基于单片机仲裁机制的相似余度飞控计算机内核开发与研究

更新时间：2020-02-11 13:50:43 大小：2M 上传用户：songhuahua 查看TA发布的资源 标签：单片机 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

随着无人机执行任务时间的大幅延长和功能的日益复杂，飞控系统发生故障的概率随之逐渐提高，对其可靠性也有了更苛刻的要求。作为飞控系统的核心部分，飞控计算机的可靠性对飞控系统整体可靠性具有极其重要的意义，通常采用余度技术对其进行设计。如今高端无人机大多采用表决机制的多余度策略对飞控计算机进行硬件冗余，取得了较好的应用效果。但这种设计方案也带来了体积和重量增加、能耗和成本高等一系列无法避免的技术问题，且这种余度方式从硬件结构上至少需要三台飞控计算机同时工作，对软件设计、时序匹配有极其复杂的要求。为有效解决多余度飞控计算机结构复杂、体积大、成本高等问题，提出了一种在相似二余度飞控计算机内核中引入单片机仲裁机制的研究方法。

首先，对飞控系统余度技术发展现状及各种余度方式的实际应用情况进行了较深入的研究，据此提出相似二余度飞控计算机内核的原理性架构，给出了一套具体、可工程化的设计方案，综合重量、体积等多方面因素对其整体性能进行了理论分析和工程设计。

其次，根据设计方案中对无人机飞控计算机的功能需求，合理配置基于PowerPC嵌入式内核的飞控计算机工作单元、备份单元以及单片机仲裁单元等硬件资源，以优化的结构、布局来构建余度飞控计算机硬件平台；通过软件编程实现飞控内核单元的自检、任务同步、并行数据采集、输出等功能。

再次，仲裁电路在本设计中发挥着至关重要的作用，重点设计和分析基于单片机仲裁机制的余度管理电路的构型，提出了切实可行的仲裁算法和在单片机中的实现方式。完善单片机仲裁单元对飞控内核单元信号的监控、仲裁机制，编程实现其既定的余度管理功能和对输出信号的切换控制。

最后，制订了有针对性的测试和验证方案，借助半物理仿真方法对相似二余度飞控计算机内核进行了逻辑功能和可靠性验证。通过对逻辑功能的反复考核和大量模拟故障注入的测试，得到的数据结果和设计的预期功能完全一致。测试结果表明，方案中的各项关键技术问题得到了有效解决，设计方法及思路的正确性得到了验证，余度飞控计算机的各项技术、性能指标能够满足无人机基本应用需求。