一种无人机飞控系统和无人机的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]现有的无人机飞控系统通常没有余度设计，采用单CPU(Central ProcessingUnit，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。
[0004]作为改进，现有技术中还有米用CPLD (Complex Programmable Logic Device，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】
[0005]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。
[0006]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:
[0007]主CPU ；
[0008]从CPU ；
[0009]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。
[0010]进一步，还包括:
[0011 ]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。
[0012]进一步，还包括:
[0013]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。
[0014]进一步，还包括:
[0015]接口单元，所述接口单元与从CPU连接。
[0016]进一步，还包括:
[0017]接口单元，所述接口单元与主CPU连接。
[0018]进一步，主CPU与从CPU连接。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点:
[0022]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。
[0023]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。
[0024]进一步，还包括:
[0025]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。
[0026]与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点:
[0027]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】
[0028]图1是本实用新型第一实施例无人机飞控系统的示意图；
[0029]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；
[0030]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】
[0031]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。
[0032]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。
[0033]第一实施例
[0034]参考图1，本实施例提供一种无人机飞控系统，包括:
[0035]主CPU、从 CPU 和 IMU (Inertial measurement unit，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。
[0036]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。
[0037]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。
[0038]所述无人机飞控系统的工作方式如下:
[0039]所述主CPU能够正常工作时:
[0040]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。
[0041]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。
[0042]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。
[0043]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。
[0044]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。
[0045]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。
[0046]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。
[0047]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。
[0048]所述主CPU发生故障是指主CPU至少不能够控制IMIL
[0049]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。
[0050]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。
[0051]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。
[0052]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。
[0053]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。
[0054]第二实施例
[0055]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。
[0056]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。
[0057]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。
[0058]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。
[0059]所述无人的大致工作流程可以参考图3:
[0060]首先判断主CPU是否工作正常。
[0061]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。
[0062]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。
[0063]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。
【主权项】
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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】G05D1/00, G05B19/048
【公开号】CN205049929
【申请号】CN201520769846
【发明人】张 杰
【申请人】上海圣尧智能科技有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年9月30日