飞控系统在无人机中的应用与发展

黄罡

摘要：随着航空航天工业的不断发展，各国在逐步增加对航空和空间的投资的同时，积极探索各类飞机在国防攻击中的应用。无人驾驶飞机可以取代飞行员执行危险的紧急战场任务和超出人类生理限制的任务，如飞行时间、大规模机动或在极端天气和战场等危险地区执行军事任务，已成为各国间竞争研究的热点在民用领域，随着低空空域的开放和科学技术的发展，一般航空和无人机技术迅速发展。无人机广泛应用于航空摄影、电影拍摄、医疗、救灾、电力巡逻线路、航空制图、农业植物保护、航空旅游等领域。

关键词：飞控系统;无人机;应用;发展;

引言

无人机的指挥主要由控制部分和无人机组成终端设备还包括遥控器、计算机、视频查看器、电源系统、通用控制模块、无线电模块等。这通常是一台计算机、一个无线电模块、一个遥控器、一个飞机控制软件、使用一个道路规划工具规划飞机的飞行路线以及确定飞行高度、速度和地点。

1飞控系统的概念与分类

飞行控制系统是无人机的一部分，作为飞行飞行员发挥作用。作为飞行大脑，它控制起飞、着陆、航空安全飞行、战场环境识别，执行无人机姿态控制等一系列重要操作，维护飞行稳定， 管理无人驾驶航空器飞行任务系统和紧急控制，确保无人驾驶航空器安全、顺利地执行该系统发出的指令。 飞行控制系统根据其自主程度分为半自主和完全自主。半自主飞行控制系统是指自动控制与手动控制相结合，飞行控制系统收集实时飞行环境、姿态、油量等数据。然后将它们传递给操纵器，操纵器触发或停止指令，接受指令的无人驾驶飞机按照相应的指令执行任务。目前，大多数无人驾驶飞机是半自主的，但自主程度仍然较高。随着人工智能的发展，开始提出自主智能飞行控制系统，这意味着飞行控制系统能够在接收任务要求、独立航迹规划、选择的基础上，与分离机械手进行实时交互 无需在整个作业过程中对操作人员的指示进行控制，同时，在紧急情况下，地面操作人员也可以进行干预，接管自动飞行控制过程，包括敏感部件、放大计算装置和执行机构飞行控制系统。

2无人机飞行控制系统组成

对于低成本的小型无人驾驶飞行器，飞行控制计算机具有计算控制法、飞行行为和紧急处理等重要功能。实验室小组开发的基于梦游者飞行控制计算机的飞行控制系统的组成见表1。飞行控制系统各功能模块之间的关系见图1。飞行控制系统主要由传感器模块、控制通信模块、执行机构、地面显示综合控制模块、电源模块等组成。控制和通信模块是整个系统的核心。传感器为控制提供状态信息，控制解决方案导出到执行机构以驱动无人机的飞行。基于自主开发的梦游者飞行控制卡，陀螺仪、加速度计、磁强计、测速仪、压力传感器、无线电、遥控器、接收机、舵机等组件。是集成的。

3飞控系统在无人机中的应用

3.1无人机飞控系统在军事上的应用

考虑到目前武器和军事装备的力量，无人驾驶飞机已成为一支重要的军事力量。第一批军用无人机，主要用于射击训练、侦察任务等他们已成为能够执行各种军事任务的专家，例如人类飞机。飞行控制系统也从早期遥控转变为半自主、自主的飞行控制系统，并发展成为完全自主的系统。空中管制的发展源于各国对高技术的探索、军事武器现代化的需要、1991年两次人类世界大战到海湾战争以及亚美尼亚和阿塞拜疆正在进行的军事行动，这些国家的无人机在军事上发挥着越来越大的作用。正是由于无人机的重要性，世界主要军事大国除开发新型无人机外，还开始改造载人飞机。俄罗斯军用无人机的早期发展移植了其功能强大的载人战斗机技术系统， 并且其无人机飞行控制系统继承了载人飞机控制的研发技术。前苏联初期设计制造的无人机飞行控制设备配备了载人飞行控制计算机，控制算法主要是分段侦察、分割模式、建模。

3.2无人机飞控系统在直升机的应用

随着直升机性能需求的增加，直升机飞行控制技术迅速发展，从机械操纵系统转变为通过机械传输链传送机械信号，以实现飞行控制;开发一个通过航空电缆传输电子信号和飞行控制的电传控制系统;今后将发展成光纤光传输控制系统，传输光信号，实现飞行控制，先进的电传/光飞行控制系统可以与航空、机械、电气运输系统、发动机等相集成。作为综合综合指挥平台，优化直升机飞行质量，改善飞行员操作经验，从而提高特派团的效率和安全。促动器是飞行控制系统的最终执行单元，其重要性位于飞行控制系统和整个直升机系统的前端。由于现代直升机飞行控制系统主要采用不可逆的辅助力量，其特点是舱内控制装置不能直接操纵换刀距离，而是操纵动器，动器的延伸或收缩导致直升机结构运动，实现在设计中，主帧和后帧的铰链力矩应完全由操作人员承担，不能传输到飞行控制系统的前端，前操作人员的性能对飞行控制系统影响很大，直接关系到直升机的安全、导航和机动性。

4无人机飞控系统的未来发展趋势

今后无人驾驶航空系统技术的实际应用巨大，发展前景广阔。今后开发无人驾驶航空器飞行控制系统的重要技术可预见如下：（1）自主探测技术：由无人驾驶航空器携带的各种传感器进行飞行时的环境感知、建筑物识别、地形识别、移动目标识别等。并通过飞行控制算法进行信息检测，多源信息融合技术是当前检测技术的研究重点。（2）无线自组织技术：是一种特殊的无线通信网络模式，可以独立于任何固定设施，依靠节点间的协作以多跳方式进行通信，具有自管理和自组织的特点。（3）自主导航技术：指无人驾驶系统相对于全球坐标系确定自己的位置和目标位置，利用自己的智能技术规划起点和目标之间的最优路径，最终到达目标，并在整个过程中具有较高的自主性和安全性。（4）自主控制技术：飞行控制系统以电子技术、计算机技术、通信技术等为基础。，并利用人机界面设备和通信系统，利用各种控制算法对无人机进行控制，使其能夠单独完成任务或与其他系统协调运行，并进行分组飞行，以更好地完成军事和民事任务。

结束语

无人机飞行控制系统的有效运作对于确保其飞行安全至关重要。随着无人机信息和情报的发展，无人机在民用和军事领域具有很大的应用价值。在民用领域，无人驾驶飞机广泛用于测绘、管道检查、作物净化和其他工业;在军事方面，高原官兵的人身安全、侦察敌人目标和精确打击的好处越来越重要。

参考文献

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