简述无人机飞控系统在线交互仿真技术

刘慧芳

【摘要】 现阶段的无人机飛控系统设计方法已经不能够满足安全应对各种干扰以及高精度控制、飞行的需求，在线交互仿真技术的应用能够有效的解决上述问题。因此，文章对无人机及飞控系统进行了概述，探析了无人机飞控系统在线交互仿真技术，以供参考。

【关键词】 无人机 飞控系统 在线仿真技术

一、前言

无人机以其独特的优势被广泛的应用在众多领域，特别是在战术方面。在线交互仿真技术能够对无人机飞控系统的性质、运动变化等进行推断，并通过仿真模型和更新、校正模型对无人机飞控系统进行更新和校正，以此保证无人机飞控系统的准确度和精度。

二、无人机及飞控系统的概述

1、无人机。无人机是一种集攻击、监视、侦查等于一体的航空作战系统，主要由四部分组成，即综合保障设备、有效荷载、测控和信息传递以及飞行器平台。无人机承担着感知战场情势、采集战场情报等任务，实现对目标跟踪定位、侦查监视战区等，还能对地面目标、其他作战平台等进行准确打击，已经成为现代化、信息化战场必不可少的战斗单元。

2、无人机飞控系统。无人机飞控系统主要由四部分组成，即地面监测和操控终端、伺服作动系统、管理和控制计算机以及传感器系统。该系统能够实现对无人机的火力控制（包括应急投放、发射控制以及对 挂在武器状态的监控）、设备管理（包括对设备工作状态的检测和管理）、飞行管理（包括遥测管理、遥控管理、导航解算管理、机载设备故障管理以及飞行任务管理等）以及飞行控制（包括着陆与回收控制、下滑与爬升控制、侧向偏差控制、高度控制以及动作控制）。

三、无人机飞控系统在线交互仿真技术

3.1 在线交互仿真技术原理

无人机飞控系统在线交互仿真技术原理表现为：在无人机飞控系统的监控终端与地面操控终端中嵌入实时仿真系统，实现对无人机飞行过程的实时、在线仿真，并对传感器下传的各种信息（如姿态、速度以及轨迹等）进行接收。同时，还可以利用上述信息更新和校正仿真系统模型，以此保证仿真系统信息的准确性、完整性和有效性。由在线仿真系统对无人机的遥测数据和采集的仿真数据进行对比，能够对无人机的伺服动作系统、传感器以及计算机的运行状态和变化状况进行实时监测，准确的判断无人机在飞行的过程中是否存在故障，为人工决策提供可靠的参考。

3.2 无人机飞控系统在线交互仿真模型的创建

1、无人机飞控系统在线交互仿真模型的创建。仿真模型的创建是实现无人机飞控系统在线交互仿真的前提，无人机飞控系统和武器控制系统的区别在于前者需要对起飞、回收以及着陆过程进行精准的控制，这就要求创建相应的数学模型。同时，在进行仿真模型创建的过程中还需充分的考虑无人机飞控系统的特征和实际要求，如接口协议存在的数据截断误差以及实际运行动态等，以此创建符合无人机实际性能的仿真模型。无人机飞控系统数学模型主要由以下几部分组成：控制系统模型、机体运动学模型、发动机模型、气动模型、大气环境模型以及干扰模型等，通过对上述模型综合、统一，形成完善的在线交互仿真高精度数学模型。为了保证仿真模型的实用性，不能设定理想、固定、统一的初始条件，而是应该根据无人机飞行的实际环境确定模型的初始条件。

2、实例分析。以某无人机为例，该无人机在飞行时的数学仿真结果如图1、图2所示，分别表示无人机在低温、高温以及常温条件下的速度曲线以及高度曲线。由此可知，当温度不同时，其对无人机速度以及高度控制造成的影响程度也存在一定的差异。同时，图3和图4分别表示无人机在有常值风干扰和无常值风干扰条件下的速度和高度曲线。总之，在选择无人机飞行控制仿真模型初始条件时，需要对无人机飞行的具体环境条件进行分析，然后确定合适的初始条件。选择初始条件的原则主要包括：①根据无人机飞行环境的实际温度，确定仿真模型的初始温度条件。②确定无人机飞行地段的风场模型，然后确定仿真模型的风干扰模型。③依据全机地面试验结果，对影响无人机飞行的因素进行推算，最终确定无人机飞控系统在线仿真模型的初始条件。

结束语：无人机已经成为现代化、信息化战场必不可少的战斗单元，飞控系统作为无人机的管控系统，通过利用在线交互仿真技术创建相应的仿真模型，并利用传感器直接采集量更新仿真模型和传感器间接采集量反解关键信息更新仿真模型，对仿真模型进行实时更新和校正，能够有效的提高无人机的飞行准确度和精度，提高飞控系统的智能化水平。

参 考 文 献

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