，否则不执行任何写操作。
8.根据权利要求1所述的飞行控制系统，其特征在于，所述飞机控制系统通过所述通信接口单元与所述地面站进行有线通信，通信方式包括USB、串口、CAN和以太网中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的飞行控制系统，其特征在于，所述飞机控制系统通过所述通信接口单元与所述地面站进行无线通信，通信方式包括蓝牙、Zigbee、Wifi和移动网络通信中的一种或多种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的飞行控制系统，其特征在于，所述非易失性存储单元包括EEPROM、Flash和FRAM中的一种或多种。
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