文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
无人机飞控系统实时余度软件设计
姓名:马秋瑜
申请学位级别:硕士
专业:软件工程
指导教师:吴成富
20070301
摘要随着高空长航时无人机可靠性技术的发展,研究出一种在飞机受到非致命性损伤和故障情况下仍能使飞机可靠飞行的高生存力飞行控制系统,对高空长航时飞机顺利完成任务是十分必要的。本文主要从硬件到软件研究了三余度飞控计算机的余度管理系统,重点从余度管理软件设计方面进行了论述与实践,并对其进行了开环实验与闭环仿真。本论文的主要结构如下:一、综合分析了国内外无人机技术的发展现状及趋势,并引入了余度管理策略在无人机中应用。二、根据余度技术思想,对三余度飞控计算机系统的容错方案进行了比较和验证,给出了三余度飞控计算机系统硬件需求与软件需求,并根据需求提出了具体的软硬件设计方案。三、搭建余度飞控计算机系统的硬件平台,根据硬件设计方案,进行板卡的选型,数据通路的设计,三余度表决板的搭建,为余度软件设计提供了硬件基础。四、开展了三余度飞控计算机的软件设计。对软件中的数据,三机同步技术、三机交叉通讯和三机输入输出比较监控技术进行了详细的方案设计,并给出了具体的软件开发流程。五、对设计的三余度飞控系统进行开环测试与闭环仿真。验证了三余度飞控计算机系统软件合理性、正确性和可靠性,满足了设计要求。关键词:无人机,三余度,飞控计算机,系统软件,半物理仿真西北工业大学硕士学位论文
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第一章绪论本文研究背景无人机俏奕思菔环苫由动力驱动,机上无人驾驶,可重复使用的航空器】。它以无需担心人员伤亡,低廉的研制经费,起落方式多样以及突出的使用效果等优点越来越受到各个国家的重视。随着各种航空和电子技术的发展,无人机在性能上得到迅速的发展,研究高空长航时无人机逐渐成无人机研究与发展的目标。因此可靠性的研究也就成为无人机研究的一个重点。为了缩短与国际发达国家间在无人机技术上的差距,我国加强了无人机可靠性研究,增加投资力度,在“十五”规划和“十一五”远景规划中将有不少无人机相关项目列入其中。随着无人机相关技术的发展,无人机在军事和民用领域都有广泛的应用前景。在军事方面,无人机可作为空中侦察和武器平台,通过携带不同的设备和装备来执行侦察,空战,对地攻击,电子干扰,目标定位,效果评估等任务。在民用方面,无人机可用于进行地图测绘、空中通讯、人工降雨、气象探测、森林调查、大气和海洋取样研究等。近年来,随着各种航空和电子技术的发展,使无人机在性能上得到突飞猛进的发展。随着无人机飞行功能的日益增多,任务要求越来越复杂,使飞行控制系统变的越来越复杂,从而出现故障频率将越来越高。在现代战争中,对飞机的长航时要求越来越高。美国就重点发展三军通用的长航时无人机。所谓长航时无人机指能在空中连续工作十几至几十小时的无人机,通常在米~字懈呖辗尚小K匦璞赣型ㄐ胖继设备和数字链路,以确保数据、图象实时传输给地面指挥中心【俊在伊拉克战争中,美国的远程轰炸机,从本土出发经过空中加油到伊拉克去执行任务。同样,无人机也要求长时间航行,进行远距离执行相应的任务,要求无人机的续航能力不断提高,比如美国的“环球鹰”无人机置暗俣雹,它是一种适用于在低等至中等威胁环境下执行侦察任务的远程长航时无人机。该无人机空机重吨,机载燃料超过郑祝碚祝艨帐奔之略,它是一种西北工业大学硕士学位论文
课题的来源小时,最大不加油航程为蚬ɡ铮茉万米飞行高度昼夜侦察。该长航时无人机将成为世纪初美军远程无人机的中坚。又如美国的“捕食者”无人机,前额突出的“捕食者”中空续航无人机在未来相当一段时间内仍是美军远程无人机,主要用于前线部队,为陆军旅和陆战队特遣部队提供电子光学和红外情报。年眨揽站つ诶箍站氐觳旎卸幼氨噶耸着“捕食者”无人机。它长约祝碚乖祝畲笊祝髡桨刖ɡ铮畛ば绞奔湮∈保罩ń铩;显赜凶酆峡拙独状铩电子光学和红外传感器,能从简易机场或舰船甲板上起飞,不需要降落伞或拦阻索。这种飞机在波黑参加过作战,飞行记录为任务小时,证明了其作战的价值和能力。飞行控制系统是无人机的核心,而飞控计算机是飞行控制系统的核心部件。它由飞行控制计算机主机刂坡杉扑恪⒂喽裙芾怼等⑶爸媒涌输入到主机的信号处理、成型、转换接口:模拟接口、离散接口、数字接口及相应的信号处理线路⒑笾媒涌计算机的输出信号处理接口:模拟接口、离散接口、数字接口及相应的信号处理线路⒓扑慊褂眉跋低呈褂玫牡缭亦称二次电源⒐收下呒缏贰⑿畔⑼ㄐ抛芟咦槌伞7煽丶扑慊哂锌煽啃砸G蟾撸砑工作量大等技术特点【。它由自主处理器,输入/输出部分,模拟电子及电源部件等组成,实际上是一种前后置接口加数字处理机的数模混合系统的构型。目前在我国无人机的飞控计算机基本采用单机飞控计