CN109799696A - 一种容错飞行控制计算机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种容错飞行控制计算机系统，包括：飞行控制计算机和FlexRay总线；所述飞行控制计算机包括两个FlexRay接口模块、主CPU模块和数据采集与输出模块，所述其中一个FlexRay接口模块输入端与FlexRay总线相连，FlexRay输出端与主CPU模块相连；所述另一个FlexRay接口模块的输入端与FlexRay总线相连，FlexRay接口模块的输出端与数据采集与输出模块相连；所述主CPU模块实现飞行控制、余度管理功能；所述数据采集与输出单元实现传感器及其他数据的采集、输出功能：采集离散量、模拟量、串行口数据后通过FlexRay总线传送至CPU模块，通过FlexRay总线接收指令并以离散量、模拟量、串行接口的形式输出；本发明不需要额外的数据传送，减轻FlexRay总线的数据流量，增加了系统的灵活性和可靠性。

Description

一种容错飞行控制计算机系统

技术领域

本发明涉及计算机系统技术领域，尤其涉及一种容错飞行控制计算机系统。

背景技术

目前，一场前所未有的无人机研究热正在世界各国兴起。无人机从最早的无人靶机、遥控无人机、预编程无人机发展到最新的复合控制多用途无人机，无人机的成本也在节节攀升。“全球鹰”无人机的价格已从相对廉价发展到接近某些轰炸机的价格。加载了昂贵机载设备的无人机以及需要具有至少36h巡航能力的长航时无人机向飞行控制系统提出高可靠性要求。

使用余度技术的容错飞行控制系统及先进的容错飞行控制技术是提高飞行控制系统可靠性的重要手段，容错飞行控制技术研究舵面故障、机体结构损伤等条件下的控制技术，而余度技术研究使用冗余资源降低系统故障率，提高系统任务可靠性的方法。飞行控制计算机是飞行控制系统的核心系统，是飞行控制律的运行平台，高可靠飞行控制计算机需要具有一定的硬件故障容错能力，而传统无人机装配的单通道飞行控制系统无法满足其可靠性要求。因此，容错飞行控制计算机的使用是提高无人机飞行控制系统任务可靠性的必要保证。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种容错飞行控制计算机系统，包括：飞行控制计算机和FlexRay总线；所述飞行控制计算机包括两个FlexRay接口模块、主CPU模块和数据采集与输出模块，所述其中一个FlexRay接口模块输入端与FlexRay总线相连，FlexRay输出端与主CPU模块相连；所述另一个FlexRay接口模块的输入端与FlexRay总线相连，FlexRay接口模块的输出端与数据采集与输出模块相连；所述主CPU模块实现飞行控制、余度管理功能；所述数据采集与输出单元实现传感器及其他数据的采集、输出功能：采集离散量、模拟量、串行口数据后通过FlexRay总线传送至CPU模块，通过FlexRay总线接收指令并以离散量、模拟量、串行接口的形式输出。

进一步的，飞行控制计算机有三台，所述FlexRay总线有四组。

进一步的，三台飞行控制计算机使用四组FlexRay总线互联，连接成总线型网络拓扑结构，三台飞行控制计算机和四组FlexRay总线及时制定飞控计算机的内部总线，也充当通道交叉数据链路互联总线；三个个通道的计算机可以从三组FlexRay总线发送数据，即飞控计算机只能向对应FlexRay发送数据。

本发明的优点在于：本发明飞控计算机内部通过FlexRay总线传输数据，同时这些数据可以被其他通道飞控计算机接收，使得对输入信号进行表决与监控时，不需要额外的数据传送，减轻FlexRay总线的数据流量，充分利用了FlexRay总线的数据传输带宽；由于飞控计算机采用了分布式系统架构，CPU模块与数据采集模块相对独立，使得CPU模块或数据采集与输出模块出现故障时，未出现故障的模块仍然能够进行三模冗余表决与监控，增加了系统的灵活性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1示出了根据本发明实施方式的一种容错飞行控制计算机系统框图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便于对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好地理解。

下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。

如图1所示，本发明提供一种容错飞行控制计算机系统，包括：飞行控制计算机和FlexRay总线；所述飞行控制计算机包括两个FlexRay接口模块、主CPU模块和数据采集与输出模块，所述其中一个FlexRay接口模块输入端与FlexRay总线相连，FlexRay输出端与主CPU模块相连；所述另一个FlexRay接口模块的输入端与FlexRay总线相连，FlexRay接口模块的输出端与数据采集与输出模块相连；所述主CPU模块实现飞行控制、余度管理功能；所述数据采集与输出单元实现传感器及其他数据的采集、输出功能：采集离散量、模拟量、串行口数据后通过FlexRay总线传送至CPU模块，通过FlexRay总线接收指令并以离散量、模拟量、串行接口的形式输出。

根据本发明的一个方面，飞行控制计算机有三台，所述FlexRay总线有四组。

根据本发明的一个方面，三台飞行控制计算机使用四组FlexRay总线互联，连接成总线型网络拓扑结构，三台飞行控制计算机和四组FlexRay总线及时制定飞控计算机的内部总线，也充当通道交叉数据链路互联总线；三个个通道的计算机可以从三组FlexRay总线发送数据，即飞控计算机只能向对应FlexRay发送数据。

工作时：在系统输入、输出端采用三重软件表决器，表决器功能由3个通道飞行控制计算机完成。在系统上电时，指定通道1为主通道，输出系统同步指令和舵面控制指令。系统输入信号由3个数据采集模块调理、采集后，通过FlexRay总线发送至3个CPU模块，进行多数表决、监控，表决结果通过指定FlexRay总线传输给其他通道，3个通道CPU模块使用相同的输入数据进行控制律解算。CPU模块解算出舵面控制指令后，将结果输出至FlexRay总线，同时接收其他通道的输出结果，以对输出进行表决与监控。如果通道1故障，切换至通道2输出。此外，如果FlexRay 1～3的任一组总线故障，则切换至FlexRay 4总线

本发明飞控计算机内部通过FlexRay总线传输数据，同时这些数据可以被其他通道飞控计算机接收，使得对输入信号进行表决与监控时，不需要额外的数据传送，减轻FlexRay总线的数据流量，充分利用了FlexRay总线的数据传输带宽；由于飞控计算机采用了分布式系统架构，CPU模块与数据采集模块相对独立，使得CPU模块或数据采集与输出模块出现故障时，未出现故障的模块仍然能够进行三模冗余表决与监控，增加了系统的灵活性和可靠性。

本发明并不限于上述实例，在本发明的权利要求书所限定的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种变形或修改均受本专利的保护。

Claims (3)

1.一种容错飞行控制计算机系统，其特征在于，包括：飞行控制计算机和FlexRay总线；所述飞行控制计算机包括两个FlexRay接口模块、主CPU模块和数据采集与输出模块，所述其中一个FlexRay接口模块输入端与FlexRay总线相连，FlexRay输出端与主CPU模块相连；所述另一个FlexRay接口模块的输入端与FlexRay总线相连，FlexRay接口模块的输出端与数据采集与输出模块相连；所述主CPU模块实现飞行控制、余度管理功能；所述数据采集与输出单元实现传感器及其他数据的采集、输出功能：采集离散量、模拟量、串行口数据后通过FlexRay总线传送至CPU模块，通过FlexRay总线接收指令并以离散量、模拟量、串行接口的形式输出。

2.根据权利要求1所述的一种容错飞行控制计算机系统，其特征在于，所述飞行控制计算机有三台，所述FlexRay总线有四组。

3.根据权利要求2所述的一种容错飞行控制计算机系统，其特征在于，所述三台飞行控制计算机使用四组FlexRay总线互联，连接成总线型网络拓扑结构，三台飞行控制计算机和四组FlexRay总线及时制定飞控计算机的内部总线，也充当通道交叉数据链路互联总线；三个个通道的计算机可以从三组FlexRay总线发送数据，即飞控计算机只能向对应FlexRay发送数据。