無人機控制系統的研究

李慧

摘要：本文分析了無人機的發展現狀，探討了無人機控制系統的發展現狀，研究了無人機控制系統，希望通過本文能夠為無人機控制系統的研究提供一些參考和幫助。

關鍵詞：無人機；控制系統；研究

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）07-0011-01

1 無人機的發展現狀分析

1.1 我們國家無人機的發展現狀

我們國家的無人機開發項目雖然發展的時間較晚，但是卻不影響我們國家的無人機研發速度，其實從上個世紀末期，我們國家就已經開始使用無人機了。但是那時的無人機都是主要用于軍事，例如作為防空系統的靶機或者干擾等等。近些年來，隨著全球電子化的高速發展，無人機也逐漸的由自動機械化轉變為電子化，從而使得無人機的各方面能力得到了提升，能夠在軍事當中做到更多的事情。

1.2 國際上無人機的發展現狀

目前國際上無人機的發展趨勢主要分為幾個方面[1]：（1）高續航能力無人機。這種高續航無人機是全球范圍內多個國家都非常需要的一種無人機種類，其續航能力往往能夠持續30多個小時，能夠執行多種偵查任務，并且滯空高度能夠達到兩萬米，能夠精確的統計目標范圍內的有效信息，美國的全球鷹以及以色列的蒼鷹都屬于這種類型的無人機。（2）戰斗無人機。戰斗無人機具有執行多種戰斗任務的能力，同時具有隱身的特點，能夠進行對空對地攻擊，并且能夠獨立執行多種類型的空中任務。戰斗無人機目前的種類包括X-47B以及X-45等等。（3）微型無人機。顧名思義，微型無人機的主要特點是機體非常小，最小的可以達到昆蟲的大小。微型無人機目前還處于研發階段，研發這種類型無人機的主要目的就是為部隊提供情報，同時也為反恐作戰提供必要的幫助。目前比較有名的微型無人機種類包括；蜂鳥、微型蝙蝠以及蒼蠅等等。

2 無人機控制系統的發展現狀

無人機離不開控制系統，無人機和控制系統是一體的存在。無人機控制系統在最早期，僅僅是用來對無人機進行控制，并且對無人機的飛行狀態進行監控，通過操作桿對無人機進行操控。后來隨著無人機以及無人機控制系統的不斷發展，無人機控制系統更多則是用來通過無人機獲取的信息來進行分析和決策，從而進行作戰任務的完成。隨著互聯網的高速發展，無人機控制系統更加傾向于依靠網絡來制定無人機的作戰計劃，通過網絡和系統平臺來制定多種武器共同參與的協同作戰，從而應對各種各樣復雜的作戰環境。目前來看，美國的捕食者戰斗無人機控制系統已經成為目前世界上最為先進的無人機控制系統，不管從功能上還是實際作戰效果上來看，都是十分優秀的[2]。近些年來，我們國家的無人機控制系統也在不斷的進行發展，隨著我們國家經濟和科技的高速發展，我們國家在無人機控制系統領域實際上已經取得了一定的成效，無論是從性能上面、信息融合方面以及指揮決策方面和定位跟蹤方面都取得了一定的進展，還有一些網絡通信功能以及自適應協同等方面還需要結合理論和實際進一步的進行發展。

3 無人機控制系統

3.1 無人機控制系統的原理

無人機控制系統的控制內容同時包括硬件控制內容和軟件控制內容，并且通過硬件和軟件控制系統來進行信息的傳遞和管理，針對不同用途不用型號的無人機，控制系統也是不同的，但是基本的構成是基本相同的。一般來說，無人機是由無人機、地面指揮以及控制系統這三個部分組成，其中無人機的控制系統作為最重要的部分，類似于無人機的大腦，負責對無人機的指揮和控制。一般來說無人機的控制系統是由信息收集、信息傳導、信息處理以及信息顯示各個系統組成的，在加上進行決策的輔助功能和執行命令功能，把進行控制人員的信息轉化成對于無人機的命令，從而構成了整個的無人機控制系統[3]。

3.2 無人機控制系統的設計

通過對國際上較為先進的無人機控制系統進行研究，我們能夠發現美國的捕食者的控制系統主要是由起降控制、任務控制以及數據控制這幾個方面構成。其中任務控制負責對無人機的飛行任務以及荷載、遙測、監視等方面進行控制、起降控制負責無人機執行任務之前的檢查工作，并且對無人機的降落和起飛進行操控。數據控制負責為任務控制和起降控制提供準確的無人機信息。從控制系統的角度上來看，實際上控制的是平臺和光電信息傳感器系統，同時接收無人機從前方提供的信息和數據。通過起降控制和任務控制對傳回的信息進行處理，并且進行決策。無人機所傳輸的信息絕不僅僅是數據鏈上面的數據，同時也通過衛星數據以及光纖網和以太網的數據，并且在控制系統的終端進行信息數據的顯示。

3.3 對于無人機控制系統的能力要求

從我們國家無人機控制系統的角度上來看，無人機控制系統所需要具備的能力有飛行控制、鏈路控制能力、信息偵查能力以及情報處理能力和武器使用能力。所有這些能力都需要特定的軟件系統來實現。

3.4 無人機控制系統的控制流程規則

根據不同類型無人機的使用特點，對于無人機控制系統的控制流程規則主要可以分為六個過程，具體為[4]：（1）任務規劃和下達。通過特定的部門對無人機下達任務并且對任務進行規劃，結合氣象單位和空中管制單位，獲取必要的飛行信息，從而對任務的下達。（2）飛行前的檢查階段。無人機在起飛之前，必須要進行飛行前的檢查階段，具體的檢查過程包括任務信息的注入、系統參數的注入以及密鑰信息的注入等方面，通過相關管理人員對無人機進行全面的系統檢查，才能以執行起飛的命令。（3）飛行階段。在飛行階段基本保持監控的狀態，只有出現緊急情況的時候才能夠進行必要的人工操作。（4）執行任務。當無人機飛進任務區的時候，由操作人員進行具體的偵查任務或者攻擊任務。（5）著陸階段。無人機在進行著陸的過程中，如果不能準確的對準飛行跑到，就要進行必要的人工操作。（6）準備階段。當無人機進行著陸之后，需要對無人機進行下電，并且對任務數據和其他信息進行卸載和評估分析，將無人機收回，以備下一次飛行。

4 結語

本文通過對無人機的發展現狀進行分析，從而對無人機控制系統的發展現狀進行分析，最后對于無人機控制系統的研究內容進行探析，希望通過本文能夠為無人機控制系統的研究提供一些參考和幫助。

參考文獻

[1]賈彩娟，祝小平，周洲，等.無人機控制系統傳感器故障診斷的方案與仿真[J].計算機仿真，2005，（11）：53-55.

[2]賈彩娟，祝小平，周洲，等.交互多模型算法的無人機控制系統故障診斷[J].火力與指揮控制，2006，（7）：8-10，20.

[3]趙璇，郭峰.基于CAN總線的無人機控制系統協議研究[J].武漢理工大學學報：信息與管理工程版，2012，（2）：167-170，189.

[4]賈彩娟，祝小平，周洲等.基于多模自適應濾波的無人機控制系統故障診斷[J].系統仿真學報，2005，（6）：1435-1437.endprint