一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪的制作方法

本发明涉及飞行驾驶仪，具体是一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪。

背景技术：

1、自动驾驶仪是飞行器自动飞行控制、导航系统的基本组成与核心器件，它可以协助或者完全取代驾驶员的职能，在很少人为干预的情况下自主控制飞行器飞行，自动驾驶仪在现代飞行器上，特别是在微型飞行器或微型无人机上获得了广泛应用，控制器作为设备运行的核心设备，是系统运行和功能实现的基础。随着对系统可靠性需求的提高，提高单一器件可靠性从而达到系统可靠性目的的方式不仅效果有限，而且成本高昂。

2、现有技术中主要存在一下问题：处理器算力不足，易造成计算溢出死机，影响系统可靠性；涉及到运行安全的核心器件无余度备份；供电系统单一、无备份；防尘、防水、抗电磁干扰能力不足，长期使用存在隐患；指令输入口大多采用杜邦口，在震动、长时间使用情况下容易松动脱落；

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就是克服以上的技术缺陷，提供一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪不仅能提高数据处理能力、备份数据，提高防尘、防灰、抗电磁干扰，还能提供更加稳定电力。

2、为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪，包括数据处理器、余度传感器、接收设备、惯性测量单元、电源、天线、一体航插、电路系统，所述余度传感器传输监测数据至数据处理器，所述电源为双电源供电，所述电源提供数据处理器电能，所述天线为双天线测向，所述天线有卫星定位系统；

3、作为优选地，所述接收设备包括磁力计、气压计、惯性测量单元，所述磁力计和卫星定位系统为数据处理器提供航向数据，所述卫星定位系统为数据处理器提供经纬度、速度数据，所述气压计为数据处理器提供气压高度数据，所述惯性测量单元为数据处理器提供姿态、加速度数据，所述航向数据、姿态加速度数据需要经过表决判断处理。

4、进一步，所述惯性测量单元包括三个加速度计和三个陀螺仪，三个所述加速度计、三个所述陀螺仪安装在互相垂直的测量轴上，低精度的所述惯性测量单元可以通过其他方式修正，所述卫星定位系统用于修正位置的长期漂移，所述气压计用于修正高度，所述磁力计用于修正姿态。

5、进一步，所述电路系统包括加速度计和陀螺仪电路、磁罗盘电路、气压高度计电路、swd接口电路、pwm接口保护电路、usb esd保护电路、串口接口保护电路、串口遥控器接收机hc接口保护电路、t30j接口电路、固定孔电路、电源合路、传感器供电电路、fmu sd卡供电电路。

6、进一步，所述余度传感器表决输出流程过程如下：把数据同步，对时间片段内采集到的数据计算平均值，根据决阈值h计算两两输入数据间总距离，最后很据表决结果输出结果。

7、进一步，所述表决输出规则包括(1)时间片段划分：系统输出数据，以20个组局为一组作为一个表决时间片段，进行一次表决。表决结果的输出保持到下一次表决结果出来；(2)每个传感器输入到余度模块数据构成集合记为ci，ci＝{ci1,ci2,l,ci14}，i为传感器编号，ci包含14组输出数据。在一个表决时间片段内，20组数据的平局值记为di＝{di1,di2,l,di14}，表决空间通过计算各封装数据间的距离决定投票，例如传感器1和传感器2的数据间总距离为若距离小于判决阈值h，则向两cpu各投一票，否则不投，最终根据各传感器得票数决定表决结果，同时对得票数为0的传感器记一次瞬态故障。

8、进一步，所述数据处理器为stm32h743vi t6处理器。

9、进一步，所述姿态采用三组互为备份，所述天线采用外置双天线，所述磁力计测向采用双备份，所述电源采用双备份，所述航插采用66芯j30j航插为外接传感器输入和控制指令的输出。

10、进一步，所述传感器采用低压差线性稳压器将5v电路转换为3v，所述fmu sd卡采用低压差线性稳压器将5v电路转换为3v。

11、本发明与现有的技术相比的优点在于：

12、(1)本发明采用stm32系列最新的处理器，为了保证数据的处理能力，该发明采用了工作频率高达400兆赫的stm32h743vi t6处理器；

13、(2)本发明核心测量传感器采用三余度设计、互为备份；

14、(3)本发明航测数据采用外置双天线测向+磁力计测向双备份；

15、(4)本发明系统供电采用双余度设计，确保系统供电稳定，并设置稳压电路，减小因电源电压波动带来的影响；

16、(5)本发明采用一体化密封设计，为了提高产品的防尘、防水、抗电磁干扰能力，该发明采用了66芯j30j航插最为外接传感器输入和控制指令的输出，在提高产品输出的接口可靠性的同时，也达到产品的一体化、全封闭设计，提高了防尘、防水、抗电磁干扰能力；

17、(6)本发明优化了电路设计，提供了更加稳定的电力供应

技术特征：

1.一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪，其特征在于：包括数据处理器、传感器、接收设备、惯性测量单元、电源、天线、一体航插、电路系统，所述余度传感器传输监测数据至数据处理器，所述电源为双电源供电，所述电源提供数据处理器电能，所述天线为双天线测向，所述天线有卫星定位系统；

2.根据权利要求1所述的一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪，其特征在于：所述惯性测量单元包括三个加速度计和三个陀螺仪，三个所述加速度计、三个所述陀螺仪安装在互相垂直的测量轴上，低精度的所述惯性测量单元可以通过其他方式修正，所述卫星定位系统用于修正位置的长期漂移，所述气压计用于修正高度，所述磁力计用于修正姿态。

3.根据权利要求1所述的一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪，其特征在于：所述电路系统包括加速度计和陀螺仪电路、磁罗盘电路、气压高度计电路、swd接口电路、pwm接口保护电路、usb esd保护电路、串口接口保护电路、串口遥控器接收机hc接口保护电路、t30j接口电路、固定孔电路、电源合路、传感器供电电路、fmu sd卡供电电路。

4.根据权利要求1所述的一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪，其特征在于：所述余度传感器表决输出流程过程如下：把数据同步，对时间片段内采集到的数据计算平均值，根据决阈值h计算两两输入数据间总距离，最后很据表决结果输出结果。

5.根据权利要求4所述的一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪，其特征在于：所述表决输出规则包括(1)时间片段划分：系统输出数据，以20个组局为一组作为一个表决时间片段，进行一次表决。表决结果的输出保持到下一次表决结果出来；(2)每个传感器输入到余度模块数据构成集合记为ci，ci＝{ci1,ci2,…,ci14}，i为传感器编号，ci包含14组输出数据。在一个表决时间片段内，20组数据的平局值记为di＝{di1,di2,…,di14}，表决空间通过计算各封装数据间的距离决定投票，例如传感器1和传感器2的数据间总距离为若距离小于判决阈值h，则向两cpu各投一票，否则不投，最终根据各传感器得票数决定表决结果，同时对得票数为0的传感器记一次瞬态故障。

6.根据权利要求1所述的一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪，其特征在于：所述数据处理器为stm32h743vit6处理器。

7.根据权利要求1所述的一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪，其特征在于：所述姿态采用三组互为备份，所述天线采用外置双天线，所述磁力计测向采用双备份，所述电源采用双备份，所述航插采用66芯j30j航插为外接传感器输入和控制指令的输出。

8.根据权利要求1所述的一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪，其特征在于：所述传感器采用低压差线性稳压器将5v电路转换为3v，所述fmu sd卡采用低压差线性稳压器将5v电路转换为3v。

技术总结
本发明公开了一种多余度高可靠自动飞行驾驶仪，包括数据处理器、余度传感器、接收设备、惯性测量单元、电源、天线、一体航插、电路系统，传感器传输监测数据至数据处理器，天线有卫星定位系统，接收设备包括磁力计、气压计、惯性测量单元，磁力计和卫星定位系统为数据处理器提供航向数据，卫星定位系统为数据处理器提供经纬度、速度数据，气压计为数据处理器提供气压高度数据，惯性测量单元为数据处理器提供姿态、加速度数据。本发明与现有的技术相比的优点在于：本发明不仅能提高数据处理能力、备份数据，提高防尘、防灰、抗电磁干扰，还能提供更加稳定电力。

技术研发人员：李继广,李二博,陈祉昂,郭建明
受保护的技术使用者：天津市凌翼航空科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15