飞控系统又称为(wéi)飞行管理与控制(zhì)系(xì)统,相(xiàng)当于无人机系统(tǒng)的(de)“心脏”部分,对(duì)无人机的稳(wěn)定性、数(shù)据传输的可(kě)靠(kào)性、精确度、实时性等都有重(chóng)要影响,对其(qí)飞行性能起决定(dìng)性的作用;数据链系统可以保(bǎo)证(zhèng)对(duì)遥控指令的准确传输,以及无人机接收、发送(sòng)信息的实时性和可靠性(xìng),以保证信息反馈的及时有效性和(hé)顺利(lì)、准(zhǔn)确的完成任务。发射回收系(xì)统保证无人机顺(shùn)利升空以达(dá)到(dào)安全的高度和速度飞(fēi)行,并在(zài)执行完任务后从天空(kōng)安全回落到(dào)地面(miàn)。
谈到无(wú)人机的(de)飞控计算机系统。这个系(xì)统(tǒng)的关键依然是(shì)芯片(piàn)。以前无人机(jī)最大的(de)矛盾是(shì)一(yī)方面(miàn)需要(yào)运算高(gāo)速度,另一方面需要(yào)体积微型化(huà),之所以无人机在巡航速(sù)度和范围方面很长一段(duàn)时间没有突破,就是因(yīn)为(wéi)始(shǐ)终受限(xiàn)于飞控系统的性(xìng)能,而飞(fēi)控计算机系统的(de)性能(néng)又受(shòu)限于芯(xīn)片的技术。
这个问(wèn)题真正得到解决(jué)是(shì)在嵌入式芯片飞跃(yuè)发(fā)展之后。2005年(nián)之后(hòu),随着微电子技术的飞速发展,许多(duō)芯(xīn)片开发公(gōng)司设(shè)计出了众(zhòng)多功(gōng)能(néng)强大,功耗(hào)、体积大大缩小的嵌入式计(jì)算(suàn)机(jī)芯片。
跟(gēn)人们平时接触(chù)的芯片不同,在无人机(jī)的计算机芯片领域,应用(yòng)在小型飞控(kòng)计算机系统的芯片最为广泛的不(bú)是英特尔的,也不是AMD的,而(ér)是德州仪器公司开发的型号为“TMS320 LF2407”的DSP芯片(数字信(xìn)号控制器),它(tā)是德州仪器公司TMS320系列(liè)中(zhōng)的(de)一种(zhǒng)16位(wèi)定点DSP,
这种芯片的运算速度以及众多的(de)外围接口电(diàn)路很适合用来完成对小型无人机的实时控制功能。
这是一(yī)种具有特殊结构的微处理器,芯片内部采用程序和(hé)数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘(chéng)法器,采(cǎi)用流(liú)水线操作,提(tí)供特殊的(de)DSP指令,可(kě)以(yǐ)快速实(shí)现各种数字信号处(chù)理算法。使飞控(kòng)机实现较复杂的(de)飞行控制(zhì)与飞行管(guǎn)理(lǐ)功(gōng)能,同时还满足了小型(xíng)无人机(jī)的小体积和低功耗的要求。
首先是(shì)飞控计算机系统的(de)无线通信模块实时收集安(ān)装在(zài)无(wú)人机不(bú)同部位上(shàng)的高(gāo)精度传(chuán)感器,收集飞行状态数(shù)据,同(tóng)时通(tōng)过远程数据(jù)传(chuán)输模块接收(shōu)来自地面控制站(zhàn)点(diǎn)发来的控制数据(jù)。
接下来飞控(kòng)计算机将实时收(shōu)集的飞行(háng)数据和控制数据交给数据处(chù)理模块进(jìn)行运算处理,根(gēn)据(jù)运算结(jié)果得出(chū)一个个明确的控制指令(lìng),经(jīng)过数据传输模块将指(zhǐ)令发送给飞控系(xì)统的实时控制模块。
第(dì)三步最(zuì)为关(guān)键,即使实时控制模块按照这些指令对整个飞机的飞行模式进(jìn)行控(kòng)制和调整,与此同时将无人机的状态数据及(jí)发动机、机载电源系(xì)统、任务(wù)设备的工作状(zhuàng)态参数实时传送(sòng)给机载无线电数据(jù)终端,经无线(xiàn)电下行信(xìn)道发送回地面控制站点(diǎn),以便(biàn)地面基站(zhàn)发出下一(yī)步控(kòng)制数据。
“飞控计算机系统的应用程(chéng)序都是专门(mén)开发的?”
飞控系(xì)统的应用程序很多都是用C语言进(jìn)行(háng)编写,很多(duō)应用程序(xù)都(dōu)是(shì)在原有飞(fēi)行(háng)控制软件系统(tǒng)的基础(chǔ)上(shàng)改造(zào)的。飞控系统的应用程序主要用来(lái)实现两方面的功能,一个是飞行控制,一个是飞行管理。
对应着不同(tóng)的硬件(jiàn)模块,这些应用程序按照具体职能分为四大单元:时间管(guǎn)理单元、数据采(cǎi)集处理单元、通(tōng)信模块、控制(zhì)单元。
时(shí)间管理(lǐ)单元在毫秒(miǎo)级时间内对无人(rén)机(jī)进行实时控制(zhì);数据采集单元采集无人机的飞行状态、姿(zī)态参数以及飞(fēi)行参数(shù)、飞(fēi)行(háng)状态及飞行参数进行(háng)遥测编码,控制单(dān)元则负责进行解(jiě)算工作(zuò)。
目前包括云南昆(kūn)明俊鹰航拍科技公司在内(nèi)的很多航空工业公(gōng)司都在积极(jí)涉足(zú)民(mín)用无人机市场,通过开发价格更为(wéi)低廉性能更加(jiā)强大的飞控计算机系统(tǒng)和飞机模块(kuài),提升无人机的智能化(huà)飞行,加速无人机市场的快速发展(zhǎn)。一份市场分析(xī)机构出示的调查报告显示,未来(lái)几年,包括飞控计算(suàn)机系统在内,无人机市场价值将突破(pò)10000亿美元,而且将从军事领域进一步扩大到民(mín)用领域,得到更多积(jī)极应用。

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