自动飞行控制仿真系统.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020657065.4 (22)申请日 2020.04.26 (73)专利权人 珠海欧比特宇航科技股份有限公 司 地址 519080 广东省珠海市唐家东岸白沙 路1号欧比特科技园 (72)发明人 颜志宇颜军董文岳代威威 陈德劲许怡冰 (74)专利代理机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 44205 代理人 郑晨鸣 (51)Int.Cl. G05B 23/02(2006.01) (54)实用新型名称 自动飞行控制仿真系统 (57)摘要 本实用新型公开了一种自动飞行控制仿真

2、系统， 包括： 主控模块、 总线接口测试模块、 离散 量测试模块和AD/DA测试模块。 总线接口测试模 块与主控模块连接并受其控制， 用于模拟自动飞 行控制中的总线通讯过程。 离散量测试模块与主 控模块连接并受其控制， 用于模拟自动飞行控制 中的离散量信号和接收自动飞行控制系统的离 散量反馈。 AD/DA测试模块与主控模块连接并受 其控制， 用于模拟自动飞行控制中的数字量和模 拟量信号。 根据上述技术方案的自动飞行控制仿 真系统， 使用总线接口测试模块、 离散量测试模 块和AD/DA测试模块来模拟飞行器的各硬件， 无 需连接飞行器的硬件即可验证自动飞行控制系 统的可靠性， 不会造成飞行器硬件的

3、损坏， 可以 节约资源。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 211956216 U 2020.11.17 CN 211956216 U 1.一种自动飞行控制仿真系统， 用于测试飞行器的自动飞行控制系统， 其特征在于， 包 括： 总线接口测试模块， 与所述自动飞行控制系统的总线接口连接， 用于向所述自动飞行 控制系统发送测试总线通讯信号， 并接收所述自动飞行控制系统的反馈总线通讯信号； 离散量测试模块， 与所述自动飞行控制系统的离散量输入端和离散量输出端连接， 用 于向所述自动飞行控制系统发送测试离散量信号， 并接收所述自动飞行控制系统的反馈离 散量信号； AD/DA测试模块， 与所述

4、自动飞行控制系统的数字量接口、 模拟量接口连接和旋变板连 接， 用于向所述自动飞行控制系统发送测试数字量信号及测试模拟量信号， 并接收所述自 动飞行控制系统的反馈数字量信号及反馈模拟量信号； 主控模块， 分别连接并控制所述总线接口测试模块、 离散量测试模块及AD/DA测试模 块， 并将上述模块接收的所述反馈总线通讯信号、 反馈离散量信号、 反馈数字量信号及反馈 模拟量信号与所述主控模块内部预先存储的标准信号比较。 2.根据权利要求1所述的自动飞行控制仿真系统， 其特征在于， 所述主控模块包括一 ZYNQ芯片。 3.根据权利要求1所述的自动飞行控制仿真系统， 其特征在于， 所述总线接口测试模块

5、包括两个1553B总线芯片和一个429总线芯片。 4.根据权利要求1所述的自动飞行控制仿真系统， 其特征在于， 所述AD/DA测试模块包 括ADC采集单元、 DAC控制单元和旋转变量采集单元， 所述ADC采集单元与自动飞行控制系统 的模拟到数字转换器连接， 所述DAC控制单元与自动飞行控制系统的数字到模拟转换器连 接， 所述旋转变量采集单元与自动飞行控制系统的旋变板连接。 5.根据权利要求1所述的自动飞行控制仿真系统， 其特征在于， 所述总线接口测试模块 与所述主控模块直接连接， 所述离散量测试模块与所述AD/DA测试模块分别与所述主控模 块通过UART总线连接。 权利要求书 1/1 页 2

6、CN 211956216 U 2 自动飞行控制仿真系统 技术领域 0001 本实用新型涉及无人飞行器领域， 特别涉及一种自动飞行控制仿真系统。 背景技术 0002 随着科技的发展， 无人飞行器广泛地应用于各种场合。 无人飞行器的自动飞行控 制系统需要通过各种总线通讯来传递控制命令， 并采集相应的数字量、 模拟量、 离散量来反 馈控制结果， 使控制过程更有效、 更准确。 由于控制链路复杂繁多， 容易出现控制失效、 数据 丢失、 控制响应不及时等问题， 为了验证自动飞行控制系统的可靠性， 传统的测试方法是将 飞行器制作完成后进行实机测试， 虽然可以验证可靠性， 但是有损坏飞行器硬件的风险。 实用新

7、型内容 0003 本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。 为此， 本实用新型提 出一种自动飞行控制仿真系统， 无需连接飞行器的硬件即可验证自动飞行控制系统的可靠 性。 0004 根据本实用新型实施例的自动飞行控制仿真系统， 包括： 总线接口测试模块， 与所 述自动飞行控制系统的总线接口连接， 用于向所述自动飞行控制系统发送测试总线通讯信 号， 并接收所述自动飞行控制系统的反馈总线通讯信号； 离散量测试模块， 与所述自动飞行 控制系统的离散量输入端和离散量输出端连接， 用于向所述自动飞行控制系统发送测试离 散量信号， 并接收所述自动飞行控制系统的反馈离散量信号； AD/DA测试模块

8、， 与所述自动 飞行控制系统的数字量接口、 模拟量接口连接和旋变板连接， 用于向所述自动飞行控制系 统发送测试数字量信号及测试模拟量信号， 并接收所述自动飞行控制系统的反馈数字量信 号及反馈模拟量信号； 主控模块， 分别连接并控制所述总线接口测试模块、 离散量测试模块 及AD/DA测试模块， 并将上述模块接收的所述反馈总线通讯信号、 反馈离散量信号、 反馈数 字量信号及反馈模拟量信号与所述主控模块内部预先存储的标准信号比较。 0005 根据本实用新型实施例的自动飞行控制仿真系统， 至少具有如下有益效果： 主控 模块以一定时序控制总线接口测试模块、 离散量测试模块和AD/DA测试模块分别模拟飞行

9、 器中各个硬件传送给自动飞行控制系统的总线信号、 数字量、 模拟量和离散量， 并将上述信 号作为测试信号发送给自动飞行控制系统。 主控模块分别通过总线接口测试模块、 离散量 测试模块和AD/DA测试模块接收自动飞行控制系统反馈回来的反馈信号， 并将反馈回来的 反馈信号与主控模块中预存的标准信号进行比较， 来验证自动飞行控制系统的可靠性。 使 用总线接口测试模块、 离散量测试模块和AD/DA测试模块来模拟飞行器的各硬件， 不会造成 飞行器硬件的损坏， 可以节约资源。 0006 根据本实用新型的一些实施例， 所述主控模块包括一ZYNQ芯片。 0007 根据本实用新型的一些实施例， 所述总线接口测试

10、模块包括包括两个1553B总线 芯片和一个429总线芯片。 0008 根据本实用新型的一些实施例， 所述AD/DA测试模块包括ADC采集单元、 DAC控制单 说明书 1/3 页 3 CN 211956216 U 3 元和旋转变量采集单元， 所述ADC采集元与自动飞行控制系统的模拟到数字转换器连接， 所 述DAC控制单元与自动飞行控制系统的数字到模拟转换器连接， 所述旋转变量采集单元与 自动飞行控制系统的旋变板连接。 0009 根据本实用新型的一些实施例， 所述总线接口测试模块与所述主控模块直接连 接， 所述离散量测试模块与所述AD/DA测试模块分别与所述主控模块通过UART总线连接。 0010

11、 本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的描述 中变得明显， 或通过本实用新型的实践了解到。 附图说明 0011 本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将 变得明显和容易理解， 其中： 0012 图1为本实用新型实施例的自动飞行控制仿真系统的系统框图； 0013 附图标记： 0014 主控模块100， 0015 总线接口测试模块200， 0016 离散量测试模块300， 0017 AD/DA测试模块400。 具体实施方式 0018 下面详细描述本实用新型的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或

12、类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参 考附图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本实用新型， 而不能理解为对本实用新型的 限制。 0019 在本实用新型的描述中， 若干的含义是一个或者多个， 多个的含义是两个以上， 大 于、 小于、 超过等理解为不包括本数， 以上、 以下、 以内等理解为包括本数。 如果有描述到第 一、 第二只是用于区分技术特征为目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指 明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。 0020 本实用新型的描述中， 除非另有明确的限定， 设置、 安装、 连接等词语应做广义理 解， 所属技术领域技术人员可

13、以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型 中的具体含义。 0021 参照图1， 根据本实用新型实施例的自动飞行控制仿真系统， 包括主控模块100、 总 线接口测试模块200、 离散量测试模块300及AD/DA测试模块400。 其中总线接口测试模块 200、 离散量测试模块300及AD/DA测试模块400分别与主控模块100连接， 并受主控模块100 控制。 总线接口测试模块200还与被验证的自动飞行控制系统的总线接口连接， 用于向自动 飞行控制系统发送测试总线通讯信号， 并接收自动飞行控制系统的反馈总线通讯信号。 离 散量测试模块300与自动飞行控制系统的各离散量输入端和离散量输出

14、端连接， 用于向自 动飞行控制系统发送测试离散量信号， 并接收自动飞行控制系统的反馈离散量信号。 AD/DA 测试模块400与自动飞行控制系统的数字量接口、 模拟量接口及旋变板连接， 用于向自动飞 行控制系统发送测试数字量信号及测试模拟量信号， 并接收自动飞行控制系统的反馈数字 说明书 2/3 页 4 CN 211956216 U 4 量信号及反馈模拟量信号。 三个测试模块在主控模块100的控制下， 按照主控模块100中预 先设定的测试流程模拟自动飞行过程中的总线信号、 离散量信号、 数字量信号和模拟量信 号作为测试信号发送给飞行器的自动飞行控制系统， 并接收自动飞行控制系统的反馈信 号， 并

15、将反馈信号传递给主控模块100中与预存的标准信号进行比对， 即可实现对自动飞行 控制系统的可靠性进行验证。 由于使用测试模块来模拟实际飞行器中的硬件的信号， 无需 将自动飞行控制系统与实机的硬件进行连接即可对控制系统进行验证， 不会对硬件造成损 害， 且结构简单， 便于实现。 0022 参照图1， 在一些实施例中， 主控模块100包括一个ZYNQ芯片， ZYNQ芯片集成了ARM 和FPGA， 具有FPGA的可编程能力， 便于后续的功能升级。 在本实施例中， 主控模块100采用使 用XLINX公司生产的ZYNQ-7015为核心的嵌入式核心板MYC-C7Z015。 0023 参照图1， 由于自动飞

16、行控制系统的总线信号通常使用1553B总线协议和429总线 协议， 所以在一些实施例中， 总线接口测试模块200包括一1M的1553B总线芯片、 一10M的 1553B总线芯片和一429总线芯片， 以适应大部分的自动飞行控制系统。 在本实施例中， 1M的 1553B总线芯片选用HI-6130,10M的1553B总线芯片选用HI-6140， 429总线芯片选用的是HI- 3210。 0024 参照图1， 在一些实施例中， AD/DA测试模块400包括ADC采集单元、 DAC控制单元与 旋变量采集单元。 ADC采集单元与自动飞行控制系统的模拟到数字转换器连接， 输送模拟量 电压给自动飞行控制系统，

17、 并通过总线接口测试模块200读取自动飞行控制系统将该模拟 量电压转换而来的数字量与输出的电压值比对， 以验证自动飞行控制系统的模拟到数字转 化性能。 DAC控制单元与自动飞行控制系统的数字到模拟转换器连接， 输出数字量给自动飞 行控制系统并检测自动飞行控制系统转化而来的模拟量来验证其数字到模拟转换性能。 旋 变量采集单元与自动飞行控制系统中的旋变板连接， 输出角度值给自动飞行控制系统并接 收自动飞行控制系统转化而来的数字量以验证自动飞行控制系统的旋转变量的转化性能。 可以理解的是， ADC采集单元可以选用精度更高的ADC芯片， DAC控制单元可以选用精度更高 的DAC芯片， 旋变量采集单元同

18、样可以选用精度更高的旋变板。 0025 在本实施例中， 离散量测试模块300包括HI-8425、 HI-8430和PCA9539三种芯片。 在 本实施例中， 总线接口测试模块200与主控模块100的IO接口直接相连， 离散量测试模块300 和AD/DA测试模块400通过UART总线与主控模块100连接。 0026 根据本实用新型实施例的自动飞行控制仿真系统， 使用总线接口测试模块200、 离 散量测试模块300和AD/DA测试模块400来模拟飞行器的各硬件， 不会造成飞行器硬件的损 坏， 可以节约资源。 0027 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、“一些实施例” 、“示意性实施

19、例” 、 “示例” 、“具体示例” 、 或 “一些示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结 构、 材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中， 对上述术 语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。 而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或 者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 0028 上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明， 但是本实用新型不限于上述实 施例， 在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内， 还可以在不脱离本实用新型宗 旨的前提下作出各种变化。 说明书 3/3 页 5 CN 211956216 U 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 211956216 U 6