基于VxWorks的小型无人机飞行控制软件设计

针对小型无人机功能日益复杂,迫切需要提高实时性与可靠性等现状,开发了一套基于VxWorks实时操作系统的小型无人机飞行控制软件,实现了无人机自主起飞、空中巡航和自主着陆等飞行控制功能;在完成软件需求分析的基础上,设计了飞行控制软件的总体结构,并结合VxWorks操作系统的运行机制给出飞行控制软件模块化设计方案,着重介绍了多任务环境下任务划分及优先级分配策略;半物理飞行仿真试验表明:该飞行控制软件能够实现自主、指令、人工3种飞行模式下的飞行控制功能,具有良好的实时性和可靠性,满足飞行控制软件最初的设计需求,同时大大降低了开发难度,提高了软件的可维护性和可移植性。     

基于RTPS和CAN总线的变电站通信系统

变电站自动化系统是一个分层分布式的结构，系统中设备必须能信息交互，并且能与站级监控中心通信，这就涉及到了通信网络的建立，还必须考虑系统的通信的可靠性与实时性的问题。本文提出了一种利用RTPS协议和CAN总线构建变电站自动化的通信系统，充分利用RTPS和CAN的特性，实现变电站综合自动化系统的实时性和可靠性。     

基于CAN总线的轮询通信系统设计

针对传统CAN总线通信系统基于仲裁发送机制所存在的通信通道易堵塞、实时性、可靠性差问题,设计了CAN总线节点轮询通信系统。系统CAN总线通信机制为采用主从控制下的节点轮询方式。最后,通过实验完成了CAN轮询通信测试,结果表明,CAN通信实时性高,整机运行稳定、可靠。     

基于89C51和SJA1000的CAN通信方法研究

介绍CAN总线基本原理和CAN总线通信的基本结构,给出了一种由MCU、总线控制器和CAN控制器构成的通信系统,进行了通信节点的软硬件设计,并对CAN总线系统进行了网络负载和实时性分析。分析结果表明,系统具有较好的可靠性和实时性,适用于中高速工业数据通信场合。     

基于广播内存网络的无人机飞控实时仿真系统

该文提出了一种基于广播内存网络的无人机飞行控制实时仿真系统的设计与实现,文中阐述了广播内存网络的功能特点,它能实现网络中点对点、点对多点的实时通信。系统硬件平台采用了基于网络的多机分布式体系结构。系统软件采用了YC 6．0设计语言。该系统能够模拟无人机动力学、运动学特性,输出机载传感器信号,具有实时性高、可靠性高、性能价格比高、扩展性好的特点。实际使用结果表明系统性能良好,完全满足飞行控制系统半物理实时仿真试验的要求。     

基于CAN总线的多传感器实时监控系统的设计

CAN是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络,提出了一种基于CAN总线的多传感器实时监控系统的设计方案,并详细介绍了Atmel公司片内集成CAN控制器的微控制器T89C51CC01的结构与功能,阐述了该系统的硬件电路结构和系统软件的设计,同时结合实际使用给出了硬件抗干扰措施,实际应用表明,该系统具有可靠性高、实时性强、扩展容易等应用优势.     

基于VxWorks的MUAV飞行控制系统设计

针对微小型无人机（MUAV）功能要求复杂,迫切需要提高可靠性与实时性等现状,以嵌入式实时操作系统VxWorks为平台,完成了MUAV飞行控制软件系统的开发,实现了多传感器数据采集、捷联解算、卡尔曼滤波、飞行控制、地面通信、故障处理等多项功能。给出了基于Vxworks的MUAV飞行控制软件系统中多任务划分、优先级分配的方法,对各模块进行了详细设计,并利用多任务机制对单任务飞控软件存在的不足之处作出了改进。外场试验与对比试验证明：嵌入式实时操作系统的引入显著提高了MUAV飞行控制系统的实时性与可靠性。     

三余度飞行控制计算机FlexRay节点通信设计

飞行控制计算机是飞行控制系统的核心组成部分,为进一步提高中小型无人机的安全可靠性,采用了软、硬件结合的三余度管理技术;首先采用模块化的设计思想,设计了系统三余度飞行控制计算机的硬件架构,包括串口、开关量、模拟量、CAN和FlexRay总线以及外扩SRAM等硬件资源;然后设计余度管理策略,该部分提出了软件表决和硬件仲裁两级余度管理思想;此外,为克服传统CAN总线负载量和通信速率等方面的不足,引入了FlexRay总线通信技术,并详细分析了总线通信数据流,设计了基于FlexRay的总线通信机制;最后进行半物理仿真实验,验证FlexRay总线通信功能,验证结果表明设计方案合理可行;设计的三余度飞行控制计算机硬件集成性高且易扩展升级,FlexRay总线通信功能也满足设计需求,具有很高的应用价值。     

矿井胶轮车运输信号系统的分布式架构设计

分析了矿井胶轮车运输信号系统的架构设计,指出应采用分布式架构,以提高系统的可靠性与实时性;介绍了分布式系统结构,比较了RS485总线和CAN总线两种通信方式,提出将CAN总线作为系统的主传输通道;介绍了胶轮车运输信号系统的分布式架构及其工作流程。实际应用证明,与传统的主从式架构系统相比,基于分布式架构的胶轮车运输信号系统具有更高的可靠性和实时性。     

基于CAN总线的多电机嵌入式监控系统设计

基于嵌入式技术和CAN总线通信技术,设计了一套分布式结构多电机监控系统;首先对监控中心进行了方案设计,简述了其嵌入式软件中启动代码、板级支持包、人机交互界面、文件系统的开发过程,并对其进行了操作系统UC/OS-II移植和进程任务管理开发;然后根据节点控制器的任务和控制对象,对控制节点进行了硬软件设计;同时根据系统的通信任务要求,介绍了CAN通信在本系统中的应用实现过程。最后通过对3个节点电机的控制进行试验,结果表明,整个系统能完成监控功能并通信稳定;该多电机监控系统成本低、实时性高,易于与其他系统结合,节点和功能易于扩展,具有一定的实用和推广价值。     

基于时间触发总线的发动机分布式控制系统原型设计

分布式控制具有重量轻、模块化程度高和可靠性高等特点,是未来航空发动机电子控制系统的发展方向之一。基于时间触发总线TTP/C构建了分布式控制原型系统,根据发动机控制需求将系统划分为监控节点和智能节点的架构,制定了集群级和节点级的TTP/C通信协议。基于Simulink模型设计了智能节点应用软件,基于VxWorks设计了监控节点应用软件。经过系统试验,表明基于TTP/C通信总线的分布式原型系统能够满足发动机分布式控制通信要求,具有实时性好、可靠性高的特点。     

无人机强实时性串行通讯程序设计

研究了无人机飞行控制器通讯软件的实时性问题。运用中断服务程序就地帧识别、有限状态机、缓存共用和代码优化技术,设计了具有多通讯协议的强实时性串行通讯接收程序。经过实际运行测试,程序解码率高、可靠性好、实时性强、运行时间合理,满足了无人机飞行控制对串行通讯程序的性能要求。     

无人直升机实时机载和地面站软件架构设计

研究了无人直升机飞行控制系统实时软件系统设计架构,针对机载嵌入式飞控计算机系统和地面站计算机系统,提出了基于VxWorks实时操作系统的多线程任务机载软件设计方案和基于WindowsXP操作系统的地面站软件设计方案,有助于加快完成无人直升机飞行控制系统的设计和验证。机载系统软件设计为数据采集和测量、伺服舵机驱动、飞行控制与发动机控制实现、通信和数据请求存储等功能。地面站系统软件设计为与机载系统的数据通信、终端用户操控,以及实时飞行状态监视等功能。利用组件对象模型设计技术实现了系统软件设计的模块化、软件结构分层组件化,方便了软件系统的集成与扩展。采用多任务线程机制,有效地满足了飞行控制系统实时性要求。利用实时操作系统的定时器任务机制,确保飞行模式的任务管理和调度。依据所提出的软件设计架构完成了实时机载软件和地面站软件组件模块的设计与开发,而且软件集成快捷方便。研究成果已成功应用于某型无人直升机飞行控制系统。     

仿人机器人的分布式控制系统设计

针对仿人机器人系统自由度多,实时性与可靠性要求高的特点,设计了基于CAN总线的具有Windows与RT-Linux系统的双主机的主控层结构的分布式控制系统,整个控制系统采用集中管理分散控制的方式,按照控制系统的结构和功能划分为主控层、通信层、协调执行层3层。CAN总线与一般通信总线相比,它的数据通信具有较强的实时性,并且CAN总线连线简单,降低了系统连线的复杂程度,增强了系统的可靠性。其中基于Windows的控制系统负责仿人机器人关节电机的调试以及传感数据的显示;基于RT-Linux的系统实现机器人的实时运动控制。实验表明提出的分布式控制系统操作简便、安全可靠、实时性强,能充分满足仿人机器人系统调试与运动控制的要求。     

基于串行通信的步进电机小型集散控制系统

集散控制在工业领域中具有广泛的应用，该文以2台步进电机为控制对象，完成了一套简单的集散控制系统的整体设计，该系统由上位机(PC机)和下位机(单片机控制系统)组成，通过Visual Basic的串行通信控件MSComm和RS-232总线完成二者之间的通信。上位机发出控制指令，通过串行口通信，由下位机完成2台步进电机的速度与方向控制，在上位机上实现步进电机速度的实时显示。实时运行结果表明了该系统的实用性和可靠性。     

无人机数据采集EKF滤波悬停稳定的研究与应用

许多国内外的研究机构致力于四旋翼无人机飞行控制姿态和高度悬停稳定的研究,以实现四旋翼无人机的自主飞行。四旋翼无人机是一种多输入、强耦合、多变量、欠驱动的系统,其稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性对飞机性能起着决定性的作用。针对四轴无人机悬停运动测试环节中不稳定的影响,基于已有的无人机平台,最新科研前沿的文献,以ARM嵌入式系统作为上位机,设计了一个无人机数据采集的扩展卡尔曼滤波器(EKF),结合二次型最优控制预估气压计最优初始矩阵值进行开源编程。从扩展卡尔曼滤波器的建立与优化,原程序气压计程序严谨的探讨、衔接和写入飞控,最终在软件匿名科创地面站上,通过无人机对气压计大量实时悬停数据采集,实验仿真进行滤波图形对比验证和无人机实际运行的稳定性分析表明,提出的无人机数据采集扩展卡尔曼滤波方法效果良好,具有良好的应用和推广价值。     

一种用于舰载无人机通信的天线伺服系统设计

为克服舰载设备使用稳定平台的可靠性问题,提出并设计了一种脱离稳定平台用于舰载无人机通信的天线伺服系统。该天线伺服系统用于舰艇对舰载无人机的实时跟踪,具有自动跟踪和手动跟踪两种工作模式,并且结构简单、工作稳定、响应速度快。从系统设计原理出发,阐述了系统的机电作动机构、角度跟踪算法、系统硬件电路设计以及伺服电机控制策略。实验表明,该伺服系统能够实时对舰载无人机进行精确跟踪,从而保障舰艇与无人机的有效通信。     

基于ARM7的油罐区测控系统的研究与设计

针对油罐区测控系统实时动态监控的需要,介绍了一种基于ARM7嵌入式微处理器的油罐区测控系统。以LPC2119为核心,采用罐区分布式结构,并用压力变送器和温度传感器分别对油罐的液位和温度进行实时在线检测和控制。软件设计中移植了μC/OS-Ⅱ操作系统,采用多任务设计方法,缩短了软件的开发进程,并有效地将LPC2119强大的管理功能和CAN总线的优点结合起来,使得通信部分能有效地将数据发送到上位机。该系统已应用于作业现场,运行可靠,取得良好的效果。     

某小型无人机飞控系统串行通信程序的设计

介绍了以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A为核心的某小型无人机机载计算机系统硬件组成;针对某小型无人机飞控系统串口通信复杂、强实时性等特点,使用了混合编程、模块化、循环缓冲和帧分类技术设计了通用串口中断程序和帧提取程序,分别实现了串行数据收发和控制指令的识别及其提取,并给出了部分流程图;阐述了系统联调中出现的问题和解决办法;经过长时间的运行测试表明,程序可靠性高,实时性强,满足了无人机飞控系统对串行通讯程序的性能要求.     

基于VxWorks的水下机器人通信系统设计

针对水下机器人（ROV）在深海高噪声干扰环境中工作的特点,设计了一套基于VxWorks实时操作系统的ROV整体通信系统,实现了水下核心控制器对水下分系统快速高效的信息采集和数据分配,水下系统和水面控制器稳定实时的数据交换;硬件方面设计了以CAN总线为基础的水下通信系统,通过FPGA实现了CAN总线和PC104总线之间的时序逻辑转换,软件方面设计了基于TCP/IP协议栈的水面操控台和ROV之间的网络通信方式和水下各系统之间的CAN总线通信方式,着重介绍了基于缓冲队列的网络通信编程;通信系统数据测试实验表明：CAN总线通信和网络通信均具有良好的实时性和可靠性,满足最初的设计需求,而且采用模块化设计,便于维护和移植。