無人機系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)介紹

無人機系統(tǒng)主要包括飛機機體、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)，相當于無人機系統(tǒng)的“心臟”部分，對無人機的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、精確度、實時性等都有重要影響，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確傳輸，以及無人機接收、發(fā)送信息的實時性和可靠性，以保證信息反饋的及時有效性和順利、準確的完成任務(wù)。發(fā)射回收系統(tǒng)保證無人機順利升空以達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。要實現(xiàn)無人機的自主飛行、順利完成指定任務(wù)，其飛行控制、導航與制導是最關(guān)鍵的技術(shù)。

無人機自動飛行控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是當無人機在空中受到干擾時保持飛機姿態(tài)與航跡的穩(wěn)定，以及按地面無線傳輸指令的要求，改變飛機姿態(tài)與航跡，并完成導航計算、遙測數(shù)據(jù)傳送、任務(wù)控制與管理等。無人機導航系統(tǒng)的基本任務(wù)是控制無人機按照預定的任務(wù)航路飛行。實現(xiàn)導航的基本條件是必須能夠確定無人機飛行的實時位置和速度等相關(guān)參數(shù)信息。制導系統(tǒng)的基本任務(wù)是確定無人機與目標的相對位置，操縱無人機飛行，在一定的準確度下，引導無人機沿預定的軌跡飛向目標。對于無人機來說，在自動飛行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，導航、制導和飛控系統(tǒng)之間是相互聯(lián)系的。

無人機飛控系統(tǒng)的工作原理

無人機飛行控制系統(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，再由飛控通過運算和判斷下達指令，由執(zhí)行機構(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，無人機四個旋翼具有相等的轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生的上升合力正好與自身重力相等，并且因為旋翼轉(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，實現(xiàn)懸停狀態(tài)。

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

翻滾運動是在保持四旋翼無人機前后端旋翼轉(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體左右對稱軸上產(chǎn)生一定力矩，導致在方向上產(chǎn)生角加速度實現(xiàn)控制的。

俯仰運動是在保持機身左右端旋翼轉(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現(xiàn)控制的，而偏航運動是通過同時兩兩控制四個旋翼轉(zhuǎn)速實現(xiàn)控制的。

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