[发明专利]一种基于TTP/C总线的无人飞行器飞行控制系统体系架构

说明书

技术领域

本发明属于飞行控制领域，涉及到飞控系统专业。适用于大气层内的航空飞行器以及空间、临近空间飞行器等与飞行控制相关的各类控制系统。

背景技术

飞控系统是整个飞行器的重要组成，用于感受机体运动，结合自动或来自人工的期望值，解算并输出控制指令，控制飞行器的气动舵面以及其他的交联设备，实现按照预期控制飞行器的目的。飞控系统是飞行器的“大脑”和“手脚”，同时也是保证飞行安全、实现任务目的的关键。

随着航空航天技术的不断发展，应用邻域的不断拓宽，特别是尖端控制邻域其对飞控系统的要求越来越高，高可靠性、强实时性、开放性和模块化是未来飞控系统发展的必然趋势，而作为飞控系统的核心，具有高可靠、强实时、开放式和模块化的飞控系统体系架构，是实现上述发展趋势的关键所在。

从各军事大国的无人机技术发展可以看出，无人机呈现出明显的向多任务、长航时、高机动、高动态的特点，以逐步开始取代部分有人飞行器的任务和功能，这些发展特点都对无人机飞控系统的综合性能提出了严峻的要求，而传统的无人机的飞控系统，受限于其应用背景，往往不可避免的存在功能单一、实时性低、结构繁杂、可靠性差等缺点，一般也不具备开放性和模块化。

发明内容：

本发明的目的：针对传统的无人机飞控系统可靠性、实时性和开放性的不足，提出一种基于TTP/C总线的无人飞行器飞行控制系统体系架构。

本发明的技术方案：一种基于TTP/C总线的无人飞行器飞行控制系统体系架构，包括飞控计算机、TTP/C总线和外部节点，其中：所述的飞控计算机包括三个独立的、分布式的飞控计算余度，每个余度包含一套完整的CPU板、串口板、总线接口单元及电源模块，每个余度内部采用本地659总线作为板卡间的数据总线；三个余度之间采用桥接659总线，三个余度的CPU之间通过独立的CCDL模块进行数据传输，每个余度都通过各自的主TTP/C总线与其外部节点相连，同时每个余度还作为节点与其他两个余度的主TTP/C总线相连。

所述的CCDL模块若故障，余度之间的桥接659总线同时兼作为CCDL模块备份，发送CPU之间的CCDL数据。

所述的TTP/C总线的数据包括外部节点发往主余度CPU的数据信息、以及主余度CPU发往外部节点的数据信息，另外两个余度的CPU可以监听该主余度CPU与外部节点的数据通信。

所述的外部节点包括飞控系统内部的三套非相似余度的卫星/惯性组合器件，两余度的大气数据系统、两余度高度表、两个电气双余度的舵机控制器ACE、以及飞控系统外部的交联系统。

本发明的优点：

1、高可靠性

本系统体系包括三余度的飞控计算机、四余度的本地659背板总线、四余度的桥接659背板总线、三套两余度的TTP/C总线、以及多余度的卫星/惯性组成传感器（GPS/INS）、大气数据系统（ADS）、高度表（RA）及舵机控制器（ACE），整个系统具有很高的可靠性，能保证任意节点一次故障工作，两次故障安全；

2、强实时性

TTP/C总线为基于时间触发的串行数据总线，根据总线协议，按照数据帧格式规划数据，配置5兆的总线带宽，典型的飞控应用数据周期可以在1毫秒一下，结合高带宽64兆的本地659总线，系统延迟可以控制在15毫秒以内，优于传统的无人机飞控系统；

3、开放式

基于TTP/C总线的系统架构，新加入的节点可以直接挂接在总线，通过修改总线接口单元的预置参数，就可以非常方便的按照不同的应用需求配置飞行器的飞控系统，通过灵活挂接不同的模块、节点，可以基于这套体系架构，组成出各种系统配置；

附图：

图1基于TTP/C总线的飞控系统架构示意图；

图2基于TTP/C总线的飞控计算机架构示意图；

具体实施方式：

基于TTP/C总线的无人飞行器飞行控制系统体系架构，包括飞控计算机、TTP/C总线和外部节点，其中：所述的飞控计算机包括三个独立的、分布式的飞控计算余度，每个余度包含一套完整的CPU板、串口板、总线接口单元及电源模块，每个余度内部采用本地659总线作为板卡间的数据总线；三个余度之间采用桥接659总线，三个余度的CPU之间通过独立的CCDL模块进行数据传输，每个余度都通过各自的主TTP/C总线与其外部节点相连，同时每个余度还作为节点与其他两个余度的主TTP/C总线相连。

以下以一个具体实施例对本发明作进一步详细说明。