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无人驾驶飞机自动飞行控制系统初探

随着科学技术的不断进步,近年来无人驾驶飞机的发展非常迅猛,技术水平不断提高,其功能也在不断完善。用途非常广泛,除军事用途之外,还可广泛用于工农业生产,如航拍、灭虫喷洒农药等等领域。

我记得前些年,我们自己制造的遥控飞机模型,动力源一种是高速电动机的,另一种是甲醇燃料的航模发动机。遥控都是小功率的无线电发射,由于当时技术落后,无线电通信没有采用模拟通信,调制方式一般是调频和调幅,编码为比例遥控和开关编码,遥控舵机的动作,发动机油门的控制、起飞降落控制,实现遥控的空中飞行。飞行距离都控制在视距范围,一旦超出视距范围,很容易进入飞行盲区,导致失控坠毁失踪。

现代无人驾驶飞机有了新的发展,无人驾驶飞机的性能和续航能力都有了很大提高。

飞机框架结构采用了碳纤维复合材料,使得重量轻,机械强度高,相对体积载荷能力加强。同时实现了隐形的目的,雷达无法捕捉到反射波。

动力源的技术水平也在提高,多缸大功率甲醇燃料高速发动机的出现,一般转速都能达到10000转/分钟以上,使得大功率无人驾驶飞机变成现实。太阳能电池的出现和稀土高效率大功率电机的出现,使得无人驾驶飞机噪音低,续航能力强。涡轮喷气式发动机,有的国家也使用在无人驾驶飞机上面,使得飞机飞行速度得以提高,缺点是效率低续航能力小。

无人驾驶飞机的控制系统,大致有三部分组成:(1)通信网络部分,(2)惯性导航部分:(3)GPS定位控制部分。

网络通信部分,无人驾驶飞机要想全球飞行,离不开全球通信网络,网络通信通道哪里,无人驾驶飞机就能飞到哪里,目前多采用卫星中继网络与移动通信网络和GPS网络相结合的方法。地面控制台,可以随时为无人机编写更改飞行路线图。地面控制台也可随时向无人机发出任何指令完成某些临时性任务。地面控制台也可随时监控无人机的飞行姿态和地面的情况。

惯性导航部分主要是通过一些列陀螺仪、加速度传感器、磁阻传感器的数值送入单片机进行运算处理,控制舵机做相应动作,改变无人机的航向、姿态、俯仰状态。同时通过气压传感器个GPS的高度数据综合分析,控制飞行高度。

GPS系统是近几年迅速发展起来的全球卫星定位系统。民用汽车、航海,手机都广泛使用了GPS系统。这给无人驾驶飞机提供了准确定位依据。GPS与惯性导航系统进行融合,成了无人驾驶飞机安全准确飞行的中枢神经。只要起飞之前编写好飞行路线的程序,无人机就会按照飞行地图准确飞行。 (星波)

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