【技術實現步驟摘要】
本申請涉及無人機，特別是涉及一種無人機飛控系統。
技術介紹
1、無人機的飛行依賴于飛行控制系統(簡稱飛控)，飛控系統充當無人機的“大腦”，關鍵作用在于維持飛行的穩定性與安全性。該系統統稱由多個關鍵組件構成：
2、(1)中央處理單元(cpu)：作為飛控系統的中樞，負責處理由傳感器收集的數據，并基于這些數據執行飛行指令。
3、(2)傳感器套件：包括但不限于陀螺儀、加速度計、磁場傳感器、氣壓計和全球定位系統(gps)，這些傳感器共同監測無人機的姿態、定位和動態。
4、(3)驅動單元：包括電機和舵機，它們根據中央處理單元的指令進行動作，以實現無人機的飛行控制。
5、(4)無線通訊單元：用于無人機和遙控器或地面控制站之間的信息傳輸。
6、飛控系統的功能涵蓋了無人機的姿態控制、路徑規劃、遙控指令執行、自動飛行模式操作以及在遇到問題時的應急處理。其工作流程大致分為四個階段：從傳感器收集數據，cpu處理數據并制定飛行策略，驅動單元執行飛行動作，以及系統根據最新的反饋信息進行調整。
7、以目前的px4開源飛控系統為例，px4是一個高度模塊化和可擴展的開源項目，它能夠支持多種類型的無人機和機器人平臺。px4包括飛行控制棧和中間件兩個主要部分。
8、1、飛行控制棧：這是px4的核心，負責實現無人機的導航、制導和控制算法。它包括狀態估計器(如姿態估計和位置估計)、控制器(如pid控制器)、混控器和執行器等模塊。
9、2、中間件：這一層提供了硬件驅動、系統庫、
10、px4飛控系統的硬件通常基于pixhawk系列飛控板，這些飛控板搭載了高性能的微處理器(mcu)和豐富的外圍接口，能夠滿足不同無人機平臺的需求。飛控板通常配備有imu(慣性測量單元)、gps、氣壓計、磁力計等傳感器，以及連接電機和伺服作動器的pwm接口。
11、隨著無人機智能化需求越來越高，無人機上開始出現大算力的機載計算單元，通常是一個單獨的硬件模塊，模塊上具備大算力的cpu和npu，用于進行視頻圖像處理以及其它智能化的計算任務。
12、專利技術人認識到，現有的飛控硬件系統需要和機載計算單元共存并相互配合完成工作，兩個硬件系統共存會導致設備體積變大，機架安裝復雜，單獨的飛控硬件需要額外的成本。
技術實現思路
1、本申請提供了一種無人機混合部署飛控系統，旨在解決現有的飛控硬件系統需要和機載計算單元共存并相互配合完成工作，導致設備體積變大的技術問題。
2、一種無人機混合部署飛控系統，包括設置在無人機上的機載計算單元，所述機載計算單元的算力cpu包括多個核心，所述機載計算單元上通過混合部署方式安裝有飛行控制軟件；所述算力cpu的特定核心運行所述飛行控制軟件和rtos實時域；所述算力cpu的其他核心運行linux操作系統和智能計算域，智能計算域用于執行智能計算任務；算力cpu的不同核心通過通信總線連接。
3、上述方案中，可選地，所述飛控系統被配置為：
4、對無人機進行飛行控制需要的各類傳感器硬件資源，由所述rtos實時域進行管理；
5、所述特定核心與外部設備之間通信的數據傳輸接口，由所述rtos實時域進行管理；
6、所述特定核心與遙控之間通信的收發接口，由所述rtos實時域進行管理。
7、上述方案中，可選地，所述智能計算任務的計算結果，通過所述通信總線傳遞給所述rtos實時域。
8、上述方案中，可選地，所述特定核心包括主飛控核心和備份飛控核心，所述飛行控制軟件包括主飛行控制軟件和備份飛行控制軟件，所述rtos實時域包括主rtos實時域和備份rtos實時域；所述主飛控核心運行所述主飛行控制軟件和所述主rtos實時域，所述備份飛控核心運行所述備份飛行控制軟件和所述備份rtos實時域。
9、上述方案中，進一步可選地，，所述飛控系統被配置為：
10、所述飛行控制軟件運行需要的所有硬件外設以及通信接口，由所述主rtos實時域負責初始化，并默認由所述主rtos實時域使用；
11、所述備份rtos實時域對所有硬件外設以及通信接口，只做軟件初始化，不進行實際硬件配置；
12、所述主rtos實時域將運行時的關鍵數據保存到共享參數區，供所述備份rtos實時域更新本地狀態使用。
13、上述方案中，進一步可選地，所述飛控系統還被配置為：
14、所述飛行控制軟件使用的外設中斷，以及所述rtos實時域和所述智能計算域的核間通信中斷，均路由到所述主rtos實時域；
15、所述主rtos實時域發生故障后進入故障處理流程，主動發送通知給所述備份rtos實時域；若所述主rtos實時域不能發送故障通知，所述備份rtos實時域能夠通過心跳消息監測到所述主rtos實時域發生故障。
16、上述方案中，進一步可選地，所述飛控系統還被配置為：
17、所述備份rtos實時域的工作模式默認處于靜默模式，只從所述共享參數區同步參數；
18、當需要將所述備份rtos實時域升級為主rtos實時域時，通過修改中斷路由配置將所有外設中斷路由到所述備份rtos實時域，并將所述備份rtos實時域的工作模式從靜默模式變更為正常工作模式。
19、上述方案中，可選地，所述智能計算域與所述rtos實時域之間隔離。
20、相比現有技術，本申請至少具有以下有益效果：
21、1、本申請實施例所提供的無人機混合部署飛控系統，利用混合部署技術將飛控軟件直接部署到機載計算單元的一個多核心算力cpu上，實現飛控與智能計算共硬件平臺；將飛控軟件和智能計算任務混合部署在同一個機載計算單元的不同核心上，使得在需要配置機載計算單元的時候，不再使用單獨的飛控板卡；飛行控制軟件和智能計算任務共用一個算力cpu，不僅避免了多硬件模塊的冗余和體積增加，還有效降低了安裝復雜度和成本；算力cpu的特定核心負責運行飛控系統所需的飛行控制軟件，并且運行在一個實時操作系統(rtos)下，確保飛控系統的實時性和高優先級執行；而其他核心則運行linux操作系統，負責執行智能計算任務，如圖像處理、深度學習等；這種方式保證了飛控任務和智能計算任務的獨立性，同時避免了將飛控硬件和計算硬件分開部署所帶來的體積增大；飛控核心和智能計算核心各自專注于自己的任務，不需要額外的硬件支持來互相配合，大幅度減少了硬件設備的數量和體積。
22、2、雙飛控系統通過主飛控和備飛控之間的互備關系，實現了冗余備份。這意味著，兩個飛控系統(主飛控和備飛控)各自獨立工作，但保持同步，保證了系統在主飛控出現故障時，備飛控可以接管飛行控制任務；雙飛控架構可以在主飛控發生故障時自動進行故障檢測和系統切換，在傳統的單飛控系統中，如果飛控出現故障，可能會導致無人機失控，造成嚴重的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種無人機混合部署飛控系統，其特征在于，包括設置在無人機上的機載計算單元，所述機載計算單元的算力CPU包括多個核心，所述機載計算單元上通過混合部署方式安裝有飛行控制軟件；所述算力CPU的特定核心運行所述飛行控制軟件和RTOS實時域；所述算力CPU的其他核心運行Linux操作系統和智能計算域，智能計算域用于執行智能計算任務；算力CPU的不同核心通過通信總線連接。
2.根據權利要求1所述的無人機混合部署飛控系統，其特征在于，所述飛控系統被配置為：
3.根據權利要求1所述的無人機混合部署飛控系統，其特征在于，所述智能計算任務的計算結果，通過所述通信總線傳遞給所述RTOS實時域。
4.根據權利要求1所述的無人機混合部署飛控系統，其特征在于，所述特定核心包括主飛控核心和備份飛控核心，所述飛行控制軟件包括主飛行控制軟件和備份飛行控制軟件，所述RTOS實時域包括主RTOS實時域和備份RTOS實時域；所述主飛控核心運行所述主飛行控制軟件和所述主RTOS實時域，所述備份飛控核心運行所述備份飛行控制軟件和所述備份RTOS實時域。
5.根據權利要求4
6.根據權利要求5所述的無人機混合部署飛控系統，其特征在于，所述飛控系統還被配置為：
7.根據權利要求6所述的無人機混合部署飛控系統，其特征在于，所述飛控系統還被配置為：
8.根據權利要求1所述的無人機混合部署飛控系統，其特征在于，所述智能計算域與所述RTOS實時域之間隔離。
...【技術特征摘要】
1.一種無人機混合部署飛控系統，其特征在于，包括設置在無人機上的機載計算單元，所述機載計算單元的算力cpu包括多個核心，所述機載計算單元上通過混合部署方式安裝有飛行控制軟件；所述算力cpu的特定核心運行所述飛行控制軟件和rtos實時域；所述算力cpu的其他核心運行linux操作系統和智能計算域，智能計算域用于執行智能計算任務；算力cpu的不同核心通過通信總線連接。
2.根據權利要求1所述的無人機混合部署飛控系統，其特征在于，所述飛控系統被配置為：
3.根據權利要求1所述的無人機混合部署飛控系統，其特征在于，所述智能計算任務的計算結果，通過所述通信總線傳遞給所述rtos實時域。
4.根據權利要求1所述的無人機混合部署飛控系統，其特征在于，所述特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：笪禹，管延杰，李政，
申請(專利權)人：華郅北京技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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