1.本发明属于航空工程技术领域，具体涉及一种高原型无人机的燃油控制系统及高原型无人机。
背景技术：2.无人机在高原飞行作业时，受到大气压力的影响，燃油存在沸点降低的问题，会对无人机的性能与飞行安全造成影响，因此需要在合适的时候对无人机燃油进行增压处理，确保无人机在高原环境下燃油油箱压力符合安全燃油油压。
3.因此期待一种高原型无人机的燃油控制系统，能够保证无人机飞行安全。
技术实现要素：4.本发明的目的是提出一种高原型无人机的燃油控制系统及高原型无人机，能够调控无人机油箱的压力，保证无人机飞行安全。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种高原型无人机的燃油控制系统，所述无人机包括增压机构和油泵，所述增压机构用于对所述无人机的油箱进行密封加压，所述燃油控制系统包括燃油控制器，所述燃油控制器与飞控计算机双向通信，
6.所述燃油控制器用于：
7.采集处理所述无人机的状态参数数据并将所述状态参数数据发送给所述飞控计算机，所述状态参数数据包括燃油温度和外界环境压力；
8.根据所述无人机的状态参数数据自动控制所述增压机构的开启或关闭；
9.接收来自所述飞控计算机的控制指令，所述控制指令包括油泵控制指令，根据所述油泵控制指令控制油泵的工作状态。
10.可选方案中，所述控制指令还包括手动控制指令和压力控制指令，所述燃油控制器接收到所述手动控制指令后，停止自动控制所述增压机构开启或关闭，并根据所述压力控制指令控制所述增压机构开启或关闭。
11.可选方案中，所述根据所述无人机的状态参数数据自动控制所述增压机构开启或关闭包括：
12.当(1-(37.8-t)/75)2*p
reid
≤p
s-6时，所述燃油控制器控制所述增压机构关闭；
13.当(1-(37.8-t)/75)2*p
reid
＞p
s-6时，所述燃油控制器控制所述增压机构开启；
14.其中，t表示燃油温度，单位为℃，p
reid
表示燃油雷德蒸汽压，单位为kpa，ps表示外界环境压力，单位为kpa。
15.可选方案中，状态参数数据还包括油箱压力，当(1-(37.8-t)/75)2*p
reid
＞p
s-6，且p
tank-ps＞20时，所述燃油控制器向所述飞控计算机发送过增压报警信号，所述飞控计算机向所述燃油控制器发送所述手动控制指令；其中，p
tank
表示油箱压力，单位为kpa。
16.可选方案中，所述燃油控制器还用于：满足以下公式时向所述飞控计算机发送安全警报，
17.(1-(37.8-t)/75)2*p
reid
＞p
tank-2
18.其中，t表示燃油温度，单位为℃，p
reid
表示燃油雷德蒸汽压，单位为kpa，p
rank
表示油箱压力，单位为kpa。
19.可选方案中，所述增压机构包括气泵和电动活门，所述增压机构开启时，所述电动活门闭合以密封所述油箱，所述气泵向密封后的所述油箱充气；所述增压机构关闭时，所述电动活门打开，使所述油箱与大气连通，所述气泵停止充气。
20.可选方案中，所述燃油控制器包括多个模拟量采集接口，每个所述模拟量采集接口连接一个传感器，所述传感器采集的所述无人机的状态参数数据包括：主油泵电流、副油泵电流、所述燃油温度、燃油压力、主燃油油量、副燃油油量、油箱压力和所述外界环境压力。
21.可选方案中，所述燃油控制器包括多个数字量采集接口，所述数字量采集接口采集的所述无人机的状态参数数据包括：低油量报警信号、主油泵状态、副油泵状态、气泵状态、电动活门状态、故障码、增压系统状态、过增压报警信号、增压手动或自动显示。
22.可选方案中，所述燃油控制器通过所述状态参数数据获取燃油油量，并监测所述无人机的主油泵和副油泵的供电电流。
23.本发明还提供了一种高原型无人机，包括上述的增压机构和所述燃油控制系统。
24.本发明的有益效果在于：
25.本发明通过燃油控制器自动控制增压机构的开启或关闭，无人机在不同高度飞行时，实现对油箱压力的控制，保证无人机的飞行安全。
26.进一步地，飞控计算机可根据情况向燃油控制器发送手动控制指令，以提醒操作者将增压机构的自动控制更改为手动控制，燃油控制器根据飞控计算机的压控指令控制增压机构的开启与关闭。
27.进一步地，燃油控制器还可以向飞控计算机发送安全警报信号、低油位报警信号、过增压报警信号。
28.本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
29.通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
30.图1示出了根据本发明一实施例的一种高原型无人机的燃油控制系统的接口图。
31.图2示出了根据本发明一实施例的高原型无人机的燃油控制系统的原理图。
32.图3示出了根据本发明一实施例的高原型无人机的燃油控制系统的自检流程图。
33.图4示出了根据本发明发明一实施例的高原型无人机的燃油控制系统的ad中断流程图。
具体实施方式
34.下面将更详细地描述本发明。虽然本发明提供了优选的实施例，然而应该理解，可
以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.请参照图1至图2，本发明一实施例提供了一种高原型无人机的燃油控制系统，所述无人机包括增压机构和油泵，所述增压机构用于对所述无人机的油箱进行密封加压，所述燃油控制系统包括燃油控制器，所述燃油控制器与飞控计算机双向通信，
38.所述燃油控制器用于：
39.采集处理所述无人机的状态参数数据并将所述状态参数数据发送给所述飞控计算机，所述状态参数数据包括燃油温度和外界环境压力；
40.根据所述无人机的状态参数数据自动控制所述增压机构的开启或关闭；
41.接收来自所述飞控计算机的控制指令，所述控制指令包括油泵控制指令，根据所述油泵控制指令控制油泵的工作状态。
42.具体地，在基础结构上，本发明对现有的无人机进行了改进，增设了增压机构，增压机构用于对无人机的油箱进行密封加压。本实施例中，所述增压机构包括气泵和电动活门，所述增压机构开启时，所述电动活门闭合以密封所述油箱，所述气泵向密封后的所述油箱充气，油箱进入增压状态；当飞机下降到安全高度，所述增压机构关闭时，所述电动活门打开，使所述油箱与大气连通，所述气泵停止充气。可以了解，除了上述具体的增压机构外，还可以采用其他的结构方式对油箱进行增压。油泵的工作状态为油泵的开关。
43.本实施例中，所述燃油控制器包括多个模拟量采集接口，每个所述模拟量采集接口连接一个传感器，所述传感器采集的所述无人机的状态参数数据包括：主油泵电流、副油泵电流、燃油温度、燃油压力、主燃油油量、副燃油油量、油箱压力和外界环境压力。所述燃油控制器包括多个数字量采集接口，所述数字量采集接口采集的所述无人机的状态参数数据包括：低油量报警信号、主油泵状态、副油泵状态、气泵状态、电动活门状态、故障码(气泵或电动活门)、增压系统状态、过增压报警信号、增压手动或自动显示。
44.燃油控制器具有数据处理功能，数据处理功能包括滤波功能、解算功能、递归功能、修正功能。其中，滤波功能需要对采集到的模拟量数据如主副油泵电流、燃油温度、燃油压力、主副油箱油量、油箱压力、大气压力，进行数字滤波以提高数据的准确性。解算功能需要对燃油控制系统采集的模拟量数据如主副油泵电流、燃油温度、燃油压力、主副油量、油箱压力、大气压力进行解算得到每个模拟电压值对应的实际表征值。递归功能需要对燃油控制器采集的模拟量数据及数字量数据进行递归以保证相应模拟量数据的“平滑性”及数字量数据的准确性。修正功能需要对递归之后的模拟量数据进行相应的修正，以达到相应的数据分辨率需求。
45.燃油控制器具备rs422接口，和飞控计算机通过rs422进行通信，包括了上传和下传两路通信，通信协议采用下行11字节，上行39字节，通讯波特率为19200bps。燃油控制器将模拟量数据、数字量数据及特定标识进行组帧，并上传至飞控计算机；燃油控制系统在接收飞控计算机下行指令后，完成分辨识别码、接收命令类别字、接收命令字和对比校验和的工作。数据格式为8位数据，一位起始位，一位停止位，无奇偶校验，校验和采用字节异或校验(计算时包括同步字节，id帧识别帧等)。多字节数据传送时，约定低字节在前、高字节在后；无符号数据采用原码表示、有符号数据采用数据移位的形式进行处理。
46.本实施例中，所述控制指令还包括手动控制指令和压力控制指令，所述燃油控制器接收到所述手动控制指令后，提醒操作者将原来由燃油控制器自动控制增压机构(自动模式)切换为手动模式，即，停止自动控制所述增压机构开启或关闭，并根据所述压力控制指令控制所述增压机构开启或关闭。
47.本实施例中，根据无人机的状态参数数据自动控制所述增压机构开启或关闭包括：当(1-(37.8-t)/75)2*p
reid
≤p
s-6时，所述燃油控制器控制所述增压机构关闭；当(1-(37.8-t)/75)2*p
reid
＞p
s-6时，所述燃油控制器控制所述增压机构开启；其中，t表示燃油温度，单位为℃，p
reid
表示燃油雷德蒸汽压，单位为kpa，燃油雷德蒸气压取60kpa，ps表示外界环境压力，单位为kpa。
48.在一个实施例中，所述状态参数数据还包括油箱压力，当(1-(37.8-t)/75)2*p
reid
＞p
s-6，且p
tank-ps＞20时，所述燃油控制器向所述飞控计算机发送过增压报警信号，所述飞控计算机向所述燃油控制器发送所述手动控制指令，提醒操作者将增压机构的控制模式从自动模式切换至手动模式；燃油控制器接收到飞控计算机发送的压力控制指令后，燃油控制器根据压力控制指令控制所述增压机构开启或关闭，其中，p
tank
表示油箱压力，单位为kpa。
49.本实施例中，所述燃油控制器还用于：满足以下公式时向所述飞控计算机发送安全警报，
50.(1-(37.8-t)/75)2*p
reid
＞p
tank-2
51.其中，t表示燃油温度，单位为℃，p
reid
表示燃油雷德蒸汽压，单位为kpa，燃油雷德蒸气压取60kpa，p
rank
表示油箱压力，单位为kpa。当上式不满足时，表明增压或者不增压状态下，油箱内的压力能够满足燃油安全要求，若对油箱增压后上式成立，燃油控制器应发出禁止爬升警报，此时应将飞机改为平飞或者下滑状态，直到警报消除。
52.在一个实施例中，所述燃油控制器通过所述状态参数数据获取燃油油量，并在油量偏低时接收低油量报警信号，实现对主副燃油泵的供电控制并监测所述无人机的主油泵和副油泵的供电电流。
53.本实施例的燃油控制系统基于tms320f28335处理器，软件具备初始化、自检、数据采集、数据处理、油泵控制、气泵控制、电动活门控制、低油位报警、过增压报警、数据传输功能。
54.参考图3和图4，初始化功能在系统上电后执行，包括系统时钟初始化、中断初始化、sci初始化、定时器初始化、spi初始化、gpio初始化等各模块初始化等任务，主要功能要求如下：
55.a)进行与dsp相关的初始化设置，例如系统时钟、定时器、ad采集周期(2毫秒采集1
次)、看门狗、sci(串行通信接口)、spi(串行外设接口)等；
56.b)其余各模块状态标志位及其他数据的初始化；
57.c)完成串口协议设置，如波特率、起始位、数据位、奇偶校验等。
58.自检功能通过状态标志位(fcustatus)判断是否需要自检，如需自检，则经过对串口数据标志位(fcuuartstatus)判别后执行相应的自检程序，上传数据。否则进入正产工作模式。
59.所述数据采集功能在上电初始化及自检功能完成后，开展模拟量及数字量数据采集任务。模拟量数据采集包括了主副油泵电流、燃油温度、燃油压力、主副燃油油量、油箱压力、大气压力。数字量采集包括了低油量报警信号、主副油泵状态(主副油泵状态为离散量，通过tms320f28335中的gpio51、gpio55获取主、副燃油泵状态，依据数字量递归算法进行最终信号的判定)、增压泵状态、电动活门状态、故障码气泵、增压系统、过增压报警、增压手自动显示的数字量采集。
60.所述数据处理功能在数据采集功能完成后执行，数据处理功能分为滤波功能、解算功能、递归功能、修正功能。
61.滤波功能主要是针对采集到的模拟量数据进行处理。具体是在采集的ad1scanqueue队列中的每个通道都出队50组数据后入队ad1middledata，之后对入队的每个通道的50组数据进行冒泡排序后对第12-37组数据求平均值average(第0-11组、第38-49组的数据被剔除，滤除了“毛刺”数据)，最后将average入队ad1real queue循环队列。
62.解算功能在ad采集完模拟量数据之后，需要将相应的电压值转化为对应量的实际表征值，依据对应量的解算公式实现此功能，例如在燃油油量解算中，需要将采集到的电压值依据油量解算公式转化为表征的油量值。其余模拟量数据解算方法类似，在此不再赘述。
63.递归功能是针对采集到的模拟量数据数字量数据进行处理。对于模拟量数据，在average入队ad1real queue之后，每6个average再次求均值得到valuereturn返回值，这样做可以保证数据的“平滑性”。对于采集的数字量信号(1或0)进行判定，数字量处理队列为fueldataqueue_digital，此循环队列长度为6，每5组数据进行1和0的判定，如果值为1则总值cnt加1，如果为0则总值cnt减1，最终通过判定cnt的值是否大于等于1来判断最终信号递归的结果。
64.修正功能主要是对模拟量数据进行最终处理，通过ad1datacalculation_k[8]及ad1datacalculation_b[8]来实现，ad1datacalculation_k[8]对8通道模拟量数据在上传前进行相应的系数修正，ad1datacalculation_b[8]对模拟量数据进行上传前的补偿，确保最终上传数据的准确性，达到研制任务书中相应的数据分辨率需求。
[0065]
油泵控制功能在解析由飞控计算机发送的下行指令后，解析下行数据帧的第8-10字节，此指令属油泵控制指令，第8、9、10三字节指令完全相同，0xb1表示主油泵工作，0xb2表示副油泵工作，0xb3表示双油泵工作，0xb4表示双油泵停止工作，0xb5表示气泵工作，0xb6表示气泵停止工作，0xb7表示电动活门打开，0xb8表示电动活门关闭，0xc1表示增压，0xc2表示不增压，0xc3表示压力保持，0xc4手动模式，0xc5自动模式。
[0066]
数据传输功能在完成数据采集及上述的处理后，通过sci将数据包组帧后进行上传，数据包的格式见表1和表2。其中gpio63设置为sci发送，gpio62设置为sci接收。燃油控制系统串口中断触发后，接收由飞控计算机下发的下行指令，首先判断是否为帧头，即先判
断首字节是否为0xeb，若判断结果为正确，则判断接下来的字节是否为0x90，若判断结果为正确，则将后续数据读入，并以11个帧长度为判断条件，在接收完11个字符后，将数据写入receivedata[11]中。
[0067]
表1飞控计算机到燃油控制系统通信协议
[0068][0069]
表2燃油控制系统到飞控计算机通信协议
[0070]
[0071][0072]
注(1)：备注中温度范围有负数，因此采用温度偏移40℃的方法，例如：-40℃～80℃表示方法：将温度偏移40℃，0表示-40℃，120表示80℃。
[0073]
本发明通过燃油控制器自动控制增压机构的开启或关闭，无人机在不同高度飞行时，实现对油箱压力的控制，保证无人机的飞行安全。
[0074]
本发明燃油控制系统具备状态监测功能，包括燃油系统状态信息上传、飞控计算机控制指令接收和解析、主副燃油油泵、气泵、电动活门开启关断控制等功能。燃油控制系统通过数据通信串口接收飞控计算机控制指令，实现主副油泵、气泵、电动活门开关控制，同时通过传感器采集燃油系统中燃油温度、燃油压力、油箱压力、外界环境压力、主副油泵电流、主副油箱油量等数据。增压机构可以进行手动、自动模式切换功能，在自动模式下，燃油控制器依据采集到的燃油温度、油箱压力、外界环境压力对增压系统进行自动控制；手动模式下，燃油控制器解析飞控计算机下发的压力控制指令，手动控制增压机构开启与关闭。燃油控制器采集燃油低油位报警(通过油位测量单元输出1#油箱油位信号、2#油箱油位信号)、过增压报警及增压机构故障报警等信号；并通过通讯串口将上述采集数据上传至飞控计算机。
[0075]
燃油控制器能够接收飞控计算机下发的控制指令后进行解析，完成后对主、副油泵、气泵、电动活门、增压泵进行控制，包括了主油泵工作、副油泵工作、双油泵工作、双油泵停止工作、气泵工作、气泵停止工作、电动活门打开、电动活门关闭、增压、不增压、增压系统压力保持、手动模式(在手动模式下，燃油控制器解析飞控计算机下发的压力控制指令，手动控制增压机构的开启与关闭)、自动模式(在自动模式下，燃油控制器依据采集到的燃油温度、油箱压力、外界环境压力对增压机构的开启与关闭进行自动控制)。高原型燃油控制系统需要依据这13个状态，完成相应的状态切换，同时依据硬件防出错控制的要求完善控制策略。
[0076]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技
术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。