CN115903848B - 一种无人设备的控制系统及无人设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本说明书公开了一种无人设备的控制系统及无人设备的控制方法，不仅可以通过多个裁决模块共同进行各控制模块输出的动力控制信号的执行裁决，从而使得在部分裁决模块或控制模块出现异常时依旧能保障无人设备的稳定运行，而且可以通过不同的执行模块控制无人设备的多组动力系统，从而可以使得在部分执行模块或动力系统出现异常时依旧保障无人设备的稳定运行，进而可以提升无人设备的安全性和可靠性。

Description

一种无人设备的控制系统及无人设备的控制方法

技术领域

本说明书涉及无人设备技术领域，尤其涉及一种无人设备的控制系统及无人设备的控制方法。

背景技术

目前，大型多旋翼无人机在空中交通、高空消防、山区基础建设等多个领域中得到广泛的应用，并且在这些领域中，对大型多旋翼无人机的安全性与可靠性均有着极高的要求。

而冗余裁决模块和冗余切换模块作为大型多旋翼无人机中的两个极为重要的功能模块，分别用于从大型多旋翼无人机的多个飞控系统输出的多个动力控制信号中，确定出一个候选动力控制信号以及将确定出的候选动力控制信号发送给无人机的电调执行，因此，当冗余裁决模块和/或冗余切换模块出现异常时，会使飞控系统确定出的大型多旋翼无人机的动力控制信号无法被电调执行，从而给大型多旋翼无人机的安全性带来极大的危害。

因此，如何提升大型多旋翼无人机的安全性，则是一个亟待解决的问题。

发明内容

本说明书提供一种无人设备的控制系统及无人设备的控制方法，以部分的解决现有技术存在的上述问题。

本说明书采用下述技术方案：

本说明书提供了一种无人设备的控制系统，所述无人设备的控制系统包括：各传感器、各控制模块、各裁决模块、各执行模块，其中，每个执行模块对应控制所述无人设备的每组动力系统；

所述传感器用于采集所述无人设备的至少一种传感器数据，并将采集到的所述传感器数据发送给所述各控制模块，所述传感器数据包括：无人设备的角速度、无人设备的加速度、无人设备的大地坐标系下的位置数据和速度、无人设备的所在位置的磁场信息；

所述控制模块用于根据接收到的各所述传感器数据，确定所述无人设备的组合导航信息，并根据所述组合导航信息，确定所述无人设备的动力控制信号，将所述动力控制信号发送给所述各裁决模块；

所述裁决模块用于从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出候选动力控制信号，并判断除所述候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与所述候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数，若所述组数未超过预设阈值，则将所述候选动力控制信号作为目标动力信号，并将所述目标动力信号发送给所述各执行模块；

所述执行模块用于从接收到的各组目标动力控制信号中，确定出待执行动力控制信号，并根据所述待执行动力控制信号，控制该执行模块对应的动力系统的动力输出。

可选地，所述控制模块用于根据接收到的各传感器数据中的所述无人设备的加速度、所述无人设备所在位置的磁场信息以及预设的参考重力数据和参考地磁数据，对所述传感器采集的所述无人设备的角速度进行校正，得到校正后的无人设备的角速度和所述无人设备的姿态角，作为所述组合导航信息。

可选地，所述控制模块用于根据接收到的各所述传感器数据中的所述无人设备的加速度，确定所述无人设备在地理坐标系下的速度增量，并将确定出的所述无人设备在地理坐标系下的速度增量与所述各传感器数据中的所述无人设备的速度融合，得到所述无人设备的高精度速度，作为所述组合导航信息。

可选地，所述控制模块用于根据接收到的各所述传感器数据中的所述无人设备的加速度以及预先确定的时间间隔，确定所述无人设备的位置增量，并将确定出的所述无人设备的位置增量与所述各传感器数据中的所述无人设备的位置数据融合，得到所述无人设备的高精度位置数据，作为所述组合导航信息。

可选地，所述控制模块用于根据接收到的所述远程设备发送的控制指令，确定所述无人设备的目标数据，所述目标数据包括：目标位置数据、目标航向、最大速度中的至少一种；

根据所述无人设备的目标数据以及所述无人设备的组合导航信息，确定所述无人设备的各目标通道控制量，所述各目标通道控制量包括：高度通道控制量、俯仰通道控制量、滚转通道控制量、航向通道控制量；

根据所述各目标通道控制量，确定所述无人设备的动力控制信号。

可选地，所述裁决模块根据预先确定的不同控制模块发送的各组动力控制信号对应的编号，从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出一组动力控制信号，作为候选动力控制信号。

可选地，若所述组数未超过预设阈值时，所述裁决模块将除所述候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与所述候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号对应的控制模块设置为异常控制模块。

可选地，所述各传感器包括：惯性测量单元IMU、全球卫星导航系统GNSS、磁罗盘中的至少一种，其中，所述IMU包括：加速度计与陀螺仪。

本说明书提供了一种无人设备的控制方法，所述方法应用于无人设备的控制系统，所述无人设备的控制系统包括：各传感器、各控制模块、各裁决模块、各执行模块，其中，每个执行模块对应控制所述无人设备的每组动力系统，所述方法包括：

所述裁决模块从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出候选动力控制信号，所述动力控制信号是所述控制模块根据基于所述各传感器采集的各所述传感器数据，确定出的所述无人设备的组合导航信息确定出的，所述传感器数据包括：无人设备的角速度、无人设备的加速度、无人设备的大地坐标系下的位置数据和速度、无人设备的所在位置的磁场信息；

判断除所述候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与所述候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数；

若所述组数未超过预设阈值，则将所述候选动力控制信号作为目标动力信号，并将所述目标动力信号发送给所述各执行模块，以使所述执行模块从接收到的各组目标动力控制信号中，确定出待执行动力控制信号，并根据所述待执行动力控制信号，控制该执行模块对应一组动力系统的动力输出。

可选地，所述组合导航信息是所述控制模块根据接收到的各所述传感器数据中的所述无人设备的加速度、所述无人设备所在位置的磁场信息以及预设的参考重力数据和参考地磁数据，对所述传感器采集的所述无人设备的角速度进行校正，得到校正后的无人设备的角速度和所述无人设备的姿态角，作为所述组合导航信息的。

可选地，所述组合导航信息是所述控制模块根据接收到的各所述传感器数据中的所述无人设备的加速度，确定所述无人设备在地理坐标系下的速度增量，并将确定出的所述无人设备在地理坐标系下的速度增量与所述各传感器数据中的所述无人设备的速度融合，得到所述无人设备的高精度速度，作为所述组合导航信息的。

可选地，所述组合导航信息是所述控制模块根据接收到的各所述传感器数据中的所述无人设备的加速度以及预先确定的时间间隔，确定所述无人设备的位置增量，并将确定出的所述无人设备的位置增量与所述各传感器数据中的所述无人设备的位置数据融合，得到所述无人设备的高精度位置数据，作为所述组合导航信息的。

可选地，所述动力控制信号是所述控制模块根据接收到的所述远程设备发送的控制指令，确定出所述无人设备的目标数据，再根据所述无人设备的目标数据以及所述无人设备的组合导航信息，确定所述无人设备的各目标通道控制量，根据所述各目标通道控制量以及所述无人设备的各组动力系统的分布确定出的，所述目标数据包括：目标位置数据、目标航向、最大速度中的至少一种，所述各目标通道控制量包括：高度通道控制量、俯仰通道控制量、滚转通道控制量、航向通道控制量。

可选地，从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出候选动力控制信号，具体包括：

根据预先确定的不同控制模块发送的各组动力控制信号对应的编号，从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出一组动力控制信号，作为候选动力控制信号。

可选地，所述方法还包括：

若所述组数未超过预设阈值时，将除所述候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与所述候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号对应的控制模块设置为异常控制模块。

本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

在本说明书提供的无人设备的控制方法，裁决模块从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出候选动力控制信号，动力控制信号是控制模块根据基于各传感器采集的各传感器数据，确定出的无人设备的组合导航信息确定出的，其中，传感器数据包括：无人设备的角速度、无人设备的加速度、无人设备的大地坐标系下的位置数据和速度、无人设备的所在位置的磁场信息，判断除候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数，若组数未超过预设阈值，则将候选动力控制信号作为目标动力信号，并将目标动力信号发送给各执行模块，以使执行模块从接收到的各组目标动力控制信号中，确定出待执行动力控制信号，并根据待执行动力控制信号，控制该执行模块对应一组动力系统的动力输出。

从上述方法中可以看出，不仅可以通过多个裁决模块共同进行各控制模块输出的动力控制信号的执行裁决，从而使得在部分裁决模块或控制模块出现异常时依旧能保障无人设备的稳定运行，而且可以通过不同的执行模块控制无人设备的多组动力系统，从而可以使得在部分执行模块或动力系统出现异常时依旧保障无人设备的稳定运行，进而可以提升无人设备的安全性和可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：

图1为本说明书中提供的一种无人设备的控制系统的结构示意图；

图2为本说明书中提供的动力控制信号的确定过程示意图；

图3为本说明书中提供的目标动力控制信号的确定方法的示意图；

图4为本说明书中提供的一种无人设备的控制方法的流程示意图；

图5为本说明书提供的一种对应于图4的电子设备的示意图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都属于本说明书保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

目前，无人设备在各个领域中都有着广泛的应用，并给人们的生活带来极大的便利，但是，无人设备的异常也会给公共安全带来危害，因此，如何提升无人设备的安全性和可靠性就显得尤为重要了。

基于此，本说明书提供了一种无人设备的控制系统，该无人设备的控制系统包括：各传感器、各控制模块、各裁决模块、各执行模块，其中，每个执行模块对应控制所述无人设备的每组动力系统，如图1所示。

图1为本说明书中提供的一种无人设备的控制系统的结构示意图。

从图1中可以看出，无人设备包含有多个传感器，其中，每个传感器可以采集到无人设备的至少一种传感器数据，并将采集到的传感器数据，通过传感器和控制模块之间的控制局域网络（Controller Area Network，CAN）总线，传输到每个控制模块中，以使每个控制模块能够根据接收到的传感器数据，确定用于控制无人设备的动力控制信号，这里的传感器包括：惯性测量单元IMU、全球卫星导航系统GNSS、磁罗盘中的至少一种，其中，所述IMU包括：加速度计与陀螺仪，这里的传感器数据包括：无人设备的角速度、无人设备的加速度、无人设备的大地坐标系下的位置数据和速度、无人设备的所在位置的磁场信息。

具体地，控制模块可以根据接收到的各传感器数据，确定出无人设备的组合导航信息，其中，控制模块可以将通过各传感器中的加速度计采集的无人设备的加速度和通过各传感器中的磁罗盘采集的磁场数据，转换到地理坐标系下，然后确定与预设的参考重力数据和参考地磁数据之间的误差，并通过确定出的误差对各传感器中的陀螺仪输出的角速度进行校正，用陀螺仪输出的角速度进行四元数更新，再转换到欧拉角,以得到无人设备的姿态角和角速度，作为无人设备的组合导航信息。

进一步地，控制模块还可以根据各传感器中的加速度计采集的无人设备的加速度，以及当前时刻和上一时刻之间的时间间隔，确定出无人设备在机体坐标系下的速度增量，进而可以通过转换矩阵，将无人设备在机体坐标系下的速度增量转换为在地理坐标系下的速度增量。最终将确定出的无人设备在地理坐标系下的速度增量与通过各传感器采集得到的无人设备的速度进行融合，得到无人设备在地理坐标系下的高精度速度，作为组合导航信息。

另外，控制模块还可以根据各传感器中的加速度计采集的无人设备的加速度以及当前时刻和上一时刻之间的时间间隔，确定出无人设备在全局坐标系下的速度增量，再根据无人设备在机体坐标系下的速度增量和当前时刻与上一时刻之间的时间间隔，确定出无人设备在机体坐标系下的位置增量，进而可以通过转换矩阵，将无人设备在全局坐标系下的位置增量转换为在地理坐标系下的位置增量，最终将各传感器采集得到的无人设备在全局坐标系下的经度、纬度和高度位置，通过转换矩阵，转换得到无人设备在地理坐标系下位置，通过将计算出的无人设备在地理坐标系下的位置增量和各传感器采集到的转换到地理坐标系后的无人设备的经度、纬度和高度位置等无人设备的位置数据，进行数据融合，得到无人设备的高精度位置数据，作为组合导航信息。

进一步地，控制模块可以根据预先设置的目的地以及确定出的组合导航数据，确定出无人设备的动力控制信号，除此之外，控制模块也可以根据用户通过远程设备发送的控制指令以及确定出的组合导航数据，确定出无人设备的动力控制信号，并将确定出的动力控制信号发送给各裁决模块，如图2所示。

图2为本说明书中提供的动力控制信号的确定过程示意图。

具体地，从图2中可以看出，用户可以在无人设备运行时，通过远程设备向无人设备发送控制指令，以控制无人设备按照控制指令中包含的目标数据，控制无人设备的动力系统运行，其中，控制指令中的目标数据包括：用户期望无人设备前往的目标位置数据（这里的位置数据包括：X、Y、Z坐标位置）、用户期望无人设备运行的目标航向、用户期望无人设备运行的最大速度等。

进一步地，控制模块可以根据目标数据中的Z轴坐标位置和确定出的组合导航信息中的当前无人设备实际的Z轴坐标位置，确定Z轴坐标位置差值，通过预设算法计算出期望的无人设备在Z轴方向上的速度，再根据期望的无人设备的在Z轴方向上的速度和组合导航信息中的当前无人设备在Z轴方向上的实际速度，确定Z轴速度差值，通过预设算法，根据Z轴速度差值计算得到高度通道控制量。

上述的预设算法可以是指比例-积分-微分控制算法（Proportion IntegrationDifferentiation，PID）。

当然，控制模块还可以根据目标数据中的X轴坐标位置和确定出的组合导航信息中的当前无人设备实际的X轴坐标位置，确定X轴坐标位置差值，通过预设算法计算出期望的无人设备在X轴方向上的速度，再根据期望的无人设备的在X轴方向上的速度和组合导航信息中的当前无人设备在X轴方向上的实际速度，确定X轴速度差值，通过预设算法计算得到期望的无人设备的俯仰角速度，进而可以根据计算出的期望的无人设备的俯仰角速度与组合导航信息中的当前无人设备的实际俯仰角速度，确定俯仰角速度差值，通过预设算法，根据俯仰角速度差值计算得到俯仰通道控制量。

另外，控制模块还可以根据目标数据中的Y轴坐标位置和确定出的组合导航信息中的当前无人设备实际的Y轴坐标位置，确定Y轴坐标位置差值，通过预设算法计算出期望的无人设备在Y轴方向上的速度，再根据期望的无人设备的在Y轴方向上的速度和组合导航信息中的当前无人设备在Y轴方向上的实际速度，确定Y轴速度差值，通过预设算法计算得到期望的无人设备的滚转角速度，进而可以根据计算出的期望的无人设备的滚转角速度与组合导航信息中的当前无人设备的实际滚转角速度，确定滚转角速度差值，通过预设算法，根据滚转角速度差值计算得到滚转通道控制量。

除此之外，控制模块还可以根据目标数据中的目标航向和确定出的组合导航信息中的当前无人设备实际的航向，确定航向差值，通过预设算法计算出期望的无人设备的航向角速度，再根据期望的无人设备的航向角速度和组合导航信息中的当前无人设备的实际航向角速度，确定航向角速度差值，通过预设算法，根据航向角速度差值计算得到航向通道控制量。

进一步地，控制模块可以根据得到的高度通道控制量，俯仰通道控制量，滚转通道控制量，航向通道控制量，确定出无人设备的每组动力系统的动力输出的动力控制信号，这里的控制信号可以是指脉宽调制信号值（Pulse Width Modulation，PWM）。

当然，控制模块还可以根据确定出的组合导航数据以及预先设置的目的地所在的位置，确定出无人设备的每组动力系统的动力输出的动力控制信号。

控制模块在确定出无人设备的每组动力系统的动力控制信号后，可以将确定出的无人设备的每组动力系统的动力控制信号发送给每个裁决模块，以使每个裁决模块从各组动力控制信号中确定出一组动力控制信号，作为目标控制动力信号，发送给各执行模块，具体如图3所示。

图3为本说明书中提供的目标动力控制信号的确定方法的示意图。

从图3中可以看出，每个裁决模块在接收到各控制模块发送的各组动力控制信号后，可以从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，任意选取出一组动力控制信号作为候选动力控制信号，并判断除候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数，若确定出的除候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数未超过预设阈值，则将候选动力控制信号，作为目标动力控制信号，发送给各执行模块。

并且可以在将该候选动力控制信号，作为目标动力控制信号时，将除该候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号对应的控制模块设置为异常控制模块。

进一步地，若确定出的除候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数超过预设阈值时，则从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，再次任意选取出一组动力控制信号，作为候选动力控制信号，若裁决模块接收到的每组动力控制信号均不满足上述条件，则可以从各组动力控制信号中选取出与其他各组动力控制信号之间的平均差异值最小的一组动力控制信号作为目标动力控制信号，发送到执行模块。

当然，在上述内容中，裁决模块还可以在每次选取候选动力控制信号时，根据预先确定的不同控制模块发送的各组动力控制信号对应的编号，从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出一组动力控制信号，作为候选动力控制信号，其中，不同控制模块发送的各组动力控制信号对应的编号可以是预先确定的，裁决模块可以在选取候选动力控制信号时按照编号顺序进行选取，例如：在第一次选取时，选取第一组动力控制信号，作为候选动力控制信号，在第二次选取时，选取第二组动力控制信号，作为候选动力控制信号，以此类推。

其中，上述的预设阈值可以为裁决模块接收到各组动力控制信号的组数的二分之一。

另外，从上述内容中可以看出，当裁决模块确定接收到的各组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数，小于裁决模块接收到的各组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值未超过预设范围的其他动力控制信号的组数时，可以将候选动力控制信号，作为目标动力控制信号，发送给各执行模块。

但是，在实际应用场景中，可能存在裁决模块接收到的各组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数，等于裁决模块接收到的各组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值未超过预设范围的其他动力控制信号的组数的情况发生，此时，则可以确定裁决模块接收到的各组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号之间的平均差异值，以及裁决模块接收到的各组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值未超过预设范围的其他动力控制信号之间的平均差异值。

若裁决模块接收到的各组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值未超过预设范围的其他动力控制信号之间的平均差异值，小于裁决模块接收到的各组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号之间的平均差异值，则可以将候选动力控制信号，作为目标动力控制信号，发送给各执行模块。

除此之外，上述内容中，裁决模块在将除候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号对应的控制模块设置为异常控制模块后，在下次裁决模块再接收到各组动力控制信号时，可以不再使用异常控制模块输出的一组动力控制信号，也可以针对异常控制模块输出的一组动力控制信号中的部分动力控制信号进行弃用。

具体地，从上述内容中可以看出，控制模块可以针对每组动力系统均确定出一个动力控制信号，因此，控制模块可以确定出多个动力控制信号，这些控制信号组成了一组无人设备的控制信号，而在裁决模块在再次接收到各组动力控制信号时，可以从各组控制信号中确定出一组控制信号，作为候选控制信号，再分别针对候选动力控制信号中的每个动力控制信号，与其他每组动力控制信号中对应的动力控制信号进行判断，从而确定出候选动力控制信号中的每个动力控制信号与其他各组动力控制信号中对应的动力控制信号之间的差异值，进而判断候选动力控制信号中的每个动力控制信号对应的差异值是否超过预设阈值。

因此，在实际应用场景中，异常控制模块输出的这一组动力控制信号中可能只有一个动力控制信号与候选动力控制信号中对应的动力控制信号之间的差异值超过预设阈值，所以，裁决模块可以将异常控制模块输出的这一组动力控制信号中的每个动力控制信号全部弃用，也可以仅弃用存在异常的这一个动力控制信号，而继续使用异常控制模块输出的这一组动力控制信号中的其他动力控制信号。

进一步地，每个执行模块在接收到各裁决模块发送的各组候选动力控制信号后，可以从各组候选动力控制信号，确定出待执行动力控制信号，并根据待执行动力控制信号，控制该执行模块对应的这一组动力系统的动力输出。

其中，执行模块从各组候选动力控制信号中确定出待执行动力控制信号的方法可以是从各组候选动力控制信号中确定出相同数量最多的一组动力控制信号作为待执行动力控制信号。例如：假设存在5个裁决模块，对应发送给执行模块5组候选动力控制信号，其中，有4组候选动力控制信号为同一组动力控制信号，则可以将这一组动力控制信号，作为待执行动力控制信号。

除此之外，每个执行模块在执行待执行动力控制信号之前，还可以向其他执行模块发送确认信息，以确认其他执行模块确定的待执行动力控制信号，与该执行模块确定出的待执行动力控制信号之间是否满足预设的飞行约束关系，若是，则根据待执行动力控制信号，控制该执行模块对应的动力系统的动力输出。

上述的飞行约束关系可以根据实际需求设置，例如：该执行模块确定出的待执行动力控制信号与其他执行模块确定出的待执行动力控制信号之间的差异值不超过预设的飞行安全差异值等。

进一步地，针对每个执行模块，该执行模块可以通过将一组待执行动力控制信号中与该执行模块对应的电子调速器相匹配的一个待执行动力控制信号输入到该执行模块对应的电子调速器中，以使电子调速器根据所述待执行动力控制信号，控制该执行模块对应的动力系统的动力输出。

从上述内容中可以看出，不仅可以通过设置在无人设备上的多个裁决模块共同进行各控制模块输出的动力控制信号的执行裁决，从而使得在部分裁决模块或控制模块出现异常时依旧能保障无人设备的稳定运行，而且，由于无人设备具有冗余的多组动力系统，并且每组动力系统可以通过不同的执行模块控制，从而可以使得在部分执行模块或动力系统出现异常时依旧保障无人设备的稳定运行，进而可以提升无人设备的安全性和可靠性。

需要说明的是，当上述的无人设备为大型多旋翼无人机时，上述的控制模块可以是指无人机的飞控计算机，上述的裁决模块可以是指无人机的冗余裁决计算机，上述的执行模块可以是指无人机的冗余切换模块，上述的一组动力系统可以为大型多旋翼无人机的一组旋翼，执行模块可以通过控制对应的一组旋翼的电子调速器的输出，控制该旋翼的动力输出。

为了对上述内容进行详细说明，本说明书还提供了一种上述的无人设备的控制方法，如图4所示。

图4为本说明书中提供的一种芯片测试方法的流程示意图，包括以下步骤：

S401：所述裁决模块从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出候选动力控制信号，所述动力控制信号是所述控制模块根据基于所述各传感器采集的各所述传感器数据，确定出的所述无人设备的组合导航信息确定出的，所述传感器数据包括：无人设备的角速度、无人设备的加速度、无人设备的大地坐标系下的位置数据和速度、无人设备的所在位置的磁场信息。

S402：判断除所述候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与所述候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数。

S403：若所述组数未超过预设阈值，则将所述候选动力控制信号作为目标动力信号，并将所述目标动力信号发送给所述各执行模块，以使所述执行模块从接收到的各组目标动力控制信号中，确定出待执行动力控制信号，并根据所述待执行动力控制信号，控制该执行模块对应一组动力系统的动力输出。

在本说明书中，在无人设备运行时，无人设备的每个裁决模块可以从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出一组动力控制信号作为候选动力控制信号，其中，动力控制信号是控制模块根据基于各传感器采集的各传感器数据，确定出的无人设备的组合导航信息确定出的，传感器数据包括：无人设备的角速度、无人设备的加速度、无人设备的大地坐标系下的位置数据和速度、无人设备的所在位置的磁场信息。

进一步地，判断除候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数，若组数未超过预设阈值，则将候选动力控制信号，作为目标动力控制信号，并将目标动力控制信号发送给各执行模块，以使执行模块从接收到的各组候选动力控制信号中，确定出待执行动力控制信号，并根据待执行动力控制信号，控制该执行模块对应一组动力系统的动力输出。

其中，组合导航信息可以是控制模块根据接收到的各传感器数据中的无人设备的加速度、无人设备所在位置的磁场信息以及预设的参考重力数据和参考地磁数据，对传感器采集的无人设备的角速度进行校正，得到校正后的无人设备的角速度和无人设备的姿态角，作为组合导航信息的。

组合导航信息可以是控制模块根据接收到的各传感器数据中的无人设备的加速度，确定无人设备在地理坐标系下的速度增量，并将确定出的无人设备在地理坐标系下的速度增量与各传感器数据中的无人设备的速度融合，得到无人设备的高精度速度，作为组合导航信息的。

组合导航信息可以是控制模块根据接收到的各传感器数据中的无人设备的加速度以及预先确定的时间间隔，确定无人设备的位置增量，并将确定出的无人设备的位置增量与各传感器数据中的无人设备的位置数据融合，得到无人设备的高精度位置数据，作为组合导航信息的。

动力控制信号是控制模块根据接收到的远程设备发送的控制指令，确定出无人设备的目标数据，再根据无人设备的目标数据以及无人设备的组合导航信息，确定无人设备的各目标通道控制量，根据各目标通道控制量以及无人设备的各组动力系统的分布确定出的，目标数据包括：目标位置数据、目标航向、最大速度中的至少一种，各目标通道控制量包括：高度通道控制量、俯仰通道控制量、滚转通道控制量、航向通道控制量。

进一步地，无人设备的裁决模块可以根据预先确定的不同控制模块发送的各组动力控制信号对应的编号，从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出一组动力控制信号，作为候选动力控制信号。

若组数未超过预设阈值时，无人设备的裁决模块还可以将除候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号对应的控制模块设置为异常控制模块。

从上述内容中可以看出，不仅可以通过多个裁决模块共同进行各控制模块输出的动力控制信号的执行裁决，从而使得在部分裁决模块或控制模块出现异常时依旧能保障无人设备的稳定运行，而且可以通过不同的执行模块控制无人设备的多组动力系统，从而可以使得在部分执行模块或动力系统出现异常时依旧保障无人设备的稳定运行，进而可以提升无人设备的安全性和可靠性。

本说明书还提供了图5所示的一种对应于图4的电子设备的示意结构图。如图5所示，在硬件层面，该电子设备包括处理器、内部总线、网络接口、内存以及非易失性存储器，当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，以实现上述图4所述的方法。

本领域内的技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商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他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商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“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种无人设备的控制系统，其特征在于，所述无人设备的控制系统包括：各传感器、各控制模块、各裁决模块、各执行模块，其中，每个执行模块对应控制所述无人设备的每组动力系统；

所述传感器用于采集所述无人设备的至少一种传感器数据，并将采集到的所述传感器数据发送给所述各控制模块，所述传感器数据包括：无人设备的角速度、无人设备的加速度、无人设备的大地坐标系下的位置数据和速度、无人设备的所在位置的磁场信息；

所述控制模块用于根据接收到的各所述传感器数据，确定所述无人设备的组合导航信息，并根据所述组合导航信息，确定所述无人设备的动力控制信号，将所述动力控制信号发送给所述各裁决模块；

所述裁决模块用于从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出候选动力控制信号，并判断除所述候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与所述候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数，若所述组数未超过预设阈值，则将所述候选动力控制信号作为目标动力信号，将所述目标动力信号发送给所述各执行模块，并将除所述候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与所述候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号对应的控制模块设置为异常控制模块，其中，当所述裁决模块再次接收到所述异常控制模块输出的一组动力控制信号时，从所述一组动力控制信号包含的各动力控制信号中筛选出异常动力控制信号进行弃用；

所述执行模块用于从接收到的各组目标动力控制信号中，确定出待执行动力控制信号，并根据所述待执行动力控制信号，控制该执行模块对应的动力系统的动力输出。

2.如权利要求1所述的无人设备的控制系统，其特征在于，所述控制模块用于根据接收到的各传感器数据中的所述无人设备的加速度、所述无人设备所在位置的磁场信息以及预设的参考重力数据和参考地磁数据，对所述传感器采集的所述无人设备的角速度进行校正，得到校正后的无人设备的角速度和所述无人设备的姿态角，作为所述组合导航信息。

3.如权利要求1所述的无人设备的控制系统，其特征在于，所述控制模块用于根据接收到的各所述传感器数据中的所述无人设备的加速度，确定所述无人设备在地理坐标系下的速度增量，并将确定出的所述无人设备在地理坐标系下的速度增量与所述各传感器数据中的所述无人设备的速度融合，得到所述无人设备的高精度速度，作为所述组合导航信息。

4.如权利要求1所述的无人设备的控制系统，其特征在于，所述控制模块用于根据接收到的各所述传感器数据中的所述无人设备的加速度以及预先确定的时间间隔，确定所述无人设备的位置增量，并将确定出的所述无人设备的位置增量与所述各传感器数据中的所述无人设备的位置数据融合，得到所述无人设备的高精度位置数据，作为所述组合导航信息。

5.如权利要求1所述的无人设备的控制系统，其特征在于，所述控制模块用于根据接收到的远程设备发送的控制指令，确定所述无人设备的目标数据，所述目标数据包括：目标位置数据、目标航向、最大速度中的至少一种；

根据所述无人设备的目标数据以及所述无人设备的组合导航信息，确定所述无人设备的各目标通道控制量，所述各目标通道控制量包括：高度通道控制量、俯仰通道控制量、滚转通道控制量、航向通道控制量；

根据所述各目标通道控制量，确定所述无人设备的动力控制信号。

6.如权利要求1所述的无人设备的控制系统，其特征在于，所述裁决模块根据预先确定的不同控制模块发送的各组动力控制信号对应的编号，从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出一组动力控制信号，作为候选动力控制信号。

7.如权利要求1所述的无人设备的控制系统，其特征在于，所述各传感器包括：惯性测量单元IMU、全球卫星导航系统GNSS、磁罗盘中的至少一种，其中，所述IMU包括：加速度计与陀螺仪。

8.一种无人设备的控制方法，其特征在于，所述方法应用于无人设备的控制系统，所述无人设备的控制系统包括：各传感器、各控制模块、各裁决模块、各执行模块，其中，每个执行模块对应控制所述无人设备的每组动力系统，所述方法包括：

所述裁决模块从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出候选动力控制信号，所述动力控制信号是所述控制模块根据基于所述各传感器采集的各所述传感器数据，确定出的所述无人设备的组合导航信息确定出的，所述传感器数据包括：无人设备的角速度、无人设备的加速度、无人设备的大地坐标系下的位置数据和速度、无人设备的所在位置的磁场信息；

判断除所述候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与所述候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号的组数；

若所述组数未超过预设阈值，则将所述候选动力控制信号作为目标动力信号，并将所述目标动力信号发送给所述各执行模块，以使所述执行模块从接收到的各组目标动力控制信号中，确定出待执行动力控制信号，并根据所述待执行动力控制信号，控制该执行模块对应一组动力系统的动力输出；

将除所述候选动力控制信号之外的其他组动力控制信号中与所述候选动力控制信号之间的差异值超过预设范围的其他动力控制信号对应的控制模块设置为异常控制模块，其中，当所述裁决模块再次接收到所述异常控制模块输出的一组动力控制信号时，从所述一组动力控制信号包含的各动力控制信号中筛选出异常动力控制信号进行弃用。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述组合导航信息是所述控制模块根据接收到的各所述传感器数据中的所述无人设备的加速度、所述无人设备所在位置的磁场信息以及预设的参考重力数据和参考地磁数据，对所述传感器采集的所述无人设备的角速度进行校正，得到校正后的无人设备的角速度和所述无人设备的姿态角，作为所述组合导航信息的。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述组合导航信息是所述控制模块根据接收到的各所述传感器数据中的所述无人设备的加速度，确定所述无人设备在地理坐标系下的速度增量，并将确定出的所述无人设备在地理坐标系下的速度增量与所述各传感器数据中的所述无人设备的速度融合，得到所述无人设备的高精度速度，作为所述组合导航信息的。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述组合导航信息是所述控制模块根据接收到的各所述传感器数据中的所述无人设备的加速度以及预先确定的时间间隔，确定所述无人设备的位置增量，并将确定出的所述无人设备的位置增量与所述各传感器数据中的所述无人设备的位置数据融合，得到所述无人设备的高精度位置数据，作为所述组合导航信息的。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述动力控制信号是所述控制模块根据接收到的远程设备发送的控制指令，确定出所述无人设备的目标数据，再根据所述无人设备的目标数据以及所述无人设备的组合导航信息，确定所述无人设备的各目标通道控制量，根据所述各目标通道控制量以及所述无人设备的各组动力系统的分布确定出的，所述目标数据包括：目标位置数据、目标航向、最大速度中的至少一种，所述各目标通道控制量包括：高度通道控制量、俯仰通道控制量、滚转通道控制量、航向通道控制量。

13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出候选动力控制信号，具体包括：

根据预先确定的不同控制模块发送的各组动力控制信号对应的编号，从接收到的不同控制模块发送的各组动力控制信号中，选取出一组动力控制信号，作为候选动力控制信号。

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