导航（háng）飞（fēi）控（kòng）系统
定（dìng）义：
导航飞控（kòng）系统是无人（rén）机的（de）关键核心系统之一。它在部分情况下，按具（jù）体功能（néng）又可（kě）划分为导航子（zǐ）系统和飞（fēi）控子系统（tǒng）两部（bù）分。
导航子系统的功能是向无人机提供相对（duì）于所选（xuǎn）定（dìng）的参考坐标系的位置、速度、飞行（háng）姿（zī）态、引（yǐn）导无人机沿指定航线（xiàn）安全、准时、准确地飞行。完（wán）善的无人机导航子系统（tǒng）具（jù）有（yǒu）以下功能：
（1）获（huò）得必（bì）要的导航（háng）要素，包括高度、速度（dù）、姿态、航向（xiàng）；
（2）给出满足精度要求（qiú）的定（dìng）位信息，包括（kuò）经度、纬度（dù）；
（3）引导（dǎo）飞机按规定计划飞（fēi）行；
（4）接收预定任（rèn）务航线（xiàn）计（jì）划的装定，并对任（rèn）务航（háng）线（xiàn）的执行进行动态（tài）管理；
（5）接（jiē）收（shōu）控制站（zhàn）的导航模式控制（zhì）指（zhǐ）令并执行，具有指令导（dǎo）航模式与（yǔ）预定航线飞行模式相（xiàng）互切换的功能；
（6）具有接收（shōu）并融合无人机其他设备的辅（fǔ）助导航定位信息的（de）能力；
（7）配合其他系（xì）统完成各种任务
飞控（kòng）子（zǐ）系统（tǒng）是无人（rén）机完成起飞、空中飞行（háng）、执行任（rèn）务、返厂回收等整个（gè）飞行过程的核心系统（tǒng），对无（wú）人机实现全权控制与（yǔ）管理，因（yīn）此飞控子系统（tǒng）之于无（wú）人机（jī）相当（dāng）于驾驶员（yuán）之（zhī）于有人机，是无人机执行任务的关键。飞控子系统主要具有如（rú）下（xià）功能：
（1）无人机姿态稳定与（yǔ）控（kòng）制（zhì）；
（2）与导航子系统协调完成航迹（jì）控制；
（3）无（wú）人机（jī）起飞（发（fā）射）与着陆（回收）控（kòng）制（zhì）；
（4）无人机飞（fēi）行管理；
（5）无人机（jī）任（rèn）务设备管理与控制；
（6）应急控制；
（7）信息收集与传递。
以上所列的功（gōng）能中第（dì）1、4和6项是所有无人机飞行控制系统所必须具（jù）备的功能，而其他项则不是每一种飞行控制（zhì）系统都具备的，也不是（shì）每一种（zhǒng）无人机都需要的，根（gēn）据具（jù）体无人机的种类（lèi）和（hé）型号可进行选择、裁剪和组（zǔ）合。
传感（gǎn）器
无人（rén）机导航飞控（kòng）系（xì）统（tǒng）常用的传感器包括角速度率传感（gǎn）器、姿（zī）态传感器、位置传感（gǎn）器（qì）、迎角侧滑（huá）传感器、加（jiā）速度传感器、高（gāo）度传感器及空速传（chuán）感器等，这些传（chuán）感器（qì）构成（chéng）无人机导航飞控系统设计（jì）的基础。
1.角速度（dù）传感器（qì）
角速（sù）度传感器是飞行控制系统（tǒng）的（de）基本传（chuán）感器之一，用于感受无人机绕（rào）机体轴的转（zhuǎn）动角速（sù）率，以构成角速度反馈，改（gǎi）善系统的阻尼特性、提高稳定性。
角（jiǎo）速度传感器的选择（zé）要考虑其测量（liàng）范围、精（jīng）度、输出特（tè）性（xìng）、带宽等。
角速度传感器应安装在无人机重心附件，安装轴（zhóu）线与要感（gǎn）受的机体轴向平行，并特别注意极（jí）性的正确性。
2.姿态传感器
姿态传感器用于感受无人机的（de）俯仰、转动和航向（xiàng）角度，用于实现姿态稳定与（yǔ）航向控制功（gōng）能。
姿态传感器的选择要考（kǎo）虑其测量范（fàn）围、精度、输出特（tè）性、动（dòng）态特性等。
姿态传感器应安装在无人机重心附近，振动要尽可能小，有较高的安装精度要求。
3.高度、空速传感器（大（dà）气机）
高度、空速传感器（大气机）用于感受无（wú）人机（jī）的飞行高度和空速，是高度保（bǎo）持和空速保持的（de）必（bì）备传感（gǎn）器。一般和空速管（guǎn）、同期管（guǎn）路构成大气数据系（xì）统。
高（gāo）度、空速传感（gǎn）器（大（dà）气机）的选择主要考虑测量范围（wéi）和测（cè）量精度（dù）。一般要（yào）求其安（ān）装在空速管附近，尽量缩短管路。
4.位置传感器
位置传感（gǎn）器用于感受无人机的位置，是飞（fēi）行轨迹控制的必（bì）要前提。惯性导（dǎo）航设（shè）备、GPS卫星导航（háng）接收机（jī）、磁航向传感器是典（diǎn）型（xíng）的位置传感器。
位置传感器（qì）的（de）选择一般要（yào）考虑与（yǔ）飞行时间相关（guān）的导航精度、成本和（hé）可用性等（děng）问题（tí）。
惯（guàn）性导航设（shè）备有安装位置和（hé）较高的安装精度要求，GPS的安装主要应避免天线的（de）遮挡问题。
磁航向传感器要安（ān）装在受（shòu）铁磁性（xìng）物质影（yǐng）响（xiǎng）最小且相对固定（dìng）的地方，安装（zhuāng）件应（yīng）采用非磁性（xìng）材料制（zhì）造。
飞（fēi）控计算机
导航飞控计算机，简称飞控计算机，是导航飞（fēi）控系统的核心部件，从无人机飞行控制的角度（dù）来看，飞控计算机应具备如下功（gōng）能：
（1）姿态稳（wěn）定与控制
（2）导（dǎo）航与制导控制
（3）自（zì）主飞行控制
（4）自动起飞、着陆控制。
1.飞控（kòng）计算机（jī）类型
飞控计（jì）算机按（àn）照对信号的处理方式，主要分为模拟式。数据混合式（shì）和数字式、飞控计算机三种类型。
现今，随着数学电路技（jì）术的（de）发展（zhǎn），模拟式飞控计算机已基（jī）本被（bèi）数字式飞控计算机取代，新研制的无人（rén）机（jī）飞控系（xì）统（tǒng）几乎都采用了数字式飞控计算机。
2.飞控计算机余度
无人机没有人身安（ān）全问题（tí），因此会综合考（kǎo）虑功（gōng）能、任务可靠（kào）性要求和（hé）性能价格比来进行余度配置设计（jì）。就飞控计算机而言（yán），一般大、小型无人机都有哦余度设计，一些简单的微（wēi）、轻型无人机无单（dān）余度设计。
3.飞控计算（suàn）机（jī）主要硬件构成
（1）主（zhǔ）处理控制器（qì）。主要有（yǒu）通用型处理器（qì）（MPU）、微处（chù）理器（MCU）、数字信号处理（lǐ）器（DSP）。随着FPGA技术的（de）发（fā）展（zhǎn），相当多的主处理器FPGA和（hé）处理器组（zǔ）合成强大（dà）的主处理控制器。
（2）二（èr）次电源。二（èr）次（cì）电源是飞控计算机（jī）的一（yī）个关（guān）键（jiàn）部件（jiàn）。飞控计算机的二次电源一般为5V、±15V等（děng）直流电源电压，而（ér）无人机的（de）一次电源（yuán）根据型号不同区别较大，要对一次电源进行变换。现在（zài）普遍使用集（jí）成开关（guān）电源模块。
（3）模拟量输入/输出接（jiē）口。模拟量输入接口电（diàn）路将各传感器输入的模拟（nǐ）量进行信号调理、增益变换，模（mó）/数（A/D）转换后，提供给微（wēi）处理（lǐ）器进行相应处理。模（mó）拟信号一（yī）般可（kě）分为直流模拟信号和交流调制信（xìn）号两类。模拟量输出（chū）接（jiē）口电路用于将数字（zì）控（kòng）制（zhì）信号转换（huàn）为伺服机构能识（shí）别的（de）模拟控制（zhì）信号，包括模（mó）/数转换、幅（fú）值变换和驱动电路。
（4）离散量接口。离散量输出电（diàn）路（lù）用于将飞控计算机（jī）内部及外部（bù）的开关量信号变换为与微处理器工作电平兼容的信号。
（5）通信接口（kǒu）。用于将接（jiē）收的串行数据转换为可以让主处理（lǐ）器读（dú）取的数据或将主处理器要发送的数（shù）据转换为相应（yīng）的数据（jù）。飞控计算机和传感器之间（jiān）可以通过（guò）RS232/RS422/ARINC429等总线方（fāng）式（shì）通（tōng）信，随着技术的不断（duàn）发（fā）展（zhǎn），1553B总线等（děng）其（qí）他（tā）总线通信方（fāng）式也将应用到无（wú）人机系统中。
（6）余度管理。无人机余度类型飞控（kòng）计算（suàn）机多为双余度配置。余度支持电路用（yòng）于支持多（duō）余（yú）度机载（zǎi）计算机协调（diào）运行（háng），包括：通（tōng）道计算机间的信息交换电（diàn）路，同步指示（shì）电路，通道故障逻（luó）辑综合电路及故障（zhàng）切换电路。通道计（jì）算机间的信息交换电路是两个通道（dào）飞控计算机之（zhī）间进（jìn）行共享信息传递（dì）的信息通路。同步指示电路是同步运行的余度计算机之间相互同步的（de）支持电路。通道故障（zhàng）逻辑综合电路（lù）将软件监控和硬件监控电路的监（jiān）控（kòng）结果进行综合，它的输出用于（yú）故障切换和故障指示。
（7）加（jiā）温（wēn）电路。常（cháng）用工作环境超出工业品（pǐn）级温度范围的飞控计（jì）算机当中（zhōng），以满足加温电路所需（xū）功率和（hé）加温方式的需求。
（8）检测接口。飞控计（jì）算（suàn）机应留有合适的（de）接口，方便与一（yī）线（xiàn）检（jiǎn）测设备、二线检测（cè）设备（bèi）连接。
（9）飞控计算机（jī）机（jī）箱。它直接影响计（jì）算（suàn）机抗恶劣（liè）环境的能力（lì）以及可靠性、可维护性、使用（yòng）寿（shòu）命（mìng）。
4.机载飞控软件（jiàn）
机（jī）载导航飞控软件，简称机载（zǎi）飞控软（ruǎn）件，是一种运行于飞控计算机上的嵌入式实时任务软件。它不仅（jǐn）要具有功能（néng）正确、性（xìng）能好、效率（lǜ）高（gāo）的特（tè）点（diǎn），而且要具有较（jiào）好的质量保证、可靠性和（hé）可维护性。
机（jī）载非空软（ruǎn）件按功能可以划分成如下功能模块：
（1）硬件接口驱动模块；
（2）传感器数据处理模块；
（3）飞（fēi）行控制律（lǜ）模块（kuài）；
（4）导航与制导模（mó）块；
（5）飞行任务管（guǎn）理模块
（6）任务（wù）设备管理模块（kuài）；
（7）余度管理模块；
（8）数据传输（shū）、记录模（mó）块
（9）自检测模块（kuài）
（10）其他模（mó）块。
5.飞控计算（suàn）机自检测
飞（fēi）控计（jì）算机自检测（cè）模块（BIT）提（tí）供故（gù）障（zhàng）检测、定位和（hé）隔离的功能。BIT按（àn）功能不同又分为维护自检测（MBIT）、加电起动自检测（PUBIT）、飞行前自检（jiǎn）测（PBIT）、飞行中自检测（IFBIT）。
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