一种无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法。


背景技术：

2.大中型无人机一般都采用航空发动机作为其动力装置。无人机飞控计算机通过通信总线，按照数据传输协议与发动机控制器之间进行通信，向发动机控制器发送指令，发动机控制器按指令控制发动机状态，使无人机获取所需推力。
3.在无人机运行的过程中，飞控计算机和发动机控制器之间有可能会出现通信链路中断的问题，飞机的运行状态、返场和着陆都存在着较大的风险，安全无法保障。
4.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其能够在飞控计算机和发动机控制器的通信链路中断时保障无人机的安全运转，降低了安全风险。
6.本发明的实施例是这样实现的：
7.一种无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其包括：
8.s1：在通信链路良好时，发动机控制器根据飞控计算机的实时指令对发动机进行控制，且发动机控制器从飞控计算机获取后续时段内的操控参数，并持续更新在发动机控制器内；
9.s2：在通信链路故障时，发动机控制器根据最新的操控参数对发动机进行控制；
10.s3：在通信链路恢复后，重新执行s1。
11.进一步的，操控参数包括：在通信链路故障时，若无人机处于地面起飞的过程中，则发动机控制器控制发动机停车。
12.进一步的，操控参数还包括：在通信链路故障时，若无人机处于飞行过程中，且发动机控制器收到的最后一拍转速给定指令小于或等于94％，则发动机控制器控制发动机转速至90％状态并进行状态保持。
13.进一步的，操控参数还包括：在通信链路故障时，若无人机处于飞行过程中，且发动机控制器收到的最后一拍转速给定指令大于94％，则发动机控制器控制发动机转速按收到的最后一拍转速工作5min后，控制发动机转速调节至90％状态并进行状态保持。
14.进一步的，操控参数还包括：在通信链路故障时，若无人机处于空中起动的过程中，则发动机控制器控制发动机按预设的供油规律起动，起动完毕后加速至90％状态并进行状态保持。
15.进一步的，操控参数还包括：在通信链路故障时，若无人机处于意外停车状态，且发动机控制器收到的最后一拍指令为“允许空中再点火”，则发动机控制器控制发动机执行
空中再点火，再点火完毕后控制转速至90％状态并进行状态保持。
16.进一步的，设置控制周期，在发动机控制器控制发动机进行状态保持并持续一个控制周期后，发动机控制器控制发动机转速至76％并保持在该状态。
17.进一步的，在发动机控制器控制发动机转速至76％并保持在该状态之后，当发动机控制器通过离散量接口收到飞控计算机发出的“高度区间状态”指令时，发动机控制器控制发动机转速置于55％；此后若“高度区间状态”指令无效，则发动机控制器仍将转速控制保持在55％。
18.进一步的，操控参数包括：在通信链路故障时，若无人机处于地面起飞的过程中，且跑道的剩余长度大于或等于无人机停车所需的最短安全距离，则发动机控制器控制发动机停车。
19.进一步的，操控参数包括：
20.无人机在执行起飞操作时，获取跑道的视觉图像，通过图像分析确定跑道的边界，并标记无人机的起飞位置；
21.将跑道的远端边界作为参考对象，在无人机滑跑过程中，获取参考对象在视野范围内的位置和大小变化情况，并结合无人机在滑跑过程中的速度变化情况、滑跑时间确定无人机与参考对象之间的距离；
22.在通信链路故障时，若无人机处于滑跑过程中，且此时无人机与参考对象之间的距离大于或等于最短安全距离，则发动机控制器控制发动机停车。
23.本发明实施例的技术方案的有益效果包括：
24.本发明实施例提供的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法在通信链路良好时，发动机控制器能够持续地获取并更新后续时段内的操控参数，以为通信链路的意外中断做准备。若某一时刻通信链路意外中断，则发动机控制器就可以根据最新的操控参数在接下来的时间内继续操控无人机，从而为通信链路的恢复提供了缓冲时间，也在中断的这段时间内保障了无人机的安全。
25.总体而言，本发明实施例提供的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法能够在飞控计算机和发动机控制器的通信链路中断时保障无人机的安全运转，降低了安全风险。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明实施例提供的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法中飞控计算机和发动机控制器之间的关系示意图；
28.图2为本发明实施例提供的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法中无人机视野范围内参考对象的示意图；
29.图3为无人机滑跑一段距离后无人机视野范围内参考对象的示意图。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.应当理解，本发明使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”等是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
34.如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提出示例外情形，“一”、“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
35.本说明书中使用的流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。可以理解，各步骤的操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
36.实施例
37.请参照图1，本实施例提供一种无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其包括：
38.s1：在通信链路良好时，发动机控制器根据飞控计算机的实时指令对发动机进行控制，且发动机控制器从飞控计算机获取后续时段内的操控参数，并持续更新在发动机控制器内；
39.s2：在通信链路故障时，发动机控制器根据最新的操控参数对发动机进行控制；
40.s3：在通信链路恢复后，重新执行s1。
41.通过以上设计，在通信链路良好时，发动机控制器能够持续地获取并更新后续时段内的操控参数，以为通信链路的意外中断做准备。若某一时刻通信链路意外中断，则发动机控制器就可以根据最新的操控参数在接下来的时间内继续操控无人机，从而为通信链路的恢复提供了缓冲时间，也在中断的这段时间内保障了无人机的安全。
42.总体而言，无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法能够在飞控计算机和发动机控制器的通信链路中断时保障无人机的安全运转，降低了安全风险。
43.需要说明的是，操控参数可以根据不同机型、不同天气来进行灵活设定，飞控计算机根据实际情况来实时控制发动机控制器，以及向发动机控制器更新后续时段内的操控参数。
44.本实施例提供了操控参数的示例，并不局限于此。
45.示例性的，操控参数包括：
46.(1)在通信链路故障时，若无人机处于地面起飞的过程中，则发动机控制器控制发动机停车。
47.(2)在通信链路故障时，若无人机处于飞行过程中，且发动机控制器收到的最后一拍转速给定指令小于或等于94％，则发动机控制器控制发动机转速至90％状态并进行状态保持。
48.(3)在通信链路故障时，若无人机处于飞行过程中，且发动机控制器收到的最后一拍转速给定指令大于94％，则发动机控制器控制发动机转速按收到的最后一拍转速工作5min后，控制发动机转速调节至90％状态并进行状态保持。
49.(4)在通信链路故障时，若无人机处于空中起动(例如：空中再点火、风车起动等)的过程中，则发动机控制器控制发动机按预设的供油规律起动，起动完毕后加速至90％状态并进行状态保持。
50.(5)在通信链路故障时，若无人机处于意外停车状态，且发动机控制器收到的最后一拍指令为“允许空中再点火”，则发动机控制器控制发动机执行空中再点火，再点火完毕后控制转速至90％状态并进行状态保持。
51.通过以上设计，发动机控制器与飞控计算机通信链路故障时，发动机控制器可以按无人机需求在多状态运行，不影响飞行安全。
52.进一步的，可以设置控制周期，在上述操控参数中，发动机控制器控制发动机进行状态保持并持续一个控制周期后，发动机控制器控制发动机转速至76％并保持在该状态。
53.控制周期的市场可以根据实际需要灵活设置。
54.此外，发动机控制器与飞控计算机通信链路故障后，若发动机控制器连续n个控制周期都检测到通讯正常，则表明发动机控制器与飞控计算机通信链路已经恢复，发动机控制器清除通讯故障开关量信号，按飞控计算机给出的发动机转速指令进行控制，即回到了s1的状态。其中，n的数值可以根据实际情况灵活设置，例如n可以为10，但不限于此。
55.进一步的，在发动机控制器控制发动机转速至76％并保持在该状态之后，当发动机控制器通过离散量接口收到飞控计算机发出的“高度区间状态”指令时，发动机控制器控制发动机转速置于55％；此后若“高度区间状态”指令无效，则发动机控制器仍将转速控制保持在55％。
56.需要说明的是，为了进一步提高安全性，在上述的操控参数(1)中，包括：在通信链路故障时，若无人机处于地面起飞的过程中，且跑道的剩余长度大于或等于无人机停车所需的最短安全距离，则发动机控制器控制发动机停车。
57.最短安全距离为无人机在对应速度下进行停车操作所需的最短滑行距离。在该状态下执行停车操作，可以在无人机起飞之前中止飞行，避免在起飞后因问题无法及时排除而造成更严重的后果。
58.具体的，请结合图2和图3，该操控参数(1)包括：
59.无人机在执行起飞操作时，利用无人机的视觉系统获取跑道的视觉图像，通过图像分析确定跑道的边界；
60.同时标记无人机的起飞位置，将无人机的起飞位置和无人机正面的跑道的远端边
界之间的区域作为可滑跑的区域；
61.将跑道的远端边界作为参考对象，无人机开始滑跑之后，在无人机滑跑过程中，继续获取参考对象在视野范围内的位置和大小变化情况；随着无人机开始滑跑，无人机距离参考对象(跑道的远端边界)会越来越近，在无人机的视野范围内参考对象也会越来越大、越来越近；
62.在知晓无人机的视觉系统的光学参数的基础上，根据在滑跑过程中参考对象在视野范围内的位置和大小变化，以及无人机在滑跑过程中的速度变化、滑跑持续时间可以确定出无人机与参考对象之间的实际距离；例如，在无人机开始滑跑7s后，根据无人机的加速情况可以计算出无人机在这7s内滑跑的距离，在滑跑了这一段距离之后，无人机与参考对象之间的距离缩短了滑跑距离的长度，参考对象在无人机的视野范围内的位置和大小都会发生变化，例如从图2变化到图3的状态，根据在不同时间的滑跑距离和参考对象在视野范围内的变化就可以得到无人机与参考对象之间的实际距离。
63.在通信链路故障时，若无人机处于滑跑过程中，则利用上述方式计算出无人机与参考对象之间的实际距离，若此时无人机与参考对象之间的实际距离大于或等于最短安全距离，就表明剩余的跑道长度能够满足无人机的停车要求，不会滑出跑道，此时发动机控制器就可以控制发动机停车。
64.通过以上设计，可以适应非标准跑道或临时跑道的起飞工作，进一步提高了无人机的安全性和环境适应性。
65.综上所述，本发明实施例提供的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法能够在飞控计算机和发动机控制器的通信链路中断时保障无人机的安全运转，降低了安全风险。
66.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其特征在于，包括：s1：在通信链路良好时，发动机控制器根据飞控计算机的实时指令对发动机进行控制，且所述发动机控制器从所述飞控计算机获取后续时段内的操控参数，并持续更新在发动机控制器内；s2：在通信链路故障时，所述发动机控制器根据最新的所述操控参数对发动机进行控制；s3：在通信链路恢复后，重新执行s1。2.根据权利要求1所述的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其特征在于，所述操控参数包括：在通信链路故障时，若无人机处于地面起飞的过程中，则所述发动机控制器控制发动机停车。3.根据权利要求2所述的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其特征在于，所述操控参数还包括：在通信链路故障时，若无人机处于飞行过程中，且所述发动机控制器收到的最后一拍转速给定指令小于或等于94％，则所述发动机控制器控制发动机转速至90％状态并进行状态保持。4.根据权利要求2所述的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其特征在于，所述操控参数还包括：在通信链路故障时，若无人机处于飞行过程中，且所述发动机控制器收到的最后一拍转速给定指令大于94％，则所述发动机控制器控制发动机转速按收到的最后一拍转速工作5min后，控制发动机转速调节至90％状态并进行状态保持。5.根据权利要求2所述的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其特征在于，所述操控参数还包括：在通信链路故障时，若无人机处于空中起动的过程中，则所述发动机控制器控制发动机按预设的供油规律起动，起动完毕后加速至90％状态并进行状态保持。6.根据权利要求2所述的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其特征在于，所述操控参数还包括：在通信链路故障时，若无人机处于意外停车状态，且所述发动机控制器收到的最后一拍指令为“允许空中再点火”，则所述发动机控制器控制发动机执行空中再点火，再点火完毕后控制转速至90％状态并进行状态保持。7.根据权利要求3～6任一项所述的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其特征在于，设置控制周期，在所述发动机控制器控制发动机进行状态保持并持续一个所述控制周期后，所述发动机控制器控制发动机转速至76％并保持在该状态。8.根据权利要求7所述的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其特征在于，在所述发动机控制器控制发动机转速至76％并保持在该状态之后，当所述发动机控制器通过离散量接口收到所述飞控计算机发出的“高度区间状态”指令时，所述发动机控制器控制发动机转速置于55％；此后若“高度区间状态”指令无效，则所述发动机控制器仍将转速控制保持在55％。9.根据权利要求2所述的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其特征在于，所述操控参数包括：在通信链路故障时，若无人机处于地面起飞的过程中，且跑道的剩余长度大于或等于无人机停车所需的最短安全距离，则所述发动机控制器控制发动机停车。10.根据权利要求9所述的无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，其特征
在于，所述操控参数包括：无人机在执行起飞操作时，获取跑道的视觉图像，通过图像分析确定跑道的边界，并标记无人机的起飞位置；将跑道的远端边界作为参考对象，在无人机滑跑过程中，获取所述参考对象在视野范围内的位置和大小变化情况，并结合无人机在滑跑过程中的速度变化情况、滑跑时间确定无人机与所述参考对象之间的距离；在通信链路故障时，若无人机处于滑跑过程中，且此时无人机与所述参考对象之间的距离大于或等于所述最短安全距离，则所述发动机控制器控制发动机停车。

技术总结
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机发动机通信链路中断后发动机自主控制方法，包括：S1在通信链路良好时，发动机控制器根据飞控计算机的实时指令对发动机进行控制，且发动机控制器从飞控计算机获取后续时段内的操控参数，并持续更新在发动机控制器内；S2在通信链路故障时，发动机控制器根据最新的操控参数对发动机进行控制；S3在通信链路恢复后，重新执行S1。其能够在飞控计算机和发动机控制器的通信链路中断时保障无人机的安全运转，降低了安全风险。降低了安全风险。降低了安全风险。


技术研发人员：赵宇 刘臣 冀疆峰 刘志超 唐怀远 张泽振
受保护的技术使用者：江西中发天信航空发动机科技有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/7/6