飞控系统又称为(wéi)飞行(háng)管理与控(kòng)制系(xì)统,相(xiàng)当于无人机(jī)系统(tǒng)的(de)“心(xīn)脏”部分,对(duì)无(wú)人机的稳定性、数(shù)据传(chuán)输的可靠性、精确度、实时性等都(dōu)有重(chóng)要影(yǐng)响,对其(qí)飞行性能起决(jué)定性(xìng)的作用;数据(jù)链系统可以保证对遥控指令的准确传输,以及(jí)无人机(jī)接收、发(fā)送信息的实时性(xìng)和可靠性,以保证信息反馈的及时有效性(xìng)和顺(shùn)利、准确(què)的完(wán)成(chéng)任务。发射(shè)回收系(xì)统保证无人机顺利升空以达到安全的高度和速度飞行,并在执行完任务后从天空安全回落到(dào)地面。
谈到无人(rén)机的飞控计(jì)算(suàn)机系统。这个系(xì)统(tǒng)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(xū)要体积微型(xíng)化,之所(suǒ)以无人机(jī)在巡航速度和(hé)范(fàn)围(wéi)方(fāng)面很长一段(duàn)时间没有突(tū)破,就是因为始终受限于飞控(kòng)系统的(de)性能,而飞控计算机系(xì)统的性能又受限于芯片(piàn)的技(jì)术(shù)。
这个问题真(zhēn)正得到解(jiě)决是在嵌入式芯片(piàn)飞跃发(fā)展之(zhī)后。2005年之后,随着微电子技(jì)术的飞速发(fā)展,许多芯片开发公司设计出了众多(duō)功能强大,功耗、体积大(dà)大(dà)缩小的嵌入式计算机芯片(piàn)。
跟人们(men)平时接触(chù)的芯片不同,在(zài)无人机的计算机芯片(piàn)领域,应用在(zài)小型飞控计算机系统(tǒng)的芯片最为(wéi)广泛的(de)不是英特尔(ěr)的(de),也不是AMD的,而(ér)是德(dé)州仪器公(gōng)司开发的型号为(wéi)“TMS320 LF2407”的DSP芯片(数字信号控制器),它是德州仪器公司TMS320系列中的一种16位定点DSP,
这种芯片的运算(suàn)速度以(yǐ)及众多的外围接口电路很适合用来完成对小(xiǎo)型无人(rén)机的实时控制功能。
这是一种具(jù)有特殊结构的(de)微(wēi)处理(lǐ)器,芯片内部(bù)采用程序和(hé)数据分开的哈(hā)佛结构(gòu),具有专门(mén)的(de)硬件乘法(fǎ)器,采用流水(shuǐ)线操作,提(tí)供特殊的DSP指令,可以快(kuài)速实现各(gè)种(zhǒng)数字信(xìn)号处理算(suàn)法。使飞控机实现较复杂的飞行控(kòng)制与飞行管理功能,同时还满足了小型无人机的小(xiǎo)体积和低功(gōng)耗的(de)要求。
首先是飞(fēi)控计算机系统的无线通信模块实时收集安装在(zài)无人机(jī)不同部位上的高精度传感器,收集飞(fēi)行状(zhuàng)态(tài)数(shù)据,同时通过远程(chéng)数据传(chuán)输模块接收来自地面(miàn)控制站(zhàn)点(diǎn)发来的控制数据。
接下来飞控(kòng)计算机将实时收(shōu)集的飞(fēi)行数(shù)据和控(kòng)制数据交给数据处理模块进(jìn)行运算处理,根据运算结果得出一(yī)个个明确的控制(zhì)指(zhǐ)令,经过数据传输模块(kuài)将指令发送给飞控系统(tǒng)的实时控制模块。
第三步(bù)最(zuì)为关键(jiàn),即使实时控制(zhì)模块按照这些指令对整(zhěng)个(gè)飞(fēi)机的飞行模式进(jìn)行控制和调整(zhěng),与此同时将无人机(jī)的状态数据及发动机(jī)、机载电源系统(tǒng)、任务设(shè)备的(de)工作状态参数实时传送给机(jī)载无(wú)线(xiàn)电(diàn)数据终端,经无线电下行(háng)信道(dào)发(fā)送(sòng)回地面控制站点,以便地面基站发出下一(yī)步控制数(shù)据。
“飞控计算机系(xì)统的应用(yòng)程序(xù)都(dōu)是(shì)专门开发的?”
飞控系统的应用(yòng)程(chéng)序很多都是用C语言进(jìn)行编写,很多应用(yòng)程(chéng)序都是在原(yuán)有飞行(háng)控制软件系(xì)统的基础上改造(zào)的。飞控系统的应用(yòng)程序主要用来实现两方(fāng)面的功能(néng),一个是飞行控制,一个是飞行管理(lǐ)。
对应着不(bú)同的(de)硬件模(mó)块,这(zhè)些应用程序按照具体(tǐ)职(zhí)能分为(wéi)四大单元:时间管理单元、数据采集处理单元、通(tōng)信模块、控制单元。
时间管理单元在毫(háo)秒级时间内对(duì)无人机进行实时控制;数(shù)据(jù)采集单元(yuán)采集无人机的飞行状态(tài)、姿(zī)态参数(shù)以及飞行(háng)参数、飞行状态(tài)及飞行参数进行遥测编码(mǎ),控制单元则负责(zé)进行解算工作。
目(mù)前包括(kuò)云(yún)南昆明俊鹰(yīng)航拍(pāi)科技公司在内的很多航空工(gōng)业(yè)公司都在积极涉足民用无人(rén)机市场(chǎng),通过(guò)开发(fā)价(jià)格更为低廉性能更加(jiā)强大(dà)的飞控计算机系(xì)统和飞机模块,提升(shēng)无人机的智能(néng)化飞行(háng),加速无人机(jī)市场的快(kuài)速发展。一(yī)份市场分析机构出示的(de)调查报告显示,未来几年,包(bāo)括飞控计算机系统(tǒng)在内,无人机市场价值将突破(pò)10000亿(yì)美元,而且将从军事领域进(jìn)一步扩大(dà)到民用领(lǐng)域,得到更多积极应(yīng)用。

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