随着多旋翼无人机在军用和民用领域的普及应用,所处的飞行环境和功能需求日益复杂,导致飞控系统的故障率也随之提高。飞控计算机作为飞控系统的核心部件,其自身工作的稳定性与可靠性对飞控系统整体性能影响极大,因此提高飞控计算机的可靠性具有重要的意义。现阶段采用的硬件余度设计技术是飞控计算机提高可靠性有效手段之一,取得了较好的实际应用效果,但多数采用基于解析模型的故障诊断方法执行飞控计算机内核故障诊断,需要详细的系统信息支持,设计工作极其复杂。本文对一种基于数据仲裁算法的相似余度飞控计算机内核技术进行研究,在没有系统解析模型和详细系统信息的情况下,仍然能够实时地准确判定故障内核单元,并实施控制切换,减轻了设计负担,提高系统的可靠性。首先,针对多旋翼无人机的特点,对飞控系统余度技术的发展状况、余度技术的设计方法、结构配置和管理策略等进行了深入研究,确定了一套基于热备份相似余度飞控计算机内核技术的研究方案。其次,根据飞控计算机内核和余度管理模块的功能需求,合理配置硬件资源,分别以STM32和FPGA为核心搭建硬件平台,并通过软件设计实现飞控计算机的基本功能,在余度管理中采用基于卡尔曼滤波的数据仲裁算法,通过高速切换开关实现余度切换。最后,对各个功能模块进行反复试验,并对全系统进行测试和验证,结果表明数据仲裁算法能够对故障进行准确判定,并实现控制切换。表明基于数据仲裁算法的相似双余度飞控计算机内核系统满足多旋翼无人机的设计需求。