飞行器的控制方法、飞行器及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种飞行器的控制方法、飞行器及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.传感单元、作动单元以及计算单元作为飞行器的核心单元，对安全性、可靠性、稳定性以及容错性的要求较高。目前，不同的飞控系统获取指定的某几个传感单元采集的数据，并在处理后分管指定的某几个作动单元。但是，当某一控制路径上的某一设备或模块出现故障时，由于正常控制路径上的飞控系统无法管控其他控制路径上发生故障的设备或模块，导致飞行器的可靠性降低。


技术实现要素：

3.本技术实施例通过提供一种飞行器的控制方法、飞行器及计算机可读存储介质，旨在提高飞行器的可靠性。
4.本技术实施例提供了一种飞行器的控制方法，应用于第一飞控系统，所述飞行器的控制方法，包括：
5.获取传感单元采集的飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数；
6.根据所述飞行器状态、所述机载设备的健康状态和所述飞行参数，确定所述第一飞控系统的第一服务质量；
7.获取第二飞控系统的第二服务质量，所述第二服务质量由第二飞控系统根据所述飞行器状态、所述机载设备的健康状态和所述飞行参数确定的；
8.根据所述第一服务质量和所述第二服务质量，确定所述第一飞控系统的控制角色；
9.执行所述控制角色对应的控制功能。
10.可选地，所述根据所述第一服务质量和所述第二服务质量，确定所述第一飞控系统的控制角色的步骤包括：
11.获取第一服务质量临界值和第二服务质量临界值，所述第一服务质量临界值大于所述第二服务质量临界值；
12.根据所述第一服务质量临界值、所述第二服务质量临界值、所述第一服务质量和所述第二服务质量，确定所述第一飞控系统的控制角色。
13.可选地，所述根据所述第一服务质量临界值、所述第二服务质量临界值、所述第一服务质量和所述第二服务质量，确定所述第一飞控系统的控制角色的步骤包括：
14.在所述第一服务质量大于所述第二服务质量临界值，且所述第一服务质量大于所述第二服务质量时，确定所述第一飞控系统为主控角色；
15.或者，在所述第二服务质量小于所述第一服务质量临界值时，确定所述第一飞控系统为监控角色；
16.或者，在所述第一服务质量小于或等于所述第二服务质量临界值、所述第一服务质量小于或等于所述第二服务质量且所述第二服务质量大于或等于所述第一服务质量临界值，确定所述第一飞控系统为辅控角色。
17.可选地，所述第一飞控系统设置有至少一个指令通道、至少一个命令通道和命令开关，所述执行所述控制角色对应的控制功能的步骤包括：
18.在所述第一飞控系统为主控角色且所述第二飞控系统为辅控角色时，控制所述第一飞控系统向作动单元发送控制指令；
19.或者，在所述第一飞控系统为监控角色且所述第二飞控系统为辅控角色时，控制所述第一飞控系统向作动单元发送控制指令；
20.或者，在所述第一飞控系统和所述第二飞控系统均为辅控角色时，控制所述第一飞控系统和所述第二飞控系统中服务质量最高的系统向作动单元发送控制指令；
21.或者，在所述第一飞控系统为主控角色或监控角色，且所述第二飞控系统为主控角色或监控角色时，根据所述第一飞控系统的控制指令、所述第一飞控系统的服务质量、所述第二飞控系统的控制指令和所述第二飞控系统的服务质量确定指令加权平均值，控制所述第一飞控系统向作动单元输出所述指令加权平均值。
22.可选地，所述控制所述第一飞控系统向作动单元发送控制指令的步骤包括：
23.在所述第一飞控系统为主控角色或监控角色时，所述命令通道根据所述传感单元采集的传感器数据确定第一控制指令；
24.所述命令通道获取所述指令通道的第二控制指令，所述第二控制指令为所述指令通道根据所述传感单元采集的传感器数据确定的；
25.所述命令通道确定所述第一控制指令与所述第二控制指令之间的差值；
26.所述命令通道根据所述差值确定所述命令开关的状态；
27.所述命令通道在确定所述命令开关处于闭合状态时，控制所述第一飞控系统的指令通道向所述作动单元输出所述第二控制指令。
28.可选地，所述命令通道根据所述差值确定所述命令开关的状态的步骤包括：
29.所述命令通道确定所述第一控制指令和所述第二控制指令的指令类型，并获取与所述指令类型关联的误差范围；
30.所述命令通道在检测到所述差值位于所述误差范围内时，确定所述命令开关处于默认的闭合状态；
31.所述命令通道在检测到所述差值不位于所述误差范围内时，向所述命令开关处于断开信号，以使所述命令开关处于断开状态。
32.可选地，所述命令通道根据所述差值确定所述命令开关的状态的步骤之后，所述方法还包括：
33.所述命令通道在根据所述差值确定所述命令开关处于断开状态时，向所述作动单元输出所述第一控制指令。
34.此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种飞行器，包括：传感单元、作动单元、至少两组基于分布式架构布置的飞控系统，以及用于所述传感单元、所述作动单元与所述飞控系统之间通信的至少一组总线。
35.可选地，每个所述飞控系统包括至少一个指令通道、至少一个命令通道和命令开
关；
36.所述命令通道用于管控所述命令开关的状态，以在所述命令开关处于默认的闭合状态时，通过所述指令通道的第一控制指令控制所述作动单元，在所述命令开关处于断开状态时，通过所述命令通道的第二控制指令控制所述作动单元。
37.此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有飞行器的控制程序，所述飞行器的控制程序被处理器执行时实现上述的飞行器的控制方法的步骤。
38.本技术实施例中提供的一种飞行器的控制方法、飞行器及计算机可读存储介质的技术方案，各个飞控系统通过获取传感单元采集的飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数，进而根据飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数确定自身飞控系统的服务质量，同时获取其它飞控系统的服务质量，进而根据自身确定的服务质量和其它飞控系统确定的服务质量，确定自身飞控系统所承担的控制角色，使得各个飞控系统能执行自身控制角色对应的控制功能。由于各个飞控系统的控制角色能根据服务质量进行切换，使得正常控制路径上的飞控系统也能管控其他控制路径上发生故障的设备或模块，提高飞行器的可靠性。
附图说明
39.图1为本发明双行系统的结构示意图；
40.图2为本发明三行系统的结构示意图；
41.图3为本发明四行系统的结构示意图；
42.图4为本发明五行系统的结构示意图；
43.图5为本发明双指令通道系统的结构示意图；
44.图6为本发明三行三通道系统的结构示意图；
45.图7为本发明双冗余通信网络的结构示意图；
46.图8为本发明三冗余通信网络的结构示意图；
47.图9为本发明飞行器的控制方法一实施例的流程示意图。
48.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明，上述附图只是一个实施例图，而不是发明的全部。
具体实施方式
49.飞行器的传感单元、作动单元和计算单元使用过程中可能会发生故障。因此，传感单元、作动单元、计算单元作为飞行器的三个核心单元需采用多冗余架构设计，以保证高可靠性。
50.目前，传统的冗余架构设计采用联邦式架构或主备式架构。其中，联邦式架构是指不同的飞控系统获取指定的某几个传感单元采集的数据，并在处理后分管指定的某几个作动单元。但是，联邦式架构存在的缺陷在于：第一、其不具备扩展性，对于特定的构型或构型改型，飞控系统都面临很大的重新设计与验证工作。第二、无法做到功能冗余与故障隔离，一旦联邦式中的某一控制路径上的某一设备或模块出现故障时，正常控制路径上的飞控系统无法管控其他控制路径上发生故障的设备或模块。
51.而主备式架构是指采用固化的继成顺序，所有飞控系统与所有的传感单元、作动单元都通过总线或其他通信链路相互连接，同一时间有一个飞控系统在实现控制功能。主备式架构虽然具备一定扩展性；但是，主备功能切换过程对飞行器控制来说危险程度高。同时，主备式架构仅能解决硬件故障，由于其运行的控制代码是一致的，导致无法解决或监测软件层面的故障。
52.综上，不管是联邦式架构或主备式架构，在飞控系统，或者其他设备或模块出现故障时，严重影响飞行器的稳定性和可靠性，不利于飞行安全。
53.因此，本技术为了解决传统的联邦式架构或主备式架构的缺陷，本技术提出了一种飞行器的控制方法。本技术的各个飞控系统通过获取传感单元采集的飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数，进而根据飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数确定各个飞控系统的服务质量，进而根据各个飞控系统的服务质量确定各个飞控系统所承担的控制角色，使得各个飞控系统能执行自身控制角色对应的控制功能。由于各个飞控系统的控制角色能根据服务质量进行切换，使得正常控制路径上的飞控系统也能管控其他控制路径上发生故障的设备或模块，提高飞行器的可靠性。
54.相比于传统控制方式，本技术具有以下特点：
55.第一、利用分布式架构，飞控计算机集群先以双计算通道或三计算通道实现分组，每组计算通道内部利用硬件背板直接通信，多组计算通道之间采用总线或其他通信方式实现互联。分布式架构中，所有计算通道组在不同时期，不同飞行器状态下，相互独立，且执行的任务不同。通过利用分布式架构，提高飞控架构的扩展性，降低飞控架构设计与验证成本。
56.第二、基于分布式架构采用集成航电设计思路，多组计算通道担任主控、监控、辅控、待命等不同角色。不仅可以实现每组计算通道内部的双通道之间存在输入输出校验，使得每组计算通道实现初步的自校验；另外，其余组计算通道也会对其故障与有效性进行评估，在必要时，计算通道组将交换角色，保证冗余，实现故障隔离。通过基于分布式架构采用集成航电设计思路，提高飞控架构的冗余有效性与故障隔离有效性。
57.第三、基于非相似飞控计算机角色设计，主控、监控、辅控、待命，所要执行的计算任务是不一样的，飞控系统允许无主控－双辅控过程，在这一过程中，原本辅控计算通道组将逐步增加权重，直到替代原来的主控，完成主辅切换，从而平滑整个飞控冗余切换过程。通过基于非相似飞控计算机角色设计，降低飞控冗余切换过程带来的危害。
58.第四、基于非相似飞控计算机计算通道设计，每组双计算通道内存在指令、命令两个角色(或称通道)，每组三计算通道内存在指令1、命令、指令2三个角色(或称通道)，其软件层面采用非相似设计。而在硬件层面，命令通道管理着指令通道的输出开关，当命令通道发现指令1或2通道严重异常或完全失控时，它们有权切断其输出，其他组计算通道根据第三条设计开始角色转换，最终实现软硬件双重故障检测与隔离。通过基于非相似飞控计算机计算通道设计，利用非相似软硬件有效检测软硬件双重故障。
59.为了更好的理解上述技术方案，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。
60.本技术的飞行器包括传感单元、作动单元以及至少两组基于分布式架构布置的飞控系统。在该飞控系统为两组时，如图1所示，本技术的飞行器包括以下表格的组成部分：
61.1主控双通道2辅控双通道3传感器及附属处理单元4作动器及附属控制单元5总线或其他通信方式6命令开关7背板通信8指令通道9命令通道
ꢀꢀ
62.为方便描述，本技术后文将主控双通道或辅控双通道称为飞控系统；将传感器及附属处理单元称为传感单元；将作动器及附属控制单元称为作动单元。
63.其中，飞行器包括由1和2组成的飞控计算机矩阵。其中，飞控计算机矩阵由两个子矩阵组成，硬件层面他们是同构的，但是软件层面，在同一时刻，他们是异构的，分为主控系统与辅控(监控)系统，主控、辅控、监控三种角色通过软件实现切换，主控与辅控从硬件上也有所区分。主控系统与辅控(监控)系统均由两个计算通道组成，分别为指令通道和命令通道。推荐的控制指令均由指令通道送出。命令通道在硬件层面管控了命令开关，有当命令开关关闭时，由指令通道计算得出的推荐控制指令才能输出，而主控系统的命令通道将所有推荐控制指令通过一定的加权函数加权后，把最终的控制指令送往作动单元。
64.以下将对飞行器的每个组成部分进行详细描述。
65.主控系统：接收传感单元采集的数据，计算并向作动单元输出控制指令，实现对飞行器的飞行控制。其中，监控系统可以与主控系统角色切换。
66.辅控(监控)系统：与主控系统一样，接收传感单元采集的数据，计算控制指令。辅控(监控)系统存在两个状态，即辅控状态与监控状态。当其为辅控系统时，其内部命令开关为断开，当其为监控系统时，其内部命令开关为闭合。其中，监控系统可以与主控系统角色切换。
67.传感单元：采集飞行器的飞行状态。
68.作动单元：根据控制指令，控制作动单元，改变飞行器的运动状态。
69.总线或其他通信方式：提供总线式或类总线式跨设备实时同步通信能力，实现传感单元、作动单元与飞控系统之间通信。
70.命令开关：使能某系统是否输出其所计算的控制指令。
71.背板通信：提供背板式高速通信能力于并行的计算通道之间。
72.指令通道：通过控制律，根据传感单元采集的数据计算推荐的控制指令a。其中，控制指令包括诸如油门指令、舵偏指令、电机转速指令、电机转矩指令等。指令通道可以存在多个。
73.命令通道：通过控制律，根据传感单元采集的数据计算控制指令b。其中，控制指令b与控制指令a同构。在正常情况下，控制指令a与控制指令b相同。可将指令通道所计算的控制指令a与控制指令b对比计算误差，当差值超过误差范围，则表示控制指令b与控制指令a不一致，也即表示某一设备或某一模块存在故障。因此，在差值超过误差范围时，需断开命令开关，使得该双通道所组成的系统完全断开了输出，不参与飞行器的控制。例如，假设主控系统的指令通道的控制指令a与命令通道的控制指令b之间的差值超过误差范围，则控制命令通道断开主控系统的命令开关，使得主控系统完全断开输出。类似的，辅控(监控)系统
也采用同样的判断方式确定命令开关是否断开或者是否闭合，从而使得辅控(监控)系统处于不同的状态。
74.其中，上述的误差范围可根据控制指令的类型进行确定取值范围。例如：关于离散控制指令，比如油门指令：本身取值范围的10％；关于连续控制指令，比如舵偏指令：本身取值范围的5％；关于布尔控制指令，比如起飞指令：0(即零容限)。其中，任何指令误差需要保持一定时间后生效。
75.可选地，本技术的传感单元、作动单元、飞控系统以及总线的数量可根据实际使用情况以及不同的应用场景进行扩展。
76.针对飞控系统的扩展。飞控系统可以扩展为：主控系统、辅控以及监控系统。具体的，飞控系统的扩展方式包括但不限于以下方式：
77.1)三行系统扩展
78.在图1中的双行系统的组合中，监控系统与辅控系统是交替出现的，监控系统是辅控系统成为主控系统前的过渡状态，而如果扩展为三行系统，则监控系统可以一直存在。扩展后的飞控系统参照图2。其中，相比于图1，三行系统增加了监控双通道11。
79.2)四行系统扩展
80.当整个系统安全度还不够时，可以直接增加一组双行系统，直接形成四行系统，四行系统的控制角色的切换依旧按照服务质量判定，由服务质量最大的一方执行控制。扩展后的飞控系统参照图3。其中，相比于图1，四行系统增加了主控2双通道12以及辅控2双通道13。
81.3)五行系统扩展
82.对于客机民航系统，要求故障概率极低，同时兼顾了两种不同的控制律(高级控制律与基础控制律)，且两种控制律的故障保证等级以及开发难度是不一样的，为了故障隔离，因此可以采用三行+双行系统的五行系统架构。其中双行系统一般用于基础控制律的计算，保证飞行器基础飞行功能，而且双行系统中的主控或辅控均采用极高安全系数的硬件与软件。而三行系统则采用更便宜的软硬件，即采用以数量换质量的策略。扩展后的飞控系统参照图4。其中，相比于图1，五行系统将主控双通道1和辅控双通道2替换为高级主控双通道14、高级辅控双通道15、高级监控双通道16、基础主控双通道17以及基础辅控双通道18。
83.针对通道的扩展。指令通道可以扩展为包括但不限于：双指令通道，飞控系统则为三通道计算。例如，扩展后的双指令通道参照图5。其中，相比于图1，双指令通道增加了指令通道10。扩展后的三行三通道系统参照图6。其中，相比于图2，三行三通道系统将主控双通道1、辅控双通道2以及监控双通道11替换为主控三通道19、辅控三通道20以及监控三通道21。
84.针对通信网络的扩展。通信网络可以扩展为包括但不限于：双冗余通信网络、三冗余通信网络。其中，每个计算机芯片需要双进双出的总线接口结构，因此采用扩展后的双冗余通信网络参照图7。由于一般计算硬件仅有双进双出通信接口，因此三冗余通信网络仅适配三通道系统，扩展后的三冗余通信网络参照图8。
85.如图9所示，本技术的飞行器的控制方法应用于第一飞控系统，同时应用于除第一飞控系统之外的其它飞控系统，如第二飞控系统等，在其它飞控系统上所采用的飞行器的控制方法和控制原理与第一飞控系统相同，在此不再赘述。本技术以第一飞控系统为例。本
申请的飞行器的控制方法包括以下步骤：
86.步骤s110，获取传感单元采集的飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数。
87.在本实施例中，在飞行过程中，需实时确定各个飞控系统的服务质量，进而根据各个飞控系统的服务质量确定各个飞控系统的控制角色，以使得不同的飞控系统能够执行控制角色对应的控制功能，提高飞行器的可靠性。
88.传感单元包括飞行器上的传感器及附属处理单元。该传感器可以是位置传感器、姿态检测传感器等。该传感单元用于实时采集飞行器状态。其中，飞行器状态包括但不限于飞行器当前的空速、姿态、位置等。机载设备包括作动单元、传感器等设备。机载设备的健康状态包括但不限于传感器监控状态、通信状态、作动单元服务质量、飞行控制精度、飞行品质、能耗与作动波动频率等。飞行参数包括剩余飞行路程、剩余飞行时间等。
89.各个飞控系统可获取传感单元采集的飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数，进而计算主控系统的服务质量。
90.步骤s120，根据所述飞行器状态、所述机载设备的健康状态和所述飞行参数确定所述第一飞控系统的第一服务质量。
91.在本实施例中，可根据传感单元采集的飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数共同确定第一飞控系统的第一服务质量。其中，可根据不同的系统架构为每个飞控系统进行相应的特异性设计。例如，对于主控系统，可根据主控系统的特性为飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数分别设置对应的权重，计算各部分所对应的服务质量，再结合各部分对应的权重进行加权计算，进而通过加权计算得到该主控系统对应的服务质量。对于辅控系统，也可根据辅控系统的特性分别为飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数分别设置对应的权重，计算各部分所对应的服务质量，再结合各部分对应的权重进行加权计算，进而通过加权计算得到辅控系统对应的服务质量。
92.在具体的计算过程中，针对飞行器状态的服务质量的计算，可以结合目标飞行器状态，例如目标空速、目标姿态、目标位置等进行计算。其中，目标飞行器状态为飞行器所要达到的状态，即飞行器所要达到的空速、飞行器所要达到的姿态以及飞行器所要达到的位置等。可根据当前的飞行器状态以及目标飞行器状态确定该飞行器状态的服务质量。
93.可选地，每组计算通道内部的双通道之间存在输入输出校验，每组计算通道实现初步的自校验，可计算自身系统的服务质量，从而实现通道内部的投票表决，以确定较优的通道。另外，其余组计算通道也会对其故障与有效性进行评估，在必要时，所有命令通道还可以交换服务质量，并根据所设计的服务质量临界值，决定本系统的主控、辅控、监控等软件角色。即每个飞控系统除了计算自身的服务质量之外，还可计算其他系统的服务质量。在计算完成之后，将计算后的服务质量发送至其他系统，实现对其他系统的监控。
94.步骤s130，获取第二飞控系统的第二服务质量，所述第二服务质量由第二飞控系统根据所述飞行器状态、所述机载设备的健康状态和所述飞行参数确定的；
95.在本实施例中，飞控系统可以为多组。且飞控系统可以是主控系统、辅控系统或者是监控系统。在飞控系统为多组时，每个飞控系统可根据飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数确定自身的服务质量，即第一服务质量。也可以由其他飞控系统根据飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数确定自身的服务质量即第二服务质量。例如，在飞控系统包括第一飞控系统和第二飞控系统时，第一飞控系统可以确定自身的第一服务质量，同
时由第二飞控系统确定第一飞控系统的第二服务质量。可选地，第一飞控系统可根据飞行器状态、所述机载设备的健康状态和所述飞行参数确定第一飞控系统自身的第一服务质量，第一飞控系统还可以依靠第二飞控系统根据飞行器状态、所述机载设备的健康状态和所述飞行参数确定第一飞控系统的第二服务质量，在确定第二服务质量之后，将其发送至第一飞控系统。
96.类似的，第二飞控系统可以确定自身的第一服务质量，也可以由第一飞控系统确定第二飞控系统的第二服务质量，第一飞控系统在确定第二服务质量之后，可将该第二服务质量发送至第二飞控系统。具体的，第二飞控系统根据飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数确定第一服务质量。再将该服务质量发送至第一飞控系统，使得第一飞控系统可以将其作为自身的第二服务质量。类似的，第一飞控系统根据飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数确定第二服务质量。再将该第二服务质量发送至第二飞控系统，使得第二飞控系统可以将其作为自身的第二服务质量。
97.步骤s140，根据所述第一服务质量和所述第二服务质量，确定所述第一飞控系统的控制角色。
98.在本实施例中，飞控系统的控制角色可以是固定的，也可以在实际飞行过程中根据各个飞控系统所计算的服务质量确定自身飞控系统的控制角色。其中，该控制角色可以是主控、监控、辅控、待命等控制角色。在控制角色为主控角色和监控角色时，命令通道控制命令开关闭合，指令通道可将计算的控制指令输出至作动单元，从而控制作动单元。在控制角色为辅控角色时，命令通道控制命令开关断开。
99.可选地，根据所述第一服务质量和所述第二服务质量确定第一飞控系统的控制角色包括以下步骤：
100.步骤s141，获取第一服务质量临界值和第二服务质量临界值，所述第一服务质量临界值大于所述第二服务质量临界值；
101.步骤s142，根据所述第一服务质量临界值、所述第二服务质量临界值、所述第一服务质量和所述第二服务质量，确定所述第一飞控系统的控制角色。
102.可获取第一服务质量临界值和第二服务质量临界值；根据第一服务质量临界值、第二服务质量临界值、第一服务质量和第二服务质量确定第一飞控系统的控制角色。
103.上述的第一服务质量临界值主要用于判定监控角色的承担方；第二服务质量临界值主要用于判定主控角色的承担方。且第一服务质量临界值大于所述第二服务质量临界值。第一服务质量临界值和第二服务质量临界值需要根据系统作特异性设计。第一服务质量指某一个双通道所组成的系统计算的自己的系统服务质量。第二服务质量指另一个双通道所组成的系统计算的他方的系统服务质量。
104.可选地，可采用以下规则确定第一飞控系统的控制角色：
105.在第一服务质量大于第二服务质量临界值，且第一服务质量大于第二服务质量时，确定第一飞控系统为主控角色；或者，在第二服务质量小于第一服务质量临界值时，确定第一飞控系统为监控角色；或者，在第一服务质量小于或等于第二服务质量临界值、第一服务质量小于或等于第二服务质量且所述第二服务质量大于或等于第一服务质量临界值，确定第一飞控系统为辅控角色。
106.其中，上述规则适用于各个飞控系统，也即在每个飞控系统内部，均可采用上述的
规则确定自身的控制角色。通过上述规则确定各个飞控系统属于主控角色、监控角色以及辅控角色中的哪一个。
107.步骤s150，执行所述控制角色对应的控制功能。
108.可选地，在确定第一飞控系统的控制角色之后，即可确执行第一飞控系统的控制角色对应的控制功能，使得飞行器的服务质量保持最佳，提高飞行器的可靠性。
109.可选地，在飞控系统包括第一飞控系统和第二飞控系统时，为了保证同一时刻至少有一个飞控系统工作，因此，需确定目标飞控系统，使得该目标飞控系统控制作动单元，使得飞行器能正常飞行。
110.可选地，步骤s150具体包括以下实现方式：
111.第一、在所述第一飞控系统为主控角色且第二飞控系统为辅控角色时，确定第一飞控系统为目标飞控系统，控制所述第一飞控系统向作动单元发送控制指令。可以理解的是，控制第一飞控系统的命令通道关闭命令开关，使得第一飞控系统的指令通道输出控制指令，进而实现第一飞控系统控制作动单元。
112.类似的，在第一飞控系统为辅控角色且第二飞控系统为主控角色时，确定第二飞控系统为目标飞控系统，控制所述第二飞控系统向作动单元发送控制指令。可以理解的是，控制第二飞控系统的命令通道关闭命令开关，使得第二飞控系统的指令通道输出控制指令，进而实现第二飞控系统控制作动单元。
113.第二、在所述第一飞控系统为监控角色且第二飞控系统为辅控角色时，确定第一飞控系统为目标飞控系统，控制所述第一飞控系统向作动单元发送控制指令。可以理解的是，控制第一飞控系统的命令通道关闭命令开关，使得第一飞控系统的指令通道输出控制指令，进而实现第一飞控系统控制作动单元。
114.类似的，在第二飞控系统为监控角色且所述第一飞控系统为辅控角色时，确定第二飞控系统为目标飞控系统，控制所述第二飞控系统向作动单元发送控制指令。可以理解的是，控制第二飞控系统的命令通道关闭命令开关，使得第二飞控系统的指令通道输出控制指令，进而实现第二飞控系统控制作动单元。
115.第三、在第一飞控系统和第二飞控系统不为主控角色或监控角色时，例如第一飞控系统和第二飞控系统均为辅控角色时，则将第一飞控系统和第二飞控系统中服务质量最高的系统确定为目标控制系统，控制服务质量最高的系统向作动单元发送控制指令。假设第一飞控系统的服务质量最高，那么将第一飞控系统作为目标飞控系统，控制第一飞控系统的命令通道直接输出其对应指令通道所推荐的控制指令，进而实现服务质量最高的系统控制作动单元。
116.第四、在第一飞控系统为主控角色且第二飞控系统为主控角色，或者第一飞控系统为主控角色且第二飞控系统为监控角色，或者第一飞控系统为监控角色且第二飞控系统为主控角色，或者第一飞控系统为监控角色且第二飞控角色为监控角色时，根据所述第一飞控系统的控制指令、所述第一飞控系统的服务质量、所述第二飞控系统的控制指令和所述第二飞控系统的服务质量确定指令加权平均值，控制所述第一飞控系统向作动单元输出所述指令加权平均值。其中，第一飞控系统的控制指令为第一飞控系统的指令通道所推荐的控制指令。第二飞控系统的控制指令为第二飞控系统的指令通道所推荐的控制指令。第一飞控系统的服务质量可以为自身飞控系统所计算得到的服务质量，即第一服务质量。第
二飞控系统的服务质量也可以为自身飞控系统所计算得到的服务质量。例如，在主控+主控、主控+监控或监控+监控的计算机矩阵中，输出由每个飞控系统的指令通道所推荐的控制指令根据其对应命令通道所计算的服务质量所组成指令加权平均值，通过主飞控系统向作动单元发送该指令加权平均值。假设第一飞控系统的服务质量为80，第一飞控系统的控制指令为5，第二飞控系统的服务质量为60，第二飞控系统的控制指令为4，那么指令加权平均值为：5*(80/140)+4*(60/140)≈1.8。
117.可选地，除了通过软件方式进行角色切换，还可以在硬件层面，监控与待命两个通道管理了指挥通道的输出开关，当监控或待命通道发现指挥通道严重异常或完全失控时，它们有权切断其输出，其他组计算通道开始角色转换，最终实现软硬件双重故障检测与隔离。
118.各个飞控系统设置有对应的计算机单元，计算单元包括至少一个指令通道、至少一个命令通道和命令开关，所述命令通道用于控制命令开关的状态。
119.可选地，控制所述第一飞控系统向作动单元发送控制指令包括：所述命令通道根据所述传感单元采集的传感器数据确定第一控制指令；所述命令通道获取所述指令通道的第二控制指令，所述第二控制指令为所述指令通道根据所述传感单元采集的传感器数据确定的；所述命令通道确定所述第一控制指令与所述第二控制指令之间的差值；所述命令通道根据所述差值确定所述命令开关的状态；所述命令通道在确定所述命令开关处于闭合状态时，控制所述第一飞控系统的指令通道向所述作动单元输出所述第二控制指令。
120.可选地，在第一飞控系统向作动单元输出控制指令之前，第一飞控系统的指令通道根据传感单元采集的传感器数据确定第一控制指令，第一飞控系统的命令通道根据所述传感器数据确定第二控制指令；所述命令通道确定所述第一控制指令和所述第二控制指令的指令类型，并获取与所述指令类型关联的误差范围；所述命令通道在检测到所述差值位于所述误差范围内时，确定所述命令开关处于默认的闭合状态；所述命令通道在检测到所述差值不位于所述误差范围内时，向所述命令开关处于断开信号，以使所述命令开关处于断开状态。
121.具体的，第一控制指令和第二控制指令均包括诸如油门指令、舵偏指令、电机转速指令、电机转矩指令等。在正常情况下，第一控制指令与第二控制指令相同。可将指令通道所计算的第一控制指令与第二控制指令对比计算误差，当差值超过误差范围，则表示第一控制指令与第二控制指令不一致，也即表示某一设备或某一模块存在故障。因此，在差值超过误差范围时，需断开命令开关，使得该双通道所组成的系统完全断开了输出，不参与飞行器的控制。例如，假设目标飞控系统的指令通道的第一控制指令与命令通道的第二控制指令之间的差值超过误差范围，则控制命令通道断开第一飞控系统的命令开关，使得第一飞控系统完全断开输出。类似的，辅控(监控)系统也采用同样的判断方式确定命令开关是否断开或者是否闭合，从而使得辅控(监控)系统处于不同的状态。
122.其中，上述的误差范围可根据控制指令的指令类型进行确定取值范围。例如：关于离散控制指令，比如油门指令：本身误差范围的10％；关于连续控制指令，比如舵偏指令：本身误差范围的5％；关于布尔控制指令，比如起飞指令：0(即零容限)。其中，任何指令误差需要保持一定时间后生效。
123.可选地，所述命令通道在根据所述差值确定所述命令开关处于断开状态时，向所
述作动单元输出所述第一控制指令。
124.本实施例根据上述技术方案，第一飞控系统通过获取传感单元采集的飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数，进而根据飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数确定第一飞控系统的服务质量，同时获取第二飞控系统根据所述飞行器状态、所述机载设备的健康状态和所述飞行参数确定的第二服务质量，进而根据第一服务质量和第二服务质量确定第一飞控系统所承担的控制角色，使得第一飞控系统能执行自身控制角色对应的控制功能。由于各个飞控系统的控制角色能根据服务质量进行切换，使得正常控制路径上的飞控系统也能管控其他控制路径上发生故障的设备或模块，提高飞行器的可靠性。
125.本发明实施例提供了飞行器的控制方法的实施例，需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
126.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有飞行器的控制程序，所述飞行器的控制程序被处理器执行时实现如上所述的飞行器的控制方法的各个步骤，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
127.由于本技术实施例提供的存储介质，为实施本技术实施例的方法所采用的存储介质，故而基于本技术实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该存储介质的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本技术实施例的方法所采用的存储介质都属于本技术所欲保护的范围。
128.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
129.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
130.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
131.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
132.应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权
利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
133.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
134.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种飞行器的控制方法，其特征在于，应用于第一飞控系统，所述方法包括：获取传感单元采集的飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数；根据所述飞行器状态、所述机载设备的健康状态和所述飞行参数，确定所述第一飞控系统的第一服务质量；获取第二飞控系统的第二服务质量，所述第二服务质量由第二飞控系统根据所述飞行器状态、所述机载设备的健康状态和所述飞行参数确定的；根据所述第一服务质量和所述第二服务质量，确定所述第一飞控系统的控制角色；执行所述控制角色对应的控制功能。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一服务质量和所述第二服务质量，确定所述第一飞控系统的控制角色的步骤包括：获取第一服务质量临界值和第二服务质量临界值，所述第一服务质量临界值大于所述第二服务质量临界值；根据所述第一服务质量临界值、所述第二服务质量临界值、所述第一服务质量和所述第二服务质量，确定所述第一飞控系统的控制角色。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一服务质量临界值、所述第二服务质量临界值、所述第一服务质量和所述第二服务质量，确定所述第一飞控系统的控制角色的步骤包括：在所述第一服务质量大于所述第二服务质量临界值，且所述第一服务质量大于所述第二服务质量时，确定所述第一飞控系统为主控角色；或者，在所述第二服务质量小于所述第一服务质量临界值时，确定所述第一飞控系统为监控角色；或者，在所述第一服务质量小于或等于所述第二服务质量临界值、所述第一服务质量小于或等于所述第二服务质量且所述第二服务质量大于或等于所述第一服务质量临界值，确定所述第一飞控系统为辅控角色。4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述第一飞控系统设置有至少一个指令通道、至少一个命令通道和命令开关，所述执行所述控制角色对应的控制功能的步骤包括：在所述第一飞控系统为主控角色且所述第二飞控系统为辅控角色时，控制所述第一飞控系统向作动单元发送控制指令；或者，在所述第一飞控系统为监控角色且所述第二飞控系统为辅控角色时，控制所述第一飞控系统向作动单元发送控制指令；或者，在所述第一飞控系统和所述第二飞控系统均为辅控角色时，控制所述第一飞控系统和所述第二飞控系统中服务质量最高的系统向作动单元发送控制指令；或者，在所述第一飞控系统为主控角色或监控角色，且所述第二飞控系统为主控角色或监控角色时，根据所述第一飞控系统的控制指令、所述第一飞控系统的服务质量、所述第二飞控系统的控制指令和所述第二飞控系统的服务质量确定指令加权平均值，控制所述第一飞控系统向作动单元输出所述指令加权平均值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一飞控系统向作动单元发送控制指令的步骤包括：所述命令通道根据所述传感单元采集的传感器数据确定第一控制指令；
所述命令通道获取所述指令通道的第二控制指令，所述第二控制指令为所述指令通道根据所述传感单元采集的传感器数据确定的；所述命令通道确定所述第一控制指令与所述第二控制指令之间的差值；所述命令通道根据所述差值确定所述命令开关的状态；所述命令通道在确定所述命令开关处于闭合状态时，控制所述第一飞控系统的指令通道向所述作动单元输出所述第二控制指令。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述命令通道根据所述差值确定所述命令开关的状态的步骤包括：所述命令通道确定所述第一控制指令和所述第二控制指令的指令类型，并获取与所述指令类型关联的误差范围；所述命令通道在检测到所述差值位于所述误差范围内时，确定所述命令开关处于默认的闭合状态；所述命令通道在检测到所述差值不位于所述误差范围内时，向所述命令开关处于断开信号，以使所述命令开关处于断开状态。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述命令通道根据所述差值确定所述命令开关的状态的步骤之后，所述方法还包括：所述命令通道在根据所述差值确定所述命令开关处于断开状态时，向所述作动单元输出所述第一控制指令。8.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器包括：传感单元、作动单元、至少两组基于分布式架构布置的飞控系统，以及用于所述传感单元、所述作动单元与所述飞控系统之间通信的至少一组总线。9.如权利要求8所述的飞行器，其特征在于，每个所述飞控系统包括至少一个指令通道、至少一个命令通道和命令开关；所述命令通道用于管控所述命令开关的状态，以在所述命令开关处于默认的闭合状态时，通过所述指令通道的第一控制指令控制所述作动单元，在所述命令开关处于断开状态时，通过所述命令通道的第二控制指令控制所述作动单元。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有飞行器的控制程序，所述飞行器的控制程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的飞行器的控制方法的步骤。

技术总结
本发明公开了飞行器的控制方法、飞行器及计算机可读存储介质，该方法包括：第一飞控系统通过获取传感单元采集的飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数，根据飞行器状态、机载设备的健康状态和飞行参数确定第一飞控系统的第一服务质量；获取第二飞控系统的第二服务质量，根据第一服务质量和第二服务质量确定第一飞控系统所承担的控制角色，使得第一飞控系统能执行自身控制角色对应的控制功能。其中，每个飞控系统的第一服务质量由自身飞控系统确定，第二服务质量由其他飞控系统确定。且由于各个飞控系统的控制角色能根据服务质量进行切换，使得正常控制路径上的飞控系统也能管控其他控制路径上发生故障的设备或模块，提高飞行器的可靠性。高飞行器的可靠性。高飞行器的可靠性。


技术研发人员：江立为 徐大勇 薛松柏 郭亮
受保护的技术使用者：浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日：2023.01.10
技术公布日：2023/6/3