無人機系統的基本結構介紹

無(wu)人機系(xi)(xi)統(tong)主要包括飛(fei)(fei)機機體、飛(fei)(fei)控(kong)(kong)系(xi)(xi)統(tong)、數(shu)(shu)據(ju)鏈系(xi)(xi)統(tong)、發(fa)射回(hui)收(shou)系(xi)(xi)統(tong)、電源系(xi)(xi)統(tong)等(deng)。飛(fei)(fei)控(kong)(kong)系(xi)(xi)統(tong)又(you)稱(cheng)為飛(fei)(fei)行管理(li)與(yu)控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)，相(xiang)當于無(wu)人機系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)“心臟”部分(fen)，對(dui)無(wu)人機的(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)、數(shu)(shu)據(ju)傳(chuan)(chuan)輸的(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)、精(jing)確(que)度(du)、實時(shi)(shi)性(xing)等(deng)都有(you)(you)重要影響，對(dui)其飛(fei)(fei)行性(xing)能起(qi)決定性(xing)的(de)(de)(de)作用；數(shu)(shu)據(ju)鏈系(xi)(xi)統(tong)可(ke)以保證(zheng)對(dui)遙(yao)控(kong)(kong)指令的(de)(de)(de)準(zhun)確(que)傳(chuan)(chuan)輸，以及(ji)無(wu)人機接收(shou)、發(fa)送信息的(de)(de)(de)實時(shi)(shi)性(xing)和可(ke)靠性(xing)，以保證(zheng)信息反(fan)饋的(de)(de)(de)及(ji)時(shi)(shi)有(you)(you)效性(xing)和順(shun)(shun)利(li)、準(zhun)確(que)的(de)(de)(de)完(wan)成(cheng)任務(wu)。發(fa)射回(hui)收(shou)系(xi)(xi)統(tong)保證(zheng)無(wu)人機順(shun)(shun)利(li)升空以達(da)到安(an)全(quan)的(de)(de)(de)高(gao)度(du)和速(su)度(du)飛(fei)(fei)行，并在執行完(wan)任務(wu)后從(cong)天空安(an)全(quan)回(hui)落(luo)到地面。

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無(wu)人機是一種自(zi)帶動力(li)的(de)、無(wu)線(xian)電(dian)遙控(kong)或自(zi)主(zhu)飛行(xing)(xing)(xing)的(de)、能執(zhi)行(xing)(xing)(xing)多種任務并能多次使用的(de)無(wu)人駕駛(shi)飛行(xing)(xing)(xing)器。要(yao)實現無(wu)人機的(de)自(zi)主(zhu)飛行(xing)(xing)(xing)、順利完成指定任務，其飛行(xing)(xing)(xing)控(kong)制(zhi)、導航與制(zhi)導是最關鍵的(de)技術。

無(wu)人(ren)機(ji)(ji)自(zi)動飛(fei)行(xing)控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)的(de)基本任(ren)(ren)務是當(dang)無(wu)人(ren)機(ji)(ji)在空(kong)中(zhong)受到干擾時保持飛(fei)機(ji)(ji)姿態與航(hang)(hang)跡(ji)(ji)的(de)穩定(ding)(ding)，以及按地面無(wu)線傳輸指令的(de)要求，改(gai)變飛(fei)機(ji)(ji)姿態與航(hang)(hang)跡(ji)(ji)，并完成導航(hang)(hang)計(ji)算、遙測數據傳送(song)、任(ren)(ren)務控(kong)制(zhi)與管理等(deng)。無(wu)人(ren)機(ji)(ji)導航(hang)(hang)系(xi)統(tong)的(de)基本任(ren)(ren)務是控(kong)制(zhi)無(wu)人(ren)機(ji)(ji)按照預定(ding)(ding)的(de)任(ren)(ren)務航(hang)(hang)路飛(fei)行(xing)。實現(xian)導航(hang)(hang)的(de)基本條件是必須(xu)能夠(gou)確(que)定(ding)(ding)無(wu)人(ren)機(ji)(ji)飛(fei)行(xing)的(de)實時位置和速(su)度等(deng)相關參(can)數信息。制(zhi)導系(xi)統(tong)的(de)基本任(ren)(ren)務是確(que)定(ding)(ding)無(wu)人(ren)機(ji)(ji)與目標的(de)相對(dui)位置，操縱無(wu)人(ren)機(ji)(ji)飛(fei)行(xing)，在一定(ding)(ding)的(de)準確(que)度下，引(yin)導無(wu)人(ren)機(ji)(ji)沿預定(ding)(ding)的(de)軌跡(ji)(ji)飛(fei)向目標。對(dui)于無(wu)人(ren)機(ji)(ji)來說，在自(zi)動飛(fei)行(xing)控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)的(de)基礎(chu)上，導航(hang)(hang)、制(zhi)導和飛(fei)控(kong)系(xi)統(tong)之間是相互聯系(xi)的(de)。

無人機飛控系統的工作原理

無人機飛(fei)(fei)行(xing)控(kong)制系統（Flight control system）簡稱飛(fei)(fei)控(kong)，可以看作飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)(qi)的大腦。多軸飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)(qi)的飛(fei)(fei)行(xing)、懸停，姿(zi)態變化(hua)等(deng)等(deng)都是(shi)由(you)多種傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)將飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)(qi)本身(shen)的姿(zi)態數據傳(chuan)回飛(fei)(fei)控(kong)，再由(you)飛(fei)(fei)控(kong)通過(guo)運算和判斷下(xia)達指令，由(you)執行(xing)機構完(wan)成動作和飛(fei)(fei)行(xing)姿(zi)態調整。

懸停(ting)(ting)是飛行控制系統(tong)的(de)重(zhong)要動作，在(zai)懸停(ting)(ting)狀態下，無人機四個旋翼(yi)具有相等(deng)的(de)轉速，產生的(de)上升合力(li)(li)正好與自身重(zhong)力(li)(li)相等(deng)，并且因為(wei)旋翼(yi)轉速大(da)小(xiao)相等(deng)，前后端(duan)轉速和左右端(duan)轉速方向相反，從(cong)而(er)使得飛行器(qi)總扭(niu)矩為(wei)零，使得飛行器(qi)靜止(zhi)在(zai)空中，實現懸停(ting)(ting)狀態。

垂(chui)(chui)直(zhi)運動是(shi)飛行控制(zhi)系統(tong)的普通(tong)動作，在(zai)保證四(si)旋翼(yi)(yi)無人(ren)機每(mei)個(ge)旋轉速度大(da)小(xiao)相(xiang)等的倩況下，同時對(dui)每(mei)個(ge)旋翼(yi)(yi)增加或減(jian)小(xiao)大(da)小(xiao)相(xiang)等的轉速，便可實現飛行器的垂(chui)(chui)直(zhi)運動。當同時増加四(si)個(ge)旋翼(yi)(yi)轉速時，使得旋翼(yi)(yi)產(chan)生(sheng)的總升力(li)大(da)小(xiao)超過四(si)旋翼(yi)(yi)無人(ren)機的重力(li)時，即，四(si)旋翼(yi)(yi)無人(ren)機便會垂(chui)(chui)直(zhi)上升。反之，則(ze)垂(chui)(chui)直(zhi)下降。

翻滾運動(dong)是在保持四旋(xuan)翼無(wu)人機(ji)前后端旋(xuan)翼轉速(su)(su)不變(bian)的(de)情況(kuang)下，通過改(gai)變(bian)左(zuo)右(you)端的(de)旋(xuan)翼轉速(su)(su)，使(shi)得左(zuo)右(you)旋(xuan)翼之間形成一(yi)(yi)定(ding)的(de)升力差，從而使(shi)得沿飛行器機(ji)體左(zuo)右(you)對稱軸(zhou)上產(chan)生(sheng)一(yi)(yi)定(ding)力矩，導致在方向上產(chan)生(sheng)角加速(su)(su)度實現控制的(de)。

俯(fu)仰運動是在保持機身(shen)左右(you)端(duan)旋翼轉速(su)不變的(de)前(qian)(qian)(qian)提(ti)下，通過改變前(qian)(qian)(qian)后(hou)(hou)端(duan)旋翼轉速(su)形(xing)成(cheng)前(qian)(qian)(qian)后(hou)(hou)旋翼升力差，從而(er)在機身(shen)前(qian)(qian)(qian)后(hou)(hou)端(duan)對稱軸上(shang)形(xing)成(cheng)一(yi)定力矩(ju)，引起角(jiao)方向上(shang)的(de)角(jiao)加速(su)度實(shi)(shi)現控制的(de)，而(er)偏航運動是通過同時兩兩控制四(si)個旋翼轉速(su)實(shi)(shi)現控制的(de)。