無人機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)介紹

無人機(jī)系統(tǒng)主要包括飛機(jī)機(jī)體、飛控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、發(fā)射回收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等。飛控系統(tǒng)又稱為飛行管理與控制系統(tǒng)，相當(dāng)于無人機(jī)系統(tǒng)的“心臟”部分，對無人機(jī)的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、精確度、實(shí)時(shí)性等都有重要影響，對其飛行性能起決定性的作用；數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)可以保證對遙控指令的準(zhǔn)確傳輸，以及無人機(jī)接收、發(fā)送信息的實(shí)時(shí)性和可靠性，以保證信息反饋的及時(shí)有效性和順利、準(zhǔn)確的完成任務(wù)。發(fā)射回收系統(tǒng)保證無人機(jī)順利升空以達(dá)到安全的高度和速度飛行，并在執(zhí)行完任務(wù)后從天空安全回落到地面。

無人機(jī)是一種自帶動力的、無線電遙控或自主飛行的、能執(zhí)行多種任務(wù)并能多次使用的無人駕駛飛行器。要實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自主飛行、順利完成指定任務(wù)，其飛行控制、導(dǎo)航與制導(dǎo)是最關(guān)鍵的技術(shù)。

無人機(jī)自動飛行控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是當(dāng)無人機(jī)在空中受到干擾時(shí)保持飛機(jī)姿態(tài)與航跡的穩(wěn)定，以及按地面無線傳輸指令的要求，改變飛機(jī)姿態(tài)與航跡，并完成導(dǎo)航計(jì)算、遙測數(shù)據(jù)傳送、任務(wù)控制與管理等。無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的基本任務(wù)是控制無人機(jī)按照預(yù)定的任務(wù)航路飛行。實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的基本條件是必須能夠確定無人機(jī)飛行的實(shí)時(shí)位置和速度等相關(guān)參數(shù)信息。制導(dǎo)系統(tǒng)的基本任務(wù)是確定無人機(jī)與目標(biāo)的相對位置，操縱無人機(jī)飛行，在一定的準(zhǔn)確度下，引導(dǎo)無人機(jī)沿預(yù)定的軌跡飛向目標(biāo)。對于無人機(jī)來說，在自動飛行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，導(dǎo)航、制導(dǎo)和飛控系統(tǒng)之間是相互聯(lián)系的。

無人機(jī)飛控系統(tǒng)的工作原理

無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)（Flight control system）簡稱飛控，可以看作飛行器的大腦。多軸飛行器的飛行、懸停，姿態(tài)變化等等都是由多種傳感器將飛行器本身的姿態(tài)數(shù)據(jù)傳回飛控，再由飛控通過運(yùn)算和判斷下達(dá)指令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成動作和飛行姿態(tài)調(diào)整。

懸停是飛行控制系統(tǒng)的重要動作，在懸停狀態(tài)下，無人機(jī)四個(gè)旋翼具有相等的轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生的上升合力正好與自身重力相等，并且因?yàn)樾磙D(zhuǎn)速大小相等，前后端轉(zhuǎn)速和左右端轉(zhuǎn)速方向相反，從而使得飛行器總扭矩為零，使得飛行器靜止在空中，實(shí)現(xiàn)懸停狀態(tài)。

垂直運(yùn)動是飛行控制系統(tǒng)的普通動作，在保證四旋翼無人機(jī)每個(gè)旋轉(zhuǎn)速度大小相等的倩況下，同時(shí)對每個(gè)旋翼增加或減小大小相等的轉(zhuǎn)速，便可實(shí)現(xiàn)飛行器的垂直運(yùn)動。當(dāng)同時(shí)増加四個(gè)旋翼轉(zhuǎn)速時(shí)，使得旋翼產(chǎn)生的總升力大小超過四旋翼無人機(jī)的重力時(shí)，即，四旋翼無人機(jī)便會垂直上升。反之，則垂直下降。

翻滾運(yùn)動是在保持四旋翼無人機(jī)前后端旋翼轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過改變左右端的旋翼轉(zhuǎn)速，使得左右旋翼之間形成一定的升力差，從而使得沿飛行器機(jī)體左右對稱軸上產(chǎn)生一定力矩，導(dǎo)致在方向上產(chǎn)生角加速度實(shí)現(xiàn)控制的。

俯仰運(yùn)動是在保持機(jī)身左右端旋翼轉(zhuǎn)速不變的前提下，通過改變前后端旋翼轉(zhuǎn)速形成前后旋翼升力差，從而在機(jī)身前后端對稱軸上形成一定力矩，引起角方向上的角加速度實(shí)現(xiàn)控制的，而偏航運(yùn)動是通過同時(shí)兩兩控制四個(gè)旋翼轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)控制的。

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