飞控(kòng)系统(tǒng)又称(chēng)为飞(fēi)行管理与控制系统,相(xiàng)当于无人机系统的“心脏”部分(fèn),对(duì)无人机的(de)稳定(dìng)性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等(děng)都有重要(yào)影响,对其飞行性能起决定性的作(zuò)用(yòng);数据链系统可以保证对(duì)遥控指令的准确传输(shū),以及无人机接收、发送(sòng)信息的(de)实时性和可靠(kào)性,以保证(zhèng)信息反馈(kuì)的(de)及时有效性和(hé)顺利、准确的完成(chéng)任(rèn)务。发(fā)射回收系统保证无人机(jī)顺利升空以达到(dào)安全的高度(dù)和速度飞行,并在(zài)执(zhí)行完任务后从天空安全回(huí)落(luò)到(dào)地面。
谈到无(wú)人机(jī)的飞控计算机系统。这个(gè)系(xì)统的(de)关(guān)键依然是芯片。以前无人机最大的矛盾是(shì)一方面需要运算高速度,另一方面需要体积微型化,之(zhī)所以无人机在巡航速度和范围方面很长(zhǎng)一段时(shí)间没有突破,就(jiù)是(shì)因(yīn)为(wéi)始终受限于飞控系统的性能,而飞(fēi)控计(jì)算机系统(tǒng)的性能又受限于芯片的技(jì)术。
这个问题(tí)真正得(dé)到解决是在嵌入式芯片飞跃发展之后。2005年(nián)之后,随着微电子技术的飞速发(fā)展,许多芯片开发(fā)公(gōng)司设计出了众多功能强(qiáng)大,功耗、体积大大缩小的嵌入(rù)式(shì)计算机芯片。
跟人们平(píng)时接触(chù)的芯(xīn)片不同,在无人机的计算机芯片领域(yù),应用在小型飞(fēi)控计算机系统的芯片最(zuì)为广泛的不是英特尔的,也不是AMD的,而(ér)是德州仪器(qì)公司开发的型号为“TMS320 LF2407”的DSP芯片(数字信号控制器),它是德(dé)州仪器公(gōng)司(sī)TMS320系列(liè)中的一种16位定点(diǎn)DSP,
这种芯片的(de)运算(suàn)速(sù)度以(yǐ)及众多(duō)的(de)外围接(jiē)口电路很适合用来(lái)完成对小型无人机的实时控制功能。
这是一种具有特殊结构的微处(chù)理器,芯片(piàn)内(nèi)部采用(yòng)程序和数据分(fèn)开的(de)哈佛结构,具有专门的硬件(jiàn)乘法器,采用(yòng)流水线操作,提供特殊的(de)DSP指令,可(kě)以快速实(shí)现各种数字信号处理算法。使飞控机实现较复杂的飞行控制(zhì)与飞行管理功能(néng),同(tóng)时(shí)还满足了小型(xíng)无人(rén)机的小(xiǎo)体积(jī)和低功耗的要求。
首先(xiān)是飞控计(jì)算机系统(tǒng)的无线通信模(mó)块实时收集安装在无人机不同(tóng)部位上的(de)高精度传感器,收(shōu)集(jí)飞行(háng)状态数(shù)据,同时通过(guò)远(yuǎn)程数据传输模块接收来自地面控(kòng)制站点发(fā)来的控(kòng)制(zhì)数据(jù)。
接下来飞控计算机将实(shí)时收集的飞行数据(jù)和(hé)控制数据交给数据处(chù)理模块(kuài)进行运(yùn)算处理,根据运算结果得出一个个明(míng)确的控制指令,经(jīng)过数据传输模块将(jiāng)指令发送给飞控系统(tǒng)的实时控制模块。
第三步最为关键(jiàn),即使实时控制模块(kuài)按照这(zhè)些指令对整个飞机的(de)飞(fēi)行模式进行控制和调整,与此同时将(jiāng)无人(rén)机(jī)的状态数(shù)据及发(fā)动机、机载电源系(xì)统、任务设备的工作状态参数实时传送给机载无线电数据终端,经无线电下行(háng)信(xìn)道(dào)发送(sòng)回地面(miàn)控制站点,以便地(dì)面基(jī)站发出下一步控制数据。
“飞控计算机(jī)系(xì)统的应用程序都是专门开发的(de)?”
飞控系统的应(yīng)用程序很多都是用C语(yǔ)言进行(háng)编写,很多应(yīng)用程序都(dōu)是在(zài)原有飞行控制软(ruǎn)件系统的(de)基(jī)础上改造的。飞控(kòng)系统(tǒng)的应用程序主要用来实现两方面(miàn)的功能,一个是飞(fēi)行控制,一(yī)个(gè)是(shì)飞行管理。
对应着不同的硬(yìng)件模块(kuài),这些应用程(chéng)序按(àn)照(zhào)具体职能分为(wéi)四大单(dān)元:时间管理(lǐ)单元、数据(jù)采集处理单(dān)元、通信(xìn)模块、控制单元。
时间管理单元在毫秒级时间内对(duì)无人(rén)机进行实时控制;数据采集单元(yuán)采(cǎi)集无人机的飞行状态、姿态参(cān)数以(yǐ)及飞行参数、飞(fēi)行状态及飞行参数进(jìn)行遥测编(biān)码(mǎ),控制单元则负(fù)责进(jìn)行解算工作。
目前包(bāo)括云南(nán)昆明(míng)俊鹰(yīng)航拍科技(jì)公司在内的很多航空工业公司(sī)都在(zài)积极涉足民用(yòng)无(wú)人机市场,通过开(kāi)发(fā)价格更为(wéi)低廉(lián)性(xìng)能更加强大(dà)的飞控计算机系统和飞机模块,提升(shēng)无(wú)人机的智能(néng)化飞行,加速无人机市场的快速发展。一份市场分析机构出(chū)示的调查(chá)报(bào)告显示(shì),未来几(jǐ)年,包括飞控计算(suàn)机系统在内,无人机市场(chǎng)价(jià)值将突破10000亿美元,而(ér)且(qiě)将从军事领(lǐng)域进一步扩大到民用领域,得到更多积极(jí)应用。

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