WO2022242080A1 - 一种无人机软件远程升级及回滚的方法 - Google Patents

Abstract

本申请给出了一种无人机软件远程升级及回滚的方法，无人机包括存储区和无人机软件升级模块；对存储区进行划分，划分为主存储区、备存储区和数据区。

Description

一种无人机软件远程升级及回滚的方法

本申请要求于2021年05月19日提交中国专利局、申请号为202110543036.4、发明名称“一种无人机软件远程升级及回滚的方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请属于无人机技术领域，涉及软件升级，具体涉及一种无人机软件远程升级及回滚的方法。

背景技术

由于具有高机动性和低成本，无人驾驶空中飞行器(unmanned aerial vehicle，UAV)，也通常称为无人驾驶飞机或远程驾驶飞机，在过去几十年取得了广泛的应用。

由于无人机使用环境的多变，以及提高无人机控制功能的多样性，不断完善用户体验，均需要升级无人机软件。

现有无人机软件升级时，需无人机厂家人员现场进行无人机拆卸，使用线缆连接相关硬件设备后进行升级，升级效率低下，维护成本高昂。远程升级技术可以通过远程推送软件版本的形式完成软件版本更新，最大限度的不影响无人机的正常使用。避免了现场升级的风险和费用的不可控。

现有技术虽然对软件远程升级有较多研究，但针对无人机软件远程升级研究较少，另外当传输出现错误、文件拷贝出现错误或者升级过程中出现突发事 件时，并无保证无人机仍能正常工作的解决方案。因此设计一种无人机软件远程升级及回滚的方法势在必行。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请的目的在于，提供一种无人机软件远程升级及回滚的方法，解决现有技术中无人机软件升级费效比较低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

一种无人机软件远程升级及回滚的方法，所述的方法包括以下步骤：

无人机包括存储区和无人机软件升级模块；对存储区进行划分，划分为主存储区、备存储区和数据区；

主存储区和备存储区均用于存放无人机正常工作所需软件且存储相同版本软件，无人机软件升级模块仅对备份存储区软件进行升级操作；

数据区用于存放无人机升级任务过程中产生的各种数据，任何进程均可进行读写操作；

备存储区中的升级操作具体包括以下步骤：

步骤1，无人机软件升级模块接收到地面站升级指令，确认升级软件版本信息和当前备份区软件版本信息，并向地面站发送确认结果；若确定升级，则从数据区中划分一个临时版本区；

临时版本区用于存放更新软件版本和旧版本软件，升级任务完成后可撤销此分区；

步骤2，无人机软件升级模块接收地面站发送的升级软件版本，并存入临时版本区，进行数据校验；若校验结果错误，则删除升级软件版本，向地面站反馈结果；若校验结果正确，则升级模块将备存储区旧版本软件写入临时版本 区，将升级软件版本写入备存储区并覆盖旧版本软件，并将主存储区改为备存储区，将备存储区改为主存储区；

步骤3，无人机重新上电启动，进行上电BIT测试，若测试错误，则进行回滚操作，若测试正确，则重复步骤1～2，对当前备存储区中旧版本软件进行升级并测试，并将测试正确后的结果反馈至地面站，删除临时版本区，升级完成。

本申请还具有以下技术特征：

具体的，回滚操作包括以下步骤：

S1，无人机软件升级模块将当前升级程序的主存储区改为备存储区，将备存储区改为主存储区，并给无人机重新上电进行上电BIT测试，若测试正确，则无人机软件升级模块将临时版本区中的旧程序版本写入当前升级程序对应备存储区中，若测试错误，则说明无人机发生故障，需进行无人机故障排查；

S2，无人机软件升级模块修改当前升级程序存储区主备标志，将当前升级程序对应主存储区改为备存储区，备存储区改为主存储区，并给无人机重新上电，进行上电BIT测试，测试正确，则删除临时版本区，结束当前软件升级流程，测试错误，则说明当前无人机发生故障，需进行无人机故障排查。

可选的，升级指令包括无人机识别码、升级软件类型，软件版本信息，软件所需存储空间。

可选的，数据校验是首先进行CRC校验，将计算出的CRC校验值与升级文件中的CRC校验值进行比对，如果两者一致，则判断升级文件正确，并向地面站发送升级文件接收是否成功确认结果。

可选的，地面站包括一个或多个处理器和无人机软件升级程序。

可选的，主存储区包括主引导程序区、主操作系统区、主控制律区和主控制及管理软件区；备存储区包括备引导程序区、备操作系统区、备控制律区和备控制及管理软件区。

可选的，升级操作过程中，临时版本区中用于存储的新控制及管理软件，在升级结束时用于存储旧控制及管理软件，并在升级操作结束后删除临时版本区。

可选的，回滚操作过程中，临时版本区用于存储旧控制及管理软件，并在回滚操作结束后删除临时版本区。

可选的，存储区按功能划分，主存储区包括主操作系统、主用户软件和主驱动程序；备存储区包括备操作系统、备用户软件和备驱动程序。

本申请与现有技术相比，有益的技术效果是：

(Ⅰ)本申请通过对存储区进行分区，使得无人机既可以进行升级任务，也可以保持正常工作，无需中断无人机当前任务，相比传统的拆机升级方式，有效地避免了拆解设备的繁琐操作，规避了损坏无人机设备的风险，此外，无人机在升级过程在由外界不可控因素(例如突然掉电等)导致的非正常升级或升级失败的情况下，通过回滚操作仍可使用旧版本软件重新工作而不造成设备瘫痪，有效保证了升级过程的鲁棒性，解决了现有技术中无人机软件升级费效比较低的技术问题

(Ⅱ)本申请中在进行升级任务时，所有升级操作全部由软件完成，无需人工干预，更无需对无人机进行硬件或结构上改造，可应用于所有种类无人机，此外，并为载人飞机的软件升级提供了新思路。

附图说明

图1是本申请升级系统组成框图；

图2是本申请中地面站工作流程图；

图3是本申请无人机存储区划分示意图；

图4是本申请中无人机软件升级流程图；

图5是本申请中无人机软件版本变化图；

图6是本申请中无人机软件回滚流程图；

图7是本申请中无人机软件回滚时软件版本变化图；

图8是本申请无人机存储区的另一种划分示意图；

以下结合实施例对本申请的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

需要说明的是，本申请中的CRC的英文全称是Cyclic Redundancy Check，即表示循环冗余校验。

需要说明的是，本申请中的BIT的英文全称是built in test，即表示机内测试。

需要说明的是，本申请中费效比就是投入费用和产出效益的比值。

需要说明的是，本申请中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。

以下给出本申请的具体实施例，需要说明的是本申请并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本申请的保护范围。

实施例：

本实施例给出了一种无人机软件远程升级及回滚的方法，如图2所示，方法包括以下步骤：

无人机包括存储区和无人机软件升级模块；对存储区进行划分，划分为主 存储区、备存储区和数据区；

主存储区和备存储区均用于存放无人机正常工作所需软件且存储相同版本软件，无人机软件升级模块仅对备份存储区软件进行升级操作；

数据区用于存放无人机升级任务过程中产生的各种数据，任何进程均可进行读写操作；

备存储区中的升级操作具体包括以下步骤：

步骤1，无人机软件升级模块接收到地面站升级指令，确认升级软件版本信息和当前备份区软件版本信息，并向地面站发送确认结果；若确定升级，则从数据区中划分一个临时版本区；

临时版本区用于存放更新软件版本和旧版本软件，升级任务完成后可撤销此分区；

在本实施例中，因客户需求更改，需对无人机软件进行升级，维护人员通过网络远程操控地面站，对软件进行远程升级。

维护人员通过网络将软件升级版本下发至地面站，地面站向目标无人机发送升级任务，无人机软件升级模块接收任务并对比版本，确认是否升级并将结果向地面站反馈，并在数据区划分临时版本区。

以目前常用无人机为例，设计存储区分为10区，分别为主引导程序区、备份引导程序区、主操作系统区、备份操作系统区、主控制律区、备份控制律区、主控制及管理软件区、备份控制及管理软件区、临时版本区、数据区，如图3所示。

主引导程序区、备份引导程序区存放系统引导程序，其中主备引导程序区存放引导程序版本一致，通过分区标志确定主备。存储空间满足存储及升级需 求(例如引导程序为1M，则存储区划分稍大，为1.5M)，主备引导程序区除升级模块外，其余进程无法进行写操作；

主操作系统区、备份操作系统区存放操作系统文件，其中主备操作系统区存放操作系统版本一致，存储空间满足存储需求，通过分区标志确定主备。除升级模块外，其余进程无法进行写操作；

主控制律区、备份控制律区存放无人机控制律，其中主备控制律区存放控制律版本一致，存储空间满足存储需求，通过分区标志确定主备。任何进程(包括软件升级模块)不能进行写操作；

主控制及管理软件区、备份控制及管理软件区存放控制及管理软件，其中主备控制及管理软件版本一致，存储空间满足存储需求，通过分区标志确定主备。除升级模块外，其余进程无法进行写操作；

临时版本区用于临时存放升级及回滚版本，存储空间根据升级软件版本的大小进行分配，为版本三倍或以上存储空间(例如升级程序为1M，则临时版本区大小为3M)，此区域为临时区域，由升级模块在数据区临时划分，版本升级完成后即撤销，在版本升级期间，只有升级模块可以对临时版本区进行读写操作。

数据区，用于存放无人机任务过程中产生的各种数据，任何进程均可进行读写操作。

步骤2，无人机软件升级模块接收地面站发送的升级软件版本，并存入临时版本区，进行数据校验；若校验结果错误，则删除升级软件版本，向地面站反馈结果；若校验结果正确，则升级模块将备存储区旧版本软件写入临时版本区，将升级软件版本写入备存储区并覆盖旧版本软件，并将主存储区改为备存 储区，将备存储区改为主存储区；

在本实施例中，地面站收到升级反馈，向无人机发送升级版本，无人机升级模块将接收版本存入临时版本区，接收完升级版本后计算出校验值，并将计算出的校验值与升级版本中的文件校验值进行比对，以判断升级版本传输是否正确。版本校验结果发地面站。

版本校验错误，则地面站重新发送升级版本，重复上一步骤，如多次(≤3)上传校验不成功，则暂停升级操作，排查相关问题。

版本校验正确，无人机软件升级模块将备份版本区的版本写入临时版本区(与新版本不同的位置)，将临时版本区的新版本写入备份控制及管理软件区。升级模块对区域标记进行修改，主存储区标记为备，备存储区标记为主，无人机重新上电

步骤3，无人机重新上电启动，进行上电BIT测试，若测试错误，则进行回滚操作，若测试正确，则重复步骤1～2，对当前备存储区中旧版本软件进行升级并测试，并将测试正确后的结果反馈至地面站，删除临时版本区，升级完成。

在本实施例中，无人机上电后，从主存储区调用软件运行，开始进行上电BIT测试，如BIT正确，则无人机软件升级模块重复以上步骤，继续进行备份区版本升级，升级完成进行测试，测试正确，则撤销临时版本区，向地面站发送升级成功确认，地面站标记当前无人机升级成功，并对下一台无人机进行升级。

软件升级后如BIT不正确，无人机软件升级模块向地面站发送版本升级不成功信息，并自动进行回滚操作。软件升级模块修改分区标志，飞控计算机重新上电，进行BIT测试，测试结果正确，则修改分区标志，对当前备份存储区 进行回滚操作；如测试不正确，则向地面站返回错误信息，进行排故。

本申请是使用远程升级的方式对无人机软件进行升级的方法，提高了无人机软件升级的效率，节约了升级成本，升级过程不会对当前无人机的运行产生影响，同时拥有保障机制，升级不成功亦可回退至原版本，不会造成无人机因升级而无法使用。

作为本实施例的一种优选方案，回滚操作包括以下步骤：

S1，无人机软件升级模块将当前升级程序的主存储区改为备存储区，将备存储区改为主存储区，并给无人机重新上电进行上电BIT测试，若测试正确，则无人机软件升级模块将临时版本区中的旧程序版本写入当前升级程序对应备存储区中，若测试错误，则说明无人机发生故障，需进行无人机故障排查；

S2，无人机软件升级模块修改当前升级程序存储区主备标志，将当前升级程序对应主存储区改为备存储区，备存储区改为主存储区，并给无人机重新上电，进行上电BIT测试，测试正确，则删除临时版本区，结束当前软件升级流程，测试错误，则说明当前无人机发生故障，需进行无人机故障排查。

作为本实施例的一种优选方案，升级指令包括无人机识别码、升级软件类型，软件版本信息，软件所需存储空间。

作为本实施例的一种优选方案，数据校验是首先进行CRC校验，将计算出的CRC校验值与升级文件中的CRC校验值进行比对，如果两者一致，则判断升级文件正确，并向地面站发送升级文件接收是否成功确认结果。

作为本实施例的一种优选方案，地面站包括一个或多个处理器和无人机软件升级程序。

作为本实施例的一种优选方案，主存储区包括主引导程序区、主操作系统区、主控制律区和主控制及管理软件区；备存储区包括备引导程序区、备操作系统区、备控制律区和备控制及管理软件区。

作为本实施例的一种优选方案，升级操作过程中，临时版本区中用于存储的新控制及管理软件，在升级结束时用于存储旧控制及管理软件，并在升级操作结束后删除临时版本区。

作为本实施例的一种优选方案，回滚操作过程中，临时版本区用于存储旧控制及管理软件，并在回滚操作结束后删除临时版本区。

作为本实施例的一种优选方案，存储区按功能划分，主存储区包括主操作系统、主用户软件和主驱动程序；备存储区包括备操作系统、备用户软件和备驱动程序。

在本实施中，如图8所示，为存储区的另一种划分方式。

工业实用性

本申请可应用于无人机控制领域，在本申请实施例中，通过对存储区进行分区，使得无人机既可以进行升级任务，也可以保持正常工作，无需中断无人机当前任务，相比传统的拆机升级方式，有效地避免了拆解设备的繁琐操作，规避了损坏无人机设备的风险，此外，无人机在升级过程在由外界不可控因素(例如突然掉电等)导致的非正常升级或升级失败的情况下，通过回滚操作仍可使用旧版本软件重新工作而不造成设备瘫痪，有效保证了升级过程的鲁棒性，解决了现有技术中无人机软件升级费效比较低的技术问题。

Claims (10)

1. 一种无人机软件远程升级及回滚的方法，所述方法包括以下步骤：

   无人机包括存储区和无人机软件升级模块；对存储区进行划分，划分为主存储区、备存储区和数据区；

   其中，所述主存储区和备存储区均用于存放无人机正常工作所需软件且存储相同版本软件，无人机软件升级模块仅对备份存储区软件进行升级操作，所述数据区用于存放无人机升级任务过程中产生的各种数据，任何进程均可进行读写操作。
2. 根据权利要求1所述的无人机软件远程升级及回滚的方法，其中，所述回滚操作包括以下步骤：

   S1，无人机软件升级模块将当前升级程序的主存储区改为备存储区，将备存储区改为主存储区，并给无人机重新上电进行上电BIT测试，若测试正确，则无人机软件升级模块将临时版本区中的旧程序版本写入当前升级程序对应备存储区中，若测试错误，则说明无人机发生故障，需进行无人机故障排查；

   S2，无人机软件升级模块修改当前升级程序存储区主备标志，将当前升级程序对应主存储区改为备存储区，备存储区改为主存储区，并给无人机重新上电，进行上电BIT测试，测试正确，则删除临时版本区，结束当前软件升级流程，测试错误，则说明当前无人机发生故障，需进行无人机故障排查。
3. 根据权利要求1所述的无人机软件远程升级及回滚的方法，其中，所述升级指令包括无人机识别码、升级软件类型，软件版本信息，软件所需存储空间。
4. 根据权利要求1所述的无人机软件远程升级及回滚的方法，其中，所述数据校验是首先进行CRC校验，将计算出的CRC校验值与升级文件中的 CRC校验值进行比对，如果两者一致，则判断升级文件正确，并向地面站发送升级文件接收是否成功确认结果。
5. 根据权利要求1所述的无人机软件远程升级及回滚的方法，其中，所述地面站包括一个或多个处理器和无人机软件升级程序。
6. 根据权利要求1所述的无人机软件远程升级及回滚的方法，其中，所述的主存储区包括主引导程序区、主操作系统区、主控制律区和主控制及管理软件区；所述的备存储区包括备引导程序区、备操作系统区、备控制律区和备控制及管理软件区。
7. 根据权利要求1所述的无人机软件远程升级及回滚的方法，其中，所述的升级操作过程中，临时版本区中用于存储的新控制及管理软件，在升级结束时用于存储旧控制及管理软件，并在升级操作结束后删除临时版本区。
8. 根据权利要求2所述的无人机软件远程升级及回滚的方法，其中，所述的回滚操作过程中，临时版本区用于存储旧控制及管理软件，并在回滚操作结束后删除临时版本区。
9. 根据权利要求1所述的无人机软件远程升级及回滚的方法，其中，所述的存储区按功能划分，主存储区包括主操作系统、主用户软件和主驱动程序；所述的备存储区包括备操作系统、备用户软件和备驱动程序。
10. 根据权利要求1所述的无人机软件远程升级及回滚的方法，其中，所述备存储区中的升级操作具体包括以下步骤：

    步骤1，无人机软件升级模块接收到地面站升级指令，确认升级软件版本信息和当前备份区软件版本信息，并向地面站发送确认结果；若确定升级，则从数据区中划分一个临时版本区；

    所述的临时版本区用于存放更新软件版本和旧版本软件，升级任务完成后可撤销此分区；

    步骤2，无人机软件升级模块接收地面站发送的升级软件版本，并存入临时版本区，进行数据校验；若校验结果错误，则删除升级软件版本，向地面站反馈结果；若校验结果正确，则升级模块将备存储区旧版本软件写入临时版本区，将升级软件版本写入备存储区并覆盖旧版本软件，并将主存储区改为备存储区，将备存储区改为主存储区；

    步骤3，无人机重新上电启动，进行上电BIT测试，若测试错误，则进行回滚操作，若测试正确，则重复步骤1～2，对当前备存储区中旧版本软件进行升级并测试，并将测试正确后的结果反馈至地面站，删除临时版本区，升级完成。

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