黃罡

摘要：隨著航空航天工業(yè)的不斷發(fā)展，各國(guó)在逐步增加對(duì)航空和空間的投資的同時(shí)，積極探索各類飛機(jī)在國(guó)防攻擊中的應(yīng)用。無人駕駛飛機(jī)可以取代飛行員執(zhí)行危險(xiǎn)的緊急戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)和超出人類生理限制的任務(wù)，如飛行時(shí)間、大規(guī)模機(jī)動(dòng)或在極端天氣和戰(zhàn)場(chǎng)等危險(xiǎn)地區(qū)執(zhí)行軍事任務(wù)，已成為各國(guó)間競(jìng)爭(zhēng)研究的熱點(diǎn)在民用領(lǐng)域，隨著低空空域的開放和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一般航空和無人機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展。無人機(jī)廣泛應(yīng)用于航空攝影、電影拍攝、醫(yī)療、救災(zāi)、電力巡邏線路、航空制圖、農(nóng)業(yè)植物保護(hù)、航空旅游等領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：飛控系統(tǒng);無人機(jī);應(yīng)用;發(fā)展;

引言

無人機(jī)的指揮主要由控制部分和無人機(jī)組成終端設(shè)備還包括遙控器、計(jì)算機(jī)、視頻查看器、電源系統(tǒng)、通用控制模塊、無線電模塊等。這通常是一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一個(gè)無線電模塊、一個(gè)遙控器、一個(gè)飛機(jī)控制軟件、使用一個(gè)道路規(guī)劃工具規(guī)劃飛機(jī)的飛行路線以及確定飛行高度、速度和地點(diǎn)。

1飛控系統(tǒng)的概念與分類

飛行控制系統(tǒng)是無人機(jī)的一部分，作為飛行飛行員發(fā)揮作用。作為飛行大腦，它控制起飛、著陸、航空安全飛行、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境識(shí)別，執(zhí)行無人機(jī)姿態(tài)控制等一系列重要操作，維護(hù)飛行穩(wěn)定， 管理無人駕駛航空器飛行任務(wù)系統(tǒng)和緊急控制，確保無人駕駛航空器安全、順利地執(zhí)行該系統(tǒng)發(fā)出的指令。 飛行控制系統(tǒng)根據(jù)其自主程度分為半自主和完全自主。半自主飛行控制系統(tǒng)是指自動(dòng)控制與手動(dòng)控制相結(jié)合，飛行控制系統(tǒng)收集實(shí)時(shí)飛行環(huán)境、姿態(tài)、油量等數(shù)據(jù)。然后將它們傳遞給操縱器，操縱器觸發(fā)或停止指令，接受指令的無人駕駛飛機(jī)按照相應(yīng)的指令執(zhí)行任務(wù)。目前，大多數(shù)無人駕駛飛機(jī)是半自主的，但自主程度仍然較高。隨著人工智能的發(fā)展，開始提出自主智能飛行控制系統(tǒng)，這意味著飛行控制系統(tǒng)能夠在接收任務(wù)要求、獨(dú)立航跡規(guī)劃、選擇的基礎(chǔ)上，與分離機(jī)械手進(jìn)行實(shí)時(shí)交互 無需在整個(gè)作業(yè)過程中對(duì)操作人員的指示進(jìn)行控制，同時(shí)，在緊急情況下，地面操作人員也可以進(jìn)行干預(yù)，接管自動(dòng)飛行控制過程，包括敏感部件、放大計(jì)算裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)飛行控制系統(tǒng)。

2無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)組成

對(duì)于低成本的小型無人駕駛飛行器，飛行控制計(jì)算機(jī)具有計(jì)算控制法、飛行行為和緊急處理等重要功能。實(shí)驗(yàn)室小組開發(fā)的基于夢(mèng)游者飛行控制計(jì)算機(jī)的飛行控制系統(tǒng)的組成見表1。飛行控制系統(tǒng)各功能模塊之間的關(guān)系見圖1。飛行控制系統(tǒng)主要由傳感器模塊、控制通信模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、地面顯示綜合控制模塊、電源模塊等組成?？刂坪屯ㄐ拍K是整個(gè)系統(tǒng)的核心。傳感器為控制提供狀態(tài)信息，控制解決方案導(dǎo)出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)以驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的飛行?；谧灾鏖_發(fā)的夢(mèng)游者飛行控制卡，陀螺儀、加速度計(jì)、磁強(qiáng)計(jì)、測(cè)速儀、壓力傳感器、無線電、遙控器、接收機(jī)、舵機(jī)等組件。是集成的。

3飛控系統(tǒng)在無人機(jī)中的應(yīng)用

3.1無人機(jī)飛控系統(tǒng)在軍事上的應(yīng)用

考慮到目前武器和軍事裝備的力量，無人駕駛飛機(jī)已成為一支重要的軍事力量。第一批軍用無人機(jī)，主要用于射擊訓(xùn)練、偵察任務(wù)等他們已成為能夠執(zhí)行各種軍事任務(wù)的專家，例如人類飛機(jī)。飛行控制系統(tǒng)也從早期遙控轉(zhuǎn)變?yōu)榘胱灾?、自主的飛行控制系統(tǒng)，并發(fā)展成為完全自主的系統(tǒng)。空中管制的發(fā)展源于各國(guó)對(duì)高技術(shù)的探索、軍事武器現(xiàn)代化的需要、1991年兩次人類世界大戰(zhàn)到海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以及亞美尼亞和阿塞拜疆正在進(jìn)行的軍事行動(dòng)，這些國(guó)家的無人機(jī)在軍事上發(fā)揮著越來越大的作用。正是由于無人機(jī)的重要性，世界主要軍事大國(guó)除開發(fā)新型無人機(jī)外，還開始改造載人飛機(jī)。俄羅斯軍用無人機(jī)的早期發(fā)展移植了其功能強(qiáng)大的載人戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)系統(tǒng)， 并且其無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)繼承了載人飛機(jī)控制的研發(fā)技術(shù)。前蘇聯(lián)初期設(shè)計(jì)制造的無人機(jī)飛行控制設(shè)備配備了載人飛行控制計(jì)算機(jī)，控制算法主要是分段偵察、分割模式、建模。

3.2無人機(jī)飛控系統(tǒng)在直升機(jī)的應(yīng)用

隨著直升機(jī)性能需求的增加，直升機(jī)飛行控制技術(shù)迅速發(fā)展，從機(jī)械操縱系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^機(jī)械傳輸鏈傳送機(jī)械信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)飛行控制;開發(fā)一個(gè)通過航空電纜傳輸電子信號(hào)和飛行控制的電傳控制系統(tǒng);今后將發(fā)展成光纖光傳輸控制系統(tǒng)，傳輸光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)飛行控制，先進(jìn)的電傳/光飛行控制系統(tǒng)可以與航空、機(jī)械、電氣運(yùn)輸系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)等相集成。作為綜合綜合指揮平臺(tái)，優(yōu)化直升機(jī)飛行質(zhì)量，改善飛行員操作經(jīng)驗(yàn)，從而提高特派團(tuán)的效率和安全。促動(dòng)器是飛行控制系統(tǒng)的最終執(zhí)行單元，其重要性位于飛行控制系統(tǒng)和整個(gè)直升機(jī)系統(tǒng)的前端。由于現(xiàn)代直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)主要采用不可逆的輔助力量，其特點(diǎn)是艙內(nèi)控制裝置不能直接操縱換刀距離，而是操縱動(dòng)器，動(dòng)器的延伸或收縮導(dǎo)致直升機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)中，主幀和后幀的鉸鏈力矩應(yīng)完全由操作人員承擔(dān)，不能傳輸?shù)斤w行控制系統(tǒng)的前端，前操作人員的性能對(duì)飛行控制系統(tǒng)影響很大，直接關(guān)系到直升機(jī)的安全、導(dǎo)航和機(jī)動(dòng)性。

4無人機(jī)飛控系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢(shì)

今后無人駕駛航空系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用巨大，發(fā)展前景廣闊。今后開發(fā)無人駕駛航空器飛行控制系統(tǒng)的重要技術(shù)可預(yù)見如下：（1）自主探測(cè)技術(shù)：由無人駕駛航空器攜帶的各種傳感器進(jìn)行飛行時(shí)的環(huán)境感知、建筑物識(shí)別、地形識(shí)別、移動(dòng)目標(biāo)識(shí)別等。并通過飛行控制算法進(jìn)行信息檢測(cè)，多源信息融合技術(shù)是當(dāng)前檢測(cè)技術(shù)的研究重點(diǎn)。（2）無線自組織技術(shù)：是一種特殊的無線通信網(wǎng)絡(luò)模式，可以獨(dú)立于任何固定設(shè)施，依靠節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作以多跳方式進(jìn)行通信，具有自管理和自組織的特點(diǎn)。（3）自主導(dǎo)航技術(shù)：指無人駕駛系統(tǒng)相對(duì)于全球坐標(biāo)系確定自己的位置和目標(biāo)位置，利用自己的智能技術(shù)規(guī)劃起點(diǎn)和目標(biāo)之間的最優(yōu)路徑，最終到達(dá)目標(biāo)，并在整個(gè)過程中具有較高的自主性和安全性。（4）自主控制技術(shù)：飛行控制系統(tǒng)以電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等為基礎(chǔ)。，并利用人機(jī)界面設(shè)備和通信系統(tǒng)，利用各種控制算法對(duì)無人機(jī)進(jìn)行控制，使其能夠單獨(dú)完成任務(wù)或與其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，并進(jìn)行分組飛行，以更好地完成軍事和民事任務(wù)。

結(jié)束語

無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的有效運(yùn)作對(duì)于確保其飛行安全至關(guān)重要。隨著無人機(jī)信息和情報(bào)的發(fā)展，無人機(jī)在民用和軍事領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用價(jià)值。在民用領(lǐng)域，無人駕駛飛機(jī)廣泛用于測(cè)繪、管道檢查、作物凈化和其他工業(yè);在軍事方面，高原官兵的人身安全、偵察敵人目標(biāo)和精確打擊的好處越來越重要。

參考文獻(xiàn)

[1] 陽堯.飛控系統(tǒng)在無人機(jī)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].山東工業(yè)技術(shù)，2022（01）：112-116.

[2]李修赫，劉海清.直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)作動(dòng)器綜述[J].電子技術(shù)與軟件工程，2022（03）：71-74.

[3]魯杰，侯力楓，寧巖，劉明輝，李壯，范士清，柴振華.無人機(jī)飛控系統(tǒng)在高壓電磁場(chǎng)中的抗干擾技術(shù)研究[J].湖北電力，2021，45（05）：109-114.

[4]索曉杰，張選洲，師嘉辰，宋浩.無人機(jī)飛控系統(tǒng)中飛控計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)與信息化，2021（10）：22-24.