浅谈无人机及其应用

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1、UESTC浅谈无人机飞行器及其应用目录无人机飞行空气动力及飞行姿态参数1无人机飞行性能及稳定性2无人机控制系统3无人机通信系统3无人机发射与冋收系统4典型无人机及应用介绍4无人机飞行空气动力及飞行姿态参数无人机系统实时飞行仿真和综合测试平台是一个半物理仿真平台，它利用计算机技术模拟无人机的真实飞行环境。该平台主要由任务管理、导航与飞行控制计算机（以下简称：飞行控制计算机）及一些机载设备组成可以看出，在无人机系统中主耍是飞行控制计算机与各种机载设备之间进行数据交换，因此我们可以在机载设备与飞行控制计算机的通信链路中进行飞行参数采集。机载设备与飞行控制计算机Z间

2、的数据通信是高度实时的，可以认为它们通信的数据都是连续的。对这些连续的飞行参数进行实时辨识并不能达到判读飞行参数的目的，因为无人机是一个非线性、时变的多通道深度较链的系统，单纯的某个飞行参数的时间曲线并不具备太多的实际意义。a.£行参数处理方法：根据飞行参数数据特点，我们将飞行参数判读分成三个过程：预处理、基于专家规则的飞行参数自动b.飞行参数数据预处理：飞行参数数据采集设备故障以及数据传输的错误都会造成数据的不完整性、含噪声和不一致性。数据预处理采用滤波、平滑等数据处理方法能够提高数据质量和排除数据小的干扰。数据预处理的步骤是数据清理和数据变换。c.飞行参

3、数数据清理：飞行数据中经常会岀现一些变化异常的数据，其主要特征为：单位吋间内的信号变化量超出了该信号变化的止常范围、信号的幅值超出规定值、信号的变化规律不符合无人机及其系统的实际工作情况、飞行d.飞行参数数据变换：飞行数据中还经常会出现时间参数变化异常的数据，这时就需要对其进行软件或人工校正。对同性质参数采用数据融合的方法进行对比分析，用正确的数据来修改错误的数据。如为了提高系统的可靠性，无人机航向姿态系统和捷联惯性导航系统都提供飞机的航向姿态信息，此时可以利用一个系统的正确值来修正另一个系统的奇异值。对单个飞行参数的时序曲线屮出现连续多个奇异点的情况采用基

4、于序列变化模式的光滑曲线子段表示方法，从序列中选择奇异点邻近的极值点，用这些极值点生成光滑曲线了段來表示原始序列。£11兀人矶糸况矶载设备结初国无人机飞行性能及稳定性一.无人机在飞行性能方而具冇很大的优势，具体有一下一些方而：a・更强的机动性一一近代，战斗机内人体忍耐力会限制军队在快速行动期间利用飞机集中人员的数量，而无人战斗机消除了这一•瓶颈，从而使得机动性人幅提高。b.重量更小一一重量可以影响很多方面，如续航吋间、加速、有效载荷等。毕竟驾驶舱内的一两名飞行员及所有物品会有很大的重量。c・更好的空气动力一一不需要驾驶舱顶蓬。d.环境感知一一利用无人战斗机能

5、够在地面上构建虚拟座舱，这比飞机上安装任何装置都冇效。而且，对于执行制空任务而言，环境感知是很重要的，而空空作战并不需要在实际飞机上进行侦察。二.无人机的稳定性无人机在稳定性方而较普通飞机也具冇很大的优势，从民用地形勘察方而来说,无人机的体积较有人机更小，空气动力的设计可以忽略驾驶者的生理机能，因此在飞行稳定性上较冇人机冇很大的优势。从军用战略应用上来说，无人机具冇体积小，续航吋间长的特点，较有人机在稳定性上也有很大的提升。无人机控制系统自主飞行控制系统是小型无人飞机的核心部分，它主要担负数据采集、控制律计算、航线控制、任务的执行与管理、紧急情况处理、起飞降

6、落等重要飞行任务的执行，因此，飞行控制系统的性能宜接关系到空中机器人的应用范围及任务能否完成。与常规飞行控制系统相比，小型无人机飞行控制系统不仅耍求飞机及控制系统各部件不仅体积小、重量轻、功耗低、集成度高，而且是在无人参与的情况下控制飞行器的姿态、速度和稳定性。因此，无人机对数据通信实时性具有较高要求，对飞控系统的动态特性具有较高要求。飞行姿态稳定控制系统主要由红外传感器组、GPS和信号处理与控制设备等组成。由丁地面红外辐射强度远大于天空，使用一对反向安装的红外传感器就可确定一个轴向相对于地平面的倾斜。对于无人飞行器，只须安装前后、左右两对红外传感器，即可通

7、过测量两对不同传感器之间的红外辐射信号差作为横滚、俯仰两个轴向相对地面稳定性控制的依据。小型无人机通常采用GPS方式导航。由于采用了独立的姿态控制系统，导航控制工作量大大减轻。执行任务前，需将航点坐标、任务点坐标、任务点半径、允许飞行高度等飞行数据存入单片机Flasho在控制过程中，采用GPS和电了罗盘获取位置、高度及航向等信息以确定控制策略。进行正常数据采集时，单片机先采集GPS信息，每隔20ms从NMEA0183格式字符串中获取一次信息，并转换为指定的数据格式，再切换至电子罗盘数据，进行同样的操作，从而得到进行一次飞行状态判断所需的有效数据，进入导航计算

8、状态。当导航计算完成后，切换回数据采集状态，开始下一