基于FlexRay的三余度飛行控制計算機設計.pdf

1、飛行控制計算機作為無人機的核心，其安全性和可靠性要求是所有機載子系統(tǒng)中最高的。為提高飛行控制計算機的安全性和可靠性，采用余度技術，通過改善系統(tǒng)的故障診斷與容錯性能，最大程度地降低甚至消除故障對系統(tǒng)正常工作的影響。結合樣例無人機對余度控制系統(tǒng)的實際需求，本文設計了一種基于FlexRay總線的三余度飛行控制計算機。
　　論文首先從余度級別及其結構以及工作方式和冗余通道數(shù)據(jù)傳輸方式等方面進行了分析，確定了基于FlexRay總線的熱備份相

2、似三余度飛行控制計算機的研究目標，并在此基礎上，完成了三余度飛行控制計算機的總體方案設計。
　　其次，根據(jù)飛行控制系統(tǒng)接口設計需求，配置了相應的硬件資源。采用模塊化設計思想，完成了核心板最小系統(tǒng)、通信功能單元、總線通信鏈路以及電源模塊的原理圖設計和PCB板制作，并設計了各功能模塊的底層驅(qū)動程序。為實現(xiàn)三余度飛行控制計算機“軟件表決-硬件仲裁”的二級表決功能，完成了仲裁板表決電路的理論設計。
　　然后，利用系統(tǒng)軟件功能模塊劃分

3、的特點，研究無人機飛行控制與管理軟件，實現(xiàn)了對各模塊的控制與管理調(diào)度功能；并以三余度飛行控制計算機跨通道同步、通信鏈路數(shù)據(jù)傳輸、故障檢測與診斷和系統(tǒng)重構與恢復為設計重點，實現(xiàn)了系統(tǒng)輸入和輸出的故障檢測與處理。
　　最后，搭建硬件測試平臺，對單通道硬件和底層驅(qū)動軟件設計的可行性和正確性進行了系統(tǒng)的驗證；同時開發(fā)了測試軟件，通過注入模擬故障完成了無人機飛行控制與管理軟件余度管理功能的驗證。測試結果表明，設計的三余度飛行控制計算機故障覆