飞控系(xì)统又称为(wéi)飞行管(guǎn)理与控制系统,相当于(yú)无人机系统的“心(xīn)脏”部(bù)分,对无(wú)人机的稳(wěn)定性(xìng)、数据传输的可靠(kào)性、精确度(dù)、实时性等都有重要影响(xiǎng),对其飞行(háng)性(xìng)能起(qǐ)决定(dìng)性(xìng)的作(zuò)用;数据链系统(tǒng)可以保证对遥控指令的准确(què)传(chuán)输,以及(jí)无人(rén)机接收、发送信(xìn)息的实(shí)时性和可靠性,以保证信息(xī)反馈的及时有效性和顺利、准(zhǔn)确的完(wán)成任务。发射回收系统保证(zhèng)无人机顺利升空以达到安全的高度和速度(dù)飞行,并在(zài)执行(háng)完任(rèn)务后从天空(kōng)安全回落到地面。
谈到无人机(jī)的飞控计算机系统。这(zhè)个系统的关键依然是芯片(piàn)。以(yǐ)前无人(rén)机最大的矛盾是一方面需要运算(suàn)高速度,另一方面需要体(tǐ)积微型化,之所以无(wú)人(rén)机在巡航速度和(hé)范围方面很长一(yī)段时间没有突破,就(jiù)是因为始终受限于飞控系统的性能,而飞控计(jì)算机系统的性能又受(shòu)限于芯片的(de)技术。
这个(gè)问题(tí)真正(zhèng)得(dé)到(dào)解决(jué)是在嵌入(rù)式芯片(piàn)飞跃(yuè)发展之后。2005年之后(hòu),随着微电子技术(shù)的飞速发展(zhǎn),许(xǔ)多芯片开发公司设计出(chū)了众多功能强大(dà),功耗、体积大大(dà)缩小(xiǎo)的嵌入式计算机芯(xīn)片。
跟人们(men)平时接(jiē)触的芯片不同(tóng),在无人机(jī)的计算机(jī)芯(xīn)片领(lǐng)域(yù),应(yīng)用(yòng)在小(xiǎo)型飞控计算机系统的芯片最为广泛的不是英特尔的,也不是AMD的,而是德州仪器公司开发的型号(hào)为“TMS320 LF2407”的DSP芯片(数字信号控(kòng)制(zhì)器(qì)),它是德州仪器(qì)公司TMS320系列中的一(yī)种(zhǒng)16位定点DSP,
这种芯(xīn)片的(de)运算速度以(yǐ)及众多(duō)的外(wài)围接口电路(lù)很适(shì)合(hé)用来完成对小型无人(rén)机的实时控(kòng)制功能。
这是(shì)一种具(jù)有特(tè)殊结构(gòu)的微处理器,芯片内部采用程序和(hé)数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件(jiàn)乘法器,采用流水线操作(zuò),提(tí)供(gòng)特殊的DSP指令,可以快速实现各种数字信号(hào)处理算法(fǎ)。使飞(fēi)控机实现(xiàn)较(jiào)复杂的飞(fēi)行控制与飞行管理功能,同时还(hái)满足了小(xiǎo)型无人(rén)机的小体(tǐ)积和低功耗的要求(qiú)。
首(shǒu)先是飞控(kòng)计算机系统的无线通信(xìn)模块(kuài)实(shí)时收集安装在(zài)无人机不同部位(wèi)上的高精度传感器,收集飞行状态(tài)数据,同(tóng)时通过远程数据传(chuán)输模块接收来自地面(miàn)控制站点(diǎn)发来的(de)控制数(shù)据。
接下来飞控计算机(jī)将(jiāng)实时收(shōu)集的飞(fēi)行数据和控制数(shù)据交给数据处理模块进(jìn)行运算处理,根据运算结(jié)果得出一个个明确的控制指令,经过数据(jù)传输模块将指令发送给飞控(kòng)系(xì)统(tǒng)的(de)实时控制模块。
第三步最为关键,即使实时控制模(mó)块按照(zhào)这(zhè)些指令对(duì)整个飞机的(de)飞行模式进行控制和调(diào)整(zhěng),与此同(tóng)时将(jiāng)无人机的状态数据及发动机、机载电(diàn)源系统、任务设备(bèi)的工(gōng)作状态参(cān)数实时传送给机载无线电数据(jù)终端,经无线电(diàn)下行(háng)信道(dào)发送回(huí)地面控制站点,以便地面基站发出下一步控制数据。
“飞控计算机(jī)系(xì)统的应用程序都(dōu)是专门开发的?”
飞(fēi)控系(xì)统(tǒng)的应用程序很多都是(shì)用(yòng)C语言进行编写,很多应用程(chéng)序都是在原有飞行(háng)控制(zhì)软件系统的基础上改造的。飞控(kòng)系(xì)统的应用程序主(zhǔ)要用来实现两方面(miàn)的功能,一个是飞行控制,一个是飞(fēi)行管理。
对应着不同的硬件模块,这些(xiē)应用程序按照(zhào)具体职能分为四大单(dān)元:时间管理单元、数据采集处理单元、通(tōng)信模块、控制单元。
时(shí)间管理单(dān)元在毫秒级时(shí)间内对无(wú)人机进(jìn)行实时控制;数据(jù)采(cǎi)集单元采集无(wú)人机的飞行状态、姿(zī)态(tài)参数以及飞行参数、飞行状态及飞行参数进行遥测编码(mǎ),控(kòng)制单(dān)元则负责进行解算工作。
目前包括云南昆明俊鹰航拍科技公司(sī)在内(nèi)的很多航空(kōng)工业公司(sī)都在(zài)积极涉足民用(yòng)无人机市场,通过开发价格(gé)更为低廉性能更加强(qiáng)大的飞(fēi)控计算机系(xì)统和(hé)飞机模(mó)块,提升无人机的智能化飞行,加速无人机(jī)市(shì)场的快(kuài)速(sù)发展。一份市场分(fèn)析机构出示(shì)的调查报告显(xiǎn)示,未来几年,包括飞控计算(suàn)机系(xì)统在内,无(wú)人机市场价值将突破10000亿美元(yuán),而且将从军事领域进一步扩(kuò)大(dà)到(dào)民用领域,得(dé)到更多(duō)积极(jí)应用(yòng)。

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