CN113791642A - 飞控单元、飞行器控制系统、方法及飞行器 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种飞控单元、飞行器控制系统、方法及飞行器。该飞控单元包括：数据传输接口与处理单元；数据传输接口用于接收来自操纵系统单元的操作指令以及来自至少一个传感器系统单元的飞行状态数据；处理单元与数据传输接口连接，用于根据操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令；数据传输接口还用于向控制执行单元输出飞行控制指令；其中，数据传输接口包括用于连接第一总线的第一总线接口和用于连接第二总线的第二总线接口，操作指令、飞行状态数据和飞行控制指令至少其中之一通过第一总线接口和/或第二总线接口传输。本申请提供的方案，能够确保飞控单元接收及输出数据的可靠性、保障飞行器控制系统稳定运行，保障飞行安全稳定性。

Description

飞控单元、飞行器控制系统、方法及飞行器

技术领域

本申请涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种飞控单元、飞行器控制系统、方法及飞行器。

背景技术

飞行器控制系统可简称为飞控系统，飞控系统中的飞控单元是飞行器的核心部件。飞行器的飞行、姿态变化等等都是由多种传感器将飞行器本身的姿态数据传回飞控单元，再由飞控单元通过运算和判断下达指令，由执行机构完成动作和飞行姿态调整。因此，如何保证飞控系统能够可靠地进行数据接收和输出对于飞行器的运行是至关重要的。

发明内容

为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种飞控单元、飞行器控制系统、方法及飞行器，能够确保飞控单元接收及输出数据的可靠性、从而保障飞行器控制系统稳定运行，保障飞行安全稳定性。

本申请第一方面提供一种飞控单元，包括：

数据传输接口，用于接收来自操纵系统单元的操作指令，以及来自至少一个传感器系统单元的飞行状态数据；

处理单元，所述处理单元与所述数据传输接口连接，用于根据所述操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令；

所述数据传输接口还用于向控制执行单元输出所述飞行控制指令，以使所述控制执行单元执行所述飞行控制指令；

其中，所述数据传输接口包括用于连接第一总线的第一总线接口和用于连接第二总线的第二总线接口，所述操作指令、所述飞行状态数据和所述飞行控制指令至少其中之一通过所述第一总线接口和/或所述第二总线接口传输。

在一种实施方式中，所述数据传输接口还包括用于连接第三总线的第三总线接口和用于连接第四总线的第四总线接口；

所述飞行状态数据通过所述第一总线接口和/或第二总线接口传输；

所述操作指令和/或飞行控制指令通过所述第三总线接口或第四总线接口传输，或通过所述第三总线接口和第四总线接口传输。

在一种实施方式中，所述第一总线接口和第二总线接口为不同协议的总线接口；

所述第三总线接口和第四总线接口为不同协议的总线接口。

在一种实施方式中，所述第一总线接口用于接收来自第一传感器系统单元和第二传感器系统单元的飞行状态数据；所述第二总线接口用于接收来自第一传感器系统单元和来自第二传感器系统单元的飞行状态数据；

所述处理单元根据所述操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令具体为：在所述第一传感器系统单元运行正常时，根据所述操作指令和来自所述第一传感器系统单元的飞行状态数据生成所述飞行控制指令，在检测到所述第一传感器系统单元运行异常且所述第二传感器系统单元运行正常时，根据所述操作指令和来自所述第二传感器系统单元的飞行状态数据生成所述飞行控制指令。

在一种实施方式中，所述飞控单元为第一飞控单元；

所述数据传输接口还用于从第二飞控单元接收校验信号；

所述处理单元还用于根据所述校验信号判断所述第二飞控单元的运行是否正常，在判定所述第二飞控单元运行正常时，使所述数据传输接口不向所述控制执行单元输出所述飞行控制指令，在判定所述第二飞控单元运行故障且所述第一飞控单元运行正常时，使所述数据传输接口向所述控制执行单元输出所述飞行控制指令。

在一种实施方式中，所述处理单元还用于检测所述第一总线接口是否出现通信异常；在所述第一总线接口出现通信异常且所述第二总线接口通信正常时，屏蔽通过所述第一总线接口传输的数据，使通过所述第二总线接口传输的数据为有效数据；在所述第一总线接口通信正常时，屏蔽通过所述第二总线接口传输的数据，使通过所述第一总线接口传输的数据为有效数据。

本申请第二方面提供一种飞控器控制系统，包括：

操纵系统单元，用于输出操作指令；

至少一个传感器系统单元，用于输出飞行状态数据；

至少一个飞控单元，所述飞控单元为如前面任一项所述的飞控单元；

控制执行单元，用于执行所述至少一个飞控单元输出的飞行控制指令；

其中，所述操纵系统单元、控制执行单元和至少一个传感器系统单元至少其中之一与所述飞控单元之间通过至少两路总线连接。

在一种实施方式中，所述至少一个飞控单元包括第一飞控单元和第二飞控单元；

所述操纵系统单元、控制执行单元和至少一个传感器系统单元至少其中之一分别通过至少两路总线与所述第一飞控单元和第二飞控单元连接。

在一种实施方式中，所述第一飞控单元和第二飞控单元之间通过不同协议的至少两路串行通信线路连接；

所述第一飞控单元用于通过所述至少两路串行通信线路中的至少其中一路向所述第二飞控单元输出第一校验信号；和/或，所述第二飞控单元用于通过所述至少两路串行通信线路中的至少其中一路向所述第一飞控单元输出第二校验信号。

在一种实施方式中，所述第一飞控单元用于通过至少两路串行通信线路中的至少其中一路向所述第二飞控单元输出第一校验信号，所述第二飞控单元用于通过所述至少两路串行通信线路中的至少其中一路向所述第一飞控单元输出第二校验信号；

所述第一飞控单元还用于根据所述第二飞控单元输出的所述第二校验信号，判断所述第一飞控单元及所述第二飞控单元的运行是否正常；在判定所述第二飞控单元运行故障且所述第一飞控单元运行正常时，使所述第一飞控单元输出所述飞行控制指令；

所述第二飞控单元还用于根据所述第一飞控单元输出的所述第一校验信号，判断所述第一飞控单元及所述第二飞控单元的运行是否正常；在判定所述第二飞控单元运行正常且所述第一飞控单元运行故障时，使所述第二飞控单元输出所述飞行控制指令；在判定所述第一飞控单元与所述第二飞控单元均运行正常时，使所述第二飞控单元输出所述飞行控制指令。

本申请第三方面提供一种飞控器控制方法，所述方法由第一飞控单元执行，所述第一飞控单元配置有用于连接第一总线的第一总线接口和用于连接第二总线的第二总线接口，所述方法包括：

接收来自操纵系统单元的操作指令；

接收来自至少一个传感器系统单元的飞行状态数据；

根据所述操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令；

向控制执行单元输出所述飞行控制指令，以使所述控制执行单元执行所述飞行控制指令；

其中，所述第一飞控单元通过所述第一总线接口和/或第二总线接口接收所述操作指令和飞行状态数据至少其中之一，和/或通过所述第一总线接口和/或第二总线接口接收输出所述飞行控制指令。

在一种实施方式中，所述输出所述飞行控制指令，包括：

从第二飞控单元接收校验信号；

根据所述校验信号判断所述第二飞控单元的运行是否正常；

若判定所述第二飞控单元运行故障且所述第一飞控单元运行正常，输出所述飞行控制指令。

在一种实施方式中，所述接收来自至少一个传感器系统单元的飞行状态数据包括：通过所述第一总线接口接收来自第一传感器系统单元的飞行状态数据，通过所述第二总线接口接收来自第二传感器系统单元的飞行状态数据；

所述根据所述操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令包括：

判断所述第一传感器系统单元是否运行异常；

在所述第一传感器系统单元运行正常时，根据所述操作指令和来自所述第一传感器系统单元的飞行状态数据生成所述飞行控制指令；

在所述第一传感器系统单元运行异常且所述第二传感器系统单元运行正常时，根据所述操作指令和来自所述第二传感器系统单元的飞行状态数据生成飞行控制指令。

在一种实施方式中，所述飞控器控制方法还包括：

判断所述第一总线接口是否出现通信异常；

在所述第一总线接口出现通信异常且所述第二总线接口通信正常时，屏蔽通过所述第一总线接口传输的数据，使通过所述第二总线接口传输的数据为有效数据；

在所述第一总线接口通信正常时，屏蔽通过所述第二总线接口传输的数据，使通过所述第一总线接口传输的数据为有效数据。

本申请第四方面提供一种飞行器，包括如上所述的系统。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

依据本申请实施例提供的飞控单元，其数据传输接口包括用于连接第一总线的第一总线接口和用于连接第二总线的第二总线接口，操作指令、飞行状态数据和飞行控制指令至少其中之一通过所述第一总线接口和/或第二总线接口传输，从而使得当其中一路总线发生异常故障时，飞控单元仍然可以通过其他正常运行的总线进行数据传输，例如接收操纵系统单元输出的操作指令、和/或传感器系统单元输出的飞行状态数据，以生成飞行控制指令，和/或将飞行控制指令向控制执行单元发送，使得控制执行单元可以执行飞行控制指令。这样，形成飞控单元总线接口的余度配置，从而增强了飞控单元进行数据传输的可靠性，从而能够确保飞行器控制系统稳定运行，保障飞行安全稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本申请一实施例示出的飞行器控制系统的结构示意图；

图2是本申请另一实施例示出的飞行器控制系统的结构示意图；

图3是本申请另一实施例示出的飞行器控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例提供一种飞控单元、飞行器控制系统、方法及飞行器，能够确保飞控单元接收及输出数据的可靠性、保障确保飞行器控制系统稳定运行，保障飞行安全稳定性。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

图1是本申请一实施例示出的飞行器控制系统的结构示意图。

参见图1，该系统包括：操纵系统单元110、传感器系统单元120、飞控单元130及控制执行单元140。

操纵系统单元110用于输出操作指令。操纵系统单元110包括机载操作装置、和/或机载通信模块；机载操作装置例如可以是操纵杆、脚蹬、按钮、触摸屏等人机交互装置，用于响应于飞行器内用户的操作向飞控单元输出操作指令；机载通信模块例如可以是蜂窝移动机载通信模块、无线局域网机载通信模块、无线电台机载通信模块，机载通信模块用于将所接收的例如来自地面控制设备等的遥控操作指令向飞控单元输出。蜂窝移动机载通信模块例如可以为4G移动机载通信模块，也可以为5G移动机载通信模块，还可以为4G/5G移动机载通信模块，通过蜂窝移动通信网络的无线链路与地面控制系统进行通信。无线局域网机载通信模块例如可以为配置有全向天线的无线接入点模块，通过无线局域网络的无线链路与地面控制系统进行通信。无线电台机载通信模块例如可以是无线数传电台，通过电台无线链路与地面控制系统进行点对点通信。

传感器系统单元120用于输出飞行状态数据。具体地，传感器系统单元120包括陀螺仪、加速度计、高度计、气压计、电子罗盘、GNSS（全球导航卫星系统）定位模块和避障传感器等中的部分或全部，用于输出飞行姿态、飞行高度、飞行速度、飞行器位置等飞行状态数据中的部分或全部。

飞控单元130用于根据操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令。飞控单元130用于进行飞行控制，例如可以是机载计算机、和/或载于飞行器的可移动智能设备等。

飞控单元130包括数据传输接口101与处理单元102。

数据传输接口101，用于接收来自操纵系统单元110的操作指令，以及来自传感器系统单元120的飞行状态数据。

处理单元102，处理单元102与数据传输接口101连接，用于根据操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令。

数据传输接口101还用于向控制执行单元140输出飞行控制指令，以使控制执行单元140执行飞行控制指令。

其中，数据传输接口101包括用于连接第一总线151的第一总线接口和用于连接第二总线152的第二总线接口，操作指令、飞行状态数据和飞行控制指令至少其中之一通过第一总线接口和/或第二总线接口传输。这样，在其中一个总线接口异常的情况下，可以通过另一个运行正常的总线接口进行数据传输。另外，在其中一路总线发生异常故障的情况下，可以通过另一路运行正常的总线进行数据传输。如此，保障了飞控单元130进行数据交互的可靠性。

控制执行单元140用于执行飞控单元130输出的飞行控制指令。控制执行单元140包括但不限于飞行器主动力装置控制器（例如旋翼驱动电机控制器）、姿态控制装置控制器（例如舵机控制器、伺服电机控制器和变桨距控制器）等中的部分或全部。

图1中示出操纵系统单元110、控制执行单元140、传感器系统单元120三者各自分别与飞控单元130之间通过第一总线151和第二总线152连接。可以理解的，本申请不限于此，例如，操纵系统单元110与飞控单元130之间通过两路或多于两路总线连接；或者，控制执行单元140与飞控单元130之间通过两路或多于两路总线连接；或者，传感器系统单元120与飞控单元130之间通过两路或多于两路总线连接；或者，操纵系统单元110、控制执行单元140、传感器系统单元120三者中任意两者与飞控单元130之间通过两路或多于两路总线连接。即，操纵系统单元110、控制执行单元140和传感器系统单元120至少其中之一与飞控单元130之间通过至少两路总线连接。可以理解的，操纵系统单元110、控制执行单元140和/或传感器系统单元120可以通过相同的两路或多于两路总线与飞控单元130连接，也可以通过不同的两路或多于两路总线与飞控单元130连接，例如，操纵系统单元110可以通过两路总线与飞控单元130连接，传感器系统单元120可以通过另外配置的两路总线与飞控单元130连接。

总线可以是现场总线，现场总线可以是任意适合类型的数据传送总线，例如可以是CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）总线、RS系列总线、ARINC429总线、ARINC629总线等。其中，RS系列总线可以包括RS422总线、RS485总线。ARINC429总线具有可靠性高、质量稳定的特点，其数据传送速度通常为100kbps。ARINC629总线具有结构合理、性能稳定、数据传送速度高（可达到2Mbps）的特点。

本申请实施例提供的飞行器控制系统，操纵系统单元110、控制执行单元140和至少一个传感器系统单元120至少其中之一与飞控单元130之间通过至少两路总线连接，从而使得当其中一路总线发生故障时，飞控单元130仍然可以通过其他正常的总线进行数据传输，例如接收操纵系统单元110输出的操作指令、传感器系统单元120输出的飞行状态数据，以生成飞行控制指令，和/或将飞行控制指令向控制执行单元140发送，使得控制执行单元140可以执行飞行控制指令。这样，形成飞行器控制系统传输线路的余度配置，从而增强了飞控单元130进行数据交互的可靠性，能够确保飞行器控制系统稳定运行，保障飞行安全稳定性。

图2示出了本申请另一实施例的飞行器控制系统的结构示意图，该飞行器系统中的飞控单元130的数据传输接口101还包括第三总线接口和第四总线接口。

其中，第三总线接口用于连接第三总线153，第四总线接口用于连接第四总线154。飞行状态数据通过第一总线接口和/或第二总线接口传输。操作指令和/或飞行控制指令通过第三总线接口或第四总线接口传输，或通过第三总线接口和第四总线接口传输。

在图2所示的实施例中，飞控单元130的处理单元102可以通过第一总线接口和第二总线接口接收传感器系统单元120输出的飞行状态数据，通过第三总线接口和第四总线接口接收操纵系统单元110输出的操作指令，通过第三总线接口和第四总线接口向控制执行单元140发送飞行控制指令。其中，该飞行控制指令是通过第一总线接口和/或第二总线接口接收到的飞行状态数据，及通过第三总线接口和/或第四总线接口接收到的操作指令所生成的。

进一步的，在一些实施例中，第一总线接口和第二总线接口为不同协议的总线接口；第三总线接口和第四总线接口为不同协议的总线接口。对应的，第一总线151和第二总线152传输不同协议的数据。这样，可以根据第一总线151和第二总线152的特性，在不同的情况下选择最适合的一个总线接口接收飞行状态数据。同理，飞控单元130可以通过第三总线接口和/或第四总线接口接收操作指令，或发送飞行控制指令。如此，使得飞控单元130可以通过不同协议的总线接口，与飞行器控制系统当中不同的总线进行对应连接，从而实现专线专用的效果。不同的总线可以分别传送不同类型的数据，从而优化数据传送的分配方式，优化线路结构。

图3示出本申请另一实施例的飞行器控制系统的结构示意图，该飞行器控制系统包括两个飞控单元，分别为第一飞控单元131和第二飞控单元132。该飞行器控制系统包括两个传感器系统单元，分别为第一传感器系统单元121和第二传感器系统单元122。第一传感器系统单元121和第二传感器系统单元122可以具有相同的配置，例如均配置有陀螺仪、加速度计、高度计、气压计、电子罗盘、GNSS定位模块和避障传感器，且各传感器的具体类型和型号相同，但本申请不限于此，例如，第一传感器系统单元121和第二传感器系统单元122均配置有用于输出飞行姿态、飞行高度、飞行速度、飞行器位置等飞行状态数据的传感器，但具体类型不同或型号不同。

下面以第一飞控单元131为例进行更进一步的说明。可以理解的，第二飞控单元132可以参照第一飞控单元132实现，不再赘述。

第一飞控单元131可以通过第一总线151和第二总线152接收第一传感器系统单元121输出的飞行状态数据，通过第一总线151和第二总线152接收第二传感器系统单元122输出的飞行状态数据，通过第三总线153和第四总线154接收操纵系统单元110输出的操作指令，通过第三总线153和第四总线154向控制执行单元140发送飞行控制指令。

第一飞控单元131的第一总线接口用于接收来自第一传感器系统单元121和第二传感器系统单元122的飞行状态数据，第一飞控单元131的第二总线接口用于接收来自第一传感器系统单元121和来自第二传感器系统单元122的飞行状态数据。

第一飞控单元131的处理单元102根据操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令具体为：在第一传感器系统单元121运行正常时，根据操作指令和来自第一传感器系统单元121的飞行状态数据生成飞行控制指令，在检测到第一传感器系统单元121运行异常且第二传感器系统单元122运行正常时，根据操作指令和来自第二传感器系统单元122的飞行状态数据生成飞行控制指令。可以理解的，传感器系统单元运行异常包括传感器系统单元中的部分或全部传感器出现故障（例如通过飞行器姿态数据异常或发散判定位姿传感器出现故障等），和/或传感器系统单元与飞控单元之间的数据传输出现故障。这样，在其中一个传感器系统单元运行异常时，可以通过另一个传感器系统单元向飞控单元可靠地提供飞行状态数据，从而保障了飞控器控制系统的稳定运行。

在一些实施例中，第二飞控单元132为主飞控单元，第一飞控单元131为从飞控单元。第一飞控单元131的数据传输接口101还用于从第二飞控单元132接收校验信号；第一飞控单元131的处理单元还用于根据校验信号判断第二飞控单元132的运行是否正常，在判定第二飞控单元132运行正常时，使第一飞控单元131的数据传输接口不向控制执行单元140输出飞行控制指令，在判定第二飞控单元132运行故障且第一飞控单元131运行正常时，使第一飞控单元131的数据传输接口向控制执行单元140输出飞行控制指令。这样，与仅配置单一飞控单元相比，本实施例中通过配置两个飞控单元，能够在其中一个飞控单元出现故障时，使另一个运行正常的飞控单元提供飞行控制，从而避免单一飞控单元故障而造成飞行事故，实现了飞行器的可靠控制，从而保证飞行器的安全飞行。可以理解的，根据校验信号判断飞控单元的运行是否正常包括校验该飞控单元的处理单元是否运行正常，和/或检验该飞控单元的数据传输接口是否运行正常，例如接收的操作指令、飞行状态数据或生成的飞行控制指令是否正确；使第一飞控单元131的数据传输接口不向控制执行单元140输出飞行控制指令包括处理单元102不再生成飞行控制指令的情形，和/或处理单元102生成飞行控制指令传输到数据传输接口101但将数据传输接口101的状态配置为不接收或不向外输出数据的情形。

在一些实施例中，第一总线接口被配置为优先级高于第二总线接口，即飞控单元优先使用第一总线接口接收的数据和/或优先使用第一总线接口向外输出数据。第一飞控单元131的处理单元102还用于检测第一总线接口是否出现通信异常；在第一总线接口出现通信异常且第二总线接口通信正常时，屏蔽通过第一总线接口传输的数据，使通过第二总线接口传输的数据为有效数据；在第一总线接口通信正常时，屏蔽通过第二总线接口传输的数据，使通过第一总线接口传输的数据为有效数据。这样，保证了第一飞控单元131或第二飞控单元132所接收到的数据的有效性。可以理解的，屏蔽通过总线接口传输的数据包括不向该总线接口传输数据的情形，或向该总线接口传输但该总线接口的状态被配置为不接收数据或接收但不进行数据传输的情形，或该总线接口接收且进行数据传输但不使用所传输数据的情形。使通过总线接口传输的数据为有效数据指该总线接口接收且进行数据传输后所传输数据被使用的情形。可以理解的，第三总线接口和第四总线接口可参照上述第一总线接口和第二总线接口实现，不再赘述。

在一个具体实例中，当处理单元检测到某个总线接口出现通信异常且持续时间超过设定时长时，可判定该总线接口通信异常。其中，设定时长可以是45ms、50ms或者55ms。

本实施例中，第二飞控单元132为主飞控单元。在第一飞控单元131和第二飞控单元132均正常运行的情况下，可以由第二飞控单元132输出飞行控制指令，第一飞控单元131不输出飞行控制指令，第一飞控单元131处于备用状态。也就是说，在第二飞控单元132正常运行的情况下，无论第一飞控单元131是否发生故障，飞行器控制系统都可以保持正常稳定运行。当第二飞控单元132发生故障时，第一飞控单元131可以根据第二飞控单元132输出的校验信号，判断出第二飞控单元132故障。此时，则由第一飞控单元131向控制执行单元140输出飞行控制指令，以维持飞行器控制系统的正常稳定运行。如此，避免单一飞控单元130故障而造成飞行事故，实现了飞行器可靠控制，从而保证飞行器的安全飞行。

进一步的，第一飞控单元131也可以向第二飞控单元132输出校验信号；第二飞控单元132可以根据校验信号判断第一飞控单元131的运行是否正常，进而根据判断结果进行预设处理。即第一飞控单元131和第二飞控单元132相互输出检验信号，对对方的运行状态和所生成的飞行控制指令的准确性进行互检。

在一实施方式中，第一飞控单元131和第二飞控单元132之间通过不同协议的至少两路串行通信线路连接；第一飞控单元131可通过至少两路串行通信线路中的至少其中一路向第二飞控单元132输出第一校验信号。第二飞控单元132可通过相同或不同的线路向第一飞控单元131输出第二校验信号。

其中，第一飞控单元131可以用于通过至少两路串行通信线路中的至少其中一路向第二飞控单元132输出第一校验信号，第二飞控单元132用于通过至少两路串行通信线路中的至少其中一路向第一飞控单元131输出第二校验信号。

第一飞控单元131还用于根据第二飞控单元132输出的第二校验信号，判断第一飞控单元131及第二飞控单元132的运行是否正常；在判定第二飞控单元132运行故障且第一飞控单元131运行正常时，使第一飞控单元131输出飞行控制指令。第二飞控单元132还用于根据第一飞控单元131输出的第一校验信号，判断第一飞控单元131及第二飞控单元132的运行是否正常；在判定第二飞控单元132运行正常且第一飞控单元131运行故障时，使第二飞控单元132输出飞行控制指令；在判定第一飞控单元131与第二飞控单元132均运行正常时，使第二飞控单元132输出飞行控制指令。这样，能够在其中一个飞控单元出现故障时，使另一个运行正常的飞控单元提供飞行控制，从而避免单一飞控单元故障而造成飞行事故，实现了飞行器的可靠控制，从而保证飞行器的安全飞行。

其中，不同协议的至少两路串行通信线路可以包括：UART（UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）串行总线与SPI（SerialPeripheral Interface，串行外设接口）串行总线。也就是说，第一飞控单元131和第二飞控单元132之间可以通过UART串行总线和/或SPI串行总线连接，从而实现通信数据的交互，进而进行相互检验并同步控制指令。

可以理解，当其中一路串行通信线路发生异常故障时，第一飞控单元131和第二飞控单元132之间仍可以通过其余的串行通信线路连接，从而能够保障第一飞控单元131和第二飞控单元132之间数据传输的可靠性。

图3中示出第一传感器系统单元121和第二传感器系统单元122各自分别与飞控单元130之间通过第一总线151和第二总线152连接，操纵系统单元110和控制执行单元140各自分别与飞控单元130之间通过第三总线153和第四总线154连接。可以理解的，本申请不限于此，例如，操纵系统单元110、控制执行单元140、第一传感器系统单元121和第二传感器系统单元122其中之一与第一飞控单元131和/或第二飞控单元132之间通过至少两路总线连接，例如，操纵系统单元110与第一飞控单元131和/或第二飞控单元132之间通过两路或多于两路总线连接；或者，控制执行单元140与第一飞控单元131和/或第二飞控单元132之间通过两路或多于两路总线连接；或者，第一传感器系统单元121和/或第二传感器系统单元122各自与第一飞控单元131和/或第二飞控单元132之间通过两路或多于两路总线连接；或者，操纵系统单元110、控制执行单元140、第一传感器系统单元121和第二传感器系统单元122中任意两者或三者与飞控单元130之间通过两路或多于两路总线连接。即，操纵系统单元110、控制执行单元140、第一传感器系统单元121和第二传感器系统单元122至少其中之一与第一飞控单元131和/或第二飞控单元132之间通过至少两路总线连接。

在一实施方式中，第一总线151和第二总线152为不同协议的总线，第三总线153和第四总线154为不同协议的总线。例如，第一总线151可以是RS系列总线，第二总线152可以是CAN总线，从而使得第一总线151和第二总线152为不同协议的总线。例如，第三总线153可以是CAN总线，第四总线154可以是RS系列总线，从而使得第三总线153和第四总线154为不同协议的总线。

进一步的，在一实施方式中，第一总线151和第四总线154为相同协议的总线，第二总线152和第三总线153为相同协议的总线。例如，第一总线151可以是RS系列总线，第四总线154也可以是RS系列总线，从而使得第一总线151和第四总线154为相同协议的总线。例如，第二总线152可以是CAN总线，第三总线153也可以是CAN总线，从而使得第二总线152和第三总线153为不同协议的总线。

在其中一个优选的实施方式中，第一总线151是RS422总线，第二总线152是CAN总线，第三总线153是CAN总线，第四总线154是RS422总线。这样，实现专线专用的效果。不同的总线，传送不同协议类型的数据，从而优化数据传送的分配方式，优化线路结构。

与前述飞行器控制系统实施例相对应，本申请还提供了一种飞行器控制方法。

一种飞行器控制方法，该方法由第一飞控单元执行，第一飞控单元配置有用于连接第一总线的第一总线接口和用于连接第二总线的第二总线接口，方法包括：

接收来自操纵系统单元的操作指令；

接收来自至少一个传感器系统单元的飞行状态数据；

根据操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令；

向控制执行单元输出飞行控制指令，以使控制执行单元执行飞行控制指令；

其中，第一飞控单元通过第一总线接口和/或第二总线接口接收操作指令和飞行状态数据至少其中之一，和/或通过第一总线接口和/或第二总线接口接收输出飞行控制指令。

在一种实施方式中，输出飞行控制指令，包括：

从第二飞控单元接收校验信号；

根据校验信号判断第二飞控单元的运行是否正常；

若判定第二飞控单元运行故障且第一飞控单元运行正常，输出飞行控制指令。

在一种实施方式中，接收来自至少一个传感器系统单元的飞行状态数据包括：通过第一总线接口接收来自第一传感器系统单元的飞行状态数据，通过第二总线接口接收来自第二传感器系统单元的飞行状态数据；

根据操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令包括：

判断第一传感器系统单元是否运行异常；

在第一传感器系统单元运行正常时，根据操作指令和来自第一传感器系统单元的飞行状态数据生成飞行控制指令；

在第一传感器系统单元运行异常且第二传感器系统单元运行正常时，根据操作指令和来自第二传感器系统单元的飞行状态数据生成飞行控制指令。

在一种实施方式中，该方法还包括：

判断第一总线接口是否出现通信异常；

在第一总线接口出现通信异常且第二总线接口通信正常时，屏蔽通过第一总线接口传输的数据，使通过第二总线接口传输的数据为有效数据；

在第一总线接口通信正常时，屏蔽通过第二总线接口传输的数据，使通过第一总线接口传输的数据为有效数据。

关于上述实施例中的方法，其中各个步骤执行的具体方式已经在有关该系统的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。

以上实施例介绍了本申请实施例提供的飞行器控制系统，相应地，本申请还提供一种飞行器的实施例，本实施例提供的飞行器包括如上述任意实施例所描述的飞行器控制系统。

本实施例提供的飞行器，包括飞行器控制系统。飞行器控制系统包括：操纵系统单元110、至少一个传感器系统单元120、至少一个飞控单元130及控制执行单元140；操纵系统单元110，用于输出操作指令；至少一个传感器系统单元120，用于输出飞行状态数据；至少一个飞控单元130，用于根据操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令；控制执行单元140，用于执行飞行控制指令；其中，操纵系统单元110、控制执行单元140和至少一个传感器系统单元120至少其中之一与飞控单元130之间通过至少两路总线连接。

从该实施例可以看出，本申请实施例提供的飞行器，当飞行器控制系统的其中一路总线发生故障时，飞控单元130仍然可以通过其余任一路正常的总线接收操纵系统单元110输出的操作指令、传感器系统单元120输出的飞行状态数据，以生成飞行控制指令并向控制执行单元140发送，使得控制执行单元140可以执行飞行控制指令。这样，形成飞行器控制系统的余度设计，从而增强了飞控单元130进行数据交互的可靠性，能够确保飞行器控制系统稳定运行，保障飞行器的飞行安全稳定性。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (15)

1.一种飞控单元，其特征在于，包括：

数据传输接口，用于接收来自操纵系统单元的操作指令，以及来自至少一个传感器系统单元的飞行状态数据；

处理单元，所述处理单元与所述数据传输接口连接，用于根据所述操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令；

所述数据传输接口还用于向控制执行单元输出所述飞行控制指令，以使所述控制执行单元执行所述飞行控制指令；

其中，所述数据传输接口包括用于连接第一总线的第一总线接口和用于连接第二总线的第二总线接口，所述操作指令、所述飞行状态数据和所述飞行控制指令至少其中之一通过所述第一总线接口和/或所述第二总线接口传输。

2.如权利要求1所述的飞控单元，其特征在于：

所述数据传输接口还包括用于连接第三总线的第三总线接口和用于连接第四总线的第四总线接口；

所述飞行状态数据通过所述第一总线接口和/或第二总线接口传输；

所述操作指令和/或飞行控制指令通过所述第三总线接口或第四总线接口传输，或通过所述第三总线接口和第四总线接口传输。

3.根据权利要求2所述的飞控单元，其特征在于：

所述第一总线接口和第二总线接口为不同协议的总线接口；

所述第三总线接口和第四总线接口为不同协议的总线接口。

4.如权利要求1所述的飞控单元，其特征在于：

所述第一总线接口用于接收来自第一传感器系统单元和第二传感器系统单元的飞行状态数据；所述第二总线接口用于接收来自第一传感器系统单元和来自第二传感器系统单元的飞行状态数据；

所述处理单元根据所述操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令具体为：在所述第一传感器系统单元运行正常时，根据所述操作指令和来自所述第一传感器系统单元的飞行状态数据生成所述飞行控制指令，在检测到所述第一传感器系统单元运行异常且所述第二传感器系统单元运行正常时，根据所述操作指令和来自所述第二传感器系统单元的飞行状态数据生成所述飞行控制指令。

5.如权利要求1所述的飞控单元，其特征在于：

所述飞控单元为第一飞控单元；

所述数据传输接口还用于从第二飞控单元接收校验信号；

所述处理单元还用于根据所述校验信号判断所述第二飞控单元的运行是否正常，在判定所述第二飞控单元运行正常时，使所述数据传输接口不向所述控制执行单元输出所述飞行控制指令，在判定所述第二飞控单元运行故障且所述第一飞控单元运行正常时，使所述数据传输接口向所述控制执行单元输出所述飞行控制指令。

6.根据权利要求1至5任一项所述的飞控单元，其特征在于：

所述处理单元还用于检测所述第一总线接口是否出现通信异常；在所述第一总线接口出现通信异常且所述第二总线接口通信正常时，屏蔽通过所述第一总线接口传输的数据，使通过所述第二总线接口传输的数据为有效数据；在所述第一总线接口通信正常时，屏蔽通过所述第二总线接口传输的数据，使通过所述第一总线接口传输的数据为有效数据。

7.一种飞行器控制系统，其特征在于，包括：

操纵系统单元，用于输出操作指令；

至少一个传感器系统单元，用于输出飞行状态数据；

至少一个飞控单元，所述飞控单元为如权利要求1至5任一项所述的飞控单元；

控制执行单元，用于执行所述至少一个飞控单元输出的飞行控制指令；

其中，所述操纵系统单元、控制执行单元和至少一个传感器系统单元至少其中之一与所述飞控单元之间通过至少两路总线连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：

所述至少一个飞控单元包括第一飞控单元和第二飞控单元；

所述操纵系统单元、控制执行单元和至少一个传感器系统单元至少其中之一分别通过至少两路总线与所述第一飞控单元和第二飞控单元连接。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：

所述第一飞控单元和第二飞控单元之间通过不同协议的至少两路串行通信线路连接；

所述第一飞控单元用于通过所述至少两路串行通信线路中的至少其中一路向所述第二飞控单元输出第一校验信号；和/或，所述第二飞控单元用于通过所述至少两路串行通信线路中的至少其中一路向所述第一飞控单元输出第二校验信号。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：

所述第一飞控单元用于通过至少两路串行通信线路中的至少其中一路向所述第二飞控单元输出第一校验信号，所述第二飞控单元用于通过所述至少两路串行通信线路中的至少其中一路向所述第一飞控单元输出第二校验信号；

所述第一飞控单元还用于根据所述第二飞控单元输出的所述第二校验信号，判断所述第一飞控单元及所述第二飞控单元的运行是否正常；在判定所述第二飞控单元运行故障且所述第一飞控单元运行正常时，使所述第一飞控单元输出所述飞行控制指令；

所述第二飞控单元还用于根据所述第一飞控单元输出的所述第一校验信号，判断所述第一飞控单元及所述第二飞控单元的运行是否正常；在判定所述第二飞控单元运行正常且所述第一飞控单元运行故障时，使所述第二飞控单元输出所述飞行控制指令；在判定所述第一飞控单元与所述第二飞控单元均运行正常时，使所述第二飞控单元输出所述飞行控制指令。

11.一种飞行器控制方法，其特征在于，所述方法由第一飞控单元执行，所述第一飞控单元配置有用于连接第一总线的第一总线接口和用于连接第二总线的第二总线接口，所述方法包括：

接收来自操纵系统单元的操作指令；

接收来自至少一个传感器系统单元的飞行状态数据；

根据所述操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令；

向控制执行单元输出所述飞行控制指令，以使所述控制执行单元执行所述飞行控制指令；

其中，所述第一飞控单元通过所述第一总线接口和/或第二总线接口接收所述操作指令和飞行状态数据至少其中之一，和/或通过所述第一总线接口和/或第二总线接口接收输出所述飞行控制指令。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述输出所述飞行控制指令，包括：

从第二飞控单元接收校验信号；

根据所述校验信号判断所述第二飞控单元的运行是否正常；

若判定所述第二飞控单元运行故障且所述第一飞控单元运行正常，输出所述飞行控制指令。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

所述接收来自至少一个传感器系统单元的飞行状态数据包括：通过所述第一总线接口接收来自第一传感器系统单元的飞行状态数据，通过所述第二总线接口接收来自第二传感器系统单元的飞行状态数据；

所述根据所述操作指令和飞行状态数据生成飞行控制指令包括：

判断所述第一传感器系统单元是否运行异常；

在所述第一传感器系统单元运行正常时，根据所述操作指令和来自所述第一传感器系统单元的飞行状态数据生成所述飞行控制指令；

在所述第一传感器系统单元运行异常且所述第二传感器系统单元运行正常时，根据所述操作指令和来自所述第二传感器系统单元的飞行状态数据生成飞行控制指令。

14.根据权利要求11至13任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

判断所述第一总线接口是否出现通信异常；

在所述第一总线接口出现通信异常且所述第二总线接口通信正常时，屏蔽通过所述第一总线接口传输的数据，使通过所述第二总线接口传输的数据为有效数据；

在所述第一总线接口通信正常时，屏蔽通过所述第二总线接口传输的数据，使通过所述第一总线接口传输的数据为有效数据。

15.一种飞行器，其特征在于：包括如权利要求7至10任一项所述的系统。

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