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基于CAN总线的无人机控制系统协议研究

2012-08-01赵璇,郭峰

赵 璇,郭 峰

(武汉理工大学信息工程学院,湖北 武汉 430070)

在当前环境下,城市突发事件的增多和战场上大规模冲突事件的减少,对特种小型无人航空器的使用提出了新的要求。传统的有人驾驶飞行器(直升机、固定翼飞机)准备时间长、开销大,在城市中面对冲突事件,其响应时间存在明显滞后,而在野外无人区,无人机执行例行低烈度侦察任务的效费比也较有人驾驶侦察机高得多。小型无人机是指有效载荷在5 kg以内,飞行高度不超过5 000 m(美国FAA规定普通民用无人机飞行高度不超过122 m)且飞行距离在5~20 km范围的无人飞行器。传统的无人飞行器一直采用集中控制的方式,测试手段只有目视活动翼面且无法持续监测,需要操作人员有丰富的使用经验。基于CAN总线的分布式系统[1-3],能够实时地持续监测飞行器上的各节点模块,机载传感器能够检测空中状态并进行干预,降低了对操作人员的要求。

1 航空总线与CAN总线

当前航空航天领域最常用的总线主要有ARINC429总线和MIL-STD-1553B总线。前者采用点对点的传输方式,数据长度固定,总线传输速率低,已不能满足当今无人飞行器分布式控制的要求;后者属于指令/响应式总线,数据传输速率高,抗干扰能力强,但由于成本较高,与无人飞行器的基本理念相左。源自汽车工业的CAN总线技术已广泛应用于各种陆上交通工具、数据采集系统等诸多领域[4-5],是一个较为理想的、适合无人机实时分布式控制系统要求的总线。

CAN总线(controller area network)即控制器局域网,能有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,实现全分布式多机系统。……

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