發(fā)布時間：2017-09-09 12:19

  本文關(guān)鍵詞：小型無人機負(fù)荷分擔(dān)式容錯飛行控制軟件設(shè)計

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【摘要】：隨著小型無人機應(yīng)用日益廣泛、功能日趨復(fù)雜,飛行控制系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜度不斷提高,飛行控制軟件的可靠性面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn),針對系統(tǒng)小型化結(jié)構(gòu)特點,設(shè)計一種具有高可靠性的飛行控制軟件,對無人機飛行任務(wù)的順利完成至關(guān)重要。本文在具有高集成度嵌入式雙處理器飛行控制計算機平臺上,設(shè)計開發(fā)負(fù)荷分擔(dān)式雙機容錯飛行控制軟件,以提高飛行控制系統(tǒng)的可靠性。首先,根據(jù)系統(tǒng)硬件資源配置和軟件開發(fā)環(huán)境,結(jié)合飛行控制軟件功能需求,提出了總體設(shè)計方案,并采用分層模塊化設(shè)計思想,完成了軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能模塊劃分和雙機任務(wù)分配。其次,在綜合考慮軟件功能需求和性能要求基礎(chǔ)上,設(shè)計開發(fā)了遙控遙測、數(shù)據(jù)融合、導(dǎo)航制導(dǎo)、控制律解算、控制輸出和雙機通信等功能模塊,并采用軟總線架構(gòu)對各功能模塊進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理,實現(xiàn)了軟件飛行控制和飛行管理功能;在此基礎(chǔ)上通過雙機故障檢測,設(shè)計故障診斷、故障處理和系統(tǒng)重構(gòu)策略,實現(xiàn)了軟件容錯功能。再次,在軟件功能設(shè)計實現(xiàn)基礎(chǔ)上,結(jié)合Vx Works多任務(wù)調(diào)度機制,進(jìn)行了飛行控制軟件任務(wù)劃分和優(yōu)先級分配,確定了任務(wù)調(diào)度策略、任務(wù)間通訊和同步機制,并針對多任務(wù)環(huán)境下存在的資源訪問沖突問題提出了相應(yīng)的解決方案。最后,在半物理仿真環(huán)境下對軟件功能進(jìn)行仿真驗證,結(jié)果表明負(fù)荷分擔(dān)式飛行控制軟件滿足飛行控制、飛行管理和容錯功能要求,具有較高的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：小型無人機 雙處理機 負(fù)荷分擔(dān) 故障檢測 容錯
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 引言14-16
• 1.2 課題研究背景及意義16-17
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3.1 小型無人機飛行控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 雙機容錯系統(tǒng)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.3 飛行控制軟件開發(fā)模式20-21
• 1.4 本文研究內(nèi)容以及章節(jié)安排21-22
• 第二章 飛行控制軟件方案設(shè)計22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 軟件運行環(huán)境22-25
• 2.2.1 硬件資源配置22-24
• 2.2.2 軟件開發(fā)環(huán)境24-25
• 2.3 軟件需求分析25-28
• 2.3.1 飛行控制功能25-26
• 2.3.2 飛行管理功能26
• 2.3.3 容錯功能26-27
• 2.3.4 軟件性能分析27-28
• 2.4 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計28-32
• 2.4.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計28-30
• 2.4.2 功能模塊劃分30-31
• 2.4.3 雙機任務(wù)分配31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 飛行控制軟件功能模塊設(shè)計33-57
• 3.1 引言33
• 3.2 軟總線結(jié)構(gòu)分析33-38
• 3.2.1 軟總線簡介33
• 3.2.2 系統(tǒng)資源管理33-36
• 3.2.3 功能模塊調(diào)度關(guān)系分析36-38
• 3.3 功能模塊設(shè)計38-52
• 3.3.1 遙控遙測模塊38-41
• 3.3.2 數(shù)據(jù)融合模塊41-42
• 3.3.3 導(dǎo)航制導(dǎo)模塊42-47
• 3.3.4 控制律解算模塊47-49
• 3.3.5 控制輸出模塊49-50
• 3.3.6 雙機通信模塊50-52
• 3.3.7 容錯管理模塊52
• 3.4 功能模塊動態(tài)管理52-56
• 3.4.1 功能模塊基本操作53-54
• 3.4.2 功能模塊遷移54-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 容錯策略設(shè)計57-72
• 4.1 引言57
• 4.2 任務(wù)階段劃分57-61
• 4.2.1 系統(tǒng)初始化階段57-58
• 4.2.2 雙機配合階段58-59
• 4.2.3 系統(tǒng)重組階段59-60
• 4.2.4 單機運行階段60
• 4.2.5 任務(wù)階段轉(zhuǎn)換關(guān)系60-61
• 4.3 故障檢測61-65
• 4.3.1 系統(tǒng)故障基本類型61-62
• 4.3.2 處理機自檢測62-63
• 4.3.3 雙機互檢測63-64
• 4.3.4 通信狀態(tài)檢測64-65
• 4.4 故障診斷與處理65-69
• 4.4.1 故障處置策略65-67
• 4.4.2 雙機任務(wù)切換67-69
• 4.5 關(guān)鍵問題分析69-71
• 4.5.1 系統(tǒng)死鎖69
• 4.5.2 雙機同步69-71
• 4.6 本章小結(jié)71-72
• 第五章 任務(wù)調(diào)度分析與設(shè)計72-84
• 5.1 引言72
• 5.2 飛行控制軟件多任務(wù)劃分72-74
• 5.2.1 任務(wù)劃分規(guī)則72
• 5.2.2 軟件任務(wù)劃分72-74
• 5.3 任務(wù)優(yōu)先級設(shè)計74-76
• 5.3.1 任務(wù)優(yōu)先級設(shè)計一般方法74
• 5.3.2 軟件任務(wù)優(yōu)先級分配74-76
• 5.4 任務(wù)調(diào)度策略研究76-80
• 5.4.1 VxWorks任務(wù)調(diào)度策略76-77
• 5.4.2 任務(wù)狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)換77-78
• 5.4.3 飛行控制軟件任務(wù)管理與調(diào)度78-80
• 5.5 資源訪問控制策略80-83
• 5.5.1 資源訪問控制80
• 5.5.2 互斥資源訪問機制及特點分析80-82
• 5.5.3 飛行控制軟件資源訪問控制策略82-83
• 5.6 本章小結(jié)83-84
• 第六章 軟件測試與仿真驗證84-98
• 6.1 引言84
• 6.2 半物理仿真環(huán)境構(gòu)建84-85
• 6.3 系統(tǒng)實時性測試85-88
• 6.3.1 中斷響應(yīng)時間測試85-86
• 6.3.2 任務(wù)切換時間測試86-87
• 6.3.3 任務(wù)負(fù)荷測試87-88
• 6.4 飛行控制軟件功能驗證88-97
• 6.4.1 飛行控制功能驗證88-92
• 6.4.2 飛行管理功能驗證92-93
• 6.4.3 容錯功能驗證93-97
• 6.5 本章小結(jié)97-98
• 第七章 總結(jié)與展望98-100
• 7.1 本文研究工作總結(jié)98-99
• 7.2 后續(xù)工作展望99-100
• 參考文獻(xiàn)100-103
• 致謝103-104
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文104

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁思禮;容錯技術(shù)在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);1993年12期

2 蒙建波,吳銀成,楊俊永;容錯技術(shù)與儀表的發(fā)展[J];儀器儀表學(xué)報;2002年S3期

3 寧新建;容錯技術(shù)在火控計算機中的應(yīng)用[J];航空兵器;2005年01期

4 龔健;楊孟飛;;基于可進(jìn)化硬件的容錯技術(shù)及其原理[J];航天控制;2006年06期

5 高呈斗;;容錯技術(shù)與鐵路信號[J];鐵道科技動態(tài);1986年02期

6 陳雪東,謝天懷,文有桂;容錯技術(shù)在捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);1993年09期

7 方蕾;一種采用軟硬件雙重容錯技術(shù)的微機系統(tǒng)[J];上海鐵道大學(xué)學(xué)報;1996年03期

8 陳煒;計算機容錯技術(shù)與應(yīng)用[J];武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1998年04期

9 李志,王勇;工業(yè)容錯技術(shù)引論[J];機械設(shè)計與制造工程;2002年01期

10 劉月蘇,林憲旗,王道睿,文驍陽,王峰,劉真梅;容錯技術(shù)在激光斷面測量儀中的應(yīng)用[J];山東科學(xué);2002年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蒙建波;吳銀成;楊俊永;;容錯技術(shù)與儀表的發(fā)展[A];第三次全國會員代表大會暨學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

2 王東盛;;容錯技術(shù)在衛(wèi)星控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];第十屆全國容錯計算學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

3 李衛(wèi)東;;容錯技術(shù)在梅鋼的應(yīng)用[A];全國冶金自動化信息網(wǎng)2012年年會論文集[C];2012年

4 龐海洋;李新明;;軟件容錯[A];第十屆全國容錯計算學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

5 閔應(yīng)驊;;網(wǎng)絡(luò)容錯與安全研究述評[A];第十屆全國容錯計算學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

6 于洪濤;黃文軒;王和;;一種雙機容錯方案及其應(yīng)用[A];開創(chuàng)新世紀(jì)的通信技術(shù)——第七屆全國青年通信學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

7 龔健;楊孟飛;;硬件進(jìn)化系統(tǒng)的容錯性研究[A];第十四屆全國容錯計算學(xué)術(shù)會議(CFTC'2011)論文集[C];2011年

8 歐陽一鳴;余雅瓊;郭凱;;基于同構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇芍貥?gòu)的容錯硬件結(jié)構(gòu)[A];第六屆中國測試學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

9 羅宏;宿紅毅;戰(zhàn)守義;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障診斷與容錯技術(shù)研究進(jìn)展[A];第八屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

10 高航;羅宇;;RTEMS上基于軟件重算的容錯支撐設(shè)計研究[A];2008年全國開放式分布與并行計算機學(xué)術(shù)會議論文集(下冊)[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 艾先;容錯技術(shù)掃描[N];中國貿(mào)易報;2004年

2 ;容錯技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用展望[N];計算機世界;2001年

3 劉雨;讓容錯服務(wù)器“平民化”[N];中國計算機報;2007年

4 常文杰;新容錯浪潮[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2004年

5 胡志敏;“雙核”容錯服務(wù)器來了[N];政府采購信息報;2007年

6 ;容錯技術(shù)應(yīng)用前景[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2004年

7 孔令男;容錯技術(shù)高端商用領(lǐng)域的核心[N];中國國門時報;2004年

8 遼河石油勘探局物資公司 趙雁　林斌;存儲容錯：魚與熊掌可以兼得[N];中國計算機報;2010年

9 記者劉雨;Stratus 加大中國行業(yè)市場拓展[N];中國計算機報;2003年

10 樊強;容錯服務(wù)器 服務(wù)未來[N];中國電腦教育報;2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃達(dá);基于憶阻器的自治容錯技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

2 李旭;基于非易失內(nèi)存的高性能計算容錯技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

3 劉玲霞;Web服務(wù)容錯關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

4 林勇;基于進(jìn)化型硬件的容錯方法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

5 孫曉星;面向方面的軟件容錯模型設(shè)計與分析技術(shù)[D];華東理工大學(xué);2012年

6 李海山;面向恢復(fù)的容錯計算技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

7 肖勇;面向航天的多源信息流系統(tǒng)綜合診斷與容錯研究[D];東華大學(xué);2010年

8 趙天緒;集成電路缺陷分布模型和容錯技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);1999年

9 朱萍;硬實時容錯調(diào)度算法研究[D];華中科技大學(xué);2011年

10 徐建軍;面向寄存器軟錯誤的容錯編譯技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭福真;高擴展高容錯流式處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2015年

2 吳方軍;MPI環(huán)境下多副本容錯技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2015年

3 梁賀斌;基于可信度的DSP軟件冗余容錯表決方法研究[D];中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心;2016年

4 孟沖;小型無人機負(fù)荷分擔(dān)式容錯飛行控制軟件設(shè)計[D];南京航空航天大學(xué);2015年

5 代征;彈性函數(shù)在彈性容錯技術(shù)中的應(yīng)用研究[D];武漢大學(xué);2004年

6 吳代賢;移動Agent的容錯方法研究[D];西南師范大學(xué);2004年

7 張國強;星載并行處理計算機系統(tǒng)容錯技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

8 王博偉;嵌入分布系統(tǒng)多模式容錯技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

9 張小麗;機電產(chǎn)品容錯糾錯設(shè)計與仿真技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2009年

10 張淑燕;基于嵌入式多核平臺的并行冗余線程容錯技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

，

本文編號：820402