01
飛控系統(tǒng)
飛控系統(tǒng)是無人機(jī)完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)和返場回收等整個(gè)飛行過程的核心子系統(tǒng),飛控系統(tǒng)對于無人機(jī)相當(dāng)于CPU對于計(jì)算機(jī)的作用,也是整個(gè)無人機(jī)開發(fā)最難,最為關(guān)鍵的系統(tǒng)。一般來說,飛控系統(tǒng)硬件主要包括主控制模塊、信號調(diào)理及接口模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及各類傳感器。
其中,機(jī)身大量裝配的各種傳感器是飛控系統(tǒng)的基礎(chǔ),是保證飛機(jī)控制精度的關(guān)鍵,在不同飛行環(huán)境下、不同用途的無人機(jī)對傳感器的配置要求也不同。例如,用于航拍的無人機(jī)對懸停能力及穩(wěn)定性要求很高,因而需要精度較高的測距傳感器和圖像傳感器,同時(shí)還需要高分辨率的攝像頭。
在無人機(jī)整個(gè)工作過程中,主要實(shí)現(xiàn)包括無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制等功能。飛控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各傳感器測量的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)、接收無線電測控終端傳輸?shù)挠傻孛鏈y控站上行信道送來的控制命令及數(shù)據(jù),經(jīng)計(jì)算處理,輸出控制指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)中各種飛行模態(tài)的控制和對任務(wù)設(shè)備的管理與控制;同時(shí)將無人機(jī)的狀態(tài)數(shù)據(jù)及發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載電源系統(tǒng)、任務(wù)設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)傳送給機(jī)載無線電數(shù)據(jù)終端,經(jīng)無線電下行信道發(fā)送回地面測控站。
02
導(dǎo)航系統(tǒng)
無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)是按照要求的精度,沿著預(yù)定的航線在指定的時(shí)間內(nèi)正確地引導(dǎo)無人機(jī)至目的地。導(dǎo)航系統(tǒng)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)載導(dǎo)航系統(tǒng)主要分非自主導(dǎo)航和自主導(dǎo)航,但分別有易受干擾和誤差累積大的缺點(diǎn);同時(shí),還可以分為單一導(dǎo)航和組合導(dǎo)航,單一導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)在主要有慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航(GPS)、多普勒導(dǎo)航、地形輔助導(dǎo)航和地磁導(dǎo)航等類別。其中,慣性導(dǎo)航和多普勒導(dǎo)航屬于比較典型的自主導(dǎo)航。
03
動(dòng)力系統(tǒng)
無人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)可以分為電動(dòng)和油動(dòng),即電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩類。其中,在消費(fèi)和民用市場中,電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用仍是主流。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電子調(diào)速器(電調(diào))、旋翼/螺旋槳和電池。以發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行分類來講的話,主要可以分為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪式發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。
就目前來看,由于消費(fèi)和民用級的無人機(jī)的成本的限制,以及低速低空的小型無人機(jī)已經(jīng)可以滿足絕大多數(shù)場景應(yīng)用需求,該類無人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)仍以活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)為主流;其中電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)雖然在續(xù)航問題上存在一定劣勢(續(xù)航低于1小時(shí)),但是在消費(fèi)級市場,尤其是多旋翼無人機(jī)上的應(yīng)用仍然十分廣泛。
另外,在軍用和部分對高空長續(xù)航有需求的民用方面,仍是以渦輪式發(fā)動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng),例如對于一次性使用的靶機(jī)、自殺式無人機(jī)或?qū)?,此類無人機(jī)要求推重比高,但壽命可以短至1-2小時(shí),一般使用渦噴式發(fā)動(dòng)機(jī);而低空無人直升機(jī)一般使用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī),高空長航時(shí)的大型無人機(jī)一般使用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
不同用途的無人機(jī)雖然對動(dòng)力系統(tǒng)要求不同,但都希望發(fā)動(dòng)機(jī)體積小、成本低、工作可靠。而隨著渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)推重比和壽命的不斷提高、油耗降低,渦輪式發(fā)動(dòng)機(jī)很有可能取代活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)成為無人機(jī)的主力動(dòng)力機(jī)型;另外,隨著新能源電動(dòng)機(jī)的不斷發(fā)展,也有望為小型無人機(jī)提供更持久的動(dòng)力。
04
數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)
數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)是無人機(jī)的重要技術(shù)組成,其與導(dǎo)航系統(tǒng)聯(lián)系最為直接,也最為緊密,主要負(fù)責(zé)完成對無人機(jī)遙控、遙測、跟蹤定位和傳感器傳輸。數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)按傳輸方向可以分為上行鏈路和下行鏈路,上行數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)遙控,下行數(shù)據(jù)鏈執(zhí)行遙測、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋S纱丝梢?,?shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)性能的好壞直接影響著無人機(jī)性能的優(yōu)劣。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)者無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈向著高速、寬帶、保密、抗干擾的方向發(fā)展,當(dāng)下大家比較認(rèn)可的用于衡量無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈優(yōu)劣的主要參數(shù)有5個(gè):1)調(diào)頻擴(kuò)頻功能;2)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能;3)數(shù)據(jù)加密功能;4)高速率;5)低功耗、低誤碼率及高接收靈敏度。
目前來看,普通無人機(jī)大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈,而中高空、長航時(shí)無人機(jī)則都會(huì)采用視距和超視距衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)鏈。
來源:達(dá)北云
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