本實用新型屬于電子技術領域，尤其涉及一種基于FPGA分布式高安全性的飛行控制系統(tǒng)。

背景技術：

無人機用途十分廣泛，在軍事上，可用于制造虛擬目標、勘察敵情、打擊敵人等；在民用上，主要用于高壓線路檢修、測繪、噴灑農(nóng)藥等。因此，近幾年來，無人機受到越來越多的關注，其應用前景十分明朗。但由于飛行控制器系統(tǒng)（以下簡稱飛控）自身的穩(wěn)定性欠佳，常由于電路元件問題，或者外界干擾問題引發(fā)飛控癱瘓，從而導致墜機事故，輕則造成財產(chǎn)損失，重則危及人身安全。因此研制出一種具有高安全性性，高可靠性，安裝方式靈活等特點的新型飛控，對保障無人機安全飛行具有重要的意義。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于FPGA分布式高安全性的飛行控制系統(tǒng)，旨在解決上述的技術問題。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種基于FPGA分布式高安全性的飛行控制系統(tǒng)，所述飛行控制系統(tǒng)包括若干飛控子系統(tǒng)及仲裁器，若干所述飛控子系統(tǒng)的輸出端分別連接所述仲裁器的輸入端；所述飛控子系統(tǒng)，用于讀取各個傳感器數(shù)據(jù)，進行飛行姿態(tài)計算，運行控制算法，并輸出飛行控制數(shù)據(jù)；所述仲裁器，用于接收各個飛控子系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)去除最大值和最小值并求出平均值，根據(jù)平均值選出最接近的飛行數(shù)據(jù)并輸出控制飛行。

本實用新型的進一步技術方案是：若干所述飛控子系統(tǒng)相同，其包括加速度傳感器、陀螺儀、羅盤、多個氣壓計傳感器及中央處理器MCU，所述中央處理器MCU的輸入端分別連接所述加速度傳感器的輸出端、陀螺儀的輸出端、羅盤的輸出端及每個所述氣壓計傳感器的輸出端。

本實用新型的進一步技術方案是：所述仲裁器采用的是FPGA構建平臺。

本實用新型的進一步技術方案是：每個所述飛控子系統(tǒng)與所述仲裁器之間采用的是CAN總線連接。

本實用新型的進一步技術方案是：所述氣壓計傳感器為四個。

本實用新型的另一目的在于提供一種飛行裝置，所述飛行裝置包括權利要求1-5任一項所述的飛行控制系統(tǒng)及飛行器，所述飛行控制系統(tǒng)設于所述飛行器上。

本實用新型的有益效果是：飛控的高度安全性與可靠性，子飛控體積小、安裝方便可以分布安裝在機艙內的各個地方，充分利用有限空間，可以根據(jù)安全等級增減子飛控數(shù)量，對應安全性要求特別高的場合可以安裝多個子飛控，對于安全性較低的場合可以少裝子飛控，從而減少成本，維護方便，出現(xiàn)故障的子飛控，可以單獨更換，無需取下整個飛控系統(tǒng)進行維修。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的基于FPGA分布式高安全性的飛行控制系統(tǒng)的結構框圖。

具體實施方式

圖1示出了本實用新型提供的基于FPGA分布式高安全性的飛行控制系統(tǒng)，所述飛行控制系統(tǒng)包括若干飛控子系統(tǒng)及仲裁器，若干所述飛控子系統(tǒng)的輸出端分別連接所述仲裁器的輸入端；所述飛控子系統(tǒng)，用于讀取各個傳感器數(shù)據(jù)，進行飛行姿態(tài)計算，運行控制算法，并輸出飛行控制數(shù)據(jù)；所述仲裁器，用于接收各個飛控子系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)去除最大值和最小值并求出平均值，根據(jù)平均值選出最接近的飛行數(shù)據(jù)并輸出控制飛行。

若干所述飛控子系統(tǒng)相同，其包括加速度傳感器、陀螺儀、羅盤、多個氣壓計傳感器及中央處理器MCU，所述中央處理器MCU的輸入端分別連接所述加速度傳感器的輸出端、陀螺儀的輸出端、羅盤的輸出端及每個所述氣壓計傳感器的輸出端。

所述仲裁器采用的是FPGA構建平臺。

每個所述飛控子系統(tǒng)與所述仲裁器之間采用的是CAN總線連接。

所述氣壓計傳感器為四個。

本實用新型的另一目的在于提供一種飛行裝置，所述飛行裝置包括行控制系統(tǒng)及飛行器，所述飛行控制系統(tǒng)設于所述飛行器上。

飛控采用多重冗余硬件結構，即使一部分硬件出現(xiàn)故障，冗余部分仍然能夠正常工作，從而保證無人機繼續(xù)飛行，并提示操作人員盡快著陸，著陸后更換故障部件即可。

飛控采用若干個飛控子系統(tǒng)（后簡稱子飛控）與一個仲裁器，通過總線方式把子飛控與仲裁器相連。子飛控自身已能夠單獨控制無人機，由仲裁器選擇其中最可信的子飛控的飛行控制數(shù)據(jù)，輸出到飛行器。因子飛控體積小、安裝方便可以分布安裝在無人機機艙內的各個地方。

子飛控采用加速度傳感器，陀螺儀，羅盤，氣壓計四個傳感器與一個小型CPU,CPU通過讀取各種傳感器數(shù)據(jù)，進行飛行姿態(tài)計算，運行控制算法，最終輸出飛行控制數(shù)據(jù)。

總線采用CAN總線，因其有抗干擾能力強，速率高的特點。各個子飛控的控制數(shù)據(jù)打包成一幀數(shù)據(jù)，通過CAN總線發(fā)送到數(shù)據(jù)仲裁器。

數(shù)據(jù)仲裁器采算法如下:仲裁處理對象是各個子飛控發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，先對數(shù)據(jù)去除最大值與最小值，再求出平均值，最后選出與平均值最接近的數(shù)據(jù)。

由于仲裁器在整個系統(tǒng)中的地位非常重要，如果仲裁器癱瘓飛行器將不可避免地導致墜機，因此必須運行于可靠性極高的平臺。系統(tǒng)采用FPGA平臺構造仲裁器而不是常用的CPU平臺。FPGA內部是采用邏輯電路結構對數(shù)據(jù)仲裁，不存在程序出錯，系統(tǒng)癱瘓等CPU常見問題，因此可靠性極高。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。