無人機系統的基本結構介紹

無(wu)(wu)(wu)人(ren)機系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)主要包括(kuo)飛(fei)機機體(ti)、飛(fei)控(kong)(kong)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、數據(ju)鏈系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、發(fa)(fa)射回收系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、電源(yuan)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)等(deng)。飛(fei)控(kong)(kong)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)又(you)稱為飛(fei)行(xing)管理與(yu)控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)，相(xiang)當于無(wu)(wu)(wu)人(ren)機系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)“心臟(zang)”部分，對無(wu)(wu)(wu)人(ren)機的(de)穩定性(xing)(xing)(xing)、數據(ju)傳(chuan)輸的(de)可靠性(xing)(xing)(xing)、精確(que)度(du)、實時(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)等(deng)都有重(zhong)要影響，對其飛(fei)行(xing)性(xing)(xing)(xing)能起(qi)決定性(xing)(xing)(xing)的(de)作用；數據(ju)鏈系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)可以(yi)(yi)保(bao)證(zheng)對遙控(kong)(kong)指令的(de)準(zhun)確(que)傳(chuan)輸，以(yi)(yi)及(ji)無(wu)(wu)(wu)人(ren)機接收、發(fa)(fa)送信息(xi)的(de)實時(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)和可靠性(xing)(xing)(xing)，以(yi)(yi)保(bao)證(zheng)信息(xi)反饋的(de)及(ji)時(shi)(shi)有效性(xing)(xing)(xing)和順(shun)利、準(zhun)確(que)的(de)完(wan)成任(ren)務。發(fa)(fa)射回收系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)保(bao)證(zheng)無(wu)(wu)(wu)人(ren)機順(shun)利升空(kong)以(yi)(yi)達到安全的(de)高度(du)和速度(du)飛(fei)行(xing)，并在執行(xing)完(wan)任(ren)務后從天(tian)空(kong)安全回落到地面。

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無人機(ji)是(shi)一種(zhong)自帶動力的(de)、無線電遙控(kong)或自主飛(fei)(fei)行(xing)(xing)的(de)、能執行(xing)(xing)多種(zhong)任務(wu)并能多次使用(yong)的(de)無人駕(jia)駛飛(fei)(fei)行(xing)(xing)器。要實(shi)現無人機(ji)的(de)自主飛(fei)(fei)行(xing)(xing)、順利(li)完成指定任務(wu)，其飛(fei)(fei)行(xing)(xing)控(kong)制(zhi)、導(dao)航與制(zhi)導(dao)是(shi)最(zui)關鍵的(de)技(ji)術(shu)。

無人(ren)(ren)機自動(dong)飛行(xing)控制(zhi)(zhi)(zhi)系統的(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)任(ren)務(wu)(wu)是(shi)當(dang)無人(ren)(ren)機在空中受到干擾時保持飛機姿(zi)態(tai)與航(hang)跡的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)，以及按地面無線傳(chuan)輸指令的(de)(de)(de)(de)要求，改變(bian)飛機姿(zi)態(tai)與航(hang)跡，并(bing)完成導(dao)(dao)航(hang)計算(suan)、遙測數據傳(chuan)送、任(ren)務(wu)(wu)控制(zhi)(zhi)(zhi)與管理(li)等(deng)。無人(ren)(ren)機導(dao)(dao)航(hang)系統的(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)任(ren)務(wu)(wu)是(shi)控制(zhi)(zhi)(zhi)無人(ren)(ren)機按照預定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)任(ren)務(wu)(wu)航(hang)路(lu)飛行(xing)。實現導(dao)(dao)航(hang)的(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)條(tiao)件是(shi)必須能夠確定(ding)(ding)無人(ren)(ren)機飛行(xing)的(de)(de)(de)(de)實時位(wei)置(zhi)和速(su)度等(deng)相關參(can)數信息。制(zhi)(zhi)(zhi)導(dao)(dao)系統的(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)任(ren)務(wu)(wu)是(shi)確定(ding)(ding)無人(ren)(ren)機與目標的(de)(de)(de)(de)相對位(wei)置(zhi)，操縱無人(ren)(ren)機飛行(xing)，在一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)準確度下，引(yin)導(dao)(dao)無人(ren)(ren)機沿預定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)軌跡飛向(xiang)目標。對于無人(ren)(ren)機來說(shuo)，在自動(dong)飛行(xing)控制(zhi)(zhi)(zhi)系統的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎上(shang)，導(dao)(dao)航(hang)、制(zhi)(zhi)(zhi)導(dao)(dao)和飛控系統之間是(shi)相互聯系的(de)(de)(de)(de)。

無人機飛控系統的工作原理

無人機飛行控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)（Flight control system）簡(jian)稱飛控(kong)，可以看(kan)作飛行器(qi)的大腦(nao)。多軸飛行器(qi)的飛行、懸停，姿(zi)(zi)態變化(hua)等(deng)等(deng)都是由多種傳(chuan)感器(qi)將飛行器(qi)本身的姿(zi)(zi)態數據(ju)傳(chuan)回飛控(kong)，再由飛控(kong)通(tong)過(guo)運算和(he)判斷下(xia)達指令(ling)，由執行機構完成(cheng)動作和(he)飛行姿(zi)(zi)態調(diao)整。

懸(xuan)(xuan)停(ting)(ting)是(shi)飛行控制系統的(de)重(zhong)要動作，在懸(xuan)(xuan)停(ting)(ting)狀態(tai)下，無人機四個旋翼具有(you)相(xiang)等的(de)轉(zhuan)(zhuan)速(su)，產生的(de)上(shang)升合力正(zheng)好與自身重(zhong)力相(xiang)等，并(bing)且(qie)因為(wei)旋翼轉(zhuan)(zhuan)速(su)大小相(xiang)等，前后端(duan)轉(zhuan)(zhuan)速(su)和(he)左右端(duan)轉(zhuan)(zhuan)速(su)方向相(xiang)反，從而使(shi)得飛行器(qi)總扭矩為(wei)零，使(shi)得飛行器(qi)靜止在空中，實現懸(xuan)(xuan)停(ting)(ting)狀態(tai)。

垂(chui)直(zhi)(zhi)運動是飛(fei)行控制系統的(de)(de)(de)普通(tong)動作，在保證四(si)旋翼無人機(ji)每個(ge)旋轉速度(du)大(da)小相(xiang)等(deng)的(de)(de)(de)倩況下(xia)，同(tong)時(shi)對每個(ge)旋翼增加或減小大(da)小相(xiang)等(deng)的(de)(de)(de)轉速，便可實(shi)現飛(fei)行器的(de)(de)(de)垂(chui)直(zhi)(zhi)運動。當同(tong)時(shi)増加四(si)個(ge)旋翼轉速時(shi)，使得旋翼產生(sheng)的(de)(de)(de)總(zong)升(sheng)力大(da)小超(chao)過(guo)四(si)旋翼無人機(ji)的(de)(de)(de)重力時(shi)，即，四(si)旋翼無人機(ji)便會垂(chui)直(zhi)(zhi)上升(sheng)。反(fan)之，則垂(chui)直(zhi)(zhi)下(xia)降(jiang)。

翻滾運動(dong)是(shi)在保(bao)持(chi)四旋(xuan)翼無人機前后端旋(xuan)翼轉(zhuan)速不變的(de)(de)(de)情況下，通(tong)過(guo)改變左(zuo)右端的(de)(de)(de)旋(xuan)翼轉(zhuan)速，使得左(zuo)右旋(xuan)翼之(zhi)間形成一定的(de)(de)(de)升力差，從而(er)使得沿飛(fei)行(xing)器機體左(zuo)右對稱軸(zhou)上產生(sheng)一定力矩(ju)，導致在方向上產生(sheng)角加速度實現控制的(de)(de)(de)。

俯仰運(yun)動是在(zai)(zai)保持機(ji)身左右端(duan)(duan)旋(xuan)翼(yi)轉速不(bu)變(bian)的(de)前(qian)(qian)(qian)提(ti)下，通過改(gai)變(bian)前(qian)(qian)(qian)后(hou)端(duan)(duan)旋(xuan)翼(yi)轉速形成前(qian)(qian)(qian)后(hou)旋(xuan)翼(yi)升力(li)差，從而(er)在(zai)(zai)機(ji)身前(qian)(qian)(qian)后(hou)端(duan)(duan)對(dui)稱(cheng)軸上形成一定力(li)矩(ju)，引起角方向上的(de)角加速度實現控(kong)制(zhi)的(de)，而(er)偏(pian)航(hang)運(yun)動是通過同時(shi)兩兩控(kong)制(zhi)四個(ge)旋(xuan)翼(yi)轉速實現控(kong)制(zhi)的(de)。