CN205049929U - 一种无人机飞控系统和无人机 - Google Patents

Abstract

一种无人机飞控系统，包括：主CPU；从CPU；惯性测量单元，惯性测量单元与主CPU和从CPU连接，主CPU在正常工作状态时，主CPU控制惯性测量单元；主CPU发生异常时，从CPU控制惯性测量单元。所述从CPU可以在主CPU发生故障时控制惯性测量单元，保证无人机的飞行安全。

Description

一种无人机飞控系统和无人机

技术领域

本实用新型涉及一种无人机飞控系统和无人机，特别涉及到一种具有应急功能的无人机飞控系统和无人机。

背景技术

由于无人机具有体型小、成本低等优势，而且随着飞控技术、通信技术和电子技术的快速发展，无人机的性能不断增强、类型不断增多，使其在军用领域和民用领域中的应用需求不断增大。

现有的无人机飞控系统通常没有余度设计，采用单CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)模式，一旦该CPU出现故障，无人机的飞控系统将无法工作，可能直接威胁无人机的飞行安全。

作为改进，现有技术中还有采用CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)等可编程逻辑器件作为接口控制的系统，但是，CPU在故障状态下，飞控系统也只能输出固定信号，影响无人机飞行安全。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是现有技术中，无人机飞控系统多采用单CPU，当该CPU出现故障时，会导致无人机飞控系统无法工作，直接威胁无人机的飞行安全。

为解决上述问题，本实用新型提供一种无人机飞控系统，包括：

主CPU；

从CPU；

惯性测量单元，惯性测量单元与主CPU和从CPU连接，主CPU在正常工作状态时，主CPU控制惯性测量单元；主CPU发生异常时，从CPU控制惯性测量单元。

进一步，还包括：

存储模块、导航模块和总线接口，所述存储模块、导航模块和总线接口与主CPU连接。

进一步，还包括：

存储模块、导航模块和总线接口，所述存储模块、导航模块和总线接口与从CPU连接。

进一步，还包括：

接口单元，所述接口单元与从CPU连接。

进一步，还包括：

接口单元，所述接口单元与主CPU连接。

进一步，主CPU与从CPU连接。

进一步，主CPU在正常工作状态下，主CPU定时向从CPU发送滴答信号。

进一步，主CPU发生异常时，从CPU向主CPU发送复位信号使主CPU复位。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

所述从CPU可以在主CPU发生故障时控制惯性测量单元，保证无人机的飞行安全。降低了现有技术中CPU出现故障时直接威胁无人机飞行安全的风险。

本实用新型还提供了一种无人机，包括机身、机翼、电机和螺旋桨，还包括上述的无人机飞控系统。

进一步，还包括：

遥控器和驱动系统，所述遥控器和驱动系统与接口单元连接。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

所述从CPU可以在主CPU发生故障时控制惯性测量单元，保证无人机的飞行安全。降低了现有技术中CPU出现故障时直接威胁无人机飞行安全的风险。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例无人机飞控系统的示意图；

图2是本实用新型第二实施例无人机的飞控系统的示意图；

图3是本实用新型第二实施例无人机飞控系统的工作流程。

具体实施方式

现有技术中，无人机飞控系统多采用单CPU，当该CPU出现故障时，会导致无人机飞控系统无法工作，直接威胁无人机的飞行安全。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

参考图1，本实施例提供一种无人机飞控系统，包括：

主CPU、从CPU和IMU(Inertialmeasurementunit，惯性测量单元)。所述主CPU与从CPU连接；所述IMU与主CPU和从CPU连接。

在本实施例中，无人机飞控系统还包括其他功能模块，如存储模块、导航模块和总线接口等，所述存储模块、导航模块和总线接口与主CPU连接。

在本实施例中，无人机飞控系统还包括接口单元，所述接口单元与从CPU连接。

所述无人机飞控系统的工作方式如下：

所述主CPU能够正常工作时：

主CPU读取IMU中的信息及其他功能模块的信息，完成飞行控制的全部控制逻辑及功能。

从CPU对从接口单元输入的信号进行采集和处理，并将处理后的信息发送给主CPU，主CPU接收到从CPU发送过来的信息后，会对该信息进行处理。

主CPU也可以发出控制指令，并将所述控制指令发送给从CPU，然后从CPU将控制指令发送给接口单元。

因为输入、输出信号的采集与处理需要消耗大量时间，采用双CPU模式，由从CPU处理输入输出信号，大幅降低了主CPU的负担，提高了飞控系统的整体性能。

其中，主CPU正常工作是指主CPU至少能够读取IMU中的信息，并对IMU进行控制。

主CPU正常工作时，主CPU会定时向从CPU发送滴答(tick)信号，以表征主CPU工作正常，同时可向从CPU发送控制指令。

主CPU能够正常工作时，从CPU对主CPU的复位控制信号被禁用，且从CPU不读取IMU信息，仅作为协处理器。

当主CPU发生故障时，主CPU无法定时向从CPU发送tick信号，从CPU在限定时间阈值内没能成功获得主CPU的tick信号，此时从CPU则判定主CPU发生故障，进入应急处理流程。

所述主CPU发生故障是指主CPU至少不能够控制IMU。

在应急处理流程中，从CPU可切断IMU与主CPU之间的通讯联系，从CPU直接读取IMU信息，并做惯性增稳控制，保证飞行安全，同时复位主CPU。

当再次收到主CPU的tick信号时，从CPU向主CPU反馈发生故障信号，以告知主CPU此次启动是因为主CPU发生了故障，以便主CPU执行相应的处理策略，同时从CPU断开与IMU的连接，恢复IMU与主CPU的连接。此后从CPU恢复对接口单元的输入、输出信息处理功能，飞控系统进入正常模式。

从CPU在主CPU正常工作时，仅对接口单元的输入、输出进行处理；当主CPU发生故障时，仅作基本增稳控制，故可采用低成本的处理器，保持了整个飞控系统维持在较低的成本。

在其他实施例中，所述其他功能模块也可以与从CPU连接，这样可以避免主CPU在发生故障时，从CPU无法处理所述其他功能模块的数据。

在其他实施例中，所述接口单元也可以与主CPU连接，防止在从CPU出现故障时，主CPU无法处理接口单元的输入信息、无法发送控制指令至所述接口单元。

第二实施例

本实施例提供一种无人机，包括机身、机翼、电机和螺旋桨(未示出)。所述电机驱动螺旋桨转动产生驱动力。

参考图2，所述无人机还包括第一实施例中所述的无人机飞控系统。

在本实施例中，所述无人机还包括遥控器和驱动系统(如电调、舵机等)，所述遥控器和驱动系统与接口单元连接。

从CPU通过接口单元采集遥控器的输入信息，定时向主CPU反馈，同时采集主CPU的控制指令，并通过接口单元将控制指令发送给驱动系统。

所述无人的大致工作流程可以参考图3：

首先判断主CPU是否工作正常。

如果主CPU工作正常，则主CPU与IMU进行连接，从CPU与IMU断开连接，并且，从CPU通过处理接口单元执行信号处理。

如果主CPU发生故障，则从CPU与IMU连接，主CPU与IMU断开连接，从CPU实施惯性增稳控制，同时发送复位信号至主CPU，直至主CPU能正常工作为止。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种无人机飞控系统，其特征在于，包括：

主CPU；

从CPU；

惯性测量单元，惯性测量单元与主CPU和从CPU连接，主CPU在正常工作状态时，主CPU控制惯性测量单元；主CPU发生异常时，从CPU控制惯性测量单元。

2.如权利要求1所述的无人机飞控系统，其特征在于，还包括：

存储模块、导航模块和总线接口，所述存储模块、导航模块和总线接口与主CPU连接。

3.如权利要求1所述的无人机飞控系统，其特征在于，还包括：

存储模块、导航模块和总线接口，所述存储模块、导航模块和总线接口与从CPU连接。

4.如权利要求1所述的无人机飞控系统，其特征在于，还包括：

接口单元，所述接口单元与从CPU连接。

5.如权利要求1所述的无人机飞控系统，其特征在于，还包括：

接口单元，所述接口单元与主CPU连接。

6.如权利要求1所述的无人机飞控系统，其特征在于，主CPU与从CPU连接。

7.如权利要求6所述的无人机飞控系统，其特征在于，主CPU在正常工作状态下，主CPU定时向从CPU发送滴答信号。

8.如权利要求6所述的无人机飞控系统，其特征在于，主CPU发生异常时，从CPU向主CPU发送复位信号。

9.一种无人机，包括机身、机翼、电机和螺旋桨，其特征在于，包括：

权利要求1-8任一所述的无人机飞控系统。

10.如权利要求9所述的无人机，其特征在于，还包括：

遥控器和驱动系统，所述遥控器和驱动系统与接口单元连接。