飞控系统又称(chēng)为飞行管理与控制系统,相(xiàng)当于无(wú)人机系(xì)统的“心(xīn)脏”部分,对无人机的稳定性、数据传输的可靠性(xìng)、精确度、实时性等都(dōu)有(yǒu)重要影响,对其(qí)飞(fēi)行性能起决定性(xìng)的作(zuò)用;数(shù)据链系统可以保(bǎo)证对遥控指令的(de)准确传(chuán)输,以及无人机接(jiē)收、发(fā)送信息(xī)的实时性和可靠性(xìng),以(yǐ)保证信息反馈(kuì)的及时有效(xiào)性和顺利、准(zhǔn)确的完成任(rèn)务。发(fā)射回收系统保证无人机顺利(lì)升空(kōng)以达到安全(quán)的高度和速度飞行,并在执行完任务后从天空安全回落到地面。
谈到无人机的飞控(kòng)计算机系统。这个(gè)系统的关键依然是(shì)芯(xīn)片。以前无人机最大的矛盾是一方面需要(yào)运算高(gāo)速度,另一方面(miàn)需要体积(jī)微型化(huà),之(zhī)所以无人(rén)机在巡航速度和范围方面很长一(yī)段时间没有突破,就是因为始终受限于飞控(kòng)系(xì)统(tǒng)的性(xìng)能,而飞控计(jì)算机系统的性能又受限于芯(xīn)片的技术。
这(zhè)个问题真正得到解决是在嵌入式芯片飞跃发(fā)展之(zhī)后。2005年之后,随着微电子技术的飞速(sù)发展,许多芯片开发公司设计(jì)出了(le)众多功能强大,功耗(hào)、体积大大缩小(xiǎo)的(de)嵌入(rù)式计(jì)算机芯片。
跟人们(men)平时接触(chù)的芯片不同,在无人机(jī)的计算机芯片领(lǐng)域,应用在小型飞(fēi)控计算机(jī)系(xì)统的芯片最为(wéi)广泛的不是英特尔(ěr)的,也不是AMD的,而是德州(zhōu)仪器公司开(kāi)发的型号为“TMS320 LF2407”的DSP芯(xīn)片(数字信号控(kòng)制器),它(tā)是德(dé)州仪器公司(sī)TMS320系列中的一(yī)种16位定点DSP,
这种芯(xīn)片的运(yùn)算(suàn)速度以及众多的外围接口(kǒu)电路很适合(hé)用来完成对小型无人机的(de)实时控制功能。
这(zhè)是一种(zhǒng)具有特(tè)殊结构的微处(chù)理器,芯片内部(bù)采用程序和数据(jù)分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,采用流水线操(cāo)作,提供特殊的DSP指令,可以快速实现各种数字信号处理算(suàn)法(fǎ)。使飞控机实(shí)现较(jiào)复杂的(de)飞行控制与(yǔ)飞(fēi)行管理功能,同(tóng)时还满足(zú)了小型无人机的小体积(jī)和低功耗的要求。
首先是飞控计(jì)算(suàn)机系统的无线(xiàn)通信模块实时收集安装在(zài)无人机(jī)不(bú)同部位上的高精(jīng)度传感(gǎn)器,收集飞行状(zhuàng)态数(shù)据,同时通过(guò)远程数据传输模块接收来自地面控(kòng)制站点(diǎn)发来的(de)控制数据(jù)。
接下(xià)来飞控计(jì)算机将(jiāng)实时收(shōu)集的飞行数据和(hé)控制数据交给数据处理模块(kuài)进行运算(suàn)处理,根(gēn)据运(yùn)算结果得出一个个明确的控制指令(lìng),经过数(shù)据传(chuán)输模块将指令发送给飞控(kòng)系(xì)统的实时控(kòng)制模块。
第三步最为关键,即使实时控制模块按照这些指令对整个(gè)飞机(jī)的飞行模式进行控制和调整,与此(cǐ)同(tóng)时将无人(rén)机的状(zhuàng)态数据及发(fā)动机、机载电(diàn)源系统、任务设备的工作(zuò)状(zhuàng)态(tài)参数实时传送给机载无线电数据终(zhōng)端,经无线电下行信(xìn)道发(fā)送回地面控制站点,以便地面基站发(fā)出下(xià)一步控制数据。
“飞控计算机系统的应(yīng)用程(chéng)序都是专门开(kāi)发(fā)的?”
飞控(kòng)系统的应用程序很多都是用C语言进行编写,很(hěn)多应用程序都(dōu)是在原有飞(fēi)行控制软件系统的(de)基础上(shàng)改造的(de)。飞(fēi)控系统的应用程序主要(yào)用(yòng)来实(shí)现两方面的功能,一个是飞(fēi)行控(kòng)制,一个是飞行管理。
对(duì)应着不同的硬件(jiàn)模块,这些(xiē)应(yīng)用(yòng)程序按(àn)照具体(tǐ)职能(néng)分为四大单元(yuán):时间(jiān)管理单元、数据采集(jí)处理单元(yuán)、通信模块、控制单元。
时间管理单元在毫秒级时间内对无人机进行实(shí)时控制;数据采集单元采集(jí)无(wú)人机的(de)飞(fēi)行状态、姿态参数以及(jí)飞行参数、飞行状态及飞行参(cān)数进行遥(yáo)测编码,控(kòng)制单元则(zé)负责进行解算工作。
目前包括云(yún)南(nán)昆明(míng)俊(jun4)鹰航拍科技公司(sī)在内(nèi)的(de)很多(duō)航空工业公司都在积(jī)极涉足民用(yòng)无人机市场,通过(guò)开发价格更为低廉(lián)性能更加强大的飞控计算机系统(tǒng)和飞机模块,提升无(wú)人机的智能化飞行,加速无人(rén)机市场的快速发展。一(yī)份市场分析机构出示的调查报(bào)告显示,未来几年,包括飞(fēi)控计(jì)算机系统在内,无(wú)人机市场价值将(jiāng)突破(pò)10000亿美元,而且将(jiāng)从(cóng)军事(shì)领域进一步扩大到民(mín)用领域,得到(dào)更多积极(jí)应用(yòng)。

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