CN108196564A - 一种无人机可靠飞行控制系统 - Google Patents
一种无人机可靠飞行控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108196564A CN108196564A CN201810139498.8A CN201810139498A CN108196564A CN 108196564 A CN108196564 A CN 108196564A CN 201810139498 A CN201810139498 A CN 201810139498A CN 108196564 A CN108196564 A CN 108196564A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- control unit
- main control
- flight
- signal
- unmanned plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 24
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 6
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 claims description 3
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
- G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
- G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
本发明是一种无人机可靠飞行控制系统，包括多路最简工作模块，将其中一个最简工作模块设为主控单元，其余最简工作模块设为从控单元，主控单元与从控单元之间通过串口连接，用于向所述从控单元传递主控单元的特征信息，特征信息至少包括“心跳”信号、飞行参数和主控自检信息，主控单元以设定的时间间隔向从控单元发送“心跳”信号、飞行参数和主控自检信息，若在设定的时间间隔内从控单元未收到“心跳”信号，则从控单元接管主控单元的控制权限，若飞行参数或主控自检信息异常，则从控单元也接管主控单元的控制权限。本发明通过提供双备份飞行控制系统，当主控失效时，可由备份控制系统接管，大大提升了无人机的飞行可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及多轴飞行器技术领域，具体涉及一种无人机可靠飞行控制系统。
背景技术
随着无人机的应用普及，其使用场景已经从消费类，逐步导入各种行业应用甚至军用。在消费类场景下，对于飞行的可靠性要求较为基础，且由于操作者较多时间中一直保持与无人机的互动，基本靠操作者保障飞行的可靠性。
而随着行业应用的发展，无人机的自主规划飞行等需求越来越多，在飞行任务执行中基本无交互。行业无人机的成本相对较高，如果产生飞行意外则会造成较大的损失。
针对这种情形，提高无人机的飞行可靠性，则显得非常重要。
然而无人机大量采用了高度集成的传感器，嵌入式控制系统。由于行业无人机需要在较为恶劣的环境下飞行，加上电子设备本身潜在的故障率，有一定概率出现部件失效的场景。
现有的无人机飞行系统只提供了单个控制系统，当某个部件失效的时候则系统会无法正常工作导致坠机，进而导致任务无法完成且可能造成潜在的危害。
本发明提供一种冗余备份方案，当出现个别部件失效时，能够切换到备份方案继续执行紧急处理方案，保障无人机的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种无人机可靠飞行控制系统。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种无人机可靠飞行控制系统，该系统包括多路最简工作模块，所述最简工作模块包含无人机飞行所必须的部件，将其中一个最简工作模块设为主控单元，其余最简工作模块设为从控单元，所述主控单元与从控单元之间通过串口连接，用于向所述从控单元传递主控单元的特征信息，所述特征信息至少包括“心跳”信号、飞行参数和主控自检信息，所述主控单元以设定的时间间隔向从控单元发送“心跳”信号、飞行参数和主控自检信息，若在设定的时间间隔内从控单元未收到“心跳”信号，则从控单元接管主控单元的控制权限，若飞行参数或主控自检信息异常，则从控单元也接管主控单元的控制权限。
进一步的，所述最简工作模块包括以下部件：
速度/加速度传感器， 用于检测当前三维速度、加速度信息，用以完成飞行姿态解析；
角速度/加速度传感器，用于检测当前三维角速度、角加速度信息，用以完成飞行姿态解析；
导航定位装置，用于与卫星通信，获得当前地理位置信息；
电机驱动，用于驱动电机，完成位移或者姿态调整；
嵌入式控制CPU，用于控制。
进一步的，所述主控单元通过嵌入式控制CPU检测自身的速度/加速度传感器、角速度/加速度传感器、导航定位装置和电机驱动，若其中任意一个部件发生异常则主控单元发出主控自检信息异常信号，同时释放电机驱动，所述从控单元侦听到主控自检信息异常信号后，立即接管主控单元的控制权限，控制电机驱动；
所述主控单元通过嵌入式控制CPU接收自身的速度/加速度传感器、角速度/加速度传感器、导航定位装置和电机驱动反馈回来的飞行参数，并进行比较判断，若发现异常飞行参数，则主控单元发出飞行参数异常信号，同时释放电机驱动，所述从控单元侦听到主控自检信息异常信号后，立即接管主控单元的控制权限，控制电机驱动；
所述主控单元的嵌入式控制CPU以设定的时间间隔向主控单元与从控单元之间的通讯链路上发送“心跳”信号，所述从控单元持续侦听该“心跳”信号，若在设定的时间间隔内从控单元未侦听到“心跳”信号，则从控单元主动抢占主控单元的控制权限，并切换电机驱动到从控单元。
进一步的，所述主控单元和从控单元分别通过一路PWM硬件采样器共同连接一PWM融合器，所述PWM融合器通过SVPWM调制器连接电机驱动，用于从控单元主动抢占主控单元的控制权限时切换电机驱动。
进一步的，在默认状态下，以所述主控单元进行飞行控制。
本发明的有益效果是:
本发明的主控单元和从控单元间实现飞行单元的健康检测，并实现了控制权的释放与抢占，保障了当主控单元发生异常时，从控单元能够接管系统，大大提升了无人机的飞行可靠性。
附图说明
图1为本发明的可靠飞行控制系统框图；
图2为本发明的主控单元和从控单元间的通讯示意图；
图3为本发明的从控单元抢占主控单元电路示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
一种无人机可靠飞行控制系统，该系统包括多路最简工作模块，所述最简工作模块包含无人机飞行所必须的部件，只要其中任何一个部件损坏，则会导致飞机飞行异常甚至坠毁，将其中一个最简工作模块设为主控单元，其余最简工作模块设为从控单元，所述主控单元与从控单元之间通过串口连接，用于向所述从控单元传递主控单元的特征信息，所述特征信息至少包括“心跳”信号、飞行参数和主控自检信息，所述主控单元以设定的时间间隔向从控单元发送“心跳”信号、飞行参数和主控自检信息，若在设定的时间间隔内从控单元未收到“心跳”信号，则从控单元接管主控单元的控制权限，若飞行参数或主控自检信息异常，则从控单元也接管主控单元的控制权限。
如图1所示，所述最简工作模块包括以下部件：
速度/加速度传感器， 用于检测当前三维速度、加速度信息，用以完成飞行姿态解析；
角速度/加速度传感器，用于检测当前三维角速度、角加速度信息，用以完成飞行姿态解析；
导航定位装置，用于与卫星通信，获得当前地理位置信息；
电机驱动，用于驱动电机，完成位移或者姿态调整；
嵌入式控制CPU，用于控制。
在本实施例中，除了最简工作模块外，该系统还包括地面站交互系统，用以与地面站无线通讯，实现任务的接收，飞行状态查询等低密度数据通讯，以及拍摄系统，用以在飞行过程中执行定点拍摄任务。
如图2所示，在本实施例中，采用两个最简工作模块，第一个作为主控单元，先以默认状态进行飞行控制，第二个作为从控单元，所述主控单元通过嵌入式控制CPU检测自身的速度/加速度传感器、角速度/加速度传感器、导航定位装置和电机驱动，若其中任意一个部件发生异常则主控单元发出主控自检信息异常信号，同时释放电机驱动，所述从控单元侦听到主控自检信息异常信号后，立即接管主控单元的控制权限，控制电机驱动；
所述主控单元通过嵌入式控制CPU接收自身的速度/加速度传感器、角速度/加速度传感器、导航定位装置和电机驱动反馈回来的飞行参数，并进行比较判断，若发现异常飞行参数，则主控单元发出飞行参数异常信号，同时释放电机驱动，所述从控单元侦听到主控自检信息异常信号后，立即接管主控单元的控制权限，控制电机驱动；
所述主控单元的嵌入式控制CPU以设定的时间间隔向主控单元与从控单元之间的通讯链路上发送“心跳”信号，所述从控单元持续侦听该“心跳”信号，若在设定的时间间隔内从控单元未侦听到“心跳”信号，则从控单元主动抢占主控单元的控制权限，并切换电机驱动到从控单元。
如图3所示，所述主控单元和从控单元分别通过一路PWM硬件采样器共同连接一PWM融合器，所述PWM融合器通过SVPWM调制器连接电机驱动，用于从控单元主动抢占主控单元的控制权限时切换电机驱动。
在默认状态下，以所述主控单元进行飞行控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种无人机可靠飞行控制系统，其特征在于，该系统包括多路最简工作模块，所述最简工作模块包含无人机飞行所必须的部件，将其中一个最简工作模块设为主控单元，其余最简工作模块设为从控单元，所述主控单元与从控单元之间通过串口连接，用于向所述从控单元传递主控单元的特征信息，所述特征信息至少包括“心跳”信号、飞行参数和主控自检信息，所述主控单元以设定的时间间隔向从控单元发送“心跳”信号、飞行参数和主控自检信息，若在设定的时间间隔内从控单元未收到“心跳”信号，则从控单元接管主控单元的控制权限，若飞行参数或主控自检信息异常，则从控单元也接管主控单元的控制权限。
2.根据权利要求1所述的无人机可靠飞行控制系统，其特征在于，所述最简工作模块包括以下部件：
速度/加速度传感器， 用于检测当前三维速度、加速度信息，用以完成飞行姿态解析；
角速度/加速度传感器，用于检测当前三维角速度、角加速度信息，用以完成飞行姿态解析；
导航定位装置，用于与卫星通信，获得当前地理位置信息；
电机驱动，用于驱动电机，完成位移或者姿态调整；
嵌入式控制CPU，用于控制。
3.根据权利要求2所述的无人机可靠飞行控制系统，其特征在于，所述主控单元通过嵌入式控制CPU检测自身的速度/加速度传感器、角速度/加速度传感器、导航定位装置和电机驱动，若其中任意一个部件发生异常则主控单元发出主控自检信息异常信号，同时释放电机驱动，所述从控单元侦听到主控自检信息异常信号后，立即接管主控单元的控制权限，控制电机驱动；
所述主控单元通过嵌入式控制CPU接收自身的速度/加速度传感器、角速度/加速度传感器、导航定位装置和电机驱动反馈回来的飞行参数，并进行比较判断，若发现异常飞行参数，则主控单元发出飞行参数异常信号，同时释放电机驱动，所述从控单元侦听到主控自检信息异常信号后，立即接管主控单元的控制权限，控制电机驱动；
所述主控单元的嵌入式控制CPU以设定的时间间隔向主控单元与从控单元之间的通讯链路上发送“心跳”信号，所述从控单元持续侦听该“心跳”信号，若在设定的时间间隔内从控单元未侦听到“心跳”信号，则从控单元主动抢占主控单元的控制权限，并切换电机驱动到从控单元。
4.根据权利要求3所述的无人机可靠飞行控制系统，其特征在于，所述主控单元和从控单元分别通过一路PWM硬件采样器共同连接一PWM融合器，所述PWM融合器通过SVPWM调制器连接电机驱动，用于从控单元主动抢占主控单元的控制权限时切换电机驱动。
5.根据权利要求1所述的无人机可靠飞行控制系统，其特征在于，在默认状态下，以所述主控单元进行飞行控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810139498.8A CN108196564A (zh) | 2018-02-11 | 2018-02-11 | 一种无人机可靠飞行控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810139498.8A CN108196564A (zh) | 2018-02-11 | 2018-02-11 | 一种无人机可靠飞行控制系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108196564A true CN108196564A (zh) | 2018-06-22 |
Family
ID=62593132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810139498.8A Pending CN108196564A (zh) | 2018-02-11 | 2018-02-11 | 一种无人机可靠飞行控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108196564A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109301919A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-02-01 | 湖南理工学院 | 一种不间断电源旁路接管控制方法 |
| CN109917816A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-06-21 | 大连交通大学 | 一种用于配送货物的手控飞行设备监控系统 |
| CN111323839A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-06-23 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种光电探测机构用嵌入式控制系统 |
| CN111506103A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-08-07 | 航天科工仿真技术有限责任公司 | 一种无人机控制系统及迫降方法 |
| CN113039503A (zh) * | 2020-08-05 | 2021-06-25 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 可移动平台的控制系统、控制方法、设备及存储介质 |
| CN116909189A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-10-20 | 无锡艾而帆航空科技有限公司 | 一种无人机的冗余切换与开伞方法、系统、设备及介质 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103955188A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-30 | 清华大学 | 支持冗余切换功能的控制系统及方法 |
| CN105137960A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-12-09 | 余江 | 一种小型多旋翼式无人飞行设备及其自检方法 |
| CN105867414A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-08-17 | 浙江大学 | 一种多传感器冗余备份的无人机飞行控制系统 |
| CN106406349A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-15 | 易瓦特科技股份公司 | 无人机飞行控制方法及系统 |
| CN106647613A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-05-10 | 中国电子信息产业集团有限公司第六研究所 | 一种基于mac的plc双机冗余方法及系统 |
| CN106774367A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 歌尔股份有限公司 | 一种飞行器的冗余控制方法 |
-
2018
- 2018-02-11 CN CN201810139498.8A patent/CN108196564A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103955188A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-30 | 清华大学 | 支持冗余切换功能的控制系统及方法 |
| CN105137960A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-12-09 | 余江 | 一种小型多旋翼式无人飞行设备及其自检方法 |
| CN105867414A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-08-17 | 浙江大学 | 一种多传感器冗余备份的无人机飞行控制系统 |
| CN106406349A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-15 | 易瓦特科技股份公司 | 无人机飞行控制方法及系统 |
| CN106774367A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 歌尔股份有限公司 | 一种飞行器的冗余控制方法 |
| CN106647613A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-05-10 | 中国电子信息产业集团有限公司第六研究所 | 一种基于mac的plc双机冗余方法及系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 宋征宇: "《高可靠运载火箭控制系统设计》", 28 February 2014, 中国宇航出版社 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109301919A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-02-01 | 湖南理工学院 | 一种不间断电源旁路接管控制方法 |
| CN109301919B (zh) * | 2018-09-05 | 2022-04-19 | 湖南理工学院 | 一种不间断电源旁路接管控制方法 |
| CN109917816A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-06-21 | 大连交通大学 | 一种用于配送货物的手控飞行设备监控系统 |
| CN111506103A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-08-07 | 航天科工仿真技术有限责任公司 | 一种无人机控制系统及迫降方法 |
| CN111323839A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-06-23 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种光电探测机构用嵌入式控制系统 |
| CN113039503A (zh) * | 2020-08-05 | 2021-06-25 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 可移动平台的控制系统、控制方法、设备及存储介质 |
| WO2022027337A1 (zh) * | 2020-08-05 | 2022-02-10 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 可移动平台的控制系统、控制方法、设备及存储介质 |
| CN116909189A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-10-20 | 无锡艾而帆航空科技有限公司 | 一种无人机的冗余切换与开伞方法、系统、设备及介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108196564A (zh) | 一种无人机可靠飞行控制系统 | |
| CN203786564U (zh) | 一种双余度飞行控制系统 | |
| US20180026705A1 (en) | Communications system for use with unmanned aerial vehicles | |
| US9305189B2 (en) | Ruggedized, compact and integrated one-way controlled interface to enforce confidentiality of a secure enclave | |
| CN104503456B (zh) | 基于4g通信的无人机控制装置与方法 | |
| CN102592478A (zh) | 自动监控要求导航和制导性能的空中操作的方法和设备 | |
| CN108107910A (zh) | 一种基于分布式多余度总线的无人机飞控系统及飞控方法 | |
| AU2016352014A1 (en) | Method for maneuvering unmanned moving object and unmanned-moving-object surveillance device | |
| CN102799175B (zh) | 一种无人机系统快速检测装置及检测方法 | |
| EP2871495B1 (en) | Aircraft navigation system and method of navigating an aircraft | |
| CN206431277U (zh) | 无人机定位系统 | |
| US7689594B2 (en) | Vehicle management and mission management computer architecture and packaging | |
| CN107289953A (zh) | 一种无人机群的导航控制方法 | |
| CN109367579B (zh) | 列车通信系统 | |
| CN106406348A (zh) | 无人机编队调度控制方法及设备 | |
| US20160378113A1 (en) | Dynamic compliance monitoring of unmanned vehicles | |
| CN115390432B (zh) | 一种多余度无人机飞控系统及飞控方法 | |
| CN112650279B (zh) | 用于飞机的云飞行管理系统及云飞行管理方法 | |
| CN105955301A (zh) | 一种基于地面站的无人机飞行实时控制方法 | |
| CN104792313A (zh) | 无人侦查系统的测绘控制方法、装置及系统 | |
| CN110858961A (zh) | 用于非安全消息的acars over ip系统 | |
| US20210328760A1 (en) | Real-time computer system and method for controlling a system or a vehicle | |
| KR102475866B1 (ko) | 무인 비행체 감시 방법 및 장치 | |
| CN107291096A (zh) | 一种无人机多机混合任务集群系统 | |
| CN106020238A (zh) | 一种无人机搜救方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180622 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |