黃超偉

（安陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 安陽 455000）

1 通信故障分析

在無人機(jī)的操作中，飛控系統(tǒng)主要發(fā)揮的是通信功能，一般系統(tǒng)會(huì)每間隔20ms就會(huì)向地面站發(fā)送數(shù)據(jù)信息，將無人機(jī)的姿態(tài)角、角速度、導(dǎo)航位置、高度以及空中速度等參數(shù)傳遞過去。相關(guān)數(shù)據(jù)也是在相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀中打包傳遞的。在初始化中，對(duì)于飛控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)參數(shù)的輸入中，相應(yīng)的計(jì)算機(jī)會(huì)在具體的幀中進(jìn)行數(shù)值的初始化，相應(yīng)的數(shù)值也是固定不變的。所以，借助對(duì)相應(yīng)初始化值的判斷可以分析出飛控系統(tǒng)是否存在故障。

就微型無人機(jī)的飛控系統(tǒng)框架來看，這里使用的主要是DSP TMS320F2812的核心處理器，這一處理器中，包含三個(gè)獨(dú)立部分，都有不同的內(nèi)存空間，在外部RAM中，使用雙口連接，為處理器提供共享數(shù)據(jù)，在處理器的串口通信部位，使用TTL電平轉(zhuǎn)換，和計(jì)算機(jī)實(shí)施數(shù)據(jù)通信。在完成系統(tǒng)初始化操作后，借助地面站將指令發(fā)送到相應(yīng)的DSP解碼器中，再將其傳導(dǎo)到DSP中，在地面站無法進(jìn)行指令傳遞的時(shí)候，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，在串口進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳送。要是通訊故障在初始化固定數(shù)據(jù)幀中出現(xiàn)亂碼情況，可以進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)。

2 故障原因分析

在無人機(jī)設(shè)備使用中，飛控計(jì)算機(jī)通信故障的可能故障源包括TTL在轉(zhuǎn)換電路中的電路譯碼問題，如果在譯碼過程中，出現(xiàn)幀頭是正確的，但是，到接近末尾的時(shí)候，數(shù)據(jù)出現(xiàn)混亂，可以判斷是因?yàn)榇袛?shù)據(jù)出現(xiàn)紊亂導(dǎo)致的問題。一般無人機(jī)在使用中，譯碼故障主要包含給定地址無法尋找相應(yīng)單元，或者是找到的單元不一致，亦或是單元和預(yù)期不一致。

還有一種數(shù)據(jù)線故障，主要是數(shù)據(jù)線的黏連問題，也就是多條數(shù)據(jù)線讀寫始終一致，但是，存在短路問題，這時(shí)候相應(yīng)數(shù)據(jù)線可能會(huì)出現(xiàn)低電平狀態(tài)；還有開路故障，相應(yīng)數(shù)據(jù)線很難保持高電平狀態(tài)。

此外，還有DSP的處理器內(nèi)部故障問題，主要問題表現(xiàn)在相應(yīng)的計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤問題。

3 無人機(jī)飛控計(jì)算機(jī)故障檢測(cè)方法

在微型無人機(jī)的飛控計(jì)算機(jī)故障檢測(cè)中，相應(yīng)的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流主要是地面站將數(shù)據(jù)上傳到解碼器中，解碼芯片和導(dǎo)航芯片實(shí)現(xiàn)RAM的共享，飛控芯片以及導(dǎo)航芯片實(shí)現(xiàn)RAM的共享，且導(dǎo)航芯片通過解碼器實(shí)施對(duì)RAM的選擇。最后，由導(dǎo)航芯片來將具體的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬲局小?/p>

在經(jīng)過數(shù)據(jù)流分析后，可以得出，相應(yīng)的數(shù)據(jù)鏈路存在問題的地方大多是地面站到解碼芯片再到RAM的過程中的，因此，在故障檢測(cè)中，需要基于相應(yīng)鏈路入手，進(jìn)行系統(tǒng)故障分析。

3.1 對(duì)導(dǎo)航DSP的計(jì)算錯(cuò)誤檢測(cè)

要檢測(cè)飛控系統(tǒng)中的導(dǎo)航DSP系統(tǒng)是否存在DSP錯(cuò)誤的問題，需要手動(dòng)對(duì)于計(jì)算機(jī)最后一位進(jìn)行判別，檢測(cè)DSP是不是存在內(nèi)部邏輯故障，要是DSP出現(xiàn)故障錯(cuò)誤計(jì)算，要及時(shí)進(jìn)行DSP的更換。

3.2 通訊故障檢測(cè)

對(duì)于下傳到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)是不是保持一致的問題，相應(yīng)的MAX是不是正常通過，需要對(duì)DSP以及與其串行的寄存器，通過主程序?qū)ο嚓P(guān)函數(shù)進(jìn)行調(diào)用。與此同時(shí)，需要對(duì)于尚未計(jì)算機(jī)的串口通訊中設(shè)置具體的波特率。要注意，應(yīng)該在通訊兩端進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一，避免出現(xiàn)差異性結(jié)果。

3.3 地址譯碼電路故障檢測(cè)

針對(duì)飛控系統(tǒng)中的譯碼電路進(jìn)行適當(dāng)電平給予，對(duì)輸出端的邏輯是否滿足要求進(jìn)行檢測(cè)，還可以對(duì)于RAM地址線過程進(jìn)行檢測(cè)。

3.4 地址線、數(shù)據(jù)線之間的故障定位檢測(cè)

在存儲(chǔ)器中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)器故障包含三種：一單元檢測(cè)、數(shù)據(jù)線檢測(cè)、地址線檢測(cè)。地址線檢測(cè)一般需要保障數(shù)據(jù)線正常運(yùn)行，首先對(duì)于數(shù)據(jù)線情況進(jìn)行檢測(cè)，再對(duì)地址線進(jìn)行檢測(cè)。地址線檢測(cè)需要包含地址線開路檢測(cè)以及地址線短路檢測(cè)兩種。因?yàn)橐殉鰪S的芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞的概率比較低，所以一般可以忽略不計(jì)。這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞一般不可修復(fù)，所以在檢測(cè)后只需要對(duì)于故障部位進(jìn)行更換即可。

通過對(duì)微型無人機(jī)的故障檢測(cè)分析，在飛控系統(tǒng)的通信故障中，根據(jù)數(shù)據(jù)出錯(cuò)位置判斷具體的故障源，再試試逐一排查。在該飛控系統(tǒng)中，包含的數(shù)據(jù)線和地址線眾多，這些數(shù)據(jù)線和地址線對(duì)外擴(kuò)RAM訪問有重要影響。相關(guān)芯片在無人機(jī)控制中的作用非常明顯，因此，在檢測(cè)中，第一步就是對(duì)芯片中的數(shù)據(jù)線和地址線進(jìn)行檢測(cè)。相關(guān)芯片傳輸錯(cuò)誤多在外部地址數(shù)據(jù)線的管腳部位。一般情況下，高頻特征在出廠前，就測(cè)試通過了，所以不合格的概率不大，因此，相關(guān)工程應(yīng)用中，需要重點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)線以及地址線的邏輯進(jìn)行檢測(cè)。

針對(duì)無人機(jī)飛控系統(tǒng)進(jìn)行維修和管理，在具體的管理中，需要有科學(xué)、高效的管理方法。在相關(guān)無人機(jī)使用過程中，使用的無人機(jī)飛控系統(tǒng)種類多，頻率高，要實(shí)現(xiàn)對(duì)整體系統(tǒng)中的設(shè)備的有效維修和管理，采取單一的人力維護(hù)方式處理還不夠，在具體的維修和管理中，應(yīng)該注重方法的創(chuàng)新。目前，信息化管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等在管理中的應(yīng)用不斷增多，這種情況下，無人機(jī)飛控系統(tǒng)維修和管理，也可以通過引入相關(guān)的信息化管理方法和系統(tǒng)模式，轉(zhuǎn)變維修和管理工作方式，促進(jìn)維修和管理效率不斷提升。例如，針對(duì)無人機(jī)設(shè)備，建設(shè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，在設(shè)備中，安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備、傳感器、視頻軟件、異常報(bào)警信號(hào)等，這樣無人機(jī)飛控系統(tǒng)在工作過程中，相應(yīng)的管理人員可以在任何地方對(duì)無人機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并且通過對(duì)人機(jī)界面中反饋的吊機(jī)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，可以判斷飛控系統(tǒng)的組件部分的運(yùn)行狀態(tài)，通過異常數(shù)據(jù)的報(bào)警信號(hào)，能夠及時(shí)了解無人機(jī)在運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)的故障，并安排專門的維修人員進(jìn)行檢修，確保故障位置快速查找，高效解決飛控系統(tǒng)故障問題。且相應(yīng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和信息化管理系統(tǒng)在應(yīng)用中，還可以對(duì)于飛控系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行和故障維修過程進(jìn)行記錄，這樣在后續(xù)的使用中，相關(guān)管理人員可以重點(diǎn)關(guān)注常見的故障類型，便于對(duì)飛控系統(tǒng)設(shè)備開展更好的維護(hù)和管理，提升整體設(shè)備的運(yùn)行和使用效益。

總體來看，在無人機(jī)飛控系統(tǒng)的故障檢測(cè)中，引起故障的主要類型包含以下幾種：（1）搭錫引起的信號(hào)線的粘連導(dǎo)致的故障；（2）虛焊和漏焊導(dǎo)致的接觸不良引發(fā)故障；（3）操作不當(dāng)導(dǎo)致的故障；（4）在飛控系統(tǒng)表面存在雜質(zhì)和灰塵導(dǎo)致的故障。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，新技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用不斷普及，無人機(jī)發(fā)展也在加速，各種類型和功能的無人機(jī)也不斷更新?lián)Q代。隨著技術(shù)的進(jìn)步，微型無人機(jī)開始出現(xiàn)，在很多領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用。在無人機(jī)的設(shè)計(jì)制造中，飛控系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)具有很大的影響，這一系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能發(fā)生變化。因此，在設(shè)備使用中，需要應(yīng)用有效的故障檢測(cè)系統(tǒng)，做好故障點(diǎn)的排查，有效實(shí)現(xiàn)無人機(jī)控制效果的提升。