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圖：無人機(jī)自駕儀
民航資源網(wǎng)2016年2月18日消息：無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀通過模仿駕駛員的動(dòng)作來駕駛飛機(jī)，自駕儀對(duì)于無人機(jī)相當(dāng)于駕駛員對(duì)于有人機(jī)的作用。自駕儀由敏感元件、計(jì)算機(jī)和伺服機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)飛機(jī)偏離原有姿態(tài)時(shí)，敏感元件檢測(cè)變化，計(jì)算機(jī)算出修正舵偏量，伺服機(jī)構(gòu)將舵面操縱到所需位置。
想要完全讀懂無人機(jī)自駕儀，控制、導(dǎo)航、數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)顷P(guān)鍵。
控制
無人機(jī)自駕儀大量裝配的各種傳感器，如角速率、姿態(tài)、位置、加速度等，是保證無人機(jī)控制精度的重要元素，在不同飛行環(huán)境下，不同用途的無人機(jī)對(duì)傳感器的配置要求也不同。
除了各種傳感器，算法是控制的關(guān)鍵。
以多旋翼飛控為例，一般的開源飛控和消費(fèi)級(jí)自駕儀都采用的是PID控制算法。盡管PID的穩(wěn)定余度不小，但具有好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)的余度不大，閉環(huán)動(dòng)態(tài)品質(zhì)對(duì)PID增益的變化太敏感。因此當(dāng)被控對(duì)象處于經(jīng)常變化的環(huán)境之中時(shí)，根據(jù)環(huán)境變化，需要經(jīng)常變動(dòng)PID增益。這就造成了使用消費(fèi)級(jí)自駕儀時(shí)，經(jīng)常遇到的調(diào)參麻煩，或出現(xiàn)調(diào)好了的飛機(jī)在使用時(shí)還要經(jīng)常調(diào)參的問題。開源多旋翼飛控AutoQuad的L1自適應(yīng)控制算法部分是唯一需要單獨(dú)收錢的。
L1自適應(yīng)控制算法是國(guó)際自適應(yīng)控制領(lǐng)域研究的最新成果，由美國(guó)伊利諾伊大學(xué)Naira Hovakimyan教授和康涅狄格大學(xué)Chengyu Cao教授共同提出。該算法具有很高的自適應(yīng)學(xué)習(xí)率，能快速補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)模型的不確定性和外部擾動(dòng)，從而使得控制精度高、穩(wěn)定性好。因此迅速獲得了包括NASA（美國(guó)航空航天局）在內(nèi)的各方專家學(xué)者的認(rèn)可和推廣。
成都縱橫相關(guān)專家和Chengyu Cao教授曾就L1自適應(yīng)控制算法的研究和在飛行控制方面的推廣應(yīng)用做過深入的溝通，并成功地將L1自適應(yīng)控制算法運(yùn)用于多旋翼飛行控制和無人直升機(jī)的飛行控制之中，獲得了極好的控制效果。
導(dǎo)航
自駕儀中的導(dǎo)航系統(tǒng)相當(dāng)于有人機(jī)系統(tǒng)中的領(lǐng)航員，向無人機(jī)提供參考坐標(biāo)系的位置、速度、飛行姿態(tài)，引導(dǎo)無人機(jī)按照指定航線飛行。無人機(jī)機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)主要分非自主（GPS 等）和自主（慣性制導(dǎo)）兩種。
目前，國(guó)內(nèi)大多飛控都采用GPS導(dǎo)航。GPS信號(hào)從衛(wèi)星發(fā)射傳播到地球表面，中間通過大氣層、電離層，它們的一些特性導(dǎo)致信號(hào)在其中的傳播時(shí)間會(huì)比在同樣距離的真空中長(zhǎng)，而多出來的這些時(shí)間是時(shí)變的，而且相對(duì)較難精確測(cè)定。這會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星與接收機(jī)之間的測(cè)距不準(zhǔn)，所以定位精度也就下降了。
差分GPS利用地面接收機(jī)和機(jī)載接收機(jī)的信號(hào)進(jìn)行雙頻（L1、L2接收頻率）雙差（站站差分、星星差分）來消除傳輸中的誤差和接收機(jī)本身的誤差，從而獲得極高的定位精度，位置和高度測(cè)量精度一般都在2~3厘米。
就無人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)而言，自駕儀導(dǎo)航系統(tǒng)要求高精度、高可靠性、高抗干擾性能，因此多種導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合的 “慣性 + 多傳感器 +GPS” 將是未來發(fā)展的方向。
數(shù)據(jù)鏈
自駕儀要實(shí)時(shí)回報(bào)無人機(jī)飛行狀態(tài)，地面站需要實(shí)時(shí)對(duì)自駕儀發(fā)出指揮控制指令，這也就是通常所說的無人機(jī)遙控遙測(cè)數(shù)據(jù)鏈。
如果將無人機(jī)比喻成風(fēng)箏，數(shù)據(jù)鏈就是一根放風(fēng)箏的無形的線。為了完成一定的任務(wù)，工業(yè)級(jí)無人機(jī)一般都會(huì)進(jìn)行超視距飛行，因此無人機(jī)上自駕儀與地面站之間的通信就顯得非常必要和重要。如何保證風(fēng)箏飛得又高又遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)鏈這根無形的“風(fēng)箏線”得粗壯。
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