殷玉娟

摘 要： 無人機(jī)飛行中控制系統(tǒng)基本的數(shù)據(jù)參考來源都在于對空速的測量，無人機(jī)空速需要在測量氣流動壓的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算。為了保證無人機(jī)在飛行中不出現(xiàn)差錯和問題，進(jìn)行空速測算已經(jīng)成為制約無人機(jī)飛行的主要牽制點(diǎn)，也成為分析無人機(jī)飛行的主要因素。本文主要針對空速的計(jì)算公式對傳感器測量中造成的速度誤差進(jìn)行測量，提出無人機(jī)在飛行測試中的控制系統(tǒng)的精度與要求，進(jìn)一步提出有效推動無人機(jī)飛行的有效方案，為軍事發(fā)展及民用應(yīng)用提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞： 小型無人機(jī)；空速測量；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言：

從現(xiàn)階段軍事發(fā)展及設(shè)備應(yīng)用來看，無人機(jī)的使用已經(jīng)在軍事化發(fā)展中被普遍應(yīng)用，并且得到了軍事化管理中廣泛的認(rèn)可與認(rèn)定。在軍事演習(xí)中一般將無人機(jī)設(shè)置為空中偵察平臺及武器平臺，進(jìn)行偵察監(jiān)視、地面攻擊等一系列軍事操作。而現(xiàn)階段無人機(jī)在民用方面的應(yīng)用也不低于軍事方面的使用，主要在氣象檢測、環(huán)境研究和災(zāi)害監(jiān)測等各方面造福于人類，為人們的生活和發(fā)展提供相應(yīng)數(shù)據(jù)的保障。無人機(jī)的起飛主要靠飛行速度來獲得起飛的動力，飛機(jī)空速的改變相應(yīng)的也會改變飛機(jī)收到的升力和阻力，因此針對無人機(jī)飛行中的空速進(jìn)行有效的控制，能夠保證無人機(jī)的飛行安全，進(jìn)一步提升無人機(jī)工作效率的準(zhǔn)確性，無人機(jī)的空速控制在無人機(jī)使用過程中占據(jù)著重要的地位。

一、無人機(jī)的測量原理

一般情況下，小型無人機(jī)的飛行速度都是在有效分析大氣壓強(qiáng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步展開計(jì)算的，一般的空氣理想氣體為海拔低于11km，而飛行馬赫數(shù)不大于1的飛行氣體。在進(jìn)行測量的過程中會使用到大氣溫度這個有效數(shù)據(jù)，大氣溫度的獲取一般有以下兩種情況：一是利用傳感器進(jìn)行測量，傳感器測量方式較靈活，對無人機(jī)在大氣環(huán)境下產(chǎn)生的溫度變化反映更加客觀有效，但是使用這種方式會增加無人機(jī)飛行系統(tǒng)的載荷；二是利用發(fā)射場的溫度計(jì)對無人機(jī)的飛行高度進(jìn)行分析，從而得出大氣溫度，這種方式比較簡便，如果飛機(jī)飛行的高度不高，還能夠精準(zhǔn)的測算出飛機(jī)的測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)孛鏈囟确€(wěn)定時，可以從測控系統(tǒng)進(jìn)一步得出空氣靜壓的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步對飛機(jī)的飛行進(jìn)行測控計(jì)算。

二、無人機(jī)的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)內(nèi)容

這里所提到的是一種高集程度的MEMS器件，能夠有效輸出模擬的新號，一般應(yīng)用在小型的無人機(jī)使用中。這種單片機(jī)的生產(chǎn)是根據(jù)現(xiàn)階段越來越多的半導(dǎo)體技術(shù)在生產(chǎn)發(fā)展中得來的，在這種技術(shù)下應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生。這種單片機(jī)具有較為豐富的高精度的模擬信號的接口、數(shù)字接口更加靈活，具有方便的串行通信接口，與小型無人機(jī)的飛行系統(tǒng)更為契合，能夠更好的滿足飛行系統(tǒng)中模擬信號和數(shù)字信號采集的需要，總體來說，這種單片機(jī)的應(yīng)用主要有以下幾個特點(diǎn)：這種傳感器的輸出的模擬信號靈敏程度較高；單片機(jī)采集的A/D的精確度較高；采集速率大，符合無人機(jī)在使用中對單片機(jī)采集的要求。

為了更進(jìn)一步的研究無人機(jī)的空速對其飛行的影響，本文主要針對現(xiàn)有的無人機(jī)的空速進(jìn)行試驗(yàn)研究。利用高精電阻對傳感器的輸出的新號進(jìn)行分壓設(shè)置，將輸出信號的幅值降到3V之內(nèi)，隨即將分壓后的新號送到端口1，如果此時的電壓值小于1.8伏，那么利用數(shù)字開關(guān)進(jìn)行導(dǎo)通，端口2的信號為有效的信號；如果電壓值高于1.8伏，那么單片機(jī)的輸出控制新號的數(shù)字開關(guān)則要關(guān)閉，A/D采集通道1的信號是有效的信號，此時將補(bǔ)償電壓的分壓效果進(jìn)行傳感器的測量值。

三、小型無人機(jī)的系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)

在利用C語言和MATLAB語言的基礎(chǔ)上進(jìn)行小型無人機(jī)測量系統(tǒng)軟件的編寫，進(jìn)行模塊化的方案編寫，對微處理器滴答定時器模擬系統(tǒng)時鐘程序、無線通信模塊程序等進(jìn)行有效編寫，系統(tǒng)在執(zhí)行各個木塊的初始化程序后進(jìn)一步對子程序進(jìn)行執(zhí)行。首先程序進(jìn)入到各個程序的初始化階段，然后進(jìn)行傳感器的初始化階段。利用MS5611對傳感器進(jìn)行命令發(fā)送后，讀取傳感器中的校準(zhǔn)參數(shù)，對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，手機(jī)傳感器初始化階段中地面的壓強(qiáng)和溫度值，反復(fù)篩查選擇數(shù)據(jù)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在以上環(huán)節(jié)完成后，進(jìn)行最后的循環(huán)使用檢測，將100ms作為一個循環(huán)周期，讀取傳感器中的氣壓和溫度值進(jìn)行高度值的并濾波，將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，檢驗(yàn)完成后進(jìn)行保存。在此期間，如果循環(huán)的時間小于100ms，就要利用無線模塊將保存好的數(shù)據(jù)發(fā)送到地面接收站。

結(jié)束語：

綜上所述，本文主要針對現(xiàn)階段現(xiàn)有的小型無人機(jī)的空速測算相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，對具有單片機(jī)的小型無人機(jī)的空速測算進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出來一套具有體積小、重量輕、功耗低、動態(tài)性能好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)。利用此系統(tǒng)作為小型無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)中的一部分，對飛行系統(tǒng)的控制進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，將系統(tǒng)融入到無人機(jī)的飛行控制中，進(jìn)一步展開對小型無人機(jī)的飛行系統(tǒng)進(jìn)行控制。

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