飛控系統在無人機中的應用與發展

黃罡

摘要：隨著航空航天工業的不斷發展，各國在逐步增加對航空和空間的投資的同時，積極探索各類飛機在國防攻擊中的應用。無人駕駛飛機可以取代飛行員執行危險的緊急戰場任務和超出人類生理限制的任務，如飛行時間、大規模機動或在極端天氣和戰場等危險地區執行軍事任務，已成為各國間競爭研究的熱點在民用領域，隨著低空空域的開放和科學技術的發展，一般航空和無人機技術迅速發展。無人機廣泛應用于航空攝影、電影拍攝、醫療、救災、電力巡邏線路、航空制圖、農業植物保護、航空旅游等領域。

關鍵詞：飛控系統;無人機;應用;發展;

引言

無人機的指揮主要由控制部分和無人機組成終端設備還包括遙控器、計算機、視頻查看器、電源系統、通用控制模塊、無線電模塊等。這通常是一臺計算機、一個無線電模塊、一個遙控器、一個飛機控制軟件、使用一個道路規劃工具規劃飛機的飛行路線以及確定飛行高度、速度和地點。

1飛控系統的概念與分類

飛行控制系統是無人機的一部分，作為飛行飛行員發揮作用。作為飛行大腦，它控制起飛、著陸、航空安全飛行、戰場環境識別，執行無人機姿態控制等一系列重要操作，維護飛行穩定， 管理無人駕駛航空器飛行任務系統和緊急控制，確保無人駕駛航空器安全、順利地執行該系統發出的指令。 飛行控制系統根據其自主程度分為半自主和完全自主。半自主飛行控制系統是指自動控制與手動控制相結合，飛行控制系統收集實時飛行環境、姿態、油量等數據。然后將它們傳遞給操縱器，操縱器觸發或停止指令，接受指令的無人駕駛飛機按照相應的指令執行任務。目前，大多數無人駕駛飛機是半自主的，但自主程度仍然較高。隨著人工智能的發展，開始提出自主智能飛行控制系統，這意味著飛行控制系統能夠在接收任務要求、獨立航跡規劃、選擇的基礎上，與分離機械手進行實時交互 無需在整個作業過程中對操作人員的指示進行控制，同時，在緊急情況下，地面操作人員也可以進行干預，接管自動飛行控制過程，包括敏感部件、放大計算裝置和執行機構飛行控制系統。

2無人機飛行控制系統組成

對于低成本的小型無人駕駛飛行器，飛行控制計算機具有計算控制法、飛行行為和緊急處理等重要功能。實驗室小組開發的基于夢游者飛行控制計算機的飛行控制系統的組成見表1。飛行控制系統各功能模塊之間的關系見圖1。飛行控制系統主要由傳感器模塊、控制通信模塊、執行機構、地面顯示綜合控制模塊、電源模塊等組成。控制和通信模塊是整個系統的核心。傳感器為控制提供狀態信息，控制解決方案導出到執行機構以驅動無人機的飛行。基于自主開發的夢游者飛行控制卡，陀螺儀、加速度計、磁強計、測速儀、壓力傳感器、無線電、遙控器、接收機、舵機等組件。是集成的。

3飛控系統在無人機中的應用

3.1無人機飛控系統在軍事上的應用

考慮到目前武器和軍事裝備的力量，無人駕駛飛機已成為一支重要的軍事力量。第一批軍用無人機，主要用于射擊訓練、偵察任務等他們已成為能夠執行各種軍事任務的專家，例如人類飛機。飛行控制系統也從早期遙控轉變為半自主、自主的飛行控制系統，并發展成為完全自主的系統。空中管制的發展源于各國對高技術的探索、軍事武器現代化的需要、1991年兩次人類世界大戰到海灣戰爭以及亞美尼亞和阿塞拜疆正在進行的軍事行動，這些國家的無人機在軍事上發揮著越來越大的作用。正是由于無人機的重要性，世界主要軍事大國除開發新型無人機外，還開始改造載人飛機。俄羅斯軍用無人機的早期發展移植了其功能強大的載人戰斗機技術系統， 并且其無人機飛行控制系統繼承了載人飛機控制的研發技術。前蘇聯初期設計制造的無人機飛行控制設備配備了載人飛行控制計算機，控制算法主要是分段偵察、分割模式、建模。

3.2無人機飛控系統在直升機的應用

隨著直升機性能需求的增加，直升機飛行控制技術迅速發展，從機械操縱系統轉變為通過機械傳輸鏈傳送機械信號，以實現飛行控制;開發一個通過航空電纜傳輸電子信號和飛行控制的電傳控制系統;今后將發展成光纖光傳輸控制系統，傳輸光信號，實現飛行控制，先進的電傳/光飛行控制系統可以與航空、機械、電氣運輸系統、發動機等相集成。作為綜合綜合指揮平臺，優化直升機飛行質量，改善飛行員操作經驗，從而提高特派團的效率和安全。促動器是飛行控制系統的最終執行單元，其重要性位于飛行控制系統和整個直升機系統的前端。由于現代直升機飛行控制系統主要采用不可逆的輔助力量，其特點是艙內控制裝置不能直接操縱換刀距離，而是操縱動器，動器的延伸或收縮導致直升機結構運動，實現在設計中，主幀和后幀的鉸鏈力矩應完全由操作人員承擔，不能傳輸到飛行控制系統的前端，前操作人員的性能對飛行控制系統影響很大，直接關系到直升機的安全、導航和機動性。

4無人機飛控系統的未來發展趨勢

今后無人駕駛航空系統技術的實際應用巨大，發展前景廣闊。今后開發無人駕駛航空器飛行控制系統的重要技術可預見如下：（1）自主探測技術：由無人駕駛航空器攜帶的各種傳感器進行飛行時的環境感知、建筑物識別、地形識別、移動目標識別等。并通過飛行控制算法進行信息檢測，多源信息融合技術是當前檢測技術的研究重點。（2）無線自組織技術：是一種特殊的無線通信網絡模式，可以獨立于任何固定設施，依靠節點間的協作以多跳方式進行通信，具有自管理和自組織的特點。（3）自主導航技術：指無人駕駛系統相對于全球坐標系確定自己的位置和目標位置，利用自己的智能技術規劃起點和目標之間的最優路徑，最終到達目標，并在整個過程中具有較高的自主性和安全性。（4）自主控制技術：飛行控制系統以電子技術、計算機技術、通信技術等為基礎。，并利用人機界面設備和通信系統，利用各種控制算法對無人機進行控制，使其能夠單獨完成任務或與其他系統協調運行，并進行分組飛行，以更好地完成軍事和民事任務。

結束語

無人機飛行控制系統的有效運作對于確保其飛行安全至關重要。隨著無人機信息和情報的發展，無人機在民用和軍事領域具有很大的應用價值。在民用領域，無人駕駛飛機廣泛用于測繪、管道檢查、作物凈化和其他工業;在軍事方面，高原官兵的人身安全、偵察敵人目標和精確打擊的好處越來越重要。

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