CN112327601A - 无人机双冗余飞控系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种无人机双冗余飞控系统及设备。所述系统包括：第一传感模块，用于测量无人机的加速度、姿态及方位；第二传感模块，用于测量无人机的加速度及姿态；第三传感模块，用于测量无人机的方位；恒温控制模块，用于稳定环境温度；第一控制模块，用于控制恒温控制模块；第一气压计模块，用于测量气压；第二气压计模块，用于测量气压；第二控制模块，用于根据接收的信息，控制无人机飞行；第三控制模块，用于根据接收的信息，控制无人机飞行；第四控制模块，用于对第二控制模块和第三控制模块进行切换控制。本发明实施例提供的无人机双冗余飞控系统及设备，可以保证无人机飞行的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及无人机控制技术领域，尤其涉及一种无人机双冗余飞控系统及设备。
背景技术
目前市场上无人机飞行的MCU及传感器的相关飞控设计方案，在无人机的飞行过程中当传感器总线出现故障，传感器自身出现故障或MCU主控死机时，无法保证无人机能够避免失控炸机的问题。因此，开发一种无人机双冗余飞控系统及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种无人机双冗余飞控系统及设备。
第一方面，本发明的实施例提供了一种无人机双冗余飞控系统，包括：第一传感模块，用于测量无人机的加速度、姿态及方位；第二传感模块，用于测量无人机的加速度及姿态；第三传感模块，用于测量无人机的方位；恒温控制模块，用于稳定环境温度；第一控制模块，用于控制恒温控制模块；第一气压计模块，用于测量气压；第二气压计模块，用于测量气压；第二控制模块，用于根据接收的信息，控制无人机飞行；第三控制模块，用于根据接收的信息，控制无人机飞行；第四控制模块，用于对第二控制模块和第三控制模块进行切换控制。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第一传感模块包括：第一加速计，用于测量无人机的加速度；第一陀螺仪，用于测量无人机的姿态；第一磁力计，用于测量无人机的方位。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第二传感模块包括：第二加速计，用于测量无人机的加速度；第二陀螺仪，用于测量无人机的姿态。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第三传感模块包括：第二磁力计，用于测量无人机的方位。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第一控制模块和第四控制模块均为STM32F103。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第二控制模块为ATMELE70N20，所述ATMELE70N20包括A-SPI1接口，A-SPI2接口，A-IIC1接口，A-USART1接口及A-RESET接口。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第三控制模块为STM32H753VIT6，所述STM32H753VIT6包括S-SPI1接口，S-SPI2接口，S-IIC1接口，S-USART1接口及S-RESET接口。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述对第二控制模块和第三控制模块进行切换控制，包括：若第二控制模块出现心跳丢失，则对第二控制模块进行复位，若复位后的第二控制模块心跳任然异常，则关闭第二控制模块，切换到第三控制模块并开启。
第二方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的无人机双冗余飞控系统。
第三方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机实现第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的无人机双冗余飞控系统。
本发明实施例提供的无人机双冗余飞控系统及设备，通过将第一传感模块、第二传感模块、第三传感模块、恒温控制模块、第一控制模块、第一气压计模块、第二气压计模块、第二控制模块、第三控制模块及第四控制模块进行系统集成，可以避免因单一传感器故障或者单一控制器死机引起的无人机失控炸机，保证了无人机飞行的安全性和可靠性。
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做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
图1为本发明实施例提供的无人机双冗余飞控系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一无人机双冗余飞控系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施例提供了一种无人机双冗余飞控系统，参见图1，该系统包括：第一传感模块，用于测量无人机的加速度、姿态及方位；第二传感模块，用于测量无人机的加速度及姿态；第三传感模块，用于测量无人机的方位；恒温控制模块，用于稳定环境温度；第一控制模块，用于控制恒温控制模块；第一气压计模块，用于测量气压；第二气压计模块，用于测量气压；第二控制模块，用于根据接收的信息，控制无人机飞行；第三控制模块，用于根据接收的信息，控制无人机飞行；第四控制模块，用于对第二控制模块和第三控制模块进行切换控制。具体地，第一传感模块及第一气压计模块通过接口SPI1与第二控制模块和第三控制模块连接；第二传感模块及第二气压计模块通过SPI2接口与第二控制模块和第三控制模块连接。第三传感模块通过IIC1接口与第二控制模块和第三控制模块连接。恒温控制模块可以为电阻。
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第一传感模块包括：第一加速计，用于测量无人机的加速度；第一陀螺仪，用于测量无人机的姿态；第一磁力计，用于测量无人机的方位。具体可以参见图3，第一传感模块可以为ICM20948。
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第二传感模块包括：第二加速计，用于测量无人机的加速度；第二陀螺仪，用于测量无人机的姿态。具体可以参见图3，第二传感模块可以为ICM20602。
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第三传感模块包括：第二磁力计，用于测量无人机的方位。具体可以参见图3，第三传感模块可以为IST8310。
具体可以参见图3，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第一控制模块和第四控制模块均为STM32F103。
具体可以参见图3，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第二控制模块为ATMELE70N20，所述ATMELE70N20包括A-SPI1接口，A-SPI2接口，A-IIC1接口，A-USART1接口及A-RESET接口。其中，A-SPI1接口与SPI1接口连接，A-SPI2接口与SPI2接口接，A-IIC1接口与IIC1接口连接，A-USART1接口及A-RESET接口均与STM32F103连接。
具体可以参见图3，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述第三控制模块为STM32H753VIT6，所述STM32H753VIT6包括S-SPI1接口，S-SPI2接口，S-IIC1接口，S-USART1接口及S-RESET接口。其中，S-SPI1接口与SPI1连接，S-SPI2接口与SPI2接口连接，S-IIC1接口与IIC1接口连接，S-USART1接口及S-RESET接口均与STM32F103连接。
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机双冗余飞控系统，所述对第二控制模块和第三控制模块进行切换控制，包括：若第二控制模块出现心跳丢失，则对第二控制模块进行复位，若复位后的第二控制模块心跳任然异常，则关闭第二控制模块，切换到第三控制模块并开启。
具体可以参见图3，无人机双冗余飞控系统包括两套加速度计，两套磁力计，两套气压计，两套陀螺，两套MCU主控。双冗余IMU(惯性测量单元)中的传感器，分两套分别挂载在SPI1,SPI2，IIC1总线接口上，形成了双备份。任何一套中的任何一个传感器出了问题，或者总线接口丢失，都不会影响到系统的正常工作，保证其中总有一套完整的加速度计，磁力计，气压计，陀螺传稳定可靠的运行。同时在双冗余IMU中增加了独立的F103主控通过电阻实现IMU恒温控制，解决传感器的温漂问题。
主MCU双控单元，包括两套MCU主控：STM32H753VIT6，ATMELE70N20。双冗余IMU中的SPI1接口，SPI2接口,IIC1接口同时挂载在ATMELE70N20的A-SPI1,A-SPI2,A-IIC1和STM32H753VIT6的S-SPI1,S-SPI2,S-IIC1接口上，并使用独立的STM32F103对两个MCU进行复位控制、心跳监测、电源切换。任何时候当其中运行的某一MCU出现心跳丢失，会使用STM32F103对该MCU的RESET引脚(A-RESET或R-RESET)进行复位控制。如果复位后的心跳依然异常，会使用STM32F103将当前MCU的电源关闭，开启切换到另一MCU进行控制，保证无人机的正常飞行控制。
本发明实施例提供的无人机双冗余飞控系统及设备，通过将第一传感模块、第二传感模块、第三传感模块、恒温控制模块、第一控制模块、第一气压计模块、第二气压计模块、第二控制模块、第三控制模块及第四控制模块进行系统集成，可以避免因单一传感器故障或者单一控制器死机引起的无人机失控炸机，保证了无人机飞行的安全性和可靠性。
本发明实施例的系统是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图2所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)201、通信接口(Communications Interface)204、至少一个存储器(memory)202和通信总线203，其中，至少一个处理器201，通信接口204，至少一个存储器202通过通信总线203完成相互间的通信。至少一个处理器201可以调用至少一个存储器202中的逻辑指令，以实现系统实施例中提供的各种系统。
此外，上述的至少一个存储器202中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的全部系统或部分系统。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)实现各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法或系统。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种无人机双冗余飞控系统，其特征在于，包括：第一传感模块，用于测量无人机的加速度、姿态及方位；第二传感模块，用于测量无人机的加速度及姿态；第三传感模块，用于测量无人机的方位；恒温控制模块，用于稳定环境温度；第一控制模块，用于控制恒温控制模块；第一气压计模块，用于测量气压；第二气压计模块，用于测量气压；第二控制模块，用于根据接收的信息，控制无人机飞行；第三控制模块，用于根据接收的信息，控制无人机飞行；第四控制模块，用于对第二控制模块和第三控制模块进行切换控制。
2.根据权利要求1所述的无人机双冗余飞控系统，其特征在于，所述第一传感模块包括：第一加速计，用于测量无人机的加速度；第一陀螺仪，用于测量无人机的姿态；第一磁力计，用于测量无人机的方位。
3.根据权利要求1所述的无人机双冗余飞控系统，其特征在于，所述第二传感模块包括：第二加速计，用于测量无人机的加速度；第二陀螺仪，用于测量无人机的姿态。
4.根据权利要求1所述的无人机双冗余飞控系统，其特征在于，所述第三传感模块包括：第二磁力计，用于测量无人机的方位。
5.根据权利要求1所述的无人机双冗余飞控系统，其特征在于，所述第一控制模块和第四控制模块均为STM32F103。
6.根据权利要求1所述的无人机双冗余飞控系统，其特征在于，所述第二控制模块为ATMELE70N20，所述ATMELE70N20包括A-SPI1接口，A-SPI2接口，A-IIC1接口，A-USART1接口及A-RESET接口。
7.根据权利要求1所述的无人机双冗余飞控系统，其特征在于，所述第三控制模块为STM32H753VIT6，所述STM32H753VIT6包括S-SPI1接口，S-SPI2接口，S-IIC1接口，S-USART1接口及S-RESET接口。
8.根据权利要求1所述的无人机双冗余飞控系统，其特征在于，所述对第二控制模块和第三控制模块进行切换控制，包括：若第二控制模块出现心跳丢失，则对第二控制模块进行复位，若复位后的第二控制模块心跳任然异常，则关闭第二控制模块，切换到第三控制模块并开启。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，
所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如权利要求1至8任一项权利要求所述的系统。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机实现如权利要求1至8中任一项权利要求所述的系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| 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: 20210205 |