無人機系統的基本結構介紹

無人機(ji)(ji)(ji)系統(tong)主要包(bao)括飛(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)體、飛(fei)(fei)控(kong)系統(tong)、數據鏈(lian)系統(tong)、發(fa)(fa)射回(hui)收(shou)系統(tong)、電源系統(tong)等(deng)。飛(fei)(fei)控(kong)系統(tong)又稱為飛(fei)(fei)行(xing)管理與控(kong)制系統(tong)，相當于無人機(ji)(ji)(ji)系統(tong)的(de)(de)“心臟”部(bu)分(fen)，對無人機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)穩定性(xing)、數據傳(chuan)輸(shu)的(de)(de)可(ke)靠性(xing)、精(jing)確度、實時性(xing)等(deng)都有重要影響，對其飛(fei)(fei)行(xing)性(xing)能起決定性(xing)的(de)(de)作用；數據鏈(lian)系統(tong)可(ke)以保(bao)證(zheng)對遙控(kong)指令(ling)的(de)(de)準確傳(chuan)輸(shu)，以及無人機(ji)(ji)(ji)接收(shou)、發(fa)(fa)送信息(xi)的(de)(de)實時性(xing)和可(ke)靠性(xing)，以保(bao)證(zheng)信息(xi)反饋的(de)(de)及時有效(xiao)性(xing)和順(shun)利、準確的(de)(de)完(wan)成(cheng)任務。發(fa)(fa)射回(hui)收(shou)系統(tong)保(bao)證(zheng)無人機(ji)(ji)(ji)順(shun)利升空以達(da)到安(an)全的(de)(de)高度和速度飛(fei)(fei)行(xing)，并(bing)在執行(xing)完(wan)任務后從天空安(an)全回(hui)落到地(di)面。

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無(wu)人(ren)(ren)機是一種(zhong)自帶動力的、無(wu)線電(dian)遙控或自主(zhu)飛(fei)行的、能執行多種(zhong)任務(wu)(wu)并能多次(ci)使用的無(wu)人(ren)(ren)駕駛飛(fei)行器。要實(shi)現無(wu)人(ren)(ren)機的自主(zhu)飛(fei)行、順利(li)完成指定任務(wu)(wu)，其飛(fei)行控制、導航與制導是最關鍵的技術。

無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)自(zi)動(dong)飛(fei)行(xing)控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)基(ji)本任(ren)(ren)務(wu)(wu)是(shi)當無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)在(zai)空(kong)中受到干擾(rao)時保持飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)姿(zi)態與航(hang)跡(ji)的(de)(de)穩定，以(yi)及按地面無(wu)(wu)(wu)線傳(chuan)輸指令的(de)(de)要(yao)求(qiu)，改(gai)變飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)姿(zi)態與航(hang)跡(ji)，并完成導航(hang)計算、遙測數(shu)據傳(chuan)送(song)、任(ren)(ren)務(wu)(wu)控(kong)制(zhi)與管理等。無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)導航(hang)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)基(ji)本任(ren)(ren)務(wu)(wu)是(shi)控(kong)制(zhi)無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)按照預定的(de)(de)任(ren)(ren)務(wu)(wu)航(hang)路飛(fei)行(xing)。實現導航(hang)的(de)(de)基(ji)本條件是(shi)必須能夠確定無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)飛(fei)行(xing)的(de)(de)實時位(wei)置(zhi)和速度等相關參數(shu)信息(xi)。制(zhi)導系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)基(ji)本任(ren)(ren)務(wu)(wu)是(shi)確定無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)與目(mu)標(biao)的(de)(de)相對(dui)位(wei)置(zhi)，操縱無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)飛(fei)行(xing)，在(zai)一定的(de)(de)準(zhun)確度下，引導無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)沿預定的(de)(de)軌跡(ji)飛(fei)向目(mu)標(biao)。對(dui)于無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)來(lai)說(shuo)，在(zai)自(zi)動(dong)飛(fei)行(xing)控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)基(ji)礎上，導航(hang)、制(zhi)導和飛(fei)控(kong)系(xi)統(tong)(tong)(tong)之(zhi)間是(shi)相互聯系(xi)的(de)(de)。

無人機飛控系統的工作原理

無人機飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)控(kong)制系統（Flight control system）簡稱飛(fei)(fei)(fei)控(kong)，可以看(kan)作飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)器(qi)(qi)的(de)大腦(nao)。多(duo)軸飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)器(qi)(qi)的(de)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)、懸停(ting)，姿態變化等等都是(shi)由多(duo)種傳感(gan)器(qi)(qi)將飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)器(qi)(qi)本身的(de)姿態數據傳回飛(fei)(fei)(fei)控(kong)，再由飛(fei)(fei)(fei)控(kong)通過運算和判(pan)斷下達指令，由執行(xing)(xing)機構完(wan)成動作和飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)姿態調(diao)整。

懸(xuan)停(ting)是飛行控(kong)制系統(tong)的(de)重要動(dong)作，在懸(xuan)停(ting)狀態下，無人(ren)機四個旋翼(yi)(yi)具有相等(deng)的(de)轉(zhuan)(zhuan)速(su)，產生(sheng)的(de)上升合力正好(hao)與自身重力相等(deng)，并(bing)且因為旋翼(yi)(yi)轉(zhuan)(zhuan)速(su)大小相等(deng)，前后端轉(zhuan)(zhuan)速(su)和左右端轉(zhuan)(zhuan)速(su)方向相反(fan)，從而使(shi)得(de)飛行器(qi)總扭矩為零，使(shi)得(de)飛行器(qi)靜止在空中，實現懸(xuan)停(ting)狀態。

垂直(zhi)運(yun)動是飛(fei)行控制(zhi)系統的(de)(de)普通(tong)動作，在保(bao)證四(si)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)機每個旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)速度大(da)小(xiao)(xiao)相等的(de)(de)倩況下，同(tong)時(shi)(shi)對每個旋(xuan)(xuan)(xuan)翼增加或減小(xiao)(xiao)大(da)小(xiao)(xiao)相等的(de)(de)轉(zhuan)速，便可實現飛(fei)行器(qi)的(de)(de)垂直(zhi)運(yun)動。當同(tong)時(shi)(shi)増加四(si)個旋(xuan)(xuan)(xuan)翼轉(zhuan)速時(shi)(shi)，使(shi)得(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼產(chan)生的(de)(de)總(zong)升力大(da)小(xiao)(xiao)超過四(si)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)機的(de)(de)重(zhong)力時(shi)(shi)，即(ji)，四(si)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼無(wu)(wu)(wu)人(ren)(ren)機便會(hui)垂直(zhi)上升。反之，則垂直(zhi)下降。

翻滾運動是在保持四旋翼無人機前(qian)后端旋翼轉速不變的(de)(de)情況下，通過(guo)改變左(zuo)右端的(de)(de)旋翼轉速，使(shi)得左(zuo)右旋翼之間形成一定的(de)(de)升(sheng)力差，從而(er)使(shi)得沿飛(fei)行器機體(ti)左(zuo)右對稱軸上產(chan)生(sheng)一定力矩(ju)，導(dao)致在方向上產(chan)生(sheng)角加速度(du)實現控制的(de)(de)。

俯仰(yang)運(yun)動(dong)是(shi)在(zai)保持機身左右(you)端(duan)旋(xuan)翼(yi)轉(zhuan)速(su)不(bu)變的前(qian)提下，通(tong)過改變前(qian)后端(duan)旋(xuan)翼(yi)轉(zhuan)速(su)形(xing)(xing)成前(qian)后旋(xuan)翼(yi)升力差，從而在(zai)機身前(qian)后端(duan)對稱軸上(shang)形(xing)(xing)成一定力矩，引起角方向上(shang)的角加速(su)度實(shi)(shi)現(xian)控(kong)制(zhi)(zhi)的，而偏航運(yun)動(dong)是(shi)通(tong)過同時兩(liang)兩(liang)控(kong)制(zhi)(zhi)四個旋(xuan)翼(yi)轉(zhuan)速(su)實(shi)(shi)現(xian)控(kong)制(zhi)(zhi)的。