無人機飛控計算機常見故障及其診斷方法分析

黃超偉

（安陽職業技術學院，河南 安陽 455000）

1 通信故障分析

在無人機的操作中，飛控系統主要發揮的是通信功能，一般系統會每間隔20ms就會向地面站發送數據信息，將無人機的姿態角、角速度、導航位置、高度以及空中速度等參數傳遞過去。相關數據也是在相應的數據幀中打包傳遞的。在初始化中，對于飛控計算機的數據參數的輸入中，相應的計算機會在具體的幀中進行數值的初始化，相應的數值也是固定不變的。所以，借助對相應初始化值的判斷可以分析出飛控系統是否存在故障。

就微型無人機的飛控系統框架來看，這里使用的主要是DSP TMS320F2812的核心處理器，這一處理器中，包含三個獨立部分，都有不同的內存空間，在外部RAM中，使用雙口連接，為處理器提供共享數據，在處理器的串口通信部位，使用TTL電平轉換，和計算機實施數據通信。在完成系統初始化操作后，借助地面站將指令發送到相應的DSP解碼器中，再將其傳導到DSP中，在地面站無法進行指令傳遞的時候，對數據進行初始化，在串口進行數據包的傳送。要是通訊故障在初始化固定數據幀中出現亂碼情況，可以進行錯誤校驗。

2 故障原因分析

在無人機設備使用中，飛控計算機通信故障的可能故障源包括TTL在轉換電路中的電路譯碼問題，如果在譯碼過程中，出現幀頭是正確的，但是，到接近末尾的時候，數據出現混亂，可以判斷是因為串行數據出現紊亂導致的問題。一般無人機在使用中，譯碼故障主要包含給定地址無法尋找相應單元，或者是找到的單元不一致，亦或是單元和預期不一致。

還有一種數據線故障，主要是數據線的黏連問題，也就是多條數據線讀寫始終一致，但是，存在短路問題，這時候相應數據線可能會出現低電平狀態；還有開路故障，相應數據線很難保持高電平狀態。

此外，還有DSP的處理器內部故障問題，主要問題表現在相應的計算出現錯誤問題。

3 無人機飛控計算機故障檢測方法

在微型無人機的飛控計算機故障檢測中，相應的控制系統數據流主要是地面站將數據上傳到解碼器中，解碼芯片和導航芯片實現RAM的共享，飛控芯片以及導航芯片實現RAM的共享，且導航芯片通過解碼器實施對RAM的選擇。最后，由導航芯片來將具體的數據傳輸到地面站中。

在經過數據流分析后，可以得出，相應的數據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，在故障檢測中，需要基于相應鏈路入手，進行系統故障分析。

3.1 對導航DSP的計算錯誤檢測

要檢測飛控系統中的導航DSP系統是否存在DSP錯誤的問題，需要手動對于計算機最后一位進行判別，檢測DSP是不是存在內部邏輯故障，要是DSP出現故障錯誤計算，要及時進行DSP的更換。

3.2 通訊故障檢測

對于下傳到計算機的數據和原始數據是不是保持一致的問題，相應的MAX是不是正常通過，需要對DSP以及與其串行的寄存器，通過主程序對相關函數進行調用。與此同時，需要對于尚未計算機的串口通訊中設置具體的波特率。要注意，應該在通訊兩端進行數據格式的統一，避免出現差異性結果。

3.3 地址譯碼電路故障檢測

針對飛控系統中的譯碼電路進行適當電平給予，對輸出端的邏輯是否滿足要求進行檢測，還可以對于RAM地址線過程進行檢測。

3.4 地址線、數據線之間的故障定位檢測

在存儲器中，相應的結構中，存儲器故障包含三種：一單元檢測、數據線檢測、地址線檢測。地址線檢測一般需要保障數據線正常運行，首先對于數據線情況進行檢測，再對地址線進行檢測。地址線檢測需要包含地址線開路檢測以及地址線短路檢測兩種。因為已出廠的芯片內部結構出現損壞的概率比較低，所以一般可以忽略不計。這種內部結構損壞一般不可修復，所以在檢測后只需要對于故障部位進行更換即可。

通過對微型無人機的故障檢測分析，在飛控系統的通信故障中，根據數據出錯位置判斷具體的故障源，再試試逐一排查。在該飛控系統中，包含的數據線和地址線眾多，這些數據線和地址線對外擴RAM訪問有重要影響。相關芯片在無人機控制中的作用非常明顯，因此，在檢測中，第一步就是對芯片中的數據線和地址線進行檢測。相關芯片傳輸錯誤多在外部地址數據線的管腳部位。一般情況下，高頻特征在出廠前，就測試通過了，所以不合格的概率不大，因此，相關工程應用中，需要重點對數據線以及地址線的邏輯進行檢測。

針對無人機飛控系統進行維修和管理，在具體的管理中，需要有科學、高效的管理方法。在相關無人機使用過程中，使用的無人機飛控系統種類多，頻率高，要實現對整體系統中的設備的有效維修和管理，采取單一的人力維護方式處理還不夠，在具體的維修和管理中，應該注重方法的創新。目前，信息化管理系統、遠程監控系統等在管理中的應用不斷增多，這種情況下，無人機飛控系統維修和管理，也可以通過引入相關的信息化管理方法和系統模式，轉變維修和管理工作方式，促進維修和管理效率不斷提升。例如，針對無人機設備，建設遠程監控系統，在設備中，安裝遠程監控設備、傳感器、視頻軟件、異常報警信號等，這樣無人機飛控系統在工作過程中，相應的管理人員可以在任何地方對無人機的工作狀態進行監控，并且通過對人機界面中反饋的吊機的相關運行參數，可以判斷飛控系統的組件部分的運行狀態，通過異常數據的報警信號，能夠及時了解無人機在運行中可能會出現的故障，并安排專門的維修人員進行檢修，確保故障位置快速查找，高效解決飛控系統故障問題。且相應的遠程監控和信息化管理系統在應用中，還可以對于飛控系統實際運行和故障維修過程進行記錄，這樣在后續的使用中，相關管理人員可以重點關注常見的故障類型，便于對飛控系統設備開展更好的維護和管理，提升整體設備的運行和使用效益。

總體來看，在無人機飛控系統的故障檢測中，引起故障的主要類型包含以下幾種：（1）搭錫引起的信號線的粘連導致的故障；（2）虛焊和漏焊導致的接觸不良引發故障；（3）操作不當導致的故障；（4）在飛控系統表面存在雜質和灰塵導致的故障。

4 結語

現階段，新技術和設備應用不斷普及，無人機發展也在加速，各種類型和功能的無人機也不斷更新換代。隨著技術的進步，微型無人機開始出現，在很多領域都有很好的應用。在無人機的設計制造中，飛控系統對于整個無人機系統功能實現具有很大的影響，這一系統一旦出現故障，就會導致系統性能發生變化。因此，在設備使用中，需要應用有效的故障檢測系統，做好故障點的排查，有效實現無人機控制效果的提升。