CN116627150A - 一种evtol飞行控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EVTOL飞行控制系统，引入外部飞行环境参数，将飞行航路任务指令与外部飞行环境参数进行匹配，得到不会与外部飞行环境冲突的飞行航路任务指令；并通过状态性能检测模块检测EVTOL飞行器的状态性能参数，利用飞行保护模块将状态性能参数与飞行航路任务指令的需求进行匹配，使得飞行航路任务指令不会超出EVTOL飞行器本身的状态性能限制；然后通过飞行模式切换模块、实时飞行导引模块对EVTOL飞行器实时运行过程中EVTOL飞行器的运行情况进行解算，能够根据实际运行环境、EVTOL飞行器的状态性能、突发情况高效准确的对飞行航路任务指令进行优化，进而对EVTOL飞行器的运行过程进行监管控制，极大提升了EVTOL飞行器在复杂城市环境下运行的安全性与可靠性。

Description

一种EVTOL飞行控制系统

技术领域

本发明属于EVTOL飞行器飞行控制的技术领域，具体涉及一种EVTOL飞行控制系统。

背景技术

EVTOL飞行器，即电动垂直起降飞行器因其具有节能环保、效率高能耗低、接近零排放、噪声和振动水平很低、乘坐舒适性好、操作使用简便、经济性好等特点越来越受到广泛的关注。

EVTOL飞行器与大型航空飞机、大型直升飞机、小型无人机相比，EVTOL飞行器具备需要在地形复杂的城市上空载人运行的特点，因此对EVTOL飞行器的安全性、可靠性要求非常严格。现有的大型飞机、直升机、小型无人机的飞控系统均不能满足EVTOL飞行器的飞控要求。虽然现在技术中也有针对EVTOL飞行器开发的航电飞控系统，如专利申请号为CN202210669394.4的专利申请中即公开了一种电动垂直升降飞机航电系统，其通过设置专用于EVTOL飞行器的飞控系统对EVTOL飞行器的飞行过程进行管控。但是，上述专利申请中涉及的电动垂直升降飞机航电系统只能根据预设的飞行航路计划任务对EVTOL飞行器进行操控，其并没有进一步考虑EVTOL飞行器在实际飞行中飞行航路计划任务可能与实际运行环境、突发状况、EVTOL飞行器本身状态性能发生冲突的情况。而EVTOL飞行器在实际运行过程中，由于城市上空环境复杂、突发情况多、EVTOL飞行器本身状态性能要求高，上述专利申请中就不能解决飞控系统设定的飞行航路计划任务与实际运行过程发生冲突的问题时如何高效合理控制EVTOL飞行器正常运行的技术问题。

因此，本发明针对现有的针对EVTOL飞行器飞行控制系统中存在的面对城市上空环境复杂、突发情况多、EVTOL飞行器本身状态性能要求高的情况下不能高效灵活的将飞行航路计划任务与EVTOL飞行器本身的状态性能、运行环境、突发状况匹配的问题，公开了一种EVTOL飞行控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种EVTOL飞行控制系统，能够在面对城市上空环境复杂、突发情况多、EVTOL飞行器本身状态性能要求高的情况下，对飞行航路计划任务与EVTOL飞行器本身的状态性能、运行环境、突发状况进行高效准确匹配，使得EVTOL飞行器能够在城市上空环境中正常安全运行。

本发明通过下述技术方案实现：

一种EVTOL飞行控制系统，包括两台互为冗余异构设置的主飞控计算机与两台互为冗余异构设置的辅助飞控计算机，还包括与主飞控计算机以及辅助飞控计算机连接的飞行任务模块、状态性能检测模块、飞行模式切换模块、实时飞行导引模块、飞行保护模块、控制律匹配模块，所述飞行任务模块用于生成飞行航路计划任务并对生成的飞行航路计划任务进行虚拟演示以得与飞行环境不冲突的飞行航路任务指令，所述状态性能检测模块用于检测EVTOL飞行器的状态性能参数，所述飞行保护模块解算EVTOL飞行器的状态性能参数是否满足飞行航路任务指令的需求并对飞行航路任务指令进行优化；所述飞行模式切换模块根据飞行航路任务指令中的飞行模式要求切换EVTOL飞行器至相应的飞行模式；所述实时飞行导引模块采集EVTOL飞行器的实时飞行参数与外部环境数据，并根据实时飞行参数与外部环境数据生成实时导引指令；所述控制律匹配模块综合解算实时导引指令与飞行航路任务指令以生成控制律指令，并通过控制律指令实时控制EVTOL飞行器的伺服系统与动力系统。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述飞行任务模块包括飞行计划管理模块、飞行指令处理模块，所述飞行指令处理模块用于输入飞行航路任务指令至飞行计划管理模块，所述飞行计划管理模块从飞行计划数据库中选择设置EVTOL飞行器的飞行参数与飞行环境仿地数据，所述飞行计划管理模块根据飞行环境仿地数据生成虚拟飞行场景，并在虚拟飞行场景中根据飞行参数与飞行航路任务指令对EVTOL飞行器进行虚拟飞行演示，以判断EVTOL飞行器以当前的飞行参数与飞行航路任务指令进行飞行时是否会与虚拟飞行场景发生冲突；所述飞行指令处理模块对与虚拟飞行场景发生冲突的飞行航路任务指令进行优化，并将优化后的飞行航路任务指令发送至飞行模式切换模块与控制律匹配模块。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述飞行任务模块还包括与飞行计划管理模块、飞行模式切换模块、实时飞行导引模块连接的飞行阶段管理模块，所述飞行阶段管理模块对飞行计划管理模块生成的飞行航路任务指令以及飞行模式切换模块生成的模式切换指令进行解算以判断EVTOL飞行器处于起飞阶段、飞行阶段、着陆阶段，并将相应的阶段数据发送至实时飞行导引模块，所述实时飞行导引模块根据EVTOL飞行器所处的阶段进行阶段性导引。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述飞行任务模块还包括通告预警模块，所述通告预警模块对飞行指令处理模块输入的异常指令以及EVTOL飞行器的异常飞行状态进行通告预警。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述状态性能检测模块包括状态检测模块、性能计算模块，所述状态检测模块用以检测EVTOL飞行器的状态数据，并将状态数据传输至飞行保护模块，所述飞行保护模块通过状态数据判断EVTOL飞行器是否处于正常状态，所述性能计算模块在EVTOL飞行器处于正常状态时对EVTOL飞行器的性能参数进行计算，并判断EVTOL飞行器的性能与飞行航路任务指令、飞行模式、实时导引指令是否匹配。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述实时飞行导引模块包括仿地模块、避障模块、导引模块，所述仿地模块从飞行计划数据库中选择设置EVTOL飞行器的飞行环境仿地数据，并将飞行环境仿地数据发送至飞行模式切换模块与飞行计划管理模块；所述避障模块采集EVTOL飞行器的外部环境数据，并根据外部环境数据生成避障指令，所述导引模块根据飞行环境仿地数据、状态性能参数、避障指令进行解算以得到实时导引指令。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述控制律匹配模块包括姿态控制律模块、速度控制律模块、位置控制律模块、高度控制律模块、角速率控制律模块、油门推力控制律模块、控制律分配模块，所述速度控制律模块用于生成速度控制指令，所述位置控制律模块用于生成位置控制指令，所述高度控制律模块用于生成高度控制指令，所述姿态控制律模块根据高度控制指令和位置控制指令生成姿态控制指令，所述角速率控制律模块根据姿态控制指令生成角速率控制指令；所述油门推力控制律模块根据速度控制指令、位置控制指令、高度控制指令生成油门推力控制指令；所述控制律分配模块根据角速率控制指令对EVTOL飞行器的伺服系统进行控制，所述控制律分配模块根据油门推力控制指令对EVTOL飞行器的动力系统进行控制。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述控制律匹配模块还包括过载限制模块，所述过载限制模块用于检测EVTOL飞行器的实时载荷，并根据实时载荷优化姿态控制指令。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述飞行模式切换模块包括地面模式切换模块、自主飞行模式切换模块、人工操控模式切换模块，所述地面模式切换模块用于将EVTOL飞行器切换至地面模式，并控制EVTOL飞行器的航电系统工作，但控制EVTOL飞行器的伺服系统与动力系统停机；所述自主飞行模式切换模块用于将EVTOL飞行器切换至自动飞行模式，并控制EVTOL飞行器按照控制律指令进行自动飞行；所述人工操控模式切换模块用于将EVTOL飞行器切换至人工操作模式，使得EVTOL飞行器与地面指控站连接，通过地面指控站人工输入指令控制EVTOL飞行器。

为了更好地实现本发明，进一步的，还包括安全锁定模块，所述安全锁定模块用于在EVTOL飞行器启动过程中对EVTOL飞行器的航电系统、伺服系统、动力系统进行解锁启动；所述安全锁定模块用于在EVTOL飞行器停机时中对EVTOL飞行器的航电系统、伺服系统、动力系统进行锁定关闭。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明相比于现有的EVTOL飞行器飞控系统，通过飞行任务模块引入外部飞行环境参数，将飞行航路任务指令与外部飞行环境参数进行匹配以及虚拟演示，进而得到不会与外部飞行环境冲突的飞行航路任务指令；并进一步通过状态性能检测模块检测EVTOL飞行器的状态性能参数，并通过飞行保护模块将状态性能参数与飞行航路任务指令的需求进行匹配，使得飞行航路任务指令不会超出EVTOL飞行器本身的状态性能限制；然后通过飞行模式切换模块、实时飞行导引模块对EVTOL飞行器实时运行过程中EVTOL飞行器的运行情况进行跟踪解算，进而能够根据实际运行环境、EVTOL飞行器本身的状态性能、突发情况高效准确的对飞行航路任务指令进行调整优化，进而实现在城市环境环境复杂、突发情况多、EVTOL飞行器本身状态性能要求高的限制下对EVTOL飞行器的运行过程进行安全可靠、灵活高效的监管控制，极大提升了EVTOL飞行器在复杂城市环境下运行的安全性与可靠性。

附图说明

图1为EVTOL飞行控制系统的原理架构示意图；

图2为EVTOL飞行控制系统的具体架构示意图。

具体实施方式

实施例1：

一种EVTOL飞行控制系统，如图1和图2所示，包括两台互为冗余异构设置的主飞控计算机与两台互为冗余异构设置的辅助飞控计算机，还包括与主飞控计算机以及辅助飞控计算机连接的飞行任务模块、状态性能检测模块、飞行模式切换模块、实时飞行导引模块、飞行保护模块、控制律匹配模块，所述飞行任务模块用于生成飞行航路计划任务并对生成的飞行航路计划任务进行虚拟演示以得与飞行环境不冲突的飞行航路任务指令，所述状态性能检测模块用于检测EVTOL飞行器的状态性能参数，所述飞行保护模块解算EVTOL飞行器的状态性能参数是否满足飞行航路任务指令的需求并对飞行航路任务指令进行优化；所述飞行模式切换模块根据飞行航路任务指令中的飞行模式要求切换EVTOL飞行器至相应的飞行模式；所述实时飞行导引模块采集EVTOL飞行器的实时飞行参数与外部环境数据，并根据实时飞行参数与外部环境数据生成实时导引指令；所述控制律匹配模块综合解算实时导引指令与飞行航路任务指令以生成控制律指令，并通过控制律指令实时控制EVTOL飞行器的伺服系统与动力系统。

两台主飞控计算机与两台辅助飞控计算机构成备份式双异构冗余监控架构，对EVTOL飞行器的飞行数据、飞行控制、状态监控、应急处理进行监管控制，在一路主飞控计算机失效的情况下，依旧可以通过另一路主飞控计算机或辅助飞控计算机对EVTOL飞信器进行控制。主飞控计算机与辅助飞控计算机都预留有控制接口，同时新增了UM、AM接口，以提供与机场或塔台之间的管理接口。

在EVTOL飞行器起飞之前，工作人员通过飞行任务模块从主飞控计算机或辅助飞控计算机中搭载的飞行计划数据库中选择设置EVTOL飞行器的飞行参数与飞行环境仿地数据，飞行参数包括EVTOL飞行器的飞行点位、飞行高度、飞行速度、飞行航路等数据，同时飞行任务模块根据飞行计划数据库中存储的三维虚拟地图，结合飞行环境仿地数据建立EVTOL飞行器的虚拟飞行场景，并在虚拟飞行场景中对EVTOL飞行器在当前飞行参数与飞行任务下的飞行情况进行虚拟演示。工作人员通过虚拟演示的结果可以判断EVTOL飞行器按照预设的参数进行飞行是否会与外部环境发生冲突或预设的参数是否异常。如果存在参数异常或与外部环境冲突的情况，则飞行任务模块向主飞控计算机或辅助飞控计算机进行告警并报错不能生成相应的飞行航路任务指令。此时工作人员可以通过飞行任务模块对飞行参数、飞行环境仿地数据进行手动修改，或通过飞行任务模块自动对飞行参数、飞行环境仿地数据进行自动修改以得到不会与外部环境冲突的飞行航路任务指令。若同时存在多条与外部环境不冲突的飞行航路任务指令，则飞行任务模块会将最优的飞行航路任务指令进行推送，工作人员也可手动在多条飞行航路任务指令中进行人工选择。

状态性能检测模块采集检测EVTOL飞行器的状态性能参数，如EVTOL飞行器的航电系统是否气动、动力系统的上限动力、伺服系统的响应速度等，主飞控计算机或辅助飞控计算机控制飞行保护模块将状态性能参数与飞行航路任务指令进行比对，以判断当前EVTOL飞行器的性能状态是否能够满足飞行航路任务指令的要求。若能够满足，则执行当前的飞行航路任务指令；若不能满足，则飞行保护模块根据状态性能参数与飞行航路任务指令需求之间的差异对飞行航路任务指令进行优化。如飞行航路任务指令需求的飞行速度大于EVTOL飞行器动力系统所能提供的飞行速度，则通过飞行保护模块降低飞行航路任务指令中对飞行速度的需求以与EVTOL飞行器的状态性能匹配。

飞行模式切换模块则提取飞行航路任务指令中的模式指令数据，并根据模式指令数据将EVTOL飞行器切换至相应的飞行模式，并根据不同模式下相应的飞行航路任务指令对EVTOL飞行器的伺服系统、动力系统进行相应的控制。

在EVTOL飞行器运行过程中，即起飞、巡航、降落过程中，通过实时飞行导引模块实时采集EVTOL飞行器的实时飞行参数与外部环境数据，实时飞行参数包括EVTOL飞行器运行过程中的飞行速度、飞行高度、飞行角速度等，外部环境数据包括EVTOL飞行器与外部环境之间的相对位置关系参数、EVTOL飞行器与EVTOL飞行器之间的相对位置参数等。实时飞行导引模块根据实时飞行参数与外部环境数据判断EVTOL飞行器的实时飞行状态、飞行航路与飞行航路任务指令中规定的飞行状态、飞行航路是否有差异，若没有差异则表明EVTOL飞行器可以按照飞行航路任务指令正常实时飞行；若存在差异，则表明EVTOL飞行器遇到突发状况，EVTOL飞行器不能按照飞行航路任务指令实时正常飞行，如EVTOL飞行器按照飞行航路任务指令飞行时航路中出现障碍物、如EVTOL飞行器按照飞行航路任务指令飞行时性能异常，此时实时飞行导引模块则对EVTOL飞行器进行自动引导或通过数据链遥传指令与地面指控站连接，通过地面指控站对EVTOL飞行器进行手动引导，对EVTOL飞行器进行避障、紧急降落、紧急返航、航路变换等实时引导控制。

控制律匹配模块则综合解算实时导引指令与飞行航路任务指令以生成相应的控制律指令，通过控制律指令对EVTOL飞行器的动力系统、伺服系统进行控制。

实施例2：

本实施例在上述实施例1的基础上进行改进，所述飞行任务模块包括飞行计划管理模块、飞行指令处理模块，所述飞行指令处理模块用于输入飞行航路任务指令至飞行计划管理模块，所述飞行计划管理模块从飞行计划数据库中选择设置EVTOL飞行器的飞行参数与飞行环境仿地数据，所述飞行计划管理模块根据飞行环境仿地数据生成虚拟飞行场景，并在虚拟飞行场景中根据飞行参数与飞行航路任务指令对EVTOL飞行器进行虚拟飞行演示，以判断EVTOL飞行器以当前的飞行参数与飞行航路任务指令进行飞行时是否会与虚拟飞行场景发生冲突；所述飞行指令处理模块对与虚拟飞行场景发生冲突的飞行航路任务指令进行优化，并将优化后的飞行航路任务指令发送至飞行模式切换模块与控制律匹配模块。

飞行指令处理模块通过数据链与地面地面指控站连接，通过飞行指令处理模块输入飞行航路任务指令。通过飞行计划管理模块根据飞行环境仿地数据生成虚拟飞行场景，并在虚拟飞行场景中根据飞行参数与飞行航路任务指令对EVTOL飞行器进行虚拟飞行演示，并将演示视频发送至主飞控计算机、辅助飞控计算机、地面指控站的显示终端进行实时展示。飞行指令处理模块对与虚拟飞行场景发生冲突的飞行航路任务指令进行优化，提示工作人员对冲突的飞行航路任务指令进行修改，并对飞行航路任务指令中的冲突部分进行提示报错，以便工作人员对飞行航路任务指令进行快速针对性的修改优化。

进一步的，所述飞行任务模块还包括与飞行计划管理模块、飞行模式切换模块、实时飞行导引模块连接的飞行阶段管理模块，所述飞行阶段管理模块对飞行计划管理模块生成的飞行航路任务指令以及飞行模式切换模块生成的模式切换指令进行解算以判断EVTOL飞行器处于起飞阶段、飞行阶段、着陆阶段、悬停阶段等不同的阶段，并将相应的阶段数据发送至实时飞行导引模块，所述实时飞行导引模块根据EVTOL飞行器所处的阶段进行阶段性导引。

进一步的，所述飞行任务模块还包括通告预警模块，所述通告预警模块对飞行指令处理模块输入的异常指令以及EVTOL飞行器的异常飞行状态进行通告预警。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1或2的基础上进行改进，所述状态性能检测模块包括状态检测模块、性能计算模块，所述状态检测模块用以检测EVTOL飞行器的状态数据，并将状态数据传输至飞行保护模块，所述飞行保护模块通过状态数据判断EVTOL飞行器是否处于正常状态，所述性能计算模块在EVTOL飞行器处于正常状态时对EVTOL飞行器的性能参数进行计算，并判断EVTOL飞行器的性能与飞行航路任务指令、飞行模式、实时导引指令是否匹配。

当EVTOL飞行器开机时，即通过状态检测模块对EVTOL飞行器自带的导航系统、航电系统、伺服系统、动力系统、电源系统等进行开机自检，以判断EVTOL飞行器是否处于异常状态。若状态检测模块检测到EVTOL飞行器自带的系统没有正常启动或启动后存在异常情况，则状态检测模块进行预警，此时主飞控计算机或辅助飞控计算机禁止EVTOL飞行器运行，并将处于异常的系统立刻停止。若状态检测模块检测到EVTOL飞行器自带的系统均正常，则通过性能计算模块对EVTOL飞行器的性能参数进行计算，并判断EVTOL飞行器的性能与飞行航路任务指令、飞行模式、实时导引指令是否匹配。如通过性能计算模块计算EVTOL飞行器的电源模块的电量能否满足飞行航路任务指令中航行时间或航行路程的需求，如通过性能计算模块计算EVTOL飞行器的动力系统能够提供的飞行动力能否满足行航路任务指令中航行速度对推力的需求。

若性能计算模块判断EVTOL飞行器的性能与飞行航路任务指令、飞行模式、实时导引指令匹配，则正常执行飞行航路任务指令、切换至设定的飞行模式、正常执行实时导引指令等；若性能计算模块判断EVTOL飞行器的性能与飞行航路任务指令、飞行模式、实时导引指令不能匹配，则进行预警以提示工作人员性能不匹配，使得工作人员能够及时对飞行航路任务指令、飞行模式、实时导引指令进行修改，避免出现EVTOL飞行器性能与飞行任务不能匹配的状况发生。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上进行改进，所述实时飞行导引模块包括仿地模块、避障模块、导引模块，所述仿地模块从飞行计划数据库中选择设置EVTOL飞行器的飞行环境仿地数据，并将飞行环境仿地数据发送至飞行模式切换模块与飞行计划管理模块；所述避障模块采集EVTOL飞行器的外部环境数据，并根据外部环境数据生成避障指令，导引模块根据飞行环境仿地数据、状态性能参数、避障指令进行解算以得到实时导引指令。

仿地模块从飞行计划数据库提取外部环境的三维地形数据，工作人员则通过仿地模块从飞行计划数据库选择设置EVTOL飞行器相对于三维地形数据的飞行环境仿地数据，使得EVTOL飞行器能够根据飞行环境仿地数据相对于外部环境进行仿地飞行。

在EVTOL飞行器运行过程中，避障模块实时提取EVTOL飞行器自带的视觉系统、雷达系统采集的外部环境数据，如通过视觉系统拍摄的外部环境实时图像、通过雷达系统检测的EVTOL飞行器的实时位置以及相对于外部环境或其他飞行器的相对位置，进而解算判断EVTOL飞行器按照当前的飞行航路任务指令运行时是否会与外部环境或其他飞行器发生冲突，在发生冲突时则通过避障模块实时生成避障指令。

导引模块则根据EVTOL飞行器运行过程中实时的飞行环境仿地数据、状态性能参数、避障指令进行解算以得到实时导引指令，通过实时导引指令对EVTOL飞行器进行实时避障、紧急降落、紧急返航等控制，使得EVTOL飞行器能够良好的处理紧急情况。

本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上进行改进，所述控制律匹配模块包括姿态控制律模块、速度控制律模块、位置控制律模块、高度控制律模块、角速率控制律模块、油门推力控制律模块、控制律分配模块，所述速度控制律模块用于生成速度控制指令，所述位置控制律模块用于生成位置控制指令，所述高度控制律模块用于生成高度控制指令，所述姿态控制律模块根据高度控制指令和位置控制指令生成姿态控制指令，所述角速率控制律模块根据姿态控制指令生成角速率控制指令；所述油门推力控制律模块根据速度控制指令、位置控制指令、高度控制指令生成油门推力控制指令；所述控制律分配模块根据角速率控制指令对EVTOL飞行器的伺服系统进行控制，所述控制律分配模块根据油门推力控制指令对EVTOL飞行器的动力系统进行控制。

进一步的，所述控制律匹配模块还包括过载限制模块，所述过载限制模块用于检测EVTOL飞行器的实时载荷，并根据实时载荷优化姿态控制指令。

本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例1-5任一项的基础上进行改进，所述飞行模式切换模块包括地面模式切换模块、自主飞行模式切换模块、人工操控模式切换模块，所述地面模式切换模块用于将EVTOL飞行器切换至地面模式，并控制EVTOL飞行器的航电系统工作，但控制EVTOL飞行器的伺服系统与动力系统停机；所述自主飞行模式切换模块用于将EVTOL飞行器切换至自动飞行模式，并控制EVTOL飞行器按照控制律指令进行自动飞行；所述人工操控模式切换模块用于将EVTOL飞行器切换至人工操作模式，使得EVTOL飞行器与地面指控站连接，通过地面指控站人工输入指令控制EVTOL飞行器。

飞行模式切换模块还可以根据飞行任务模块生成的飞行航路任务指令控制EVTOL飞行器进行一键起飞，使得EVTOL飞行器一键起飞至预设的高度。飞行模式切换模块还可以根据飞行任务模块生成的飞行航路任务指令控制EVTOL飞行器进行一键着陆，使得EVTOL飞行器一键着陆至预设的位置点。飞行模式切换模块还可以根据飞行任务模块生成的飞行航路任务指令控制EVTOL飞行器进行定点飞行、定高飞行、定速飞行等。

本实施例的其他部分与上述实施例1-5任一项相同，故不再赘述。

实施例7：

本实施例在上述实施例1-6任一项的基础上进行改进，还包括安全锁定模块，所述安全锁定模块用于在EVTOL飞行器启动过程中对EVTOL飞行器的航电系统、伺服系统、动力系统进行解锁启动；所述安全锁定模块用于在EVTOL飞行器停机时中对EVTOL飞行器的航电系统、伺服系统、动力系统进行锁定关闭。

EVTOL飞行器起飞前要通过安全锁定模块对EVTOL飞行器的航电系统、伺服系统、动力系统进行一键解锁，以确定各系统的工作状态能够以进行正常的运转，特别是动力系统和伺服机构，避免造成人为操作造成飞行安全事故的发生。EVTOL飞行器降落后要通过安全锁定模块对EVTOL飞行器的各个系统进行一键加锁，以确定各系统工作状态停止，特别是动力系统和伺服机构，避免造成人为安全事故的发生。

本实施例的其他部分与上述实施例1-6任一项相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种EVTOL飞行控制系统，包括两台互为冗余异构设置的主飞控计算机与两台互为冗余异构设置的辅助飞控计算机，其特征在于，还包括与主飞控计算机以及辅助飞控计算机连接的飞行任务模块、状态性能检测模块、飞行模式切换模块、实时飞行导引模块、飞行保护模块、控制律匹配模块，所述飞行任务模块用于生成飞行航路计划任务并对生成的飞行航路计划任务进行虚拟演示以得与飞行环境不冲突的飞行航路任务指令，所述状态性能检测模块用于检测EVTOL飞行器的状态性能参数，所述飞行保护模块解算EVTOL飞行器的状态性能参数是否满足飞行航路任务指令的需求并对飞行航路任务指令进行优化；所述飞行模式切换模块根据飞行航路任务指令中的飞行模式要求切换EVTOL飞行器至相应的飞行模式；所述实时飞行导引模块采集EVTOL飞行器的实时飞行参数与外部环境数据，并根据实时飞行参数与外部环境数据生成实时导引指令；所述控制律匹配模块综合解算实时导引指令与飞行航路任务指令以生成控制律指令，并通过控制律指令实时控制EVTOL飞行器的伺服系统与动力系统。

2.根据权利要求1所述的一种EVTOL飞行控制系统，其特征在于，所述飞行任务模块包括飞行计划管理模块、飞行指令处理模块，所述飞行指令处理模块用于输入飞行航路任务指令至飞行计划管理模块，所述飞行计划管理模块从飞行计划数据库中选择设置EVTOL飞行器的飞行参数与飞行环境仿地数据，所述飞行计划管理模块根据飞行环境仿地数据生成虚拟飞行场景，并在虚拟飞行场景中根据飞行参数与飞行航路任务指令对EVTOL飞行器进行虚拟飞行演示，以判断EVTOL飞行器以当前的飞行参数与飞行航路任务指令进行飞行时是否会与虚拟飞行场景发生冲突；所述飞行指令处理模块对与虚拟飞行场景发生冲突的飞行航路任务指令进行优化，并将优化后的飞行航路任务指令发送至飞行模式切换模块与控制律匹配模块。

3.根据权利要求2所述的一种EVTOL飞行控制系统，其特征在于，所述飞行任务模块还包括与飞行计划管理模块、飞行模式切换模块、实时飞行导引模块连接的飞行阶段管理模块，所述飞行阶段管理模块对飞行计划管理模块生成的飞行航路任务指令以及飞行模式切换模块生成的模式切换指令进行解算以判断EVTOL飞行器处于起飞阶段、飞行阶段、着陆阶段，并将相应的阶段数据发送至实时飞行导引模块，所述实时飞行导引模块根据EVTOL飞行器所处的阶段进行阶段性导引。

4.根据权利要求3所述的一种EVTOL飞行控制系统，其特征在于，所述飞行任务模块还包括通告预警模块，所述通告预警模块对飞行指令处理模块输入的异常指令以及EVTOL飞行器的异常飞行状态进行通告预警。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种EVTOL飞行控制系统，其特征在于，所述状态性能检测模块包括状态检测模块、性能计算模块，所述状态检测模块用以检测EVTOL飞行器的状态数据，并将状态数据传输至飞行保护模块，所述飞行保护模块通过状态数据判断EVTOL飞行器是否处于正常状态，所述性能计算模块在EVTOL飞行器处于正常状态时对EVTOL飞行器的性能参数进行计算，并判断EVTOL飞行器的性能与飞行航路任务指令、飞行模式、实时导引指令是否匹配。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种EVTOL飞行控制系统，其特征在于，所述实时飞行导引模块包括仿地模块、避障模块、导引模块，所述仿地模块从飞行计划数据库中选择设置EVTOL飞行器的飞行环境仿地数据，并将飞行环境仿地数据发送至飞行模式切换模块与飞行计划管理模块；所述避障模块采集EVTOL飞行器的外部环境数据，并根据外部环境数据生成避障指令，所述导引模块根据飞行环境仿地数据、状态性能参数、避障指令进行解算以得到实时导引指令。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种EVTOL飞行控制系统，其特征在于，所述控制律匹配模块包括姿态控制律模块、速度控制律模块、位置控制律模块、高度控制律模块、角速率控制律模块、油门推力控制律模块、控制律分配模块，所述速度控制律模块用于生成速度控制指令，所述位置控制律模块用于生成位置控制指令，所述高度控制律模块用于生成高度控制指令，所述姿态控制律模块根据高度控制指令和位置控制指令生成姿态控制指令，所述角速率控制律模块根据姿态控制指令生成角速率控制指令；所述油门推力控制律模块根据速度控制指令、位置控制指令、高度控制指令生成油门推力控制指令；所述控制律分配模块根据角速率控制指令对EVTOL飞行器的伺服系统进行控制，所述控制律分配模块根据油门推力控制指令对EVTOL飞行器的动力系统进行控制。

8.根据权利要求7所述的一种EVTOL飞行控制系统，其特征在于，所述控制律匹配模块还包括过载限制模块，所述过载限制模块用于检测EVTOL飞行器的实时载荷，并根据实时载荷优化姿态控制指令。

9.根据权利要求1-4任一项所述的一种EVTOL飞行控制系统，其特征在于，所述飞行模式切换模块包括地面模式切换模块、自主飞行模式切换模块、人工操控模式切换模块，所述地面模式切换模块用于将EVTOL飞行器切换至地面模式，并控制EVTOL飞行器的航电系统工作，但控制EVTOL飞行器的伺服系统与动力系统停机；所述自主飞行模式切换模块用于将EVTOL飞行器切换至自动飞行模式，并控制EVTOL飞行器按照控制律指令进行自动飞行；所述人工操控模式切换模块用于将EVTOL飞行器切换至人工操作模式，使得EVTOL飞行器与地面指控站连接，通过地面指控站人工输入指令控制EVTOL飞行器。

10.根据权利要求1-4任一项所述的一种EVTOL飞行控制系统，其特征在于，还包括安全锁定模块，所述安全锁定模块用于在EVTOL飞行器启动过程中对EVTOL飞行器的航电系统、伺服系统、动力系统进行解锁启动；所述安全锁定模块用于在EVTOL飞行器停机时中对EVTOL飞行器的航电系统、伺服系统、动力系统进行锁定关闭。