CN117647925B - 一种多余度飞控计算方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种多余度飞控计算方法、装置、设备及存储介质，涉及飞行控制技术领域，方法包括：响应于第一控制端发送的故障信息，将所述第一控制端切换成第二控制端，其中，所述第二控制端包括多个子控制端，各所述子控制端均可控制飞行装置；计算各所述子控制端的控制优先级，并根据各所述子控制端的控制优先级，将各所述子控制端进行优先级排序，得到优先级序列；将所述优先级序列中排名处于前若干个子控制端作为主控制通道；通过所述主控制通道中的子控制端控制所述飞行装置。本申请具有的技术效果是：将控制端由主控端切换成备用端时，可以快速切换，确保飞行装置的控制连续性，减小了飞行风险。
Description
技术领域
本申请涉及飞行控制技术领域，具体涉及一种多余度飞控计算方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
无人机广泛应用于国防、生产、科研等领域，对其安全可靠的智能飞控系统提出了更高要求。传统的无人机控制系统通常只设置单一的主控制端，一旦主控制端出现故障，将直接导致无人机失控。
为提高系统可靠性，现有技术采用设置多个冗余控制端的方式实现故障容错。当主控制端出现故障时，会通过备用端进行控制，但是将控制端由主控端切换成备用端时，系统切换复杂，可能会导致切换过程中的短暂失控。这种短暂的失控可能导致无人机的飞行状态发生不可预知的改变，增加了飞行风险。
发明内容
本申请提供一种多余度飞控计算方法、装置、设备及存储介质，用于将控制端由主控端切换成备用端时，可以快速切换，确保飞行装置的控制连续性，减小了飞行风险。
第一方面，本申请提供了一种多余度飞控计算方法，方法包括：响应于第一控制端发送的故障信息，将所述第一控制端切换成第二控制端，其中，所述第二控制端包括多个子控制端，各所述子控制端均可控制飞行装置；计算各所述子控制端的控制优先级，并根据各所述子控制端的控制优先级，将各所述子控制端进行优先级排序，得到优先级序列；将所述优先级序列中排名处于前若干个子控制端作为主控制通道；通过所述主控制通道中的子控制端控制所述飞行装置。
通过采用上述技术方案，通过响应第一控制端的故障后切换到包括多个子控制端的第二控制端，计算每个子控制端的控制优先级并排序，选取排名靠前的子控制端形成主控制通道，再通过主控制通道中的子控制端来控制飞行装置的飞行，实现了飞控系统的多余度冗余设计。将控制端由主控端切换成备用端时，可以快速切换，确保飞行装置的控制连续性，减小了飞行风险。
可选的，所述计算各所述子控制端的控制优先级，并根据各所述子控制端的控制优先级，将各所述子控制端进行优先级排序，得到优先级序列，包括：获取各所述子控制端的自定义优先级；根据各所述子控制端的历史故障数据，对各所述子控制端的自定义优先级进行调整，得到各所述子控制端的第一控制优先级；根据各所述子控制端的当前电量、CPU处理能力及传感器数量，调整各所述子控制端的第一控制优先级，得到各所述子控制端的第二控制优先级；根据各所述子控制端的所述第二控制优先级的大小，按照从大到小的顺序，对各所述子控制端的所述第二控制优先级进行排序。
通过采用上述技术方案，在计算每个子控制端的控制优先级时，首先获取子控制端的预设优先级，然后结合历史故障数据调整预设优先级得到第一控制优先级，再根据子控制端的当前电量、CPU处理能力和传感器数量等参数调整第一控制优先级得到第二控制优先级，最后根据第二控制优先级的大小排序。这种计算控制优先级的技术方案，通过综合考虑子控制端的预设参数、历史维护记录和当前运行状态，能够比较全面地评估每个子控制端的控制能力好坏，使得排序结果更加准确合理，计算出的优先级序列也更加符合当前的系统状态。这样，在后续选取主备控制通道时，可以选到当前最优的子控制端组合，实现对系统控制性能和可靠性的最大优化，使有限冗余资源的使用效率最大化。
可选的，所述根据各所述子控制端的当前电量、CPU处理能力及传感器数量，调整各所述子控制端的第一控制优先级，得到各所述子控制端的第二控制优先级，包括：分配各所述子控制端的所述当前电量为第一权重、所述CPU处理能力为第二权重及所述传感器数量为第三权重；对各所述子控制端的所述当前电量进行评分，得到第一评分、对各所述子控制端的所述CPU处理能力进行评分，得到第二评分、对各所述子控制端的所述传感器数量进行评分，得到第三评分；将各所述子控制端的第一权重和所述第一评分进行算术相乘，得到第一分数；将各所述子控制端的第二权重和所述第二评分进行算术相乘，得到第二分数；将各所述子控制端的第三权重和所述第三评分进行算术相乘，得到第三分数；将所述第一分数、所述第二分数及所述第三分数进行算术相加，得到最终评分；根据所述最终评分，调整各所述子控制端的第一控制优先级，得到各所述子控制端的第二控制优先级。
通过采用上述技术方案，根据子控制端的当前电量、CPU处理能力和传感器数量来评估调整其控制优先级的技术手段，是通过将这三个参数分别设置权重，并根据当前状态给每个参数打分，再将权重和评分分别相乘求和，从而得到一个综合评分，再以该评分调整第一控制优先级以获取第二控制优先级。这种评估方式能够充分考虑各个子控制端在当前时刻的具体运行状态，对影响控制能力的多个因素进行量化打分，再通过设置权重形成评估模型，以定量、全面的方式评判每个子控制端的控制能力。这种当前状态驱动的控制优先级评估方法，使得排序结果更契合每个子控制端在该时刻的实际控制水平，优选出当前最优的控制端组合去完成控制任务，实现对冗余控制资源的合理分配，使系统的可靠性和安全性最大化。
可选的，所述将所述优先级序列中排名处于前若干个子控制端作为主控制通道之后，还包括：将所述优先级序列中排名处于前若干各子控制端作为主控制通道，将剩余子控制端作为备控通道，并将所述备控通道中的子控制端按照第二控制优先级进行排序。
通过采用上述技术方案，将排名靠前的子控制端作为主控制通道，剩余的作为备控通道，并按优先级对备控通道排序的技术手段，能够合理地利用计算出的优先级对有限的冗余控制资源进行排序分配。排名最优的子控制端被确定为主控制端，可最大限度发挥其控制性能，提高系统效率。剩余的子控制端作为备用以实现故障切换，且也按照优先级排序，一旦主控制端故障，可快速切换到备用通道中的最优子控制端，避免控制性能退化。同时保持备用通道内部的优先级顺序，也方便后续的多级切换。通过这种主备分配与排序的方式，可对有限冗余资源进行合理规划，使系统控制性能和可靠性都得到优化提高。
可选的，所述通过所述主控制通道中的子控制端控制所述飞行装置之后，还包括：采集所述主控制通道内各所述子控制端的状态数据；当所述状态数据为所述主控制通道内第一子控制端出现故障时，则选取所述备控通道内排名第一的子控制端替换所述第一子控制端。
通过采用上述技术方案，在主控制通道控制飞行后，实时采集每个子控制端的状态数据，一旦检测到主通道内某子控制端出现故障，则根据预先设置的备用通道的优先级序列选取优先级最高的子控制端替换故障一端，完成主备切换，并通过更新后的主控制通道继续稳定控制飞行。这种故障检测与快速内部切换的技术手段，实现了对主控制通道故障的即时响应和处理。系统可动态监测通道状态，在单个子控制端发生故障时快速切换，避免主通道全部失效，确保了控制连续性。同时按优先级选择备用子控制端进行替换，可使切换后的主控制通道依然保持较优控制性能。
可选的，所述当所述状态数据为所述主控制通道内第一子控制端出现故障时，则选取所述备控通道内排名第一的子控制端替换所述第一子控制端，包括：判断所述第一子控制端的故障类型；若所述故障类型为软故障，则运行自我诊断程序并重启所述第一子控制端；若所述故障类型为硬故障，则选取所述备控通道内排名第一的子控制端替换所述第一子控制端。
通过采用上述技术方案，通过判断出现故障的主控制端的故障类型，如果是软故障，则对其进行自诊断和重启尝试恢复;如果判定为硬故障，则直接从备用通道选择优先级最高的子控制端替换。这种针对不同故障类型采取不同处理措施的技术手段，合理利用了软故障可能通过软重启恢复控制能力的特点，避免了不必要的硬切换，提高了系统稳定性。当软重启无法恢复时再执行硬切换，可使复杂的硬切换步骤和优先级更新仅针对无法通过软件手段恢复的硬件故障，减少了切换次数，优化了控制流程。
可选的，所述方法还包括：将所述主控制通道中的多个子控制端设置为并联工作模式，以使多个子控制端共同发送控制指令控制所述飞行装置；获取所述多个子控制端共同发送的控制指令，将所述多个子控制端共同发送的控制指令进行逻辑运算，得到融合控制指令；将所述融合控制指令发送至所述飞行装置的执行部件，以使所述执行部件对所述飞行装置进行控制。
通过采用上述技术方案，通过让多个子控制端一起输出控制指令，并对各控制指令进行逻辑融合处理后再发送执行的技术手段，实现了同时利用多个控制端的资源进行协同控制。这种并联工作模式可以综合各个子控制端的优势，如一个控制端输出的控制指令在某参数上存在误差，可以通过其它控制端的输出进行修正，融合得到更加准确的控制量，从而提高控制精度。同时并联工作可消除单点故障的影响，出现个别控制端错误时其它控制端仍可工作，增强了可靠性。通过多个子控制端进行协同即时计算和资源共享，也可提升处理能力。
第二方面，本申请提供一种多余度飞控计算装置，所述装置包括：响应模块、计算模块、排序模块及输出模块；其中，所述响应模块，用于响应于第一控制端发送的故障信息，将所述第一控制端切换成第二控制端，其中，所述第二控制端包括多个子控制端，各所述子控制端均可控制飞行装置；所述计算模块，用于计算各所述子控制端的控制优先级，并根据各所述子控制端的控制优先级，将各所述子控制端进行优先级排序，得到优先级序列；所述排序模块，用于将所述优先级序列中排名处于前若干个子控制端作为主控制通道；所述输出模块，用于通过所述主控制通道中的子控制端控制所述飞行装置。
通过采用上述技术方案，通过响应第一控制端的故障后切换到包括多个子控制端的第二控制端，计算每个子控制端的控制优先级并排序，选取排名靠前的子控制端形成主控制通道，再通过主控制通道中的子控制端来控制飞行装置的飞行，实现了飞控系统的多余度冗余设计。将控制端由主控端切换成备用端时，可以快速切换，确保飞行装置的控制连续性，减小了飞行风险。
第三方面，本申请提供一种电子设备，采用如下技术方案：包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如上述任一种多余度飞控计算方法的计算机程序。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：存储有能够被处理器加载并执行上述任一种多余度飞控计算方法的计算机程序。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.将控制端由主控端切换成备用端时，可以快速切换，确保飞行装置的控制连续性，减小了飞行风险；
2.系统可动态监测通道状态，在单个子控制端发生故障时快速切换，避免主通道全部失效，确保了控制连续性。同时按优先级选择备用子控制端进行替换，可使切换后的主控制通道依然保持较优控制性能。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种多余度飞控计算方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种多余度飞控计算装置的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
附图标记说明：1000、电子设备；1001、处理器；1002、通信总线；1003、用户接口；1004、网络接口；1005、存储器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本申请实施例的描述中，“示性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
图1是本申请实施例提供的一种多余度飞控计算方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行；除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行；并且图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本申请公开了一种多余度飞控计算方法，如图1所示，该方法包括S101-S104。
S101，响应于第一控制端发送的故障信息，将第一控制端切换成第二控制端，其中，第二控制端包括多个子控制端，各子控制端均可控制飞行装置。
在一个示例中，本系统的飞行控制包括第一控制端和第二控制端。第一控制端是系统的主控制端，在正常情况下，它连接传感器，获取飞行状态数据，并根据控制算法生成控制指令，通过执行机构驱动飞行装置的各个部件，从而实际控制飞行装置的飞行。第二控制端是系统的备用冗余控制端，它包含多个子控制端。每个子控制端都拥有独立的处理器、传感器等资源，可以在第一控制端故障时独立控制飞行装置，子控制端之间存在优先级排序。飞行装置是本系统要控制的客体，它可以是一个全套的无人机系统，包含机架、推进系统、翼面系统等。飞行装置可以接收来子控制端的控制指令，并驱动自身的执行机构按指令运作，从而改变自身的飞行状态。
在飞行过程中，当第一控制端检测到自身出现故障时，会向系统发送故障信息。系统接收到第一控制端的故障信息后，为了避免第一控制端的故障影响飞行安全，需要将第一控制端切换为第二控制端，由第二控制端接管飞行控制任务。第二控制端在系统中采用了多余度冗余的结构，包含多个子控制端。每个子控制端都连接有传感器、执行机构等，均可以独立地对飞行装置进行控制。这样的结构设置可以保证即使第一控制端故障，通过快速切换到第二控制端中的任一子控制端，飞行装置仍可以继续保持控制，不会出现失控的情况，从而提高了系统的可靠性和安全性。
切换的具体流程是，系统首先断开第一控制端与飞行装置的连接，然后根据预先设定的子控制端优先级，选择一个子控制端与飞行装置建立连接，子控制端开始发送控制指令操控飞行装置。这样，当第一控制端故障时，系统可以在极短时间内完成到第二控制端的切换，确保飞行装置在切换瞬间不会出现失控，飞行安全性得以保障。
S102，计算各子控制端的控制优先级，并根据各子控制端的控制优先级，将各子控制端进行优先级排序，得到优先级序列。
在一个示例中，第二控制端包含多个子控制端，为了从中选择出控制性能最优、最可靠的子控制端快速接管飞行控制，需要计算每个子控制端的控制优先级，根据优先级对各个子控制端进行排序。
控制优先级的计算考虑了子控制端的自定义优先级、历史故障统计数据、当前电量、CPU处理能力和传感器数量等因素。系统会获取每个子控制端预先定义的优先级，并结合子控制端的历史故障统计数据对自定义优先级进行调整，得到第一控制优先级。然后，系统继续检测每个子控制端当前的电量水平、CPU处理速度、连接的各类传感器数量，根据这些数据进一步调整第一控制优先级，最终得到第二控制优先级。
根据所有子控制端计算出的第二控制优先级的大小进行排序，优先级较高、性能指标较好的子控制端会排在前面，得到完整的优先级序列。得到这个序列后，在后续主控制通道确定时，可以根据优先级选择性能和可靠性较高的子控制端。这样的控制优先级计算可以使得最终切换到的子控制端性能和可靠性都达到很高的水平，从而保证故障切换后飞行装置仍能得到最优的控制，提高系统的可用性。
在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施例，S102中：计算各子控制端的控制优先级，并根据各子控制端的控制优先级，将各子控制端进行优先级排序，得到优先级序列具体包括：
获取各子控制端的自定义优先级；根据各子控制端的历史故障数据，对各子控制端的自定义优先级进行调整，得到各子控制端的第一控制优先级；根据各子控制端的当前电量、CPU处理能力及传感器数量，调整各子控制端的第一控制优先级，得到各子控制端的第二控制优先级；根据各子控制端的第二控制优先级的大小，按照从大到小的顺序，对各子控制端的第二控制优先级进行排序。
在一个示例中，为了选择出控制性能和可靠性最优的子控制端组成主控制通道，系统需要对每个子控制端计算出一个综合考虑各因素的控制优先级。
首先，系统会获取每个子控制端的自定义优先级，这是子控制端默认的基础优先级。然后，系统根据历史统计的子控制端故障数据，对其自定义优先级进行调整，故障次数越多的子控制端，其优先级需要相应减低，得到第一控制优先级。
接着，系统会检测每个子控制端的当前电量、CPU处理速度以及连接的各类传感器数量。根据这些实时状态数据，系统继续调整第一控制优先级，使电量充足、处理性能强、传感器齐全的子控制端获得更高的第二控制优先级。
最后，系统会根据所有子控制端计算出的第二控制优先级进行排序，优先级数值较大的子控制端排在前面。排序后得到完整的优先级序列，此序列将作为主控制通道选择的依据。通过这样的多因素控制优先级计算方法，可以比较全面地评估每个子控制端的综合控制能力，将性能和可靠性最优的子控制端选入主控制通道，以保证故障切换后的系统控制效果。
假设第二控制端有3个子控制端A、B、C。各自的参数如下:A:自定义优先级80，历史故障次数10次；B:自定义优先级60，历史故障次数5次；C:自定义优先级70，历史故障次数3次；则第一控制优先级分别调整为:A:80-10=70；B:60-5=55；C:70-3=67。假设当前状态:A电量60%、CPU占用率40%、连接传感器数10个；B电量80%、CPU占用率20%、连接传感器数12个；C电量75%、CPU占用率30%、连接传感器数8个；则第二控制优先级分别评估调整为:A:70+6+8+7=91；B:55+8+9+8=80；C:67+7+7+6=87；则最终优先级序列为:A(91)>C(87)>B(80)。
根据各子控制端的当前电量、CPU处理能力及传感器数量，调整各子控制端的第一控制优先级，得到各子控制端的第二控制优先级具体包括：分配各子控制端的当前电量为第一权重、CPU处理能力为第二权重及传感器数量为第三权重；对各子控制端的当前电量进行评分，得到第一评分、对各子控制端的CPU处理能力进行评分，得到第二评分、对各子控制端的传感器数量进行评分，得到第三评分；将各子控制端的第一权重和第一评分进行算术相乘，得到第一分数；将各子控制端的第二权重和第二评分进行算术相乘，得到第二分数；将各子控制端的第三权重和第三评分进行算术相乘，得到第三分数；将第一分数、第二分数及第三分数进行算术相加，得到最终评分；根据最终评分，调整各子控制端的第一控制优先级，得到各子控制端的第二控制优先级。
在一个示例中，为了能够综合考虑各个影响子控制端控制性能的因素，对第一控制优先级进行调整，系统采用了一种按权重计算评分的方法。
系统预设子控制端的当前电量参数为第一权重，CPU处理能力为第二权重，传感器数量为第三权重。然后，系统根据各子控制端当前的电量、CPU占用率和传感器数量，分别计算出这三项的评分，评分越高表示该项性能越好。
接着系统将每个子控制端的电量评分与第一权重相乘得到第一分数，CPU评分与第二权重相乘得到第二分数，传感器评分与第三权重相乘得到第三分数。最后，把每个子控制端的第一分数、第二分数、第三分数相加，得到该子控制端的最终评分。根据所有子控制端算出的最终评分，系统增加或减少其第一控制优先级，得到调整后的第二控制优先级。评分越高的，第二控制优先级也越高。这样通过评分和权重相结合的计算方法，可以使电量、CPU和传感器这些影响因素都参与到优先级的计算中，得出能全面反映子控制端性能的第二控制优先级，为后续的排序选择提供依据。
假设有两个子控制端A、B，预设的权重为:第一权重(电量)=0.4；第二权重(CPU)=0.3；第三权重(传感器数量)=0.3；A的当前状态:电量评分8分；CPU占用率评分7分；传感器数量评分9分；B的当前状态:电量评分7分；CPU占用率评分8分；传感器数量评分6分。则计算过程为:A:第一分数:8 x 0.4 = 3.2；第二分数:7*0.3=2.1；第三分数:9*0.3 =2.7；最终评分:3.2+2.1+2.7=8。B:第一分数:7*0.4 =2.8；第二分数:8*0.3=2.4；第三分数:6*0.3=1.8；最终评分:2.8+2.4+1.8= 7。可以看出，通过权重计算评分，A的最终评分高于B，则A的第二控制优先级会高于B，这符合A在各项指标上的较好状况。
S103，将优先级序列中排名靠前的部分子控制端作为主控制通道。
在一个示例中，在计算出每个子控制端的控制优先级并进行排序后，系统会根据排序结果确定主控制通道，主控制通道是指实际接管飞行装置控制的那些子控制端。系统根据优先级序列，将排名靠前的部分子控制端确定为主控制通道，这些优先级最高的子控制端在各项性能指标和可靠性上都优于其他子控制端，其控制效果可以与第一控制端相当或更优，所以将它们确定为主控制通道，可以保证系统故障切换后飞行装置仍获得高质量的控制。
具体来说，系统会从优先级最高开始，按照优先级顺序选择若干个子控制端，建立它们与飞行装置之间的控制连接，并在连接建立后开始发送控制指令，同时，也会断开优先级较低的子控制端与飞行装置之间的连接。通过这样的主控制通道确定方法，系统可以实现一种性能优越、可靠性高的故障冗余控制结构，当第一控制端故障时，飞行装置可以快速切换到性能出色的子控制端上，从而保证系统的可用性。
将优先级序列中排名靠前的部分子控制端作为主控制通道之后，还包括：将优先级序列中排名靠前的部分子控制端作为主控制通道，将剩余子控制端作为备控通道，并将备控通道中的子控制端按照第二控制优先级进行排序。
在一个示例中，在根据第二控制优先级对所有子控制端进行排序后，系统进一步根据排序结果来确定主控制通道和备控制通道。系统从排序最优的子控制端开始，选择排名靠前的若干个子控制端作为主控制通道。这是因为这些子控制端的控制性能和可靠性都比较高，可以确保在第一控制端故障后，飞行装置仍能获得高质量的控制。
同时，系统将未进入主控制通道的其余子控制端确定为备控制通道。这些子控制端控制性能和可靠性相对较弱，但也可作为备选的冗余控制端。为了后续可能的切换替换，系统也会根据这些子控制端的第二控制优先级对它们进行排序。这样，在发生主控制通道子控制端故障时，系统可以快速从备控制通道中选择一个优先级最高、性能最佳的子控制端进行切换，既保证了主控制通道的控制质量，又增加了系统的冗余性和可靠性。
通过设置排序的主备控制通道，可以对不同性能水平的子控制端进行合理调度，使系统具有故障容错能力的同时，也能提供最优的控制质量。
S104，通过主控制通道中的子控制端控制飞行装置。
在一个示例中，在确定出主控制通道后，系统会切换到由主控制通道中的子控制端对飞行装置进行控制。之所以需要通过主控制通道进行控制，是因为主控制通道中的子控制端在各项性能和可靠性指标上优于其他子控制端，可以确保系统在第一控制端故障后，仍能提供高质量的控制，保证飞行任务的继续执行。
具体来说，主控制通道中的每个子控制端会按照正常的控制流程，通过连接的各类传感器获取飞行装置的实时状态，然后根据控制算法计算出控制指令，再通过执行机构驱动飞行装置的相应部件运动，多个子控制端可以并联工作，协同计算并发送控制指令。
相比第一控制端单一控制模式，这样的主控制通道的多余度冗余控制结构，可以提高系统可靠性，并通过多个子控制端的协同，获得更优的控制效果。在第一控制端故障后，系统可以快速切换到该控制模式，确保飞行装置不会出现失控，飞行安全性和可用性都得到保障。
通过主控制通道中的子控制端控制飞行装置之后，还包括：采集主控制通道内各子控制端的状态数据；当状态数据显示主控制通道内第一子控制端出现故障时，则选取备控通道内排名最优的子控制端替换第一子控制端；通过更新后的主控制通道内的子控制端控制飞行装置。
在一个示例中，在主控制通道的子控制端开始控制飞行装置飞行后，系统会实时监控采集每个子控制端的工作状态数据。包括CPU占用、内存使用、传感器运行等信息。当系统检测到主控制通道中第一个子控制端出现故障时，为了避免该故障影响飞行控制效果，需要及时进行替换。系统会在预先确定的备控制通道中选择一个第二控制优先级最高、性能最优的子控制端与第一子控制端进行热切换。
具体包括：系统先使该备控通道子控制端接管飞行装置的控制连接，同时断开第一子控制端与飞行装置的连接，备控通道子控制端上电后，立即开始执行控制任务，替换故障子控制端，系统控制不会出现中断。这样通过主备控制通道的设置，当主通道子控制端出现故障时，系统可以快速切换到性能较优的备通道子控制端，避免了单点故障，提高了系统的可用性和可靠性。
当状态数据为主控制通道内第一子控制端出现故障时，则选取备控通道内排名第一的子控制端替换第一子控制端，包括：判断第一子控制端的故障类型；若故障类型为软故障，则运行自我诊断程序并重启第一子控制端；若故障类型为硬故障，则选取备控通道内排名第一的子控制端替换第一子控制端。
在一个示例中，当系统检测到主控制通道的第一子控制端出现故障时，在进行替换前，需要先判断这是否为软故障还是硬故障。
对于软故障，比如程序死循环、内存泄漏等，系统会先尝试通过运行第一子控制端的自我诊断和修复程序，对其进行自我检测和重启操作，这种软故障可能对系统造成短暂的影响，但可以通过重启恢复。
如果诊断后确定第一子控制端为硬件故障，比如处理器损坏，则无法通过重启来修复，此时系统将直接选取备控制通道中第二控制优先级最高的子控制端与其进行热切换，替换故障子控制端，确保系统控制的连续性，同时还会更新主备控制通道内各子控制端的优先级顺序。
这样，通过区分软硬故障类型采取不同的处理策略，可以更精细化地对主控制通道子控制端故障进行处理，最大限度地提高系统稳定性，避免不必要的切换操作，同时也保证了在硬件故障时的快速切换，确保了系统的可用性。
方法还包括：将主控制通道中的多个子控制端设置为并联工作模式，以使多个子控制端共同发送控制指令控制飞行装置；获取多个子控制端共同发送的控制指令，将多个子控制端共同发送的控制指令进行逻辑运算，得到融合控制指令；将融合控制指令发送至飞行装置的执行部件，以使执行部件对飞行装置进行控制。
在一个示例中，为进一步提高飞行控制的质量和可靠性，系统支持将主控制通道中的多个子控制端设置为并联工作模式。
在该模式下，主控制通道中的子控制端不再独立工作，而是通过通信链路连接，共同分析飞行装置的状态，协同计算出控制指令。每个子控制端生成自己的控制指令后，将指令发送到系统的融合模块。融合模块获得来自每个子控制端的控制指令后，会根据设定的算法对所有控制指令进行逻辑运算，最终得到一组综合的融合控制指令，这组融合指令综合了各个子控制端的控制意图，是对系统最优控制的返回。
最后，系统会将融合的控制指令发送到飞行装置的执行机构，完成对飞行装置的协同控制。相比单一控制端，并联协同控制可以提高控制效果，并增加容错能力。这样通过并联工作模式，可以发挥主控制通道中多个子控制端的协同优势，既提高了系统控制性能，又增加了控制信道的冗余度，大大提高了系统的可靠性和安全性。
如，多个子控制端(如A、B、C)基于各自的传感器数据，独立计算出控制指令，如油门、方向等参数。每个子控制端将计算的控制指令广播到通信网络上，共享给其他控制端。每个子控制端接收到其他控制端的控制指令后，进行多数投票统计。如A收到:B的油门+15%，C的油门+18%，以及自己的+18%，则投票结果是+18%。投票结果将作为该子控制端的最终控制输出，如A的最终输出为油门+18%。每个子控制端依此流程统计投票并生成控制输出，最后发送给执行机构。执行机构收到来自多个控制端的相同控制指令，则确认这是投票生成的协同指令，并执行之。
基于上述方法，本申请还公开了一种多余度飞控计算装置，如图2所示，图2是本申请实施例提供一种多余度飞控计算装置的结构示意图。
一种多余度飞控计算装置，包括：响应模块、计算模块、排序模块及输出模块；其中，响应模块，用于响应于第一控制端发送的故障信息，将第一控制端切换成第二控制端，其中，第二控制端包括多个子控制端，各子控制端均可控制飞行装置；计算模块，用于计算各子控制端的控制优先级，并根据各子控制端的控制优先级，将各子控制端进行优先级排序，得到优先级序列；排序模块，用于将优先级序列中排名处于前若干个子控制端作为主控制通道；输出模块，用于通过主控制通道中的子控制端控制飞行装置。
需要说明的是：上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
请参见图3，为本申请实施例提供了一种电子设备的结构示意图。如图3所示，所述电子设备1000可以包括：至少一个处理器1001，至少一个网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，至少一个通信总线1002。
其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，用户接口1003可以包括显示屏（Display）、摄像头（Camera），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。
其中，网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。
其中，处理器1001可以包括一个或者多个处理核心。处理器1001利用各种接口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1005内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器1005内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选的，处理器1001可以采用数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）、可编程逻辑阵列（ProgrammableLogic Array，PLA）中的至少一种硬件形式来实现。处理器1001可集成中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU）、图像处理器（Graphics Processing Unit，GPU）和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器1001中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器1005可以包括随机存储器（Random Access Memory，RAM），也可以包括只读存储器（Read-Only Memory）。可选的，该存储器1005包括非瞬时性计算机可读介质（non-transitory computer-readable storage medium）。存储器1005可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器1005可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令（比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等）、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及的数据等。存储器1005可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器1001的存储装置。如图3所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及一种多余度飞控计算方法的应用程序。
在图3所示的电子设备1000中，用户接口1003主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储一种多余度飞控计算方法的应用程序，当由一个或多个处理器执行时，使得电子设备执行如上述实施例中一个或多个所述的方法。
一种电子设备可读存储介质，所述电子设备可读存储介质存储有指令。当由一个或多个处理器执行时，使得电子设备执行如上述实施例中一个或多个所述的方法。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必需的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所披露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其他的形式。
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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以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器中。基于这样的理解，本申请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全部或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器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。
Claims (9)
1.一种多余度飞控计算方法，其特征在于，所述方法包括：
响应于第一控制端发送的故障信息，将所述第一控制端切换成第二控制端，其中，所述第二控制端包括多个子控制端，各所述子控制端均可控制飞行装置；
计算各所述子控制端的控制优先级，并根据各所述子控制端的控制优先级，将各所述子控制端进行优先级排序，得到优先级序列；所述计算各所述子控制端的控制优先级，并根据各所述子控制端的控制优先级，将各所述子控制端进行优先级排序，得到优先级序列，包括：获取各所述子控制端的自定义优先级；根据各所述子控制端的历史故障数据，对各所述子控制端的自定义优先级进行调整，得到各所述子控制端的第一控制优先级；根据各所述子控制端的当前电量、CPU处理能力及传感器数量，调整各所述子控制端的第一控制优先级，得到各所述子控制端的第二控制优先级；根据各所述子控制端的所述第二控制优先级的大小，按照从大到小的顺序，对各所述子控制端的所述第二控制优先级进行排序；
将所述优先级序列中排名处于前若干的各子控制端作为主控制通道；
通过所述主控制通道中的子控制端控制所述飞行装置。
2.根据权利要求1所述的多余度飞控计算方法，其特征在于，所述根据各所述子控制端的当前电量、CPU处理能力及传感器数量，调整各所述子控制端的第一控制优先级，得到各所述子控制端的第二控制优先级，包括：分配各所述子控制端的所述当前电量为第一权重、所述CPU处理能力为第二权重及所述传感器数量为第三权重；对各所述子控制端的所述当前电量进行评分，得到第一评分、对各所述子控制端的所述CPU处理能力进行评分，得到第二评分、对各所述子控制端的所述传感器数量进行评分，得到第三评分；将各所述子控制端的第一权重和所述第一评分进行算术相乘，得到第一分数；将各所述子控制端的第二权重和所述第二评分进行算术相乘，得到第二分数；将各所述子控制端的第三权重和所述第三评分进行算术相乘，得到第三分数；将所述第一分数、所述第二分数及所述第三分数进行算术相加，得到最终评分；根据所述最终评分，调整各所述子控制端的第一控制优先级，得到各所述子控制端的第二控制优先级。
3.根据权利要求1所述的多余度飞控计算方法，其特征在于，所述将所述优先级序列中排名处于前若干个子控制端作为主控制通道之后，还包括：将所述优先级序列中排名处于前若干的各子控制端作为主控制通道，将剩余子控制端作为备控通道，并将所述备控通道中的子控制端按照第二控制优先级进行排序。
4.根据权利要求3所述的多余度飞控计算方法，其特征在于，所述通过所述主控制通道中的子控制端控制所述飞行装置之后，还包括：采集所述主控制通道内各所述子控制端的状态数据；当所述状态数据为所述主控制通道内第一子控制端出现故障时，则选取所述备控通道内排名第一的子控制端替换所述第一子控制端。
5.根据权利要求4所述的多余度飞控计算方法，其特征在于，所述当所述状态数据为所述主控制通道内第一子控制端出现故障时，则选取所述备控通道内排名第一的子控制端替换所述第一子控制端，包括：判断所述第一子控制端的故障类型；若所述故障类型为软故障，则运行自我诊断程序并重启所述第一子控制端；若所述故障类型为硬故障，则选取所述备控通道内排名第一的子控制端替换所述第一子控制端。
6.根据权利要求1所述的多余度飞控计算方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述主控制通道中的多个子控制端设置为并联工作模式，以使多个子控制端共同发送控制指令控制所述飞行装置；获取所述多个子控制端共同发送的控制指令，将所述多个子控制端共同发送的控制指令进行逻辑运算，得到融合控制指令；将所述融合控制指令发送至所述飞行装置的执行部件，以使所述执行部件对所述飞行装置进行控制。
7.一种多余度飞控计算装置，其特征在于，所述装置包括：响应模块、计算模块、排序模块及输出模块；其中，所述响应模块，用于响应于第一控制端发送的故障信息，将所述第一控制端切换成第二控制端，其中，所述第二控制端包括多个子控制端，各所述子控制端均可控制飞行装置；所述计算模块，用于计算各所述子控制端的控制优先级，并根据各所述子控制端的控制优先级，将各所述子控制端进行优先级排序，得到优先级序列；所述计算各所述子控制端的控制优先级，并根据各所述子控制端的控制优先级，将各所述子控制端进行优先级排序，得到优先级序列，包括：获取各所述子控制端的自定义优先级；根据各所述子控制端的历史故障数据，对各所述子控制端的自定义优先级进行调整，得到各所述子控制端的第一控制优先级；根据各所述子控制端的当前电量、CPU处理能力及传感器数量，调整各所述子控制端的第一控制优先级，得到各所述子控制端的第二控制优先级；根据各所述子控制端的所述第二控制优先级的大小，按照从大到小的顺序，对各所述子控制端的所述第二控制优先级进行排序；所述排序模块，用于将所述优先级序列中排名处于前若干的各子控制端作为主控制通道；所述输出模块，用于通过所述主控制通道中的子控制端控制所述飞行装置。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如权利要求1-6任意一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1-6任意一项所述的方法的计算机程序。
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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 | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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