今天小編給大家?guī)?lái)本次系列文章的單旋翼油動(dòng)無(wú)人機(jī)飛控部分。

飛行控制與管理系統(tǒng)是無(wú)人直升機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。飛行控制系統(tǒng)是完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)、返場(chǎng)著陸等整個(gè)飛行過(guò)程的核心系統(tǒng)。對(duì)無(wú)人直升機(jī)實(shí)現(xiàn)全權(quán)限控制與管理，對(duì)無(wú)人直升機(jī)的功能與性能起關(guān)鍵決定性作用。

無(wú)人機(jī)飛控一般包括傳感器部分、機(jī)載計(jì)算機(jī)（飛控子系統(tǒng)）和伺服作動(dòng)設(shè)備（舵機(jī)）三大部分。今天，我們這里主要介紹傳感器部分與機(jī)載計(jì)算機(jī)。

飛行控制篇

一、飛控系統(tǒng)

飛行控制系統(tǒng)可以理解成無(wú)人機(jī)的CPU系統(tǒng)，是無(wú)人機(jī)的核心部件，其功能主要是發(fā)送各種指令，并且處理各部件傳回的數(shù)據(jù)。類似于人體的大腦，對(duì)身體各個(gè)部位發(fā)送指令，并且接收各部件傳回的信息，運(yùn)算后發(fā)出新的指令。例如，大腦指揮手去拿一杯水，手觸碰到杯壁后，因?yàn)樗珷C而縮回，并且將此信息傳回給大腦，大腦會(huì)根據(jù)實(shí)際情況重新發(fā)送新的指令。飛控實(shí)現(xiàn)的功能主要有無(wú)人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無(wú)人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大類。

1飛控功能

功能：

① 無(wú)人直升機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定與控制

② 自主導(dǎo)航飛行與航跡控制

③ 起飛著陸控制

④ 飛行管理

⑤ 任務(wù)設(shè)備的管理與控制

⑥ 應(yīng)急控制

⑦ 信息收集與傳遞

2工作原理

直升機(jī)運(yùn)動(dòng)包括姿態(tài)運(yùn)動(dòng)和軌跡運(yùn)動(dòng)。

駕駛員駕駛直升機(jī)就是控制直升機(jī)的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)和軌跡運(yùn)動(dòng)。

飛行控制系統(tǒng)就是一個(gè)能夠部分或者全部代替駕駛員直接控制它的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)和軌跡運(yùn)動(dòng)，并能改善飛行品質(zhì)的控制系統(tǒng)，即在無(wú)人直接參與條件下自動(dòng)地控制直升機(jī)飛行的一套控制系統(tǒng)。

駕駛員穩(wěn)定直升機(jī)受干擾運(yùn)動(dòng)過(guò)程：

自動(dòng)控制穩(wěn)定直升機(jī)受干擾運(yùn)動(dòng)過(guò)程 ：

3基本功能

① 自動(dòng)駕駛功能。如姿態(tài)保持，航向保持，高度保持等。

② 改善直升機(jī)操縱性、穩(wěn)定性（飛行品質(zhì)）功能。

③ 能夠?qū)崿F(xiàn)航跡控制、自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)著路、垂直升降、自動(dòng)懸停、自動(dòng)過(guò)渡飛行等功能。

二、MEMS陀螺儀

陀螺儀是一種用來(lái)傳感與維持方向的裝置，基于角動(dòng)量守恒的理論設(shè)計(jì)出來(lái)的。陀螺儀主要是由一個(gè)位于軸心且可旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成。陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn)，由于輪子的角動(dòng)量，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀多用于導(dǎo)航、定位等系統(tǒng)。

微機(jī)械MEMS 是英文Micro Electro Mechanical systems的縮寫，即微電子機(jī)械系統(tǒng)。 MEMS技術(shù)是建立在微米 /納米技術(shù)（micro/nanotechnology）基礎(chǔ)上的 21世紀(jì)前沿技術(shù)，是指對(duì)微米/納米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、 加工、制造、測(cè)量和控制的技術(shù)。它可將機(jī)械構(gòu)件、光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)部件、電控系統(tǒng)集成為一個(gè)整體單元的微型系統(tǒng)。這種微電子機(jī)械系統(tǒng)不僅能夠采集、處理與發(fā)送信息或指令，還能夠按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部的指令采取行動(dòng)。

圖片源于網(wǎng)絡(luò)

三、慣導(dǎo)

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS，以下簡(jiǎn)稱慣導(dǎo)）是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。其工作環(huán)境不僅包括空中、地面，還可以在水下。慣導(dǎo)的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變~換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有如下 優(yōu)點(diǎn) ：

① 由于它是不依賴于任何外部信息，也不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng)，故隱蔽性好，也不受外界電磁干擾的影響。

② 可全天候、全時(shí)間地工作于空中、地球表面乃至水下。

③ 能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲低。

④ 數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。

四、GPS

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱。利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)，稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GPS。GPS是由美國(guó)國(guó)防部研制建立的一種具有全方位、全天候、全時(shí)段、高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，能為全球用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時(shí)等導(dǎo)航信息，是衛(wèi)星通信技術(shù)在導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用典范，它極大地提高了地球社會(huì)的信息化水平，有力地推動(dòng)了數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1工作原理

衛(wèi)星信號(hào)中所包含的信息大致包括衛(wèi)星的星圖軌道信息和精確無(wú)比的時(shí)間信號(hào)，通過(guò)速度時(shí)間與距離的公式，再輔助上四點(diǎn)定位的原理就可以確定用戶的位置了。

2RTK

RTK（Real – time kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。這是一種新的常用GPS測(cè)量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量發(fā)放。

它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分法，由于速度塊、精度高，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地圖測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了便利，極大提高了外業(yè)作業(yè)效率。

西安藍(lán)悅航天科技有限公司的全部型號(hào)飛機(jī)均采用RTK定位。