无人机飞行控制技术分析

无人机飞行控制技术分析

张华雨

重庆交通大学  重庆  400074

摘要：无人机是一类先进的机械设备，无人机在社会中得到了广泛的应用，比如无人机侦察、无人机拍摄等，表明无人机的重要性。无人机中较为关键的就是飞行控制技术，无人机运用飞行控制技术实现操作目的，这样才能保障无人机更好的发挥飞行作用。因此，本文主要探讨无人机飞行控制技术的相关内容。

关键词：无人机；飞行；控制技术

无人机在飞行的过程中借助空气产生了自主上升的条件，飞行控制中预先编好了飞行控制的程序，地面操作人员在远程控制的基础上实现了无人机的飞行操作。无人机飞行控制技术为核心的操作技术，随着无人机的价值越来越高，飞无人机飞行控制技术也面临着一系列的挑战，无人机中一定要保证飞行控制技术可以满足实际的需求，以此来完善无人机飞行控制的过程。

1. 无人机飞行控制分析

无人机为一种无人驾驶的飞行器，飞行期间无载人行为。无人机飞行控制需要依靠计算机、互联网以及控制终端完成，飞行控制期间涉及到大量的运行程序、无人机飞行控制可以分成主体、终端系统和负荷三个模块，现阶段的无人机主要运用在军事、民用两个方面，无人机飞行控制的能力强，无人机可以在高效的状态下完成指定任务，而且其可胜任困难的任务。飞行控制促使无人机可以深入到多种环境中作业，无人机作业中不会出现人员伤亡，是无人机飞行控制的一项优势。

2. 无人机飞行控制技术探究

2.1无人机飞行控制系统的结构

常见的无人机飞行控制结构由三个部分组成，分别为传感器、飞行控制器与舵机。其中，飞行控制器为地面操控无人机的主要设备；传感器为无人机发挥其价值的重要部件，无人机经常配备的传感器有惯性测量传感器、高度传感器、卫星信号接收系统及摄像设备等，部分特殊用途的无人机还会配备雷达、电台等设备；舵机为无人机主体，依据用途可分为风门式、副翼式、升降式等。

2.2无人机飞行控制系统的主要职能

飞行控制系统为无人机飞行控制的核心，其负责在起飞前对无人机的飞行路径进行规划，在飞行中对无人机飞行状态进行实时调整及在任务结束后控制无人机平稳降落。

飞行路径的设计。现阶段，无人机飞行路径的设计与规划多通过光栅图完成，规划人员在光栅图上描绘出无人机的航迹，飞行控制系统会对航迹进行分析，将航迹分解三个位置信号，确定平面的x轴、y轴与确定高程信息的z轴，以此实现对无人机飞行的精准定位。

飞行状态的调整。飞行控制系统在对无人机进行飞行状态的调整时可划分为两个过程，当使用近程无人机或者无人机尚未飞离控制人员视线时，控制人员可直接依据肉眼观测向无人机发射控制信号，对无人机的航迹及飞行状态进行调整。当无人机脱离控制人员视线后，控制系统会对无人机进行实时分析，产生显示位置的三个信号与展示三个速度方向的信号，并经过一系列计算得出攻角、侧滑角与航迹滚装角，由三个角度对无人机的航迹进行监管与调控。

无人机中制导系统可分为两部分，一部分为无人机飞行提供动力，另一部分在无人机航迹偏离时提供侧方向力，改变无人机的角运动，使其飞回正确方向。常见的无人机航迹偏离可分为垂直偏离、切线偏离与侧向偏离。垂直偏离与切线偏离的修正较为方便，可直接通过单方向推力的增加或者减小改变速度的方向进而对攻角进行调整，使无人机返回预定航迹。侧向偏离为无人机飞行进程中不被期待出现的偏离现象，由于航迹偏离并非单一方向上的误差，无法在直线飞行中直接修正，常需通过倾斜转弯的方式进行调整，对飞行计划常有较大的影响。除航迹控制外，飞行控制系统在确保任务完成中也发挥着较大的作用。由于现阶段无人机航迹规划多使用光栅图，对高程规划精确程度较低，常会出现信息采集进程中数据模糊，如在采集图像信息的进程中，控制人员通过飞行控制系统对无人机传回的画面进行查看，如出现画面模糊的现象，则可通过调整无人机的飞行高度，确保图像采集信息的可识别性。如在地质测量中，由于对地面详细情况缺乏了解，原定测量点下方可能存在遮蔽物体影响测量结果，控制人员可通过飞行控制系统对测量点进行更改，确保测量结果的准确性。

无人机与正常飞机相似，飞行进程中受气候因素影响极大。当无人机经过风力较大等气候恶劣区域时，控制系统会传回机身故障信息，由控制人员决定是否继续进行任务、是否改变航迹等，确保无人机在执行任务中的安全，避免不必要的损失。

3. 无人机飞行控制技术的注意事项

无人机飞行控制的过程中首先要注意软件系统和硬件系统的状态，根据无人机飞行控制的要求组织好软件系统的测试以及硬件系统的检修工作，软件系统很容易受到外部条件的干扰，检查无人机飞行控制技术所在的环境，积极排除外部干扰，强调软件运行的稳定性，硬件系统检修时注重运行模块和运行系统中的硬件，软件与硬件的高效配合才能完善无人机飞行控制的过程；接下来是无人机飞行控制技术中的故障处理，故障对无人机飞行控制的影响很大，当无人机运行过程中出现故障时就会影响到飞行控制的效果，一定要注意飞行控制中快速的解决故障问题，终端监控无人机飞行时要准确的发现故障，明确故障的类型，同时还要保障终端系统有较强的故障处理能力，以便及时应对各种突发的飞行故障；最后是注意智能飞行控制与无人机之间的相互配合，无人机飞行控制技术中智能化控制技术发挥着重要的作用，确保智能飞行和无人机能够做到密切配合，以此来提高无人机飞行控制的精准性。

4. 无人机飞行控制技术改进方向

4.1舵机形态的改进

相较于传统飞机，无人机常具备重量较小的特点，这就导致了在某些特殊领域的应用中，无人机技术仍有很大的进步空间。如在军事侦察与气象监测中，常需无人机进行超高空飞行，由于高空空气稀薄，阻尼性质变差，无人机的气动特性受到较为严重的考验，常表现出航迹偏离严重与地面控制困难。为解决这一问题，研究人员将机身设计为静不稳定，极大的提升了无人机高空执行任务能力。但这种机身设计拥有较强的针对性，在不同环境的应用中常需进行较为复杂的改装。如何对机身形态进行进一步改进，降低无人机专业化应用的技术标准是无人机大面积推广必须面对的问题。

4.2矢量图的应用

相较于光栅图，矢量图可以承载除地理坐标外的大量信息，如地标、地名等，且具备缩放、旋转不失真，信息提取方式多样且更加简便等优点，是航迹设计中更为优秀的选择，但现阶段矢量图格式多样且不具备兼容性，在无人机中的应用会使飞行控制系统丧失通用性，对矢量图件格式进行改革、统一或者优化飞行控制系统使其具备处理多种矢量图件的能力是提升无人机航迹精度的重要发展方向。

结束语

无人机飞行控制技术是最关键的技术，飞行控制技术与无人机飞行系统相互匹配，保证无人机能够做到飞行的稳定性及可靠性。无人机飞行控制技术保证无人机可以自主飞行，执行远程控制命令，配合飞行控制的智能化操作。无人机中飞行控制技术有着极大的作用，重视起飞行控制技术，才能保障无人机中飞行控制技术的优势最大。

参考文献

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