1、无人机结构与系统,主讲人：张翼,无人机结构与系统,飞行控制系统概述,1,飞行控制系统概述,飞控系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务、返场回收等整个飞行过程的核心系统，对无人机实现全权控制与管理，是无人机执行任务的关键。,飞行控制系统概述,飞控系统基本功能,导航：解决“在哪儿”的问题。 控制：解决“怎么飞”的问题。 决策：解决“去那儿”的问题。 稳定：保持四旋翼无人机的稳定。 测量：测定电池的剩余电量。,飞行控制系统概述,固定翼无人机的飞行控制,方向 副翼 升降 油门 襟翼,转弯 爬升 俯冲 横滚,飞行控制系统概述,飞行控制系统概述,无人直升机的飞行控制,倾斜盘 油门 尾翼,转弯 爬升 俯冲
2、 横滚,飞行控制系统概述,多旋翼无人机的飞行控制,电调,转弯 爬升 俯冲 横滚,飞行控制系统概述,1,飞行控制系统概述,一般包括传感器、机载计算机和执行机构三大部分。,飞行控制系统概述,1.传感器,陀螺仪,飞行控制系统概述,1.传感器,惯性测量单元,加速度计 陀螺仪 磁力计,无人机姿态信息,飞行控制系统概述,1.传感器,高度测量单元,气压计 超声波传感器,实现悬停高度控制或避障,飞行控制系统概述,1.传感器,全球定位系统（GPS模块）,无人机位置信息,飞行控制系统概述,2.机载计算机,是导航飞控系统的核心部件，应具备如下功能： 姿态稳定与控制； 导航与制导控制； 自主飞行控制； 自动起飞、着陆
3、控制。,飞行控制系统概述,2.机载计算机,（1）硬件,飞行控制系统概述,2.机载计算机,（2）软件（飞控程序）,要求：功能正确、性能好、效率高、质量保证、可靠性和可维护性,飞行控制系统概述,3.执行机构,根据飞控计算机的指令，通过对无人机各控制舵面的控制，实现对无人机的飞行控制。,执行机构,电调 电动机 舵机,惯性导航系统,1,导航系统,惯性导航系统,惯性导航系统是一种不依赖于外部信息，只依据运动载体本身的惯性测量（加速度）来完成导航任务的技术，也称为自主式导航系统。,惯性导航系统,惯性导航系统特点, 自主性，全球、全天候导航 隐蔽性 连续三维定位、定向 能获取运动载体完备的运动信息,惯性导航
4、系统,1.惯性导航系统特点,1）优点 隐蔽性好、工作不受气象条件的限制、导航信息连续性好而且噪声低、数据更新率高、短期精度和稳定性好等优点，使其成为航空、航天和航海领域中的一种广泛使用的主要导航方法。,惯性导航系统,（2）缺点 由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差；每次使用之前需要较长的初始对准时间；设备的价格较昂贵；不能给出时间信息。,导航系统,2.惯性导航系统结构,加速度计,惯性平台,导航 计算机,控制 显示器,导航系统,平台式惯性导航系统,捷联式惯性导航系统,惯性导航系统,导航系统,导航系统,1）平台式惯性导航系统 将陀螺仪和加速度等惯性元件通过万向支架角运动隔离
5、系统与运动载物固连的惯性导航系统。,导航系统,2）捷联式惯性导航系统 无稳定平台，将陀螺仪和加速度计直接固联于机体上的惯性导航系统。,导航系统,1,导航系统,全球卫星定位系统,北 斗,格洛纳斯,导航系统,（1）GPS(Global Positioning Systems),美国国防部开发的第二代空间定位系统 特点 全球、全天候工作 ，定位精度高 ，功能多，应用广,导航系统,GPS组成,由空间部分、地面控制部分和用户设备部分组成,导航系统,在地球上任何地方可以同时观测到4-11颗高度角15以上的卫星。,导航系统,GPS现状,完成时间： 1994年 2010年5月13日，美国发射了首颗改进型GPS二代导航卫星GPS-2F，其后还将在2010年再发射两颗。GPS-2F卫星具有更强的抗干扰和抗打击能力，寿命也延长到15年。与此同时，为满足未来30年系统技术扩展和用户需求而制定的第三代GPS计划也有提前部署的可能。,gps导航系统原理,导航系统,GPS应用（民用）,土壤养分分布调查,地形测图,导航系统,GPS应用（军用）,军用GPS产品主要用来确定并跟踪在野外行进中的士兵和装备的坐标，给海中的军舰导航，为军用飞机提供位置和导航信息等。,感谢 聆听,
