无人机飞行控制方法及系统与流程

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机飞行控制方法及系统。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。随着科技的发展，无人机技术日趋成熟，无人机以其速度快、操作灵活、用途广泛、成本低、以及机动性能好等特点被广泛应用，不仅在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。

在实现本发明过程中，发明人发现现有的无人机由独立的飞行控制器进行控制，由此，当该飞行控制器出现异常或故障时，此时无人机飞行器则进入失控状态，以至导致坠机事故的发生，带了不必要的经济损失和安全隐患。

因此，如何提高飞行控制系统的可用性和稳定性，成为本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提出了一种无人机飞行控制方法及系统，通过对飞行控制器进行冗余设置，有效的提高了无人机飞行控制系统的可用性和稳定性。

本发明的一个方面，提供了一种无人机飞行控制方法，该方法中冗余设置有至少两个飞行控制器，该方法包括:

获取各个飞行控制器的设备配置信息；

根据各个飞行控制器的设备配置信息，确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器；

若当前飞行控制器为主飞行控制器，则对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理；

将所述同步处理后的数据发布到各个备用飞行控制器，以供各备用飞行控制器对所述无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行备份。

可选地，所述根据各个飞行控制器的设备配置信息，确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器，进一步包括：

所述设备配置信息中包括有飞行控制器的优先级标识；

根据每一飞行控制器对应的优先级标识，选取优先级最高的飞行控制器作为主飞行控制器，并根据选取结果确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器。

可选地，在所述对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理之前，还包括：

确定所述主飞行控制器的运行状态是否正常，若是，则执行所述对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理的步骤。

可选地，所述确定所述主飞行控制器的运行状态是否正常，进一步包括：

监测所述I/O总线是否有数据传输，其中各个飞行控制器分别通过I/O口连接到系统I/O总线；

若所述I/O总线有数据传输，则执行预设的可执行文件，以检测系统程序的运行状态是否正常；

若系统程序的运行状态正常，则判定所述主飞行控制器程序的运行状态是否正常；

若所述主飞行控制器程序的运行状态正常，则确认所述主飞行控制器的运行状态正常。

可选地，所述方法还包括：

若所述主飞行控制器的运行状态异常，则备用飞行控制器重新根据各飞行控制器的设备配置信息，确定出第二主飞行控制器，所述第二主飞行控制器根据本地备份的数据，继续对无人机进行飞行控制。

可选地，所述方法还包括：

根据系统配置信息，确定系统的工作模式；

若系统的工作模式为抢占模式，则当在先主飞行控制器正常运行后，第二主飞行控制器不再将主控权切换到在先主飞行控制器；

若系统的工作模式为非抢占模式，则当在先主飞行控制器正常运行后，第二主飞行控制器重新将主控权切换到在先主飞行控制器。

本发明的另一个方面，提供了一种无人机飞行控制系统，该系统包括冗余设置的至少两个飞行控制器，其中，每一飞行控制器包括安全检测模块、选举模块、数据同步模块和数据发布模块；

安全检测模块，用于获取各个飞行控制器的设备配置信息；

选举模块，用于根据各个飞行控制器的设备配置信息，确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器；

数据同步模块，用于在当前飞行控制器为主飞行控制器时，对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理；

数据发布模块，用于将所述数据同步模块处理后的数据发布到各个备用飞行控制器，以供各备用飞行控制器对所述无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行备份。

可选地，所述设备配置信息中包括有飞行控制器的优先级标识；

所述选举模块，具体用于根据每一飞行控制器对应的优先级标识，选取优先级最高的飞行控制器作为主飞行控制器，并根据选取结果确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器。

可选地，所述安全检测模块，还用于在对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理之前，确定所述主飞行控制器的运行状态是否正常；

若所述安全检测模块的判定结果为所述主飞行控制器的运行状态正常，则所述数据发布模块执行所述对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理的操作。

可选地，当所述主飞行控制器的运行状态异常时，所述系统中的备用飞行控制器重新根据各飞行控制器的设备配置信息，确定出第二主飞行控制器。

本发明实施例提供的无人机飞行控制方法及系统，通过对系统中的飞行控制器进行冗余设置，在飞行控制过程中，确定出主飞行控制器后，将其余飞行控制器作为备用飞行控制器，主飞行控制器对本地的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理，并将同步处理后的数据发布到各个备用飞行控制器进行备份，以便于当主飞行控制器出现状态时，由备用飞行控制器接管控制权，继续对无人机进行飞行控制，有效的避免了无人机在飞行过程中由于当前的飞行控制器的异常或故障导致的飞行失控，提高了无人机飞行控制系统的可用性和稳定性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例的一种无人机飞行控制方法的流程图；

图2示出了本发明实施例的一种无人机飞行控制系统的结构框图；

图3示出了本发明另一实施例的一种无人机飞行控制方法的流程图；

图4示出了本发明实施例的无人机飞行控制系统中飞行控制器的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开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能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1示意性示出了本发明一个实施例的无人机飞行控制方法的流程图。该方法中冗余设置有至少两个飞行控制器，参照图1，本发明实施例的无人机飞行控制方法具体包括以下步骤：

S11、获取各个飞行控制器的设备配置信息。

本实施例中，飞行控制系统中冗余设置有至少两个飞行控制器，各个飞行控制器可通过虚拟出的以太网接口连接到数据交换模块，以实现飞行控制器与无人机系统的数据交换，并将每一飞行控制器通过I/O接口连接到系统I/O总线，参见图2。其中，数据交换模块还可通过TCP协议实现对各个飞行控制器的心跳监控。

在实际应用中，当飞行控制进行初始化时，系统中每一飞行控制器通过广播方式将各自的设备配置信息发送到其他飞行控制器，使得系统中的每一飞行控制器均能够获取到各个飞行控制器的设备配置信息。

S12、根据各个飞行控制器的设备配置信息，确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器。

本发明实施例中，设备配置信息中包括有用于确定主飞行控制器的标识信息，当系统中的某一飞行控制器获取到其他各个飞行控制器的设备配置信息后，可根据设备配置信息中设置的标识信息，确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器。

S13、若当前飞行控制器为主飞行控制器，则对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理。

本发明实施例中，再进行数据发布之后，主控飞行控制器会将本地数据，包括无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据，进行数据存储，并对其进行数据同步处理，以确保各个备用飞行控制器中的备份数据与当前主飞行控制器的同步，以保证主飞行控制器出现异常时，与备用飞行控制器的无缝切换。

S14、将所述同步处理后的数据发布到各个备用飞行控制器，以供各备用飞行控制器对所述无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行备份。

本发明实施例提供的无人机飞行控制方法及系统，通过对系统中的飞行控制器进行冗余设置，在飞行控制过程中，确定出主飞行控制器后，将其余飞行控制器作为备用飞行控制器，主飞行控制器对本地的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理，并将同步处理后的数据发布到各个备用飞行控制器进行备份，以便于当主飞行控制器出现状态时，由备用飞行控制器接管控制权，继续对无人机进行飞行控制，有效的避免了无人机在飞行过程中由于当前的飞行控制器的异常或故障导致的飞行失控，提高了无人机飞行控制系统的可用性和稳定性。

本实施例中，为了准确的实现将同步处理后的数据发布到各个备用飞行控制器，本发明实施例提供的无人机飞行控制方法，还包括：

接收各个备用飞行控制器发送的数据订阅请求，所述用户数据订阅请求中携带有订阅信息，所述订阅信息包括备用飞行控制器的设备标识；

根据备用飞行控制器的设备标识，建立订阅设备管理关系；

当对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理之后，根据订阅设备管理关系，将同步处理后的数据发布到各个已经进行数据订阅的备用飞行控制器。本发明实施例能够有效提高数据发布的准确性，确保备用飞行控制器能够及时对主飞行控制器的本地数据进行准确备份。

在本发明的一个可选实施例中，所述设备配置信息中包括有飞行控制器的优先级标识。

进一步地，步骤S12中的根据各个飞行控制器的设备配置信息，确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器，具体包括：

根据每一飞行控制器对应的优先级标识，选取优先级最高的飞行控制器作为主飞行控制器，并根据选取结果确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器。

本实施例中的优先级标识可通过文字、数字、字符以及具有标示作用的标识实现，并预先确定好各个标识的优先级顺序。

在本发明的一个可选实施例中，如图3所示，在所述对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理之前，还包括以下步骤：

确定所述主飞行控制器的运行状态是否正常；

若所述主飞行控制器的运行状态正常，则执行所述对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理的步骤。

进一步地，若所述主飞行控制器的运行状态异常，则备用飞行控制器重新根据各飞行控制器的设备配置信息，确定出第二主飞行控制器，所述第二主飞行控制器根据本地备份的数据，继续对无人机进行飞行控制。

本实施例中，所述确定所述主飞行控制器的运行状态是否正常，进一步包括对I/O总线、系统程序以及主飞行控制器程序运行状态的判定，具体流程如下：

监测所述I/O总线是否有数据传输，其中各个飞行控制器分别通过I/O口连接到系统I/O总线；

若所述I/O总线有数据传输，则执行预设的可执行文件，以检测系统程序的运行状态是否正常；

若系统程序的运行状态正常，则判定所述主飞行控制器程序的运行状态是否正常；

若所述主飞行控制器程序的运行状态正常，则确认所述主飞行控制器的运行状态正常。

在一个具体实施例中，可通过如下方式对主飞行控制器进行稳定性检测，负责无人机的正常运行。

a)硬件层面：下方增加的是硬件层面的I/O口，每一个飞行控制模块输出一个I/O到总线，并从总线监听主飞行控制模块的状态。

b)系统层面：定期执行预设的可执行文件(监测脚本)检查系统软件层面的程序是否还在正常运行。

c)软件层面：上方是通过设备虚拟出的以太网口连接到数据交换模块，数据交换模块通过TCP协议在软件层面实现各个飞行控制模块的心跳监控，判定所述主飞行控制器程序的运行状态。

在本发明的一个可选实施例中，若经过系统维护，在先确定的主飞行控制器能够正常运行后，为了避免在先主飞行控制器与第二主飞行控制器之间控制权的冲突，系统中预先配置了用于确定系统的工作模式的系统配置信息。其中，系统的工作模式包括抢占模式和非抢占模式，其中，抢占模式具体是指当在先主飞行控制器正常运行后(异常故障解除后)，新确定的第二主飞行控制器不再将主控权切换到在先主飞行控制器的工作模式；非抢占模式具体是指当在先主飞行控制器正常运行后(异常故障解除后)，新确定的第二主飞行控制器重新将主控权切换到在先主飞行控制器的工作模式。具体实现过程如下：

根据系统配置信息，确定系统的工作模式；

若系统的工作模式为抢占模式，则当在先主飞行控制器正常运行后，第二主飞行控制器不再将主控权切换到在先主飞行控制器；

若系统的工作模式为非抢占模式，则当在先主飞行控制器正常运行后，第二主飞行控制器重新将主控权切换到在先主飞行控制器。

本发明实施例，能够在实现飞行控制系统的高可用性的同时，避免在先主飞行控制器与第二主飞行控制器之间控制权的冲突，确保无人机飞行控制系统的可靠性和稳定性。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

此外，本发明实施例提供的无人机飞行控制系统，如图2所示，本发明实施例提供的无人机飞行控制系统包括冗余设置的至少两个飞行控制器，无人机飞行控制系统中的每一个飞行控制器都能够独立的运行，执行飞行任务。其中，每一飞行控制器，如图4所示，包括安全检测模块401、选举模块402、数据同步模块403和数据发布模块404，其中：

所述安全检测模块401，用于获取各个飞行控制器的设备配置信息；

所述选举模块402，用于根据各个飞行控制器的设备配置信息，确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器；

所述数据同步模块403，用于在当前飞行控制器为主飞行控制器时，对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理；

所述数据发布模块404，用于将所述数据同步模块处理后的数据发布到各个备用飞行控制器，以供各备用飞行控制器对所述无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行备份。

在本发明的一个可选实施例中，数据发布模块404，还用于接收各个备用飞行控制器发送的数据订阅请求，所述用户数据订阅请求中携带有订阅信息，所述订阅信息包括备用飞行控制器的设备标识；根据备用飞行控制器的设备标识，建立订阅设备管理关系；当数据同步模块403对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理之后，根据订阅设备管理关系，将同步处理后的数据发布到各个已经进行数据订阅的备用飞行控制器。本发明实施例能够有效提高数据发布的准确性，确保备用飞行控制器能够及时对主飞行控制器的本地数据进行准确备份。

本实施例中，备用飞行控制器需要预先向当前主飞行控制器的数据发布模块404进行数据订阅，以供数据发布模块404根据订阅信息，将所述数据同步模块处理后的数据准确的发布到各个备用飞行控制器。

本发明实施例提供的无人机飞行控制系统，通过对系统中的飞行控制器进行冗余设置，在飞行控制过程中，确定出主飞行控制器后，将其余飞行控制器作为备用飞行控制器，主飞行控制器对本地的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理，并将同步处理后的数据发布到各个备用飞行控制器进行备份，以便于当主飞行控制器出现状态时，由备用飞行控制器接管控制权，继续对无人机进行飞行控制，有效的避免了无人机在飞行过程中由于当前的飞行控制器的异常或故障导致的飞行失控，提高了无人机飞行控制系统的可用性和稳定性。

在本发明的一个可选实施例中，所述设备配置信息中包括有飞行控制器的优先级标识；

所述选举模块402，具体用于根据每一飞行控制器对应的优先级标识，选取优先级最高的飞行控制器作为主飞行控制器，并根据选取结果确定当前飞行控制器是否为主飞行控制器。

在本发明的一个可选实施例中，所述安全检测模块401，还用于在对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理之前，确定所述主飞行控制器的运行状态是否正常；

若所述安全检测模块401的判定结果为所述主飞行控制器的运行状态正常，则所述数据发布模块404执行所述对所述主飞行控制器的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理的操作。

在本发明的一个可选实施例中，当所述主飞行控制器的运行状态异常时，所述系统中的备用飞行控制器重新根据各飞行控制器的设备配置信息，确定出第二主飞行控制器，所述第二主飞行控制器以根据本地备份的数据，继续对无人机进行飞行控制。

进一步地，所述安全检测模块401具体通过对I/O总线、系统程序以及主飞行控制器程序运行状态的判定实现确定所述主飞行控制器的运行状态是否正常的操作，具体如下：

监测所述I/O总线是否有数据传输，其中各个飞行控制器分别通过I/O口连接到系统I/O总线；

若所述I/O总线有数据传输，则执行预设的可执行文件，以检测系统程序的运行状态是否正常；

若系统程序的运行状态正常，则判定所述主飞行控制器程序的运行状态是否正常；

若所述主飞行控制器程序的运行状态正常，则确认所述主飞行控制器的运行状态正常。

在本发明实施例中，所述无人机飞行控制系统，还包括附图中未示出的切换决策模块，所述切换决策模块，用于根据系统配置信息，确定系统的工作模式；若系统的工作模式为抢占模式，则当在先主飞行控制器正常运行后，第二主飞行控制器不再将主控权切换到在先主飞行控制器；若系统的工作模式为非抢占模式，则当在先主飞行控制器正常运行后，第二主飞行控制器重新将主控权切换到在先主飞行控制器。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明实施例提供的无人机飞行控制方法及系统，通过对系统中的飞行控制器进行冗余设置，在飞行控制过程中，确定出主飞行控制器后，将其余飞行控制器作为备用飞行控制器，主飞行控制器对本地的无人机飞行状态数据和/或无人机任务配置数据进行同步处理，并将同步处理后的数据发布到各个备用飞行控制器进行备份，以便于当主飞行控制器出现状态时，由备用飞行控制器接管控制权，继续对无人机进行飞行控制，有效的避免了无人机在飞行过程中由于当前的飞行控制器的异常或故障导致的飞行失控，提高了无人机飞行控制系统的可用性和稳定性。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。