無人機系統的基本結構介紹

無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)機(ji)系(xi)統(tong)主(zhu)要包括飛(fei)機(ji)機(ji)體、飛(fei)控(kong)系(xi)統(tong)、數(shu)據(ju)(ju)鏈系(xi)統(tong)、發(fa)射(she)回(hui)收系(xi)統(tong)、電源系(xi)統(tong)等。飛(fei)控(kong)系(xi)統(tong)又稱(cheng)為飛(fei)行管理與控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)，相當(dang)于(yu)無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)機(ji)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)“心臟”部分，對(dui)無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)機(ji)的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)、數(shu)據(ju)(ju)傳輸(shu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)(xing)、精確(que)度、實(shi)時性(xing)(xing)等都有重要影響，對(dui)其(qi)飛(fei)行性(xing)(xing)能起(qi)決(jue)定性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)作用；數(shu)據(ju)(ju)鏈系(xi)統(tong)可(ke)以(yi)(yi)保證對(dui)遙控(kong)指令的(de)(de)(de)(de)準確(que)傳輸(shu)，以(yi)(yi)及無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)機(ji)接收、發(fa)送信息的(de)(de)(de)(de)實(shi)時性(xing)(xing)和(he)(he)可(ke)靠性(xing)(xing)，以(yi)(yi)保證信息反饋的(de)(de)(de)(de)及時有效性(xing)(xing)和(he)(he)順利、準確(que)的(de)(de)(de)(de)完成(cheng)任務。發(fa)射(she)回(hui)收系(xi)統(tong)保證無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)機(ji)順利升空以(yi)(yi)達(da)到安全(quan)的(de)(de)(de)(de)高(gao)度和(he)(he)速(su)度飛(fei)行，并在執行完任務后從(cong)天(tian)空安全(quan)回(hui)落到地面(mian)。

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無人機是一種自(zi)帶動力的(de)、無線電遙(yao)控或(huo)自(zi)主(zhu)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)的(de)、能執(zhi)行(xing)多(duo)種任務并能多(duo)次使(shi)用(yong)的(de)無人駕駛飛(fei)(fei)(fei)行(xing)器。要實現無人機的(de)自(zi)主(zhu)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)、順利完成指定任務，其飛(fei)(fei)(fei)行(xing)控制、導航與制導是最關鍵(jian)的(de)技術。

無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)自動飛(fei)行(xing)(xing)控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)任(ren)務(wu)是(shi)當無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)在(zai)空中(zhong)受到干擾時(shi)保持(chi)飛(fei)機(ji)姿態與(yu)航(hang)跡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)，以(yi)及(ji)按地(di)面無(wu)(wu)(wu)線(xian)傳(chuan)輸指(zhi)令的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求，改變(bian)飛(fei)機(ji)姿態與(yu)航(hang)跡，并完成導航(hang)計算、遙測數據傳(chuan)送(song)、任(ren)務(wu)控(kong)(kong)制(zhi)與(yu)管理等。無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)導航(hang)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)任(ren)務(wu)是(shi)控(kong)(kong)制(zhi)無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)按照(zhao)預定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)務(wu)航(hang)路(lu)飛(fei)行(xing)(xing)。實現導航(hang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)條件(jian)是(shi)必須能(neng)夠確(que)定(ding)無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)飛(fei)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實時(shi)位(wei)(wei)置和速(su)度等相關參數信息。制(zhi)導系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)任(ren)務(wu)是(shi)確(que)定(ding)無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)與(yu)目標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對(dui)位(wei)(wei)置，操(cao)縱無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)飛(fei)行(xing)(xing)，在(zai)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)準確(que)度下，引導無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)沿預定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌跡飛(fei)向目標。對(dui)于無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)來說，在(zai)自動飛(fei)行(xing)(xing)控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)上，導航(hang)、制(zhi)導和飛(fei)控(kong)(kong)系(xi)(xi)統之間是(shi)相互聯系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

無人機飛控系統的工作原理

無(wu)人機飛(fei)(fei)行(xing)控制系統(tong)（Flight control system）簡稱飛(fei)(fei)控，可(ke)以(yi)看(kan)作飛(fei)(fei)行(xing)器的(de)(de)大腦(nao)。多軸飛(fei)(fei)行(xing)器的(de)(de)飛(fei)(fei)行(xing)、懸停，姿(zi)(zi)態變(bian)化等(deng)等(deng)都是由(you)(you)多種傳感器將飛(fei)(fei)行(xing)器本身的(de)(de)姿(zi)(zi)態數據傳回飛(fei)(fei)控，再由(you)(you)飛(fei)(fei)控通過運算和判斷(duan)下達指(zhi)令，由(you)(you)執行(xing)機構完成動作和飛(fei)(fei)行(xing)姿(zi)(zi)態調整。

懸停是飛(fei)行控制系統(tong)的重要動(dong)作，在懸停狀態(tai)下，無人機四(si)個(ge)旋(xuan)翼具有相(xiang)等的轉(zhuan)速(su)(su)，產生的上升合力正好與自身重力相(xiang)等，并且(qie)因為旋(xuan)翼轉(zhuan)速(su)(su)大小相(xiang)等，前后端(duan)轉(zhuan)速(su)(su)和左右端(duan)轉(zhuan)速(su)(su)方向相(xiang)反(fan)，從而使得飛(fei)行器總扭矩為零，使得飛(fei)行器靜止(zhi)在空(kong)中，實現懸停狀態(tai)。

垂(chui)直(zhi)運(yun)動(dong)是飛行控(kong)制系統的(de)(de)普通動(dong)作，在保證四旋(xuan)翼無(wu)人機(ji)每個(ge)(ge)(ge)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)度大(da)小相(xiang)等(deng)的(de)(de)倩況(kuang)下，同時(shi)對每個(ge)(ge)(ge)旋(xuan)翼增(zeng)加或減小大(da)小相(xiang)等(deng)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)，便(bian)(bian)可實現飛行器(qi)的(de)(de)垂(chui)直(zhi)運(yun)動(dong)。當同時(shi)増加四個(ge)(ge)(ge)旋(xuan)翼轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)時(shi)，使得旋(xuan)翼產(chan)生的(de)(de)總升力大(da)小超過四旋(xuan)翼無(wu)人機(ji)的(de)(de)重力時(shi)，即(ji)，四旋(xuan)翼無(wu)人機(ji)便(bian)(bian)會垂(chui)直(zhi)上(shang)升。反之，則垂(chui)直(zhi)下降。

翻滾運動(dong)是在保持四旋(xuan)翼(yi)(yi)無人(ren)機前后端旋(xuan)翼(yi)(yi)轉速(su)不變的(de)情況下，通過改變左右(you)(you)端的(de)旋(xuan)翼(yi)(yi)轉速(su)，使得左右(you)(you)旋(xuan)翼(yi)(yi)之(zhi)間(jian)形成一定的(de)升力(li)(li)差，從而使得沿飛行器機體左右(you)(you)對稱軸(zhou)上產生(sheng)一定力(li)(li)矩，導致在方向上產生(sheng)角加速(su)度實現控制(zhi)的(de)。

俯仰運(yun)動是在保持(chi)機(ji)身左右端(duan)(duan)旋(xuan)(xuan)翼轉(zhuan)速(su)不(bu)變(bian)的(de)(de)前(qian)提下，通過(guo)改變(bian)前(qian)后(hou)端(duan)(duan)旋(xuan)(xuan)翼轉(zhuan)速(su)形(xing)成前(qian)后(hou)旋(xuan)(xuan)翼升力(li)差，從而在機(ji)身前(qian)后(hou)端(duan)(duan)對稱軸上(shang)形(xing)成一(yi)定力(li)矩，引起角方向上(shang)的(de)(de)角加速(su)度實現控制的(de)(de)，而偏航(hang)運(yun)動是通過(guo)同時(shi)兩兩控制四個旋(xuan)(xuan)翼轉(zhuan)速(su)實現控制的(de)(de)。