飞(fēi)控系统又称为飞行管理(lǐ)与控制系统,相当于(yú)无(wú)人机系统(tǒng)的(de)“心脏(zāng)”部分,对无人机的(de)稳定(dìng)性、数据(jù)传输的可靠(kào)性、精确(què)度、实(shí)时(shí)性等都有重要影响,对其飞行性能(néng)起决定(dìng)性(xìng)的(de)作用;数据(jù)链系统可以(yǐ)保证对遥(yáo)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(kě)靠性,以保证信息反(fǎn)馈的及(jí)时(shí)有效性(xìng)和顺利、准确的完成(chéng)任务(wù)。发(fā)射回收系统保证无(wú)人机(jī)顺利升(shēng)空(kōng)以达到安全的(de)高度和速度飞行,并(bìng)在执行完(wán)任务后(hòu)从天空安(ān)全回落到地(dì)面。
谈到无人机的飞控计算机系统。这个系(xì)统的关键依然是芯片。以前无人机(jī)最大的矛(máo)盾是一(yī)方面需要运算高(gāo)速度,另一方面需要体积微型化,之所以无人机(jī)在巡航速(sù)度和范(fàn)围方(fāng)面很(hěn)长一段时间没有突破,就是因为始终(zhōng)受限于飞控系统的性能,而飞控计算机系(xì)统的性能(néng)又受(shòu)限(xiàn)于芯片的(de)技术。
这个问题真正得到解决(jué)是在嵌入式芯片飞跃发展之后。2005年之后,随着微电子技术的飞速发展,许(xǔ)多(duō)芯片开发公司设计出了众(zhòng)多功能(néng)强(qiáng)大,功(gōng)耗、体积大大缩小的嵌入式(shì)计算(suàn)机芯(xīn)片。
跟人们平时接(jiē)触的(de)芯(xīn)片不同,在无人(rén)机的计算机芯片领(lǐng)域,应用在小型飞控计算机系统的芯片最为广(guǎng)泛的不是英特尔的,也不是AMD的,而是德(dé)州仪(yí)器公司(sī)开发的型号为“TMS320 LF2407”的(de)DSP芯片(数字(zì)信(xìn)号控制器),它是德州仪器公司TMS320系列(liè)中(zhōng)的(de)一种16位定(dìng)点DSP,
这(zhè)种芯片的运(yùn)算速度以及众(zhòng)多的外围接(jiē)口电路很适(shì)合用来完成对小型无人机的实时(shí)控制功能。
这是一种具有特殊结构的微处理器,芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具(jù)有专(zhuān)门的硬件乘法(fǎ)器,采用流(liú)水线操作,提供特(tè)殊的DSP指令,可以快速(sù)实现各种数字(zì)信(xìn)号处(chù)理算(suàn)法。使飞控机(jī)实(shí)现较复杂的飞行控制与飞行(háng)管理功能(néng),同时还满足了小型无人(rén)机的(de)小体积和低功(gōng)耗(hào)的要求。
首先(xiān)是飞控计算机(jī)系(xì)统的无线(xiàn)通信模(mó)块实时收集安装(zhuāng)在(zài)无人机不同部位上的高精度传感器(qì),收集(jí)飞行状(zhuàng)态数据,同时通过远程数据传输模块(kuài)接收来自地面控制站(zhàn)点发来的控制(zhì)数据。
接(jiē)下来飞控计算机将实时收(shōu)集(jí)的飞行数据和控制数据交给数据(jù)处理模块进行运算处理,根据(jù)运算结果(guǒ)得出一个个(gè)明确的控制(zhì)指令,经过数据传输模块将(jiāng)指(zhǐ)令发送给飞(fēi)控系统的实时控制模(mó)块。
第三步最为(wéi)关键,即使实时(shí)控制模块按照这些指(zhǐ)令(lìng)对整个飞机的(de)飞(fēi)行模式进行控制和调(diào)整(zhěng),与(yǔ)此同(tóng)时将(jiāng)无人机的状态(tài)数据及发动机、机载(zǎi)电源系统、任务设备的(de)工作(zuò)状(zhuàng)态(tài)参(cān)数(shù)实时传送给机载无线电数据终(zhōng)端,经无线电下行信道发送回地面(miàn)控制站点,以便地面基站发出下一步控制数据。
“飞控计算机系统的(de)应(yīng)用程序(xù)都是专(zhuān)门开发(fā)的?”
飞(fēi)控系统的应用(yòng)程(chéng)序很多都是(shì)用C语言进行编写,很多应用程序都是在原有飞行控制软件(jiàn)系统(tǒng)的基础上改造(zào)的。飞控系统(tǒng)的应用程序主要用来实现两方面的功能,一个是(shì)飞行控制,一个是飞(fēi)行管理。
对应着不同的(de)硬件模块,这(zhè)些应用(yòng)程(chéng)序按照具体职能分(fèn)为四大单元:时间(jiān)管(guǎn)理单元、数据采集(jí)处理单元、通信模块、控制(zhì)单元。
时间(jiān)管(guǎn)理(lǐ)单元在毫秒级时间内对无(wú)人机进行实时控制;数据(jù)采集单元采集无人(rén)机的飞行状态、姿态参(cān)数(shù)以及飞行参数(shù)、飞行状(zhuàng)态及飞行参数进行遥测(cè)编码(mǎ),控制(zhì)单元则负责进(jìn)行解算工作。
目前包括云南昆明俊鹰航拍科技公司在内的很多(duō)航(háng)空工业公司(sī)都在积极涉足(zú)民用(yòng)无人机市(shì)场(chǎng),通过开发(fā)价格(gé)更为低廉性能更(gèng)加强大(dà)的飞控计算(suàn)机系统和飞机模(mó)块(kuài),提(tí)升无人机的智能化(huà)飞行,加速无人机市(shì)场的快速发展。一(yī)份市场(chǎng)分析机构出(chū)示的(de)调查报告显示(shì),未来几年,包括飞控计(jì)算机(jī)系统在内(nèi),无人机市(shì)场价值将(jiāng)突(tū)破(pò)10000亿美元,而且将从军事领域进一步(bù)扩大到民用领域,得到(dào)更多(duō)积极应用。

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