CN110058585A - 用于无人驾驶运载器的自动驾驶控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于无人驾驶运载器的自动驾驶控制系统。具体而言，用于无人驾驶运载器的控制系统包括第一处理单元，其配置成运行主自动驾驶过程以用于控制无人驾驶运载器。控制系统还包括可编程逻辑阵列，其与第一处理单元操作性通信。控制系统还包括配置在可编程逻辑阵列中的状态机。状态机配置成响应于第一处理单元的无效输出而允许根据后备自动驾驶过程的无人驾驶运载器的控制。

Description

用于无人驾驶运载器的自动驾驶控制系统

技术领域

本公开大体上涉及无人驾驶航空运载器，且更具体地涉及用于无人驾驶航空运载器的控制系统。

背景技术

无人驾驶运载器（UV）是没有机载驾驶员的运载器。典型地，诸如无人驾驶航空运载器（UAV）的（UV）由驾驶员远程控制、由机载控制系统控制、或通过远程驾驶员和机载控制系统的组合控制。大多数无人驾驶航空运载器包括控制系统以控制运载器操作。通常，用于UAV的控制系统包括一个或多个运载器控制系统，其包括机载导航系统，诸如惯性导航系统和卫星导航系统。无人驾驶航空运载器可使用惯性导航传感器（诸如加速度计和陀螺仪）以用于飞行定位和操纵以及基于卫星的导航以用于大体定位和寻路。大多数控制系统还包括一个或多个任务控制系统以用于执行一个或多个任务控制功能，诸如捕获图像或输送有效载荷。典型地，提供了UAV机载的独立硬件构件以用于各个运载器控制系统和各个任务控制系统。

发明内容

公开技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐释，或可从描述中明显，或可通过实践本公开而学习到。

在示例性实施例中，用于无人驾驶运载器的控制系统包括第一处理单元，其配置成运行主自动驾驶过程以用于控制无人驾驶运载器。控制系统还包括可编程逻辑阵列，其与第一处理单元操作性通信。此外，控制系统包括配置在可编程逻辑阵列中的状态机。状态机配置成响应于第一处理单元的无效输出而允许根据后备自动驾驶过程的无人驾驶运载器的控制。

在另一个示例性实施例中，用于控制无人驾驶航空运载器的模块上系统包括第一处理系统，第一处理系统包括第一处理单元和第一可编程门逻辑阵列。第一处理单元配置成运行主自动驾驶过程以用于控制UAV。第一处理单元还配置成提供基于主自动驾驶过程的输出。模块上系统还包括第二处理系统，第二处理系统包括第二处理单元和第二可编程逻辑阵列。更特别地，第二可编程逻辑阵列配置成响应于第一处理系统的有效输出而允许基于主自动驾驶过程的UAV的控制。第二可编程逻辑阵列还配置成响应于第一处理系统的无效输出而允许基于后备自动驾驶过程的UAV的控制。

在又一个示例性实施例中，用于控制无人驾驶运载器的方法包括，由配置在可编程逻辑阵列中的状态机监测与在第一处理系统中运行的主自动驾驶过程相关联的第一输出。响应于接收第一输出，方法包括，由状态机提供第二输出以根据主自动驾驶过程来控制无人驾驶运载器。方法还包括，由状态机探测与第一输出相关联的信号丢失。响应于探测到信号丢失，方法还包括，由状态机提供第二输出以根据在第二处理系统中运行的后备自动驾驶过程来控制无人驾驶运载器。

参照以下描述和所附权利要求，公开技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中且形成本说明书的一部分的附图示出了公开技术的实施例，且与描述一起用于论述公开技术的原理。

技术方案1. 一种用于无人驾驶运载器的控制系统，包括：

第一处理单元，其配置成运行主自动驾驶过程以用于控制所述无人驾驶运载器；

可编程逻辑阵列，其与所述第一处理单元操作性通信；

配置在所述可编程逻辑阵列中的状态机，所述状态机配置成响应于所述第一处理单元的无效输出而允许根据后备自动驾驶过程的所述无人驾驶运载器的控制。

技术方案2. 根据技术方案1所述的控制系统，其中：

所述主自动驾驶过程包括与控制所述无人驾驶运载器的一个或多个运载器装置相关联的第一组处理器可读指令；以及

所述后备自动驾驶过程包括与所述第一组处理器可读指令不同且与控制所述无人驾驶运载器的所述一个或多个运载器装置相关联的第二组处理器可读指令。

技术方案3. 根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述状态机配置成：

接收与所述第一处理单元的输出相关联的第一信号；

接收与远程装置的输出相关联的第二信号，所述远程装置配置成经由所述远程装置的一个或多个输入装置的用户操纵来控制所述无人驾驶运载器；

当所述第二信号指示基于至少一个自动驾驶输入来控制所述无人驾驶运载器的用户选择时，允许由所述主自动驾驶过程或所述后备自动驾驶过程的所述无人驾驶运载器的控制；以及

当所述第二信号不指示基于所述自动驾驶过程来控制所述无人驾驶运载器的用户选择时，允许由所述远程装置的所述UAV的控制。

技术方案4. 根据技术方案3所述的控制系统，其中，所述状态机配置成：

当所述第二信号指示基于所述至少一个自动驾驶输入来控制所述无人驾驶运载器的用户选择时，响应于所述主自动驾驶过程的有效输出而允许由所述主自动驾驶过程的所述UAV的控制。

技术方案5. 根据技术方案3所述的控制系统，还包括配置在所述FPGA中的复用器以：

接收与所述主自动驾驶过程的输出相关联的多个第一伺服命令；

接收与所述后备自动驾驶过程的输出相关联的多个第二伺服命令；以及

接收与所述远程装置的输出相关联的多个第三伺服命令。

技术方案6. 根据技术方案5所述的控制系统，其中：

所述复用器配置成在所述状态机允许由所述主自动驾驶过程的所述UAV的控制时输出所述多个第一伺服命令；

所述复用器配置成在所述状态机允许由所述后备自动驾驶过程的所述UAV的控制时输出所述多个第三伺服命令。

技术方案7. 根据技术方案5所述的控制系统，其中，所述复用器配置成在所述状态机允许由所述远程装置的所述UAV的控制时输出所述多个第三伺服命令。

技术方案8. 根据技术方案6所述的控制系统，还包括：

多个缓冲器，其配置成从所述复用器接收第三多个伺服命令。

技术方案9. 根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述可编程逻辑阵列包括基于闪存的现场可编程门阵列。

技术方案10. 一种用于控制无人驾驶航空运载器（UAV）的模块上系统，包括：

第一处理系统，所述第一处理系统包括第一处理单元和第一可编程逻辑阵列，所述第一处理单元配置成运行主自动驾驶过程以用于控制所述UAV，所述第一处理单元还配置成提供基于所述主自动驾驶过程的输出；以及

第二处理系统，所述第二处理系统包括第二处理单元和第二可编程逻辑阵列，所述第二可编程逻辑阵列配置成响应于所述第一处理系统的有效输出而允许基于所述主自动驾驶过程的所述UAV的控制，所述第二可编程逻辑阵列还配置成响应于所述第一处理系统的无效输出而允许基于后备自动驾驶过程的所述UAV的控制。

技术方案11. 根据技术方案10所述的模块上系统，其中，所述第二可编程逻辑阵列配置成基于与所述第一处理单元的输出相关联的信号丢失而探测所述无效输出。

技术方案12. 根据技术方案10所述的模块上系统，其中，所述第二处理单元配置成运行所述后备自动驾驶过程。

技术方案13. 根据技术方案10所述的模块上系统，其中，所述第二可编程逻辑阵列还配置成：

接收配置成选择性地控制所述UAV的远程装置的输出；以及

响应于所述远程装置的有效输出而允许由所述远程装置的所述UAV的控制。

技术方案14. 根据技术方案10所述的模块上系统，其中，所述第二可编程逻辑阵列还配置成响应于所述第一处理系统的有效输出和所述远程装置的有效输出而允许基于所述主自动驾驶过程的所述UAV的控制。

技术方案15. 根据技术方案10所述的模块上系统，其中：

所述第一可编程逻辑阵列包括基于RAM的现场可编程门阵列；以及

所述第二可编程逻辑阵列包括基于闪存的现场可编程门阵列。

技术方案16. 一种用于控制无人驾驶运载器的方法，包括：

由配置在可编程逻辑阵列中的状态机监测与在第一处理系统中运行的主自动驾驶过程相关联的第一输出；

响应于接收所述第一输出，由所述状态机提供第二输出以根据所述主自动驾驶过程来控制所述无人驾驶运载器；

由所述状态机探测与所述第一输出相关联的信号丢失；以及

响应于探测到所述信号丢失，由所述状态机提供所述第二输出以根据在第二处理系统中运行的后备自动驾驶过程来控制所述无人驾驶运载器。

技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述方法还包括：

由所述状态机监测与控制装置相关联的第三输出，所述控制装置配置成经由所述远程装置的一个或多个输入的用户操纵来控制所述无人驾驶运载器；以及

响应于接收所述第三输出，由所述状态机确定所述第三输出是否指示根据所述主自动驾驶过程来控制所述无人驾驶运载器的用户选择。

技术方案18. 根据技术方案16所述的方法，其中，当所述第四输出指示根据所述主自动驾驶过程来控制所述无人驾驶运载器的用户选择时，所述方法还包括：

由所述状态机提供所述第二输出以根据所述主自动驾驶过程或所述后备自动驾驶过程来控制所述无人驾驶运载器。

技术方案19. 根据技术方案16所述的方法，其中，当所述第四输出不指示基于所述自动驾驶过程来控制所述无人驾驶运载器的用户选择时，所述方法还包括:

由所述状态机提供所述第二输出以根据经由所述远程装置接收的一个或多个用户输入来控制所述无人驾驶运载器。

技术方案20. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述可编程逻辑阵列包括非易失性现场可编程门阵列。

附图说明

针对本领域的普通技术人员对本公开的完整和充分的公开（包括其最佳模式）参照附图在说明书中阐释，在附图中：

图1是绘出其中可实践本公开的实施例的无人驾驶航空运载器（UAV）的示例的框图；

图2是绘出用于UAV的包括底板和卡架构的典型控制系统的示例的框图；

图3是绘出根据本公开的示例性实施例的具有机载控制系统的UAV的示例的框图；

图4是绘出根据本公开的示例性实施例的包括用于机载控制系统的控制单元的控制模块的第一电路板的框图；

图5是绘出根据本公开的示例性实施例的第一电路板的第一处理系统的框图；

图6是绘出根据本公开的示例性实施例的第一电路板的第二处理系统的框图；

图7是绘出根据本公开的示例性实施例的包括用于控制单元的载体模块的第二电路板的框图；

图8是绘出根据本公开的示例性实施例的用于无人驾驶航空运载器的控制系统的框图；

图9是绘出根据本公开的示例性实施例的控制系统的一部分的框图；

图10是绘出根据本公开的示例性实施例的示例性自动驾驶控制系统的框图；以及

图11是绘出根据本公开的示例性实施例的用于控制无人驾驶航空运载器的方法的流程图。

附图标记

参照标号 构件

10 无人驾驶航空运载器（UAV）

12 次级装置

14 推进和移动（PM）装置

20 图像传感器

22 雷达传感器

24 激光雷达传感器

26 声纳传感器

28 GPS传感器

30 推力装置

32 控制表面

34 定位系统

36 有效载荷输送系统

38 通信系统

50 控制系统

60 底板

61 卡

61 CPU卡

62 协同处理器卡

63 附加卡

64 附加卡

65 附加卡

66 开关

71 卡槽

73 卡槽

74 卡槽

75 卡槽

80 控制系统

100 控制箱

110 壳体

118 热沉

120 第一电路板

122 第二电路板

124 I/O连接器

125 传感器连接器

126 I/O连接器

200 SOM电路板

230 第一处理系统

232 第二处理系统

234 存储器块

236 热接口材料

238 I/O连接器

302 处理单元

304 可编程逻辑电路

305 易失性可编程逻辑阵列

306 应用处理单元（APU）

308 图形处理单元（GPU）

310 实时处理单元（RPU）

312 存储器

314 通信接口

316 开关结构

322 处理单元

324 可编程逻辑电路

325 非易失性可编程逻辑阵列

326 应用处理单元（APU）

332 存储器

334 通信接口

336 开关结构

402 脉冲宽度调制器（PWM）

404 GPS接收器

406 数据链接接收器

408 串行接收器链接（SRXL）输入

410 可编程电源单元（PSU）

412 比较器

414 驱动器

416 模数转换器（ADC）

420 激光雷达/声纳接口

422 皮托/静压接口

424 电光网格参照系统（EOGRS）接收器接口

426 无线电设备

428 导航系统

430 控制器区域网络总线（CANBUS）

432 第一电路板接口

434 电源

442 伺服系统

444 GPS天线

446 数据链接天线

448 命令PIC接收器

450 伺服电源

452 离散输入

454 离散输出

456 模拟输入

458 传感器连接器

500 主自动驾驶过程

510 PWM生成单元

520 后备自动驾驶过程

530 自动驾驶控制系统

532 伺服命令生成单元

534 第一串并行转换器单元

536 第二串并行转换器单元

538 第一监测器单元

540 第二监测器单元

542 状态机

544 复用器

550 远程装置

552 输入装置

554 显示器

560 缓冲器

570 伺服系统

610 传感器数据

620 主自动驾驶过程的输出

630 第一伺服命令

640 后备自动驾驶过程的输出

650 远程装置的输出

660 第二伺服命令

670 第一串并行转换器输出信号

672 第一监测单元输出信号

680 第二串并行转换器输出信号

682 第二监测单元输出信号

690 状态机的输出

700 复用器的输出

800 方法

802 步骤

804 步骤

806 步骤

808 步骤

810 步骤

812 步骤

814 步骤。

具体实施方式

现在将详细参照本公开的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。各个示例借助于说明来提供，而非公开的实施例的限制。事实上，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在本公开中可进行各种修改和改型，而不脱离权利要求的范围或精神。例如，作为示例性实施例的部分而示出或描述的特征可与另一个实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，其意在，本公开覆盖如落入到所附权利要求及其等同方案的范围内的这些修改和改型。

如在本说明书和所附权利要求中所使用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数参照，除非上下文另外清楚地指出。结合数值使用用语“大约”指在所述量的25%内。

本公开的示例性方面涉及用于控制无人驾驶航空运载器（UAV）的系统和方法，且更具体地涉及用于使用控制系统来控制无人驾驶航空运载器和无人驾驶航空运载器的运载器装置的系统和方法。在示例性实施例中，控制系统可包括一个或多个处理系统。例如，可提供包括具有第一处理单元和第二处理单元的处理系统的控制板。处理系统还可包括可编程逻辑阵列（诸如现场可编程门阵列（FPGA）），以便提供适于UAV的操作需要的可靠、可配置和可认证的软件配置。

根据本公开的示例性实施例，控制系统可包括第一处理单元，其配置成运行主自动驾驶过程以用于在没有来自人类操作者的协助的情况下控制UAV。控制系统可包括可编程逻辑阵列，其与第一处理单元操作性通信。此外，控制系统可包括配置在可编程逻辑阵列中的状态机。状态机可配置成监测与主自动驾驶过程的输出相关联的一个或多个信号。以该方式，状态机可探测主自动驾驶过程的无效输出。此外，状态机可配置成响应于无效输出而允许根据后备自动驾驶过程的UAV的控制。以该方式，在主自动驾驶过程和后备自动驾驶过程之间切换的能力防止在主自动驾驶过程折衷时的UAV的损失。

在示例性实施例中，状态机可进一步配置成监测远程装置的输出，远程装置可用于经由远程装置上的一个或多个输入装置的用户操纵来控制UAV的操作。例如，状态机可接收第一信号和第二信号。第一信号可与主自动驾驶过程的输出相关联。第二信号可与远程装置的输出相关联。

基于第一信号和第二信号，状态机可确定UAV是否应由主自动驾驶过程、后备自动驾驶过程或远程装置控制。作为示例，在第二信号指示在没有来自人类操作者的协助的情况下控制UAV的用户选择时，状态机可允许由主自动驾驶过程或后备自动驾驶过程的UAV的控制。更特别地，如果第一信号指示主自动驾驶过程的输出是有效输出，则状态机允许由主自动驾驶过程的UAV的控制。否则，状态机允许由后备自动驾驶过程的UAV的控制。

在一些示例中，第二信号可不指示在没有来自人类操作者的协助的情况下控制UAV的用户选择。此外，第二信号可丢失或不能解码。在此示例中，状态机允许由远程装置的UAV的控制。以该方式，用户可经由远程装置上的一个或多个输入装置的用户操纵来手动地控制UAV的操作。然而，如果状态机停止接收第二信号（由于一些原因），状态机配置成允许由后备自动驾驶过程的UAV的控制。以该方式，UAV可继续操作（尽管信号丢失）。

在示例性实施例中，控制系统包括配置在可编程逻辑阵列中的复用器。更特别地，复用器可配置成接收与主自动驾驶过程的输出相关联的多个第一伺服命令、与后备自动驾驶过程的输出相关联的多个第二伺服命令、与远程装置的输出相关联的多个第三伺服命令。此外，复用器可接收由状态机提供的输出。在一些示例中，由状态机提供的输出引导复用器选择多个第一伺服命令、多个第二伺服命令或多个第三伺服命令作为复用器提供至配置成控制UAV的一个或多个控制表面（例如，促动器）的一个或多个伺服系统的输出。以该方式，本公开的控制系统提供自动驾驶过程的改进的可用性。

公开技术的实施例提供多个技术益处和优点，具体地在无人驾驶航空运载器的领域中。作为一个示例，本文公开的技术允许使用紧凑且轻量电子解决方案来控制无人驾驶航空运载器（UAV）。具有集成处理系统的电路板允许减少的硬件实施设备，其提供用于UAV的多个运载器控制过程和任务控制过程。此外，此解决方案提供了后备功能和多个失效点实施方式，其可满足航空应用的高认证要求。此外，将此处理系统集成到带有提供输入/输出（I/O）接口的一个或多个电路板的壳体还允许降低的空间和重量要求。

公开技术的实施例在计算技术的领域中也提供多个技术益处和优点。例如，公开的系统可提供多样计算环境来满足UAV应用的各种需要。跨过多个集成电路散布的多个处理单元为应用集成提供一系列高速度处理选项。运载器和任务控制过程可根据关键性和性能需要来分配给各种硬件和/或软件分区。此外，嵌入现场可编程门阵列经由集成在单个集成电路（其中对应的处理单元提供额外的多样性）上而紧密地联接至这些处理单元。

公开的系统提供带有冗余的轻量、可认证的解决方案来允许自动驾驶系统的操作。设在带有主自动驾驶系统和后备自动驾驶系统的单个控制箱中的独特解决方案可满足由各种权限的UAV的认证要求。此外，通过提供异类操作环境中的系统，可实现UAV的一个或多个控制系统的改进的可用性。例如，通过在带有高处理能力的处理单元中提供主自动驾驶系统，可提供稳健和有效的自动驾驶系统。仍进一步，例如通过在基于闪存的FPGA中提供后备自动驾驶系统，可以以最小延迟允许操作后备自动驾驶系统。后备自动驾驶系统在主自动驾驶系统变得折衷的情况下是期望的。

图1是示例性无人驾驶航空运载器（UAV）UAV 10的示意图。UAV 10是能够在没有机载驾驶员的情况下飞行的运载器。例如且没有限制，UAV 10可为固定翼飞行器、倾斜转子飞行器、直升机、多转子无人飞行器诸如四轴飞行器、软式飞艇、飞艇或其它飞行器。

UAV 10包括多个运载器装置，包括至少一个推进和移动（PM）装置10。PM装置14产生受控制的力且/或维持或改变UAV 10的位置、定向或地点。PM装置14可为推力装置或控制表面。推力装置是将推进或推力提供至UAV 10的装置。例如且没有限制，推力装置可为马达驱动的推进器、喷气发动机或推进的其它源。控制表面是可控制表面或其它装置，其提供由于在控制表面上方经过的空气流的偏转而引起的力。例如且没有限制，控制表面可为升降舵、方向舵、副翼、扰流器、襟翼、缝翼、空气制动器或配平装置。各种促动器、伺服马达和其它装置可用于操纵控制表面。PM装置14还可为配置成改变推进器或转子叶片的桨距角的机构或配置成改变转子叶片的倾斜角的机构。

UAV 10可由本文描述的系统控制，包括而不限于包括控制箱100的机载控制系统、地面控制站（图1中未示出）以及至少一个PM装置14。UAV 10可由例如且不限于由UAV 10从地面控制站接收的实时命令、由UAV 10从地面控制站接收的预编程指令组、存储在机载控制系统中的成组指令和/或程序、或这些控制的组合来控制。

实时命令可控制至少一个PM装置14。例如且没有限制，实时命令包括指令，其在由机载控制系统运行时引起节流阀调整、襟翼调整、副翼调整、方向舵调整、或其它控制表面或推力装置调整。

在一些实施例中，实时命令可还控制UAV 10的额外运载器装置，诸如一个或多个次级装置12。次级装置12是电气或电子装置，其配置成执行一个或多个次级功能来引导UAV的推进或移动。次级装置可关于UAV的推进或移动，但典型地提供独立于运载器推进的直接控制或运动控制的一个或多个运载器或任务功能。例如，次级装置可包括与任务相关的装置，诸如相机或其它传感器，其用于对象探测和追踪。次级装置12的其它示例可包括传感器（诸如激光雷达/声纳/雷达传感器、GPS传感器）、通信装置、导航装置和各种有效载荷输送系统。例如且没有限制，实时命令包括指令，其在由机载控制系统运行时引起相机捕获图像，通信系统传输数据，或处理构件编程或配置一个或多个处理元件。

UAV 10借助于示例绘出，而没有限制。尽管本公开的许多内容相对于无人驾驶航空运载器描述，但将了解的是，公开技术的实施例可结合任何无人驾驶运载器（UV）使用，诸如无人驾驶航海运载器和无人驾驶地面运载器。例如，公开的控制系统可结合无人驾驶船、无人驾驶潜艇、无人驾驶汽车、无人驾驶卡车或能够移动的任何其它无人驾驶运载器使用。

图2是绘出用于UAV的典型控制系统50的示例的框图。在该示例中，控制系统使用具有多个卡槽71、72、73、74、75的底板60形成。各个卡槽配置成接收满足预定组的机械和电气标准的卡。各个卡包括一个或多个电路板，典型地包括一个或多个集成电路，其配置成执行特定运载器或任务控制功能。卡槽提供用于卡的结构支撑，以及卡与下面的总线之间的电气连接。绘出的具体示例具有安装在第一卡槽71中的CPU卡61、安装在第二卡槽72中的协同处理器卡62，以及分别安装在卡槽73、74、75中的附加卡63、64、65。借助于示例，CPU卡61可包括具有处理器、PCI电路、切换电路和电连接器的电路板，电连接器配置成结构地且电气地将卡61连接至卡槽71。类似地，协同处理器卡62可包括处理器、PCI电路、切换电路和连接器。

附加卡63、64、65可包括配置成执行一个或多个运载器和/或任务功能的任何数量和类型的卡。附加卡的示例包括输入/输出（I/O）卡、网络卡、驾驶和导航功能卡、传感器接口卡（例如相机、雷达等）、有效载荷系统控制卡、图形处理单元（GPU）卡、以及用于具体类型的运载器和/或任务功能的任何其它卡。

像图2中的底板架构的典型底板架构包括开关66，其允许各个卡与任何其它槽中的卡通信。存在包括各种标准的多种示例来限定不同类型的底板架构。例如，尽管开关66示出为与卡槽71、72、73、74、75分开，但一些架构可将中央开关放置在底板的具体槽中。在各种情况下，节点装置可经由开关与彼此通信。尽管五个卡槽在图2中绘出，但底板可包括任何数量的卡槽。

使用像图2的底板架构的底板架构的用于UAV的机载控制系统可有效地提供一些功能控制。此外，此架构可通过硬件改变来提供一些配置能力。然而，传统底板架构在用于UAV的实施方式中可具有多个缺点。例如，通过组合的电气和机械连接而联接于多个卡的底板的结构性能可能无法很好适于一些UAV的高应力环境。对于底板中的一个或多个卡，可由于振动、温度或其它因素而发生机械和/或电气失效。此外，此架构提供有限的处理能力，同时需要大量空间和重量。各个卡典型地包括其自身的电路板，包括连接器、切换电路、通信电路等。因为各个电路板需要其自身的电路以用于这些公共功能，底板架构可提供相对高的重量和空间要求。此外，这些类型的系统的计算能力和容量典型地由多卡途径限制。卡之间以及各种处理元件之间的通信可导致降低的计算能力。

图3是绘出根据公开技术的实施例的包括控制系统80的无人驾驶航空运载器（UAV）10的框图。控制系统80包括控制箱100，其提供运载器和任务功能的集中控制。控制箱包括限定内部的壳体110。第一电路板120和第二电路板122设置在壳体110的内部内，且I/O连接器126从第二电路板122延伸穿过壳体110，如下文所述。控制箱100包括热沉118，其提供成耗散来自控制箱100的电气构件的热。在示例性实施例中，热沉118可形成壳体110的至少一部分，如下文所述。控制系统80可包括额外构件，诸如额外控制单元或执行运载器或任务控制过程的其它元件。

在一些实施方式中，第一电路板120包括用于控制UAV 103的运载器和任务控制过程的控制模块，且第二电路板122包括用于提供控制单元与UAV的各种PM装置和次级装置之间的通信接口的载体模块。

在一些示例中，第一电路板120包括多个异类处理系统，各自具有可重新配置的处理架构，以提供各种运载器和任务功能的管理。带有可重新配置的功能性的多个异类处理系统适于由无人驾驶航空运载器执行的多样功能，以及这些运载器典型需要的高水平的认证。

在示例性实施例中，第二电路板122是载体模块，其提供第一电路板120与UAV 10的各种PM装置和次级装置之间的接口。例如，图3绘出了成组PM装置，包括推力装置30、控制表面32和定位系统34。此外，图3绘出了成组次级装置，包括图像传感器20、雷达传感器22、激光雷达传感器24、声纳传感器26、GPS传感器28、有效载荷输送系统36和通信系统38。第二电路板122可包括连接至第一电路板的对应I/O连接器的I/O连接器，以及从壳体延伸的I/O连接器。此外，第二电路板可包括从壳体延伸的多个传感器连接器。第二电路板可提供包括相关联的电子电路的通信或输入/输出（I/O）接口，其用于发送和接收数据。更特别地，通信接口可用于在第二电路板的各种集成电路中的任何之间以及在第二电路板与其它电路板之间发送和接收数据。例如，项目接口可包括I/O连接器126、I/O连接器238和/或I/O连接器124。类似地，接口电路中的任一个处的通信接口可用于与外侧构件通信，诸如另一航空运载器、传感器、其它运载器装置和/或地面控制。通信接口可为适合的有线或无线通信接口的任何组合。

在一些示例中，控制箱100可包括额外构件。例如，第三电路板诸如夹层卡可在另一实施例中设在控制箱100内。在一些示例中，第三电路板可包括一个或多个非易失性存储器阵列。例如，固态驱动器（SSD）可设为夹层卡上的一个或多个集成电路。此外，控制箱100可包括形成控制模块的额外的电路板以及形成额外的载体模块的额外的电路板。

图4是描述根据公开技术的示例性实施例的第一电路板120的框图。在图4中，第一电路板120配置成用于无人驾驶航空运载器（UAV）的控制模块（例如，控制板）。在示例性实施例中，第一电路板120是模块上系统（SOM）卡。第一电路板120包括第一处理系统230、第二处理系统232、存储器块234和I/O连接器238。

第一处理系统和第二处理系统可包括或关联于任何数量的独立微处理器、电源、存储装置、接口和其它标准构件。处理系统可包括任何数量的软件程序（例如，运载器和任务控制过程）或指令或与这些软件程序或指令协同，这些软件程序或指令设计成执行操作航空运载器10所需的各种方法、过程任务、计算和控制/显示功能。存储器块234可包括任何适合形式的存储器，诸如而不限于SDRAM，其配置成支持对应的处理系统。例如，第一存储器块234可配置成支持第一处理系统230，且第二存储器块234可配置成支持第二处理系统232。可使用任何数量和类型的存储器块234。借助于示例，各自包括独立集成电路的四个存储器块可设成支持第一处理系统230，且两个存储器块可设成支持第二处理系统232。

I/O连接器238从第一电路板122的第一表面延伸以提供至第二电路板122的操作性通信链接。

第一处理系统230和第二处理系统232在公开技术的示例性实施例中形成异类且可重新配置的计算架构，适于UAV 10的多样和稳定需要。第一处理系统230包括形成第一处理平台的一个或多个处理单元302以及形成第二处理平台的一个或多个可编程逻辑电路304。借助于示例，一个或多个处理单元302可包括中央处理单元，且可编程逻辑电路304可包括易失性可编程逻辑阵列，诸如基于RAM的现场可编程门阵列（FPGA）。可使用任何数量和类型的处理单元以用于处理单元302。多个处理单元302和可编程逻辑电路304可设在第一集成电路（在一些实施例中大体上称为处理电路）内。

第二处理系统232包括形成第三处理平台的一个或多个处理单元322以及形成第四处理平台的一个或多个可编程逻辑电路324。借助于示例，一个或多个处理单元302可包括协同处理单元，且可编程逻辑电路324可包括基于闪存的FPGA。可使用任何数量和类型的处理单元以用于处理单元324。一个或多个处理单元324和可编程逻辑电路324可设在第二集成电路（在一些实施例中大体上称为处理电路）内。

通过在各个处理系统中提供不同的处理单元类型以及不同的可编程逻辑电路类型，第一电路板120提供独特地适于高应力应用UAV的处理和操作要求的异类计算系统。例如，基于RAM和基于闪存的FPGA技术组合来影响两者用于UAV应用的强度。异类处理单元302和322以及异类可编程逻辑电路304和324的独特能力支持硬件和软件分区操作环境两者。运载器和任务控制过程可根据关键性和性能需要来分配给不同分区。这提供了适于关键操作的控制和监测架构。例如，提供了用于不可逆关键功能的控制的开/关或红/绿架构。借助于进一步的示例，现场可编程门阵列中的一个或多个可配置成提供用于机载传感器处理的结构加速器。

图5是描述根据公开技术的示例性实施例的第一处理系统230的额外细节的框图。在图5中，第一处理系统230包括三个如图4中所述的处理单元302。更具体地，第一处理系统230包括应用处理单元（APU）306、图形处理单元（GPU）308和实时处理单元（RPU）310。处理单元306、308和310中的各个可由存储器312支持，存储器312可包括任何数量和类型的存储器，诸如SDRAM。各个处理单元在称为处理电路的独立集成电路上实施。在一个示例中，APU306在第一处理电路上形成且包括包含四个处理器的四核处理单元。RPU 310在第三处理电路上形成且包括包含两个处理器的双核处理单元。GPU 308在第三处理电路上形成且包括单核处理单元。第四处理单元提供成用于第二处理系统，如下文所述。开关结构316连接处理系统230的各种构件。在一些示例中，开关结构316例如可包括低功率开关和中央开关。通信接口314将第一处理系统232联接至第一电路板120。

可编程逻辑电路304包括易失性可编程逻辑阵列305。在示例性实施例中，逻辑阵列可包括基于RAM的可编程逻辑阵列305，诸如基于RAM的浮动点门阵列（包括RAM逻辑块或存储器单元）。易失性可编程逻辑阵列305可利用配置数据编程，配置数据通过通信接口314提供至第一处理系统。例如，基于RAM的FPGA可将配置数据存储在阵列的静态存储器中，诸如在包括寄存器阵列的组织中。逻辑块在可编程逻辑电路304起动或加电时被编程（配置）。配置数据可从外部存储器（例如，第一电路板120的非易失性存储器或如下文所述的夹层板）或从UAV 10的外部源（例如，使用第二电路板122）提供至逻辑阵列305。基于RAM的FPGA提供高水平的可配置性和可重新配置性。尽管未示出，逻辑阵列305可包括各种编程电路，诸如以太网接口和PCI接口，以及本文所述的各种运载器和任务控制过程。

图6是描述根据公开技术的示例性实施例的第二处理系统232的额外细节的框图。在图6中，第二处理系统232包括应用处理单元（APU）326和存储器332。在一个示例中，APU326在第二处理电路上形成且包括包含四个处理器的四核处理单元。存储器332可包括任何数量和类型的存储器，诸如SDRAM。开关结构336连接处理系统232的各种构件。通信接口334将第一处理系统232联接至第一电路板120。

可编程逻辑电路324包括非易失性可编程逻辑阵列325。在示例性实施例中，逻辑阵列325可包括基于闪存的可编程逻辑阵列325，诸如基于闪存的浮动点门阵列（包括闪存逻辑块或存储器单元）。非易失性可编程逻辑阵列325可利用配置数据编程，配置数据通过通信接口334提供至第二处理系统。例如，基于闪存的FPGA可将配置数据存储在阵列的非易失性存储器中。闪存存储器用作用于存储配置数据的主资源，使得不需要基于RAM的存储器。因为配置数据存储在非易失性存储器中，故没有在起动或加电时读取配置数据至逻辑阵列的要求。因此，基于闪存的逻辑阵列可在加电时立即运行应用。此外，不需要配置数据的外部存储。基于闪存的逻辑阵列通过提供更新配置数据来覆盖目前存储在逻辑阵列中的配置数据来重新编程或重新配置。基于闪存的逻辑阵列可比基于RAM的逻辑阵列消耗较少功率，以及相对于干扰提供更多保护。尽管未示出，但逻辑阵列325可包括各种编程电路，诸如以用于本文所述的各种运载器和任务控制过程。在一个示例中，逻辑阵列325可包括用于机载传感器处理的至少一个FPGA结构加速器。

图7是绘出根据公开技术的示例性实施例的第二电路板122的额外细节的框图。在图7中，第二电路板122配置成用于无人驾驶航空运载器（UAV）的载体模块（例如，载体卡）。第二电路板122包括多个集成电路，诸如为控制箱100提供I/O能力的接口电路。接口电路配置成经由传感器连接器接收UAV的多个运载器装置的输出。接口电路将基于运载器装置的输出的运载器装置数据经由I/O连接器124提供至第一电路板。第二电路板122包括I/O连接器126，其从控制单元100的壳体延伸以提供至UAV 10的PM装置和次级装置的操作性通信链接。此外，第二电路板122包括I/O连接器124，其从第二电路板122的第一表面延伸以提供至第一电路板120的操作性通信链接。尽管未示出，但第二电路板122可包括额外的I/O连接器，以用于联接至例如包括固态驱动器的夹层卡。I/O连接器126、124和228中的任一个或组合可形成第二电路板的接口电路以及第一电路板的第一和第二处理系统之间的I/O接口。

图7描述如可在控制箱100的具体实施方式中使用的具体组的接口电路。然而，将了解的是，任何数量和类型的接口电路可使用成适于具体实施方式。第二电路板122可包括多个接口电路，诸如激光雷达/声纳接口420、皮托/静压接口422、电光网格参照系统（EOGRS）接收器接口424和用于与第一电路板122通信的第一电路板接口432。第二电路板122还包括接口电路，诸如软件限定的无线电设备426、导航系统125、控制器区域网络总线（CANBUS）430和电源434。在一些实施例中，导航系统428是集成电路，其提供集成导航传感器套件，包括各种传感器诸如惯性测量传感器。此外，第二电路板122包括多个接口电路，其与UAV 10的多个运载器装置（例如，PM装置或次级装置）操作性通信。多个传感器连接器458从控制单元100的壳体延伸以用于联接至UAV 10的运载器装置。

在图7的特定示例中，一个或多个脉冲宽度调制器（PWM）402经由第一传感器连接器458与一个或多个伺服系统442操作性通信。尽管绘出了PWM伺服命令接口，但可使用其它类型的伺服命令接口。例如，模拟电压、电流环、RS-422、RS-485、MIL-STD-1553都是伺服控制信号的可能示例。GPS接收器404经由第二传感器连接器458与一个或多个GPS天线444操作性通信。GPS天线444是GPS传感器28的一个示例。数据链接接收器406经由第三传感器连接器458与一个或多个数据链接天线446操作性通信。串行接收器链接（SRXL）输入408经由第四传感器连接器458与机长（PIC）接收器448操作性通信。可编程电源单元（PSU）410经由第五传感器连接器458与伺服电源450操作性通信。一个或多个比较器412经由第六传感器连接器458与一个或多个离散输入452操作性通信。一个或多个驱动器414经由第七传感器连接器458与一个或多个离散输出454操作性通信。一个或多个模数转换器（ADC）416经由第八传感器连接器458与一个或多个模拟输入456操作性通信。

图8是绘出根据公开技术的实施例的第一电路板120（图5）的示例的框图。图8绘出了第一电路板120的特定实施方式。图8绘出了如之前所述的第一处理系统230和第二处理系统232。为了描述清楚，仅绘出了处理系统230和232的构件的子组。绘出了第一处理系统230的简化版本，包括处理单元302和易失性可编程逻辑阵列305。绘出了第二处理系统232，带有处理单元322和可编程逻辑阵列305。

现在组合参照图8和图9，第一处理单元230配置成运行主自动驾驶过程500，其在没有来自人类操作者（例如，驾驶员）的协助的情况下引导UAV。借助于示例，主自动驾驶过程可基于存储在存储器312（图5）中且由RPU 310（图5）运行的第一组处理器可读指令来运行。如图所示，主自动驾驶过程500从导航系统428接收传感器数据610且生成可提供至第一处理系统230的易失性可编程逻辑阵列305的输出620。如图所示，易失性可编程逻辑阵列305可配置成包括伺服命令生成单元510，其接收主自动驾驶过程500的输出620且生成一个或多个第一伺服命令630。在示例性实施例中，由伺服命令生成单元510生成的一个或多个第一伺服命令630可为PWM伺服命令。然而，应了解的是，伺服命令生成单元510可配置成经由任何适合的方法来生成一个或多个第一伺服命令630。

第二处理系统232可配置成运行后备自动驾驶过程520，其在没有来自人类操作者的协助的情况下引导UAV。借助于示例，后备自动驾驶过程520可基于存储在存储器332（图6）中且由APU 326（图6）运行的第二组处理器可读指令来运行。在示例性实施例中，第二组处理器可读指令可与由RPU 326（图5）运行以实施主自动驾驶过程500的第一组处理器可读指令不同。更特别地，第一组处理器可读指令可包括一个或多个功能，其不包括在第二组处理器可读指令中。以该方式，后备自动驾驶过程520可为主自动驾驶过程500的简化版本。

如图所示，后备自动驾驶过程520从导航系统428接收传感器数据610且生成可提供至第二处理系统230的非易失性可编程逻辑阵列325的输出640。如图所示，非易失性可编程逻辑阵列325可配置成包括自动驾驶控制系统530。在示例性实施例中，自动驾驶控制系统530接收由伺服命令生成单元510生成的一个或多个伺服命令630。自动驾驶控制系统530还可接收由后备自动驾驶过程520生成的输出640。

在示例性实施例中，自动驾驶控制系统530还可接收远程装置550的输出650。更特别地，远程装置550可经由第二电路板122通信地联接至第二处理系统232。在一些示例中，远程装置550包括显示器552以及一个或多个用户输入装置554（例如，操纵杆）。如此，输出650可响应于人类操作者（例如，地面驾驶员）操纵一个或多个输入装置554而生成。例如，一个或多个输入装置554可包括可在第一位置和第二位置之间移动的开关以允许和停用根据主自动驾驶过程500的UAV的控制。作为示例，在开关处于第一位置时，输出650可包括允许主自动驾驶过程500的命令。备选地，在开关处于第二位置时，输出650可包括停用主自动驾驶过程500的命令。应了解的是，可使用任何适合的技术允许和停用主自动驾驶过程500。例如，主自动驾驶过程500可通过选择设在远程装置500的显示器552上的一个或多个图标来允许和停用。

现在参照图10，提供了自动驾驶控制系统530的示例性实施例。如图所示，自动驾驶控制系统530包括伺服命令生成单元532，其接收后备自动驾驶过程520的输出640且生成一个或多个第二伺服命令660。在示例性实施例中，由伺服命令生成单元532生成的一个或多个第二伺服命令660可为PWM伺服命令。然而，应了解的是，伺服命令生成单元532可配置成经由任何适合的方法来生成一个或多个第二伺服命令660。

在示例性实施例中，自动驾驶控制系统530还包括第一串并行转换器534以重建一个或多个第一伺服命令630，其在串行通信链接（未示出）上传输至自动驾驶控制系统530。自动驾驶控制系统530还可包括第二串并行转换器536以重建远程装置540的输出650。如此，第一串并行转换器534输出一个或多个第一伺服命令630以及与主自动驾驶过程500（图8和图9）的输出620（图9）相关联的第一串并行转换器单元输出信号670。类似地，第二串并行转换器536输出远程装置540的输出650以及与远程装置540的输出650相关联的第二串并行转换器单元输出信号680。

在示例性实施例中，第一串并行转换器单元输出信号670可指示输出620是有效输出还是无效输出。更特别地，无效输出可包括缺少第一串并行转换器单元输出信号670。在一些示例中，缺少第一串并行转换器单元输出信号670可指示第一处理系统230（图8）折衷。备选地或此外，第一串并行转换器单元输出信号670或其缺少可指示第一处理系统230（图8）处于失效状态、已经失去功率、或遇到任何其它适合类型的失效状态。

类似地，第二串并行转换器单元输出信号680可指示输出650是有效输出还是无效输出。在示例性实施例中，远程装置550的输出650可在信号丢失事件发生（其中状态机542不再接收第二串并行转换器单元输出信号680）时认为是无效输出。在UAV和远程装置550之间的距离超过UAV可经由远程装置550控制的最大距离时，信号丢失事件可发生。

在示例性实施例中，第二串并行转换器单元输出信号680可指示人类操作者允许还是停用主自动驾驶过程500。更特别地，人类操作者可操纵一个或多个输入装置554来允许或停用主自动驾驶过程500。作为示例，一个或多个输入装置554可包括可在第一位置和第二位置之间移动的开关。当开关处于第一位置时，可允许主自动驾驶过程500。相反地，当开关处于第二位置时，可停用主自动驾驶过程500。

在示例性实施例中，自动驾驶控制过程530可包括第一监测单元538和第一监测单元540。如图所示，第一监测单元538接收第一串并行转换器单元输出信号670。类似地，第二监测单元540接收第二串并行转换器单元输出信号680。当第一监测单元538接收第一串并行转换器单元输出信号670时，第一监测单元538可生成第一监测单元输出信号672以指示第一串并行转换器单元输出信号670有效。然而，当第一监测单元538未接收第一串并行转换器单元输出信号670时，第一监测单元输出信号672可指示与主自动驾驶过程500相关联的输出620无效。类似地，当第二监测单元540接收第二串并行转换器单元输出信号680时，第二监测单元540生成第二监测单元输出信号682以指示远程装置550的输出650有效。相比而言，当第二监测单元540未接收第二串并行转换器单元输出信号680时，第二监测单元输出信号682指示远程装置550的输出650无效。应了解的是，第一监测单元538和第二监测单元540可配置成针对任何其它问题分别监测第一串并行转换器单元输出信号670和第二串并行转换器单元输出信号680。

如图所示，自动驾驶控制系统530可包括状态机542。在示例性实施例中，状态机542可接收第一信号和第二信号。如图所示，第一信号可包括第一监测单元输出信号672，且第二信号可包括第二监测单元输出信号682。在备选实施例中，第一信号可包括第一串并行转换器单元输出信号670，且第二信号可包括第二串并行转换器单元输出信号680。如将在下文论述，状态机542可配置成选择主自动驾驶过程500、远程装置550、或后备自动驾驶过程520来控制UAV 10（图1）。

在示例性实施例中，状态机542基于第一信号、第二信号或两者生成输出690。如图所示，自动驾驶控制系统530包括复用器544，其配置成接收状态机542的输出690。此外，复用器544可接收与主自动驾驶过程500相关联的一个或多个第一伺服命令630、与后备自动驾驶过程520相关联的一个或多个第二伺服命令660、以及远程装置550的输出650。更特别地，由复用器544接收的输出650可包括一个或多个第三伺服命令。如将在下文更加详细地论述，由状态机542生成的输出690确定复用器544的输出700。

当第二信号指示基于至少一个自动驾驶输入来控制UAV的用户选择时，状态机542允许由主自动驾驶过程500或后备自动驾驶过程520的UAV的控制。如果第一串并行转换器输出670指示主自动驾驶过程510的输出610无效（例如，不一致或不存在），则状态机542允许由后备自动驾驶过程520的UAV的控制。如此，状态机542的输出690可引导复用器544选择一个或多个第二伺服命令660作为复用器544的输出700。然而，如果第一信号（例如，第一监测单元输出信号672）指示主自动驾驶过程510的输出620有效（例如，存在且一致），则状态机542允许由主自动驾驶过程500的UAV的控制。如此，状态机542的输出690可引导复用器544选择一个或多个第一伺服命令630作为复用器544的输出700。

当第二信号（例如，第二串并行转换器单元输出信号680）不指示基于至少一个自动驾驶输入来控制UAV的用户选择时，状态机允许由远程装置550的UAV的控制。如此，状态机542的输出690可引导复用器544选择远程装置550的输出650作为复用器544的输出700。更特别地，输出690可引导复用器544选择与远程装置650的输出650相关联的一个或多个第三伺服命令作为输出700。然而，如果状态机542停止接收第二串并行转换器输出680，状态机542将允许由后备自动驾驶过程520的UAV的控制。如此，状态机542将修改提供至复用器544的输出690，使得复用器544选择一个或多个第二伺服命令660作为输出700。

应了解的是，复用器544可配置成从额外的输入装置和/或处理系统接收数据（例如，伺服控制）作为自动驾驶控制过程的部分。例如，复用器544可从多于两个自动驾驶过程或多个一个远程装置（如图10中所示）接收数据。额外的自动驾驶过程可配置在第一处理系统或第二处理系统中，或在与上文所论述的第一处理系统230和第二处理系统232不同的额外处理系统中。此外，尽管已经相对于自动驾驶控制过程展示了本公开，但将了解的是，公开技术可应用于任何适合的飞行器系统和/或装置。如所述的复用器可配置成从任何适合的飞行器系统和配置成确定哪个数据提供为输出的相关联的状态机接收数据。例如，如所述的复用器可配置成从多个飞行器导航系统或过程接收数据且基于状态机控制来提供具体输出。其它示例可包括通信系统或有效载荷输送系统，其中多个过程生成由状态机选择的输出。

再次参照图8和图9，复用器544的输出700可提供至第二电路板122上的一个或多个缓冲器560。如图所示，缓冲器560可提供输出700至一个或多个伺服马达570。以该方式，UAV的飞行路径可至少部分地基于从导航系统428获得的传感器数据610调整。在备选实施例中，复用器544的输出可直接提供至一个或多个伺服马达570。

图11绘出根据本公开的示例性实施例的用于控制无人驾驶航空运载器的示例性方法800的流程图。方法800可例如使用上文参照图8所论述的第一处理系统230和第二处理系统232实施。图11绘出以具体顺序执行的步骤，以用于说明和论述的目的。使用本文提供的公开的本领域普通技术人员将理解，方法600或本文公开的任何其它方法的各种步骤可适应、修改、重新布置、同时执行或以各种方式修改，而不脱离本公开的范围。

在（802）处，方法800包括，由配置在可编程逻辑阵列中的状态机监测与在第一处理系统中运行的主自动驾驶过程相关联的第一输出。在示例性实施例中，第一输出可包括与主自动驾驶过程相关联的第一信号（例如，第一监测单元输出信号672）。

在（804）处，方法800包括，由状态机监测与远程装置相关联的第三输出，远程装置配置成经由远程装置的一个或多个输入的用户操纵来控制UAV。在一些示例中，第三输出可包括上文参照图8和图9所论述的远程装置的输出。更特别地，第三输出可指示主自动驾驶过程500是否已经被停用或允许。

在（806）处，方法800包括，确定主自动驾驶过程是否被允许。当第三输出指示主自动驾驶过程已经被停用时，方法800前进至（808）。否则，方法800前进至（810）。

在（808）处，方法800包括，由状态机提供第二输出以根据经由远程装置接收的用户输入来控制UAV。例如，人类操作者可操纵远程装置的一个或多个输入装置来使UAV飞。

在（810）处，方法800包括，由状态机确定第一输出是否有效。在示例性实施例中，确定第一输出有效可包括探测与主自动驾驶过程的输出相关联的信号丢失。当状态机确定第一输出是有效输出时，方法800前进至812。否则，方法800前进至（814）。

在（812）处，方法800包括，由状态机提供第二输出以根据主自动驾驶过程控制UAV。在示例性实施例中，状态机可提供第二输出至配置在可编程逻辑阵列中的复用器。更特别地，第二输出可为状态机的输出且可引导复用器选择与主自动驾驶过程相关联的一个或多个第一伺服命令作为复用器的输出。以该方式，UAV可根据主自动驾驶过程来控制。

在（814）处，方法800包括，由状态机提供第二输出以根据在第二处理系统上运行的后备自动驾驶过程来控制UAV。在示例性实施例中，状态机可提供第二输出至复用器。更特别地，第二输出可引导复用器选择与后备自动驾驶过程相关联的一个或多个第二伺服命令作为复用器的输出。以该方式，UAV可根据后备自动驾驶过程来控制。

公开技术的一些实施例可实施为硬件、软件或作为硬件和软件的组合。软件可存储为处理器可读代码，且在处理器中实施作为处理器可读代码，以用于例如编程处理器。在一些实施方式中，构件中的一个或多个可独立地实施或与一个或多个其它构件组合实施为设计成结合其它单元使用的成包功能硬件单元（例如，一个或多个电路）、由通常执行相关功能的具体功能的处理器可运行的程序代码（例如，软件或固件）的一部分，或例如与较大系统对接的完备硬件或软件构件。各个硬件单元例如可包括专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、电路、数字逻辑电路、模拟电路、离散电路的组合、门、或任何其它类型的硬件或其组合。备选地或此外，这些构件可包括存储在处理器可读装置（例如，存储器）中的软件，以编程处理器，以执行本文所述的功能，包括各种任务和运载器控制过程。

处理单元可包括任何数量和类型的处理器，诸如微处理器、微控制器、或其它适合的处理装置。存储器装置可包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器或其它存储器装置。

本文所述存储器块和其它存储器可存储可由一个或多个处理单元或逻辑阵列访问的信息，包括可由一个或多个处理器运行的计算机可读指令。指令可为在由处理器运行时引起处理器执行操作的任何组的指令。指令可为以任何适合的编程语言编写的软件或可在硬件中实施。在一些实施例中，指令可由处理器运行以引起处理器执行操作，诸如用于控制运载器和/或任务功能的操作，和/或计算装置的任何其它操作或功能。

本文论述的技术参照基于计算机的系统和由基于计算机的系统采取的动作以及发送至基于计算机的系统和从基于计算机的系统发送的信息。本领域普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的内在灵活性在构件之间和之中允许多种可能的配置、组合以及任务和功能性的区分。例如，本文论述的过程可使用单个计算装置或组合工作的多个计算装置实施。可在单个系统上或跨过多个系统分布地实施数据库、存储器、指令和应用。分布的构件可串行或并行操作。

尽管各种实施例的特定特征可在一些附图中示出且在其它附图中未示出，但这仅为了方便。根据本公开的原理，附图的任何特征可与任何其它附图的任何特征组合来参照和/或请求保护。

此书面描述使用示例来公开请求保护的主题，包括最佳模式，并且还使任何本领域的技术人员能够实践请求保护的主题，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。公开技术可申请专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则意在使这些其它示例处于权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于无人驾驶运载器的控制系统，包括：

第一处理单元，其配置成运行主自动驾驶过程以用于控制所述无人驾驶运载器；

可编程逻辑阵列，其与所述第一处理单元操作性通信；

配置在所述可编程逻辑阵列中的状态机，所述状态机配置成响应于所述第一处理单元的无效输出而允许根据后备自动驾驶过程的所述无人驾驶运载器的控制。

2. 根据权利要求1所述的控制系统，其中：

所述主自动驾驶过程包括与控制所述无人驾驶运载器的一个或多个运载器装置相关联的第一组处理器可读指令；以及

所述后备自动驾驶过程包括与所述第一组处理器可读指令不同且与控制所述无人驾驶运载器的所述一个或多个运载器装置相关联的第二组处理器可读指令。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述状态机配置成：

接收与所述第一处理单元的输出相关联的第一信号；

接收与远程装置的输出相关联的第二信号，所述远程装置配置成经由所述远程装置的一个或多个输入装置的用户操纵来控制所述无人驾驶运载器；

当所述第二信号指示基于至少一个自动驾驶输入来控制所述无人驾驶运载器的用户选择时，允许由所述主自动驾驶过程或所述后备自动驾驶过程的所述无人驾驶运载器的控制；以及

当所述第二信号不指示基于所述自动驾驶过程来控制所述无人驾驶运载器的用户选择时，允许由所述远程装置的所述UAV的控制。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其中，所述状态机配置成：

当所述第二信号指示基于所述至少一个自动驾驶输入来控制所述无人驾驶运载器的用户选择时，响应于所述主自动驾驶过程的有效输出而允许由所述主自动驾驶过程的所述UAV的控制。

5.根据权利要求3所述的控制系统，还包括配置在所述FPGA中的复用器以：

接收与所述主自动驾驶过程的输出相关联的多个第一伺服命令；

接收与所述后备自动驾驶过程的输出相关联的多个第二伺服命令；以及

接收与所述远程装置的输出相关联的多个第三伺服命令。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其中：

所述复用器配置成在所述状态机允许由所述主自动驾驶过程的所述UAV的控制时输出所述多个第一伺服命令；

所述复用器配置成在所述状态机允许由所述后备自动驾驶过程的所述UAV的控制时输出所述多个第三伺服命令。

7.根据权利要求5所述的控制系统，其中，所述复用器配置成在所述状态机允许由所述远程装置的所述UAV的控制时输出所述多个第三伺服命令。

8.根据权利要求6所述的控制系统，还包括：

多个缓冲器，其配置成从所述复用器接收第三多个伺服命令。

9.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述可编程逻辑阵列包括基于闪存的现场可编程门阵列。

10. 一种用于控制无人驾驶航空运载器（UAV）的模块上系统，包括：

第一处理系统，所述第一处理系统包括第一处理单元和第一可编程逻辑阵列，所述第一处理单元配置成运行主自动驾驶过程以用于控制所述UAV，所述第一处理单元还配置成提供基于所述主自动驾驶过程的输出；以及

第二处理系统，所述第二处理系统包括第二处理单元和第二可编程逻辑阵列，所述第二可编程逻辑阵列配置成响应于所述第一处理系统的有效输出而允许基于所述主自动驾驶过程的所述UAV的控制，所述第二可编程逻辑阵列还配置成响应于所述第一处理系统的无效输出而允许基于后备自动驾驶过程的所述UAV的控制。