基于FlexRay總線飛行控制計算機核心單元設計.pdf

1、飛行控制計算機是無人機飛行控制系統(tǒng)最關鍵的部件，承載飛行管理、飛行控制律解算、任務設備管理、系統(tǒng)異常檢測和故障處理等復雜任務。隨著無人機飛行任務復雜程度增加，飛行控制計算機的功能和性能陷入瓶頸狀態(tài)，突出體現(xiàn)在信息處理能力裕量降低，數(shù)字傳感器接口資源緊缺，內(nèi)部總線負載過重，總線通信效率和可靠性受限。為突破上述制約因素，本文開展了基于FlexRay總線飛行控制計算機核心單元的設計和FlexRay總線技術研究。
　　首先，介紹了國內(nèi)外分

2、布式余度飛行控制計算機、FlexRay總線技術的研究現(xiàn)狀以及樣例分布式飛行控制計算機的結構特點，針對處理器性能和串行接口資源不足的問題，給出了中央處理單元和串行通信接口單元的總體設計方案；同時，分析了采用FlexRay總線技術替換CAN總線的可行性、Flex Ray總線的基本通信機制和實現(xiàn)方案，以解決飛行控制計算機內(nèi)部總線信息傳輸能力問題。
　　其次，采用模塊化設計思想，完成了以MPC8280為核心的中央處理單元、以FPGA為核心

3、的串行通信接口單元軟硬件的詳細設計與開發(fā)，提高了核心單元的處理性能和通信能力，滿足高性能無人機飛行控制的需求。再次，分析研究了樣例分布式飛行控制計算機內(nèi)部總線數(shù)據(jù)流以及通信需求，制定了飛行控制計算機內(nèi)部FlexRay總線的通信協(xié)議和余度管理策略，提高了總線通信準確性與可靠性，降低了總線負載。
　　最后，為驗證核心單元和FlexRay總線的功能和性能，設計和開發(fā)了基本性能測試和系統(tǒng)集成測試的環(huán)境與方案，試驗結果驗證了中央處理單元、串