无人机混合动力电推进系统多协议交互通讯系统及方法与流程

本发明涉及无人机混合动力领域，具体涉及一种无人机混合动力电推进系统多协议交互通讯系统及方法。

背景技术：

随着微控制器在动力控制领域的应用越来越广泛，动力系统电子化程度越来越高。为降低成本和简化线束连接，各制造商纷纷采用各种总线控制技术，达到实现众多的电子控制单元之间复杂的实时数据交换的目的，以总线是最主要的总线协议之一，由于其具有传输速率高、成本低以及可靠的错误处理和检错机制等特点，所以很自然地在动力系统控制领域中受到广泛应用。

现有技术的通讯网络，其网络节点主要包括发动机电喷控制单元，机身控制单元等。网络负载低，通讯要求不高，仅有一层诊断子网。与传统的动力系统相比，混合动力系统存在大量高压元器件，比如高压动力电池、电机、dc/dc等设备，因此会对自身弱电设备产生严重的干扰，所以要求各种控制信号在传输过程中具有强大的抗干扰能力。同时由于混合系统动力总成不仅包含发动机系统，还存在电驱动系统以及电池管理系统等，因此其动力总成控制系统十分复杂。控制节点的大量增加使动力系统的控制装置需要相互交换的信息增多，而且动力系统控制本身还要求具有很高的实时性。因此，can总线成为混合动力系统数据通讯的必然选择。

申请号为201811562751.7的专利公开说明书中就描述了can总线在混合动力系统的应用，涉及到整个混合动力系统的控制方法，但上述专利中只采用了can总线通讯，单一的通讯协议使得其发生故障时不能保障关键信息传输的安全可靠性。

技术实现要素：

有鉴于此，为保证信息传递的可靠性，在can总线通讯故障时避免无人机失控损坏，本设计发明了一种无人机混合动力电推进系统多协议交互通讯系统及方法。

本发明一方面提供一种无人机混合动力电推进系统多协议交互通讯系统，该多协议交互通讯系统包括：

一无人机混合动力电推进系统；

一飞控系统；以及

一通讯系统，无人机混合动力电推进系统与飞控系统之间通过通讯系统通讯连接；

通讯系统包括一主通讯单元以及一备用通讯单元。

优选地，主通讯单元采用can通讯方式；备用通讯单元采用pwm通讯方式。

优选地，无人机混合动力电推进系统通过一can总线隔离芯片iso1050以及一共模扼流线圈dlw43sh510xk2与飞控系统连接，该can总线隔离芯片iso1050以及一共模扼流线圈dlw43sh510xk2构成无人机混合动力电推进系统与飞控系统之间的主通讯单元。

优选地，无人机混合动力电推进系统通过一光耦tlp281与飞控系统之间pwm通讯连接，该pwm通讯单元构成无人机混合动力电推进系统与飞控系统之间的备用通讯单元。

优选地，无人机混合动力电推进系统包括一内部通讯系统，该内部通讯系统包括一内部主通讯单元以及一内部备用通讯单元。

优选地，内部主通讯单元采用can通讯方式；内部备用通讯单元采用rs485通讯方式。

优选地，无人机混合动力电推进系统还包括；一能量管理系统，一发动机控制器；一isg控制器；以及一电池管理系统。

优选地，能量管理系统、发动机控制器、isg控制器以及电池管理系统均连接有一can收发器tle6250gv33，采用一条总线将能量管理系统、发动机控制器、isg控制器以及电池管理系统的can收发器tle6250gv33串联起来，构成无人机混合动力电推进系统的内部主通讯单元。

优选地，能量管理系统、发动机控制器、isg控制器以及电池管理系统均还连接有一隔离式rs-485芯片adm2582e，采用一条总线将能量管理系统、发动机控制器、isg控制器以及电池管理系统的隔离式rs-485芯片adm2582e串联起来，构成无人机混合动力电推进系统的内部辅助通讯单元。

本发明的第二方面提供能一种上述任意一项所述无人机混合动力电推进系统多协议交互通讯系统的通讯方法方法，包括：

当主通讯单元正常工作时，通过主通讯单元实现信息的传输；当主通讯单元发生故障时，启动备用通讯单元；

当内部主通讯单元正常工作时，通过内部主通讯单元实现信息的传输；当内部主通讯单元发生故障时，启动内部备用通讯单元。

本发明具有的优点和积极效果是：为保证飞行的可靠性，飞控系统与无人机混合动力电推进系统关键信号进行冗余设计。在主通讯单元通讯故障时，混合动力电推进系统依然可以通过辅助通讯单元来获取浆距、目标转速等重要信息。

无人机混合动力电推进系统内部除了采取内部主通讯单元外，也对关键信号进行了冗余设计。在内部主通讯单元发生故障时，启动内部辅助通讯单元，避免无人机失控损坏。

附图说明

图1是本发明的无人机混合动力电推进系统多协议交互通讯系统的结构示意图；

图2是本发明的飞控系统与无人机混合动力电推进系统之间的通讯系统的电路原理图；

图3是本发明的能量管理单元的通讯方式的电路原理图；

图4是本发明的发动机控制器的通讯方式的电路原理图；

图5是本发明的igs控制器的通讯方式的电路原理图；

图6是本发明的发动机控制器的通讯方式的电路原理图；

图7是飞控系统与无人机混合动力电推进系统之间的通讯方法；

图8是无人机混合动力电推进系统内部的通讯方法。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。

如图1所示，本发明提供一种无人机混合动力电推进系统多协议交互通讯系统，该多协议交互通讯系统包括：一无人机混合动力电推进系统；一飞控系统；以及一通讯系统，无人机混合动力电推进系统与飞控系统之间通过通讯系统通讯连接；通讯系统包括一主通讯单元以及一备用通讯单元。

现有技术中无人机混合动力电推进系统与飞控系统系统通常采用can总线通讯，单一的通讯协议使得其发生故障时不能保障关键信息传输的安全可靠性；本发明设置有主通讯单元以及备用通讯单元；通过主通讯单元以及备用通讯单元保障系统运行的可靠性。

进一步地，在本发明的一个具体的实施例中，主通讯单元采用系统中已经存在的can通讯方式；备用通讯单元采用pwm通讯方式。

为保证飞行的可靠性，飞控系统与无人机混合动力电推进系统关键信号进行冗余设计。该信号采用pwm波形式，无人机飞控系统单向的向混合动力电推进系统传送pwm双波信号，通过事先对电位时长的定义，在can总线通讯故障时，混合动力电推进系统依然可以通过pwm波来获取浆距、目标转速等重要信息。

进一步地，无人机混合动力电推进系统包括一内部通讯系统，该内部通讯系统包括一内部主通讯单元以及一内部备用通讯单元。在内部主通讯单元发生故障时，启动该内部备用通讯单元。

进一步地，内部主通讯单元采用can通讯方式；内部备用通讯单元采用rs485通讯方式。

系统利用can总线进行关键信号的传输，rs485串口通讯可以在can总线故障时在各设备之间传输关键信号，防止can总线故障引起的无人机失控。

无人机混合动力电推进系统内部除了采取can总线外，也对关键信号进行了冗余设计。冗余设计采用rs485通讯，采用一条双绞线电缆作总线，将无人机混合动力电推进系统中各个节点串接起来，以主从通讯方式工作。系统内rs485通讯的各个线路较短，各反射信号的干扰小，保证信号传输可靠性。

因此多协议信息交互能够满足各子系统间的实时通信以及与其他控制器之间的信号传输安全性的需求。

在本发明的一个具体的实施例中，无人机混合动力电推进系统通过一can总线隔离芯片iso1050以及一共模扼流线圈dlw43sh510xk2与飞控系统连接，该can总线隔离芯片iso1050以及一共模扼流线圈dlw43sh510xk2构成无人机混合动力电推进系统与飞控系统之间的主通讯单元；同时无人机混合动力电推进系统通过一光耦tlp281与飞控系统之间pwm通讯连接，该pwm通讯单元构成无人机混合动力电推进系统与飞控系统之间的备用通讯单元；当主通讯单元发生故障，触发该光耦tlp281，启动备用通讯单元进行通讯。

进一步地，在该实施例中，无人机混合动力电推进系统还包括；一能量管理系统，一发动机控制器，用于对发动机实现控制；一isg控制器以及一电池管理系统；能量管理系统与飞控系统之间通过主通讯单元和备用通讯单元实现通讯连接；且能量管理系统分别与发动机控制器、isg控制器以及电池管理系统之间通过内部主通讯单元和备用通讯单元实现通讯连接。

具体地，能量管理系统、发动机控制器、isg控制器以及电池管理系统均连接有一can收发器tle6250gv33，采用一条总线将能量管理系统、发动机控制器、isg控制器以及电池管理系统的can收发器tle6250gv33串联起来，构成无人机混合动力电推进系统的内部主通讯单元；能量管理系统、发动机控制器、isg控制器以及电池管理系统均还连接有一隔离式rs-485芯片adm2582e，采用一条总线将能量管理系统、发动机控制器、isg控制器以及电池管理系统的隔离式rs-485芯片adm2582e串联起来，构成无人机混合动力电推进系统的内部辅助通讯单元。

本发明采用两个独立的can通讯模块即主通讯单元以及内部主通讯单元。can总线数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他(一个或多个)节点发起数据通信，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序，高优先级节点信息在134μs通信，can多个节点同时发起通信时，优先级低的避让优先级高的，不会对通信线路造成拥塞；同时can总线传输介质可以是双绞线同轴电缆，can总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量，可以保证信号传输的实时性。将两个can总线分别应用在无人机混合动力电推进系统与飞控系统之间以及无人机混合动力电推进系统内部，以此来防止多设备之间信息交互产生的干扰。

本发明的另一方面提供一种无人机混合动力电推进系统多协议交互通讯方法，无人机混合动力电推进系统与飞控系统设置通过主通讯单元以及备用通讯单元实现通讯连接；当主通讯单元正常工作时，通过主通讯单元实现信息的传输；当主通讯单元发生故障时，启动备用通讯单元。

主通讯单元采用can通讯方式，备用通讯单元采用pwm通讯方式；其中在主通讯单元正常工作时，主通讯单元的can通讯方式传输全部信息；当主通讯单元发生故障时，pwm通讯传输关键信息，非关键信息采用默认值。

进一步地，无人机混合动力电推进系统的内部通讯系统包括内部主通讯单元以及内部备用通讯单元，无人机混合动力电推进系统的各个节点之间通过内部主通讯单元以及内部备用通讯单元实现通讯连接；当内部主通讯单元正常工作时，通过内部主通讯单元实现信息的传输；当内部主通讯单元发生故障时，启动内部备用通讯单元。

内部主通讯单元采用can通讯方式，内部备用通讯单元采用rs485通讯方式；其中在内部主通讯单元正常工作时，内部主通讯单元的can通讯方式传输全部信息；当内部主通讯单元发生故障时，rs485通讯方式传输关键信息，非关键信息采用默认值。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。