《无人机结构与系统》第4章 无人机航电系统 - 副本.pptx

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 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,