无人机飞控计算机常见故障及其诊断方法分析

黄超伟

（安阳职业技术学院，河南 安阳 455000）

1 通信故障分析

在无人机的操作中，飞控系统主要发挥的是通信功能，一般系统会每间隔20ms就会向地面站发送数据信息，将无人机的姿态角、角速度、导航位置、高度以及空中速度等参数传递过去。相关数据也是在相应的数据帧中打包传递的。在初始化中，对于飞控计算机的数据参数的输入中，相应的计算机会在具体的帧中进行数值的初始化，相应的数值也是固定不变的。所以，借助对相应初始化值的判断可以分析出飞控系统是否存在故障。

就微型无人机的飞控系统框架来看，这里使用的主要是DSP TMS320F2812的核心处理器，这一处理器中，包含三个独立部分，都有不同的内存空间，在外部RAM中，使用双口连接，为处理器提供共享数据，在处理器的串口通信部位，使用TTL电平转换，和计算机实施数据通信。在完成系统初始化操作后，借助地面站将指令发送到相应的DSP解码器中，再将其传导到DSP中，在地面站无法进行指令传递的时候，对数据进行初始化，在串口进行数据包的传送。要是通讯故障在初始化固定数据帧中出现乱码情况，可以进行错误校验。

2 故障原因分析

在无人机设备使用中，飞控计算机通信故障的可能故障源包括TTL在转换电路中的电路译码问题，如果在译码过程中，出现帧头是正确的，但是，到接近末尾的时候，数据出现混乱，可以判断是因为串行数据出现紊乱导致的问题。一般无人机在使用中，译码故障主要包含给定地址无法寻找相应单元，或者是找到的单元不一致，亦或是单元和预期不一致。

还有一种数据线故障，主要是数据线的黏连问题，也就是多条数据线读写始终一致，但是，存在短路问题，这时候相应数据线可能会出现低电平状态；还有开路故障，相应数据线很难保持高电平状态。

此外，还有DSP的处理器内部故障问题，主要问题表现在相应的计算出现错误问题。

3 无人机飞控计算机故障检测方法

在微型无人机的飞控计算机故障检测中，相应的控制系统数据流主要是地面站将数据上传到解码器中，解码芯片和导航芯片实现RAM的共享，飞控芯片以及导航芯片实现RAM的共享，且导航芯片通过解码器实施对RAM的选择。最后，由导航芯片来将具体的数据传输到地面站中。

在经过数据流分析后，可以得出，相应的数据链路存在问题的地方大多是地面站到解码芯片再到RAM的过程中的，因此，在故障检测中，需要基于相应链路入手，进行系统故障分析。

3.1 对导航DSP的计算错误检测

要检测飞控系统中的导航DSP系统是否存在DSP错误的问题，需要手动对于计算机最后一位进行判别，检测DSP是不是存在内部逻辑故障，要是DSP出现故障错误计算，要及时进行DSP的更换。

3.2 通讯故障检测

对于下传到计算机的数据和原始数据是不是保持一致的问题，相应的MAX是不是正常通过，需要对DSP以及与其串行的寄存器，通过主程序对相关函数进行调用。与此同时，需要对于尚未计算机的串口通讯中设置具体的波特率。要注意，应该在通讯两端进行数据格式的统一，避免出现差异性结果。

3.3 地址译码电路故障检测

针对飞控系统中的译码电路进行适当电平给予，对输出端的逻辑是否满足要求进行检测，还可以对于RAM地址线过程进行检测。

3.4 地址线、数据线之间的故障定位检测

在存储器中，相应的结构中，存储器故障包含三种：一单元检测、数据线检测、地址线检测。地址线检测一般需要保障数据线正常运行，首先对于数据线情况进行检测，再对地址线进行检测。地址线检测需要包含地址线开路检测以及地址线短路检测两种。因为已出厂的芯片内部结构出现损坏的概率比较低，所以一般可以忽略不计。这种内部结构损坏一般不可修复，所以在检测后只需要对于故障部位进行更换即可。

通过对微型无人机的故障检测分析，在飞控系统的通信故障中，根据数据出错位置判断具体的故障源，再试试逐一排查。在该飞控系统中，包含的数据线和地址线众多，这些数据线和地址线对外扩RAM访问有重要影响。相关芯片在无人机控制中的作用非常明显，因此，在检测中，第一步就是对芯片中的数据线和地址线进行检测。相关芯片传输错误多在外部地址数据线的管脚部位。一般情况下，高频特征在出厂前，就测试通过了，所以不合格的概率不大，因此，相关工程应用中，需要重点对数据线以及地址线的逻辑进行检测。

针对无人机飞控系统进行维修和管理，在具体的管理中，需要有科学、高效的管理方法。在相关无人机使用过程中，使用的无人机飞控系统种类多，频率高，要实现对整体系统中的设备的有效维修和管理，采取单一的人力维护方式处理还不够，在具体的维修和管理中，应该注重方法的创新。目前，信息化管理系统、远程监控系统等在管理中的应用不断增多，这种情况下，无人机飞控系统维修和管理，也可以通过引入相关的信息化管理方法和系统模式，转变维修和管理工作方式，促进维修和管理效率不断提升。例如，针对无人机设备，建设远程监控系统，在设备中，安装远程监控设备、传感器、视频软件、异常报警信号等，这样无人机飞控系统在工作过程中，相应的管理人员可以在任何地方对无人机的工作状态进行监控，并且通过对人机界面中反馈的吊机的相关运行参数，可以判断飞控系统的组件部分的运行状态，通过异常数据的报警信号，能够及时了解无人机在运行中可能会出现的故障，并安排专门的维修人员进行检修，确保故障位置快速查找，高效解决飞控系统故障问题。且相应的远程监控和信息化管理系统在应用中，还可以对于飞控系统实际运行和故障维修过程进行记录，这样在后续的使用中，相关管理人员可以重点关注常见的故障类型，便于对飞控系统设备开展更好的维护和管理，提升整体设备的运行和使用效益。

总体来看，在无人机飞控系统的故障检测中，引起故障的主要类型包含以下几种：（1）搭锡引起的信号线的粘连导致的故障；（2）虚焊和漏焊导致的接触不良引发故障；（3）操作不当导致的故障；（4）在飞控系统表面存在杂质和灰尘导致的故障。

4 结语

现阶段，新技术和设备应用不断普及，无人机发展也在加速，各种类型和功能的无人机也不断更新换代。随着技术的进步，微型无人机开始出现，在很多领域都有很好的应用。在无人机的设计制造中，飞控系统对于整个无人机系统功能实现具有很大的影响，这一系统一旦出现故障，就会导致系统性能发生变化。因此，在设备使用中，需要应用有效的故障检测系统，做好故障点的排查，有效实现无人机控制效果的提升。