(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111627090.3 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 赵晓冬　张洵颖　 (74)专利代理 机构 西北工业大 学专利中心 61204 专利代理师 金凤 (51)Int.Cl. G06F 9/50(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G05D 1/10(2006.01) (54)发明名称 一种可扩展分布式多余度无人机智能飞行 控制计算机 (57)摘要 本发明公开了一种可扩展分布式多余度无 人机智能飞行控制计算机， 分布式系统采用硬件 相似多余度形式， 由以XCZU7EV器件为载体的多 余度飞行控制模块节点、 以XCZU7EV器件为载体 的多余度综合信息处理智能计算模块节点及一 组双通道FlexRay冗余时间触发总线组成。 采用 基于任务划分的分时分区映射策略， 将多任务进 行高效映射， 将与控制律和决策强相关的智能处 理分配到飞行控制模块上， 并将智能感知相关的 智能处理分配到多余度综合信息处理智能计算 模块上。 提出并实现了一种开放式、 综合化的信 息处理综合化设计方法， 实现了飞行控制与导航 计算、 大气数据计算的一体化综合信息处理， 提 出并应用基于双核自监控的容错设计方法预防 拜占庭故障的发生。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114490036 A 2022.05.13 CN 114490036 A 1.一种可扩展分布式多余度无人机智能飞行控制计算机， 其特征在于， 包括两条双通 道FlexRay总线、 m个飞行控制模块、 n个综合信息处理智能计算模块、 可扩展余度节点配置 模块和多余度电源 模块； 所述每个飞行控制模块都分别与两条双通道FlexRay总线连接； 每个飞行控制模块都 与无人机传感模块连接， 接收无人机传感器的数据； 飞行控制模块 实现飞行控制律计算、 智 能飞行控制信息计算、 智能决策信息计算及飞行器平台管理功 能， 利用管理结果进行控制 律和决策信息解 算； 所述每个综合信息处理智能计算模块都分别与两条双通道FlexRay总线连接； 每个综 合信息处理智能计算模块都与无人机传感模块连接， 接 收无人机传感器的数据； 每个综合 信息处理智能计算模块都与无人机机载设备连接， 接收无人机机载设备的状态数据并向无 人机机载设备输出控制指令； 每个综合信息处理智能计算模块都与无人机伺服系统连接， 向无人机伺服系统输出控制指 令； 综合信息处理智能计算模块实现飞行控制计算机输入输 出数据的余度管理、 传感器信息解 算及智能感知信息解 算； 所述双通道FlexRay总线用 作飞行控制计算机各功能节点间的数据交联， 保证每个飞 行控制模块、 每 个信息处 理智能计算模块互相之间的信息传输； 所述可扩展余度节点配置模块分别与两条双通道FlexRay总线连接， 用于多余度飞行 控制计算机余度节点配置及FlexRay总线参数配置； 所述度电源 模块给飞行控制计算机各模块供电； 所述飞行控制模块以Xilinx 公司的UltraScale+MPSoC系列的XCZU7EV器件为核心解算 芯片； 在飞行控制模块的外围设备及电路中， 包括外接存储器和外部接口电路； 所述外接存 储器包括DDR、 MRAM、 NORFlash、 SDRAM以及FlashROM； 所述外部接口电路包括RS485总线、 RS232总线、 RS42 2总线、 数据记录总线、 LVD S交叉传输总线、 FlexRay同步总线； 多个飞行控制模块之间通过FlexRay同步总线进行连接， 当其中一个飞行控制模块发 起同步信号时， 其它飞行控制模块均会接 收到该同步信号， 从发送驱动器输入到接 收驱动 器输出的单边延迟不大于10us， 通道间异步度不大于20 μs； 所述综合信息 处理智能计算模块以Xilinx 公司的UltraScale+MPSoC系列的XCZU7EV器 件为核心解算芯片； 在综合信息处理智能计算模块的外 围设备及电路中， 包括外接存储器 和外部接口电路； 所述外接存储器包括DDR、 MRAM、 NORFlash、 SDRAM以及FlashROM； 所述外部 接口电路包括RS485总线、 RS232总线、 RS422总线、 数据记录总线、 LVDS交叉传输总线、 FlexRay同步总线； 所述综合信息处理智能计算模块还包括离散量输出模块， 用于输出离散 控制信号； 多个综合信息处理智能计算模块之间通过FlexRay同步总线进行连接， 当一个综合信 息处理智能计算模块发起同步时， 其余综合信息处理智能计算模块将会接收到此同步信 号， 同步信号均采用T TL差分电平， 单边延迟不大于10us， 通道间的异步度不大于20 μs。 2.根据权利要求1所述的一种可扩展分布式多余度无人机智能飞行控制计算机， 其特 征在于， 所述m＝3， n ＝3。 3.根据权利要求1所述的一种可扩展分布式多余度无人机智能飞行控制计算机， 其特 征在于， 所述无人机传感模块包括智能飞行控制 信息传感器、 智能决策信息传感器、 多余度 惯性传感器、 多余度大气传感器、 智能感知信息传感器、 多余度相高传感器等。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114490036 A 24.根据权利要求1所述的一种可扩展分布式多余度无人机智能飞行控制计算机， 其特 征在于， 所述无 人机机载设备包括发动机控制设备、 遥控遥测设备、 电气设备。 5.根据权利要求1所述的一种可扩展分布式多余度无人机智能飞行控制计算机， 其特 征在于， 所述无 人机伺服系统包括 k个伺服控制器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114490036 A 3