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无人机飞控系统

 

飞控系(xì)统又(yòu)称为(wéi)飞(fēi)行管理与(yǔ)控(kòng)制(zhì)系统,相当于(yú)无人机系统的“心脏(zāng)”部分,对无人(rén)机的(de)稳定性、数(shù)据传输的可靠(kào)性、精确度、实时性等都有重(chóng)要影响,对其(qí)飞行性(xìng)能(néng)起决定(dìng)性的(de)作用;数据链系统可以保证对遥控指令的准确传输,以及无人机(jī)接收、发送信息的实时性和可靠性,以(yǐ)保证信息反馈的及时有(yǒu)效性(xìng)和顺利(lì)、准(zhǔn)确的完成(chéng)任务。发射回收系统保(bǎo)证无人机顺利升空以(yǐ)达到安全的(de)高度和速度飞行,并在执行完任(rèn)务后从天(tiān)空安全(quán)回落到(dào)地面(miàn)。

谈到无人(rén)机的飞(fēi)控计算机系统。这个系统的关键依然是芯片(piàn)。以前无人机最大的矛盾是一方面需要运算高速度,另(lìng)一方(fāng)面(miàn)需要体(tǐ)积微(wēi)型化,之所(suǒ)以无人机在巡航速度和范围方面很长一段时间没有突破,就是因为始终受(shòu)限(xiàn)于飞控系统(tǒng)的性能,而飞控计(jì)算(suàn)机系统(tǒng)的性(xìng)能又受限(xiàn)于芯片的(de)技术(shù)。

这个问(wèn)题真(zhēn)正得到解决是在嵌入式(shì)芯片(piàn)飞跃发展之(zhī)后。2005年之后,随着微(wēi)电子技术的飞(fēi)速发展,许多芯片(piàn)开发公司设计出了众多功能强大,功耗(hào)、体积大大缩(suō)小的嵌入(rù)式计算机(jī)芯片。

跟人们(men)平时接触的芯片不同,在(zài)无人机的计算机芯片领域,应用在(zài)小型(xíng)飞控计算机系统的芯片最为广泛的(de)不(bú)是英(yīng)特尔的,也(yě)不是AMD的(de),而是(shì)德(dé)州(zhōu)仪器公司(sī)开(kāi)发的(de)型(xíng)号为“TMS320 LF2407”的DSP芯片(数字信号控制器),它是德州仪(yí)器公司TMS320系列(liè)中的一(yī)种16位定点(diǎn)DSP

这(zhè)种芯片的运算速度以(yǐ)及众多的外(wài)围接口电路(lù)很(hěn)适合用(yòng)来完成对(duì)小型无人(rén)机的(de)实时控制功能。

这是一种具有特殊(shū)结构的微处理器,芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门(mén)的硬件乘法(fǎ)器,采用流水线操作(zuò),提(tí)供(gòng)特(tè)殊(shū)的(de)DSP指(zhǐ)令(lìng),可以快速实现各种数(shù)字信号处理(lǐ)算法。使飞控机(jī)实现较复杂的飞(fēi)行控制与飞(fēi)行管(guǎn)理功能,同时还满足了(le)小(xiǎo)型无人机的小体积和低功耗的要求(qiú)。

首(shǒu)先是飞控计(jì)算(suàn)机系统(tǒng)的无线通信模块实(shí)时(shí)收集安装(zhuāng)在无人机不同部位上的高精度传(chuán)感器,收集(jí)飞行状(zhuàng)态数(shù)据,同时通过远程数据传输模块(kuài)接收来自地面(miàn)控制站点发来的(de)控制数据(jù)。

接(jiē)下来飞(fēi)控计算机将实时(shí)收集的飞行数据和(hé)控制数(shù)据(jù)交(jiāo)给数据处(chù)理模块进行运(yùn)算处(chù)理(lǐ),根(gēn)据运(yùn)算结果得(dé)出一个个明确的控制指令,经过(guò)数据传(chuán)输模(mó)块将指令发送(sòng)给飞控系(xì)统的实时(shí)控制模(mó)块。

第三步最为(wéi)关键,即使(shǐ)实时控制模块按照这些指令对整个飞机的(de)飞行(háng)模式进行控制和(hé)调整(zhěng),与(yǔ)此同(tóng)时将无人机(jī)的状态数据及发动机、机载(zǎi)电源系统、任务(wù)设备的工(gōng)作状态(tài)参数实时传送给机(jī)载无线电数据终(zhōng)端,经无线电下行(háng)信道发(fā)送回地面控制站点,以(yǐ)便地面基站发出(chū)下(xià)一(yī)步控制数据。

“飞控计算机系统的(de)应用程序都是专门开发的?

飞(fēi)控系统的应用程序很多都是用C语(yǔ)言进行编写,很多应用程(chéng)序都是在(zài)原有飞行控(kòng)制软件系统的(de)基(jī)础上改造的(de)。飞(fēi)控系(xì)统的(de)应用(yòng)程序主要用来实现两(liǎng)方(fāng)面的功能,一个是飞行控制,一个是飞行(háng)管理。

对应着不同的硬件模块,这些应用程(chéng)序按照具体职能分为四大单元:时间管理单(dān)元(yuán)、数(shù)据采集处理单元(yuán)、通(tōng)信模块、控制单元。

时间管理单(dān)元在毫(háo)秒级时间内对无人机进行实时控制;数据采集单元采集无人机的(de)飞行状态(tài)、姿态(tài)参数以及飞(fēi)行参数、飞行状态及飞行参数进(jìn)行遥测编(biān)码,控制单元(yuán)则负责进行解算工作(zuò)。

目前包括(kuò)云南昆明俊鹰航拍(pāi)科技(jì)公司在(zài)内的很多航空工业公司都在积极涉(shè)足民(mín)用(yòng)无(wú)人机市(shì)场,通(tōng)过开(kāi)发价(jià)格更为低廉性能更加强(qiáng)大的飞控计算机系统和飞机模块,提(tí)升无(wú)人机(jī)的智能化(huà)飞行,加速(sù)无人机市场的快速发展(zhǎn)。一份(fèn)市场分析(xī)机构出示的调(diào)查报告显示,未来几年,包括飞控计算机系(xì)统在(zài)内,无人机市场价值(zhí)将突破10000亿美元,而(ér)且将从(cóng)军事领域进一步(bù)扩大到(dào)民用领域,得到更多积极应用。

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