飞行控制计算机作为无人机的核心,其安全性和可靠性要求是所有机载子系统中最高的。为提高飞行控制计算机的安全性和可靠性,采用余度技术,通过改善系统的故障诊断与容错性能,最大程度地降低甚至消除故障对系统正常工作的影响。结合样例无人机对余度控制系统的实际需求,本文设计了一种基于FlexRay总线的三余度飞行控制计算机。论文首先从余度级别及其结构以及工作方式和冗余通道数据传输方式等方面进行了分析,确定了基于FlexRay总线的热备份相似三余度飞行控制计算机的研究目标,并在此基础上,完成了三余度飞行控制计算机的总体方案设计。其次,根据飞行控制系统接口设计需求,配置了相应的硬件资源。采用模块化设计思想,完成了核心板最小系统、通信功能单元、总线通信链路以及电源模块的原理图设计和PCB板制作,并设计了各功能模块的底层驱动程序。为实现三余度飞行控制计算机“软件表决-硬件仲裁”的二级表决功能,完成了仲裁板表决电路的理论设计。然后,利用系统软件功能模块划分的特点,研究无人机飞行控制与管理软件,实现了对各模块的控制与管理调度功能;并以三余度飞行控制计算机跨通道同步、通信链路数据传输、故障检测与诊断和系统重构与恢复为设计重点,实现了系统输入和输出的故障检测与处理。最后,搭建硬件测试平台,对单通道硬件和底层驱动软件设计的可行性和正确性进行了系统的验证;同时开发了测试软件,通过注入模拟故障完成了无人机飞行控制与管理软件余度管理功能的验证。测试结果表明,设计的三余度飞行控制计算机故障覆盖率广,能有效提高系统安全性和可靠性,满足设计要求。