无人机控制系统的研究

李慧

摘要：本文分析了无人机的发展现状，探讨了无人机控制系统的发展现状，研究了无人机控制系统，希望通过本文能够为无人机控制系统的研究提供一些参考和帮助。

关键词：无人机；控制系统；研究

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）07-0011-01

1 无人机的发展现状分析

1.1 我们国家无人机的发展现状

我们国家的无人机开发项目虽然发展的时间较晚，但是却不影响我们国家的无人机研发速度，其实从上个世纪末期，我们国家就已经开始使用无人机了。但是那时的无人机都是主要用于军事，例如作为防空系统的靶机或者干扰等等。近些年来，随着全球电子化的高速发展，无人机也逐渐的由自动机械化转变为电子化，从而使得无人机的各方面能力得到了提升，能够在军事当中做到更多的事情。

1.2 国际上无人机的发展现状

目前国际上无人机的发展趋势主要分为几个方面[1]：（1）高续航能力无人机。这种高续航无人机是全球范围内多个国家都非常需要的一种无人机种类，其续航能力往往能够持续30多个小时，能够执行多种侦查任务，并且滞空高度能够达到两万米，能够精确的统计目标范围内的有效信息，美国的全球鹰以及以色列的苍鹰都属于这种类型的无人机。（2）战斗无人机。战斗无人机具有执行多种战斗任务的能力，同时具有隐身的特点，能够进行对空对地攻击，并且能够独立执行多种类型的空中任务。战斗无人机目前的种类包括X-47B以及X-45等等。（3）微型无人机。顾名思义，微型无人机的主要特点是机体非常小，最小的可以达到昆虫的大小。微型无人机目前还处于研发阶段，研发这种类型无人机的主要目的就是为部队提供情报，同时也为反恐作战提供必要的帮助。目前比较有名的微型无人机种类包括；蜂鸟、微型蝙蝠以及苍蝇等等。

2 无人机控制系统的发展现状

无人机离不开控制系统，无人机和控制系统是一体的存在。无人机控制系统在最早期，仅仅是用来对无人机进行控制，并且对无人机的飞行状态进行监控，通过操作杆对无人机进行操控。后来随着无人机以及无人机控制系统的不断发展，无人机控制系统更多则是用来通过无人机获取的信息来进行分析和决策，从而进行作战任务的完成。随着互联网的高速发展，无人机控制系统更加倾向于依靠网络来制定无人机的作战计划，通过网络和系统平台来制定多种武器共同参与的协同作战，从而应对各种各样复杂的作战环境。目前来看，美国的捕食者战斗无人机控制系统已经成为目前世界上最为先进的无人机控制系统，不管从功能上还是实际作战效果上来看，都是十分优秀的[2]。近些年来，我们国家的无人机控制系统也在不断的进行发展，随着我们国家经济和科技的高速发展，我们国家在无人机控制系统领域实际上已经取得了一定的成效，无论是从性能上面、信息融合方面以及指挥决策方面和定位跟踪方面都取得了一定的进展，还有一些网络通信功能以及自适应协同等方面还需要结合理论和实际进一步的进行发展。

3 无人机控制系统

3.1 无人机控制系统的原理

无人机控制系统的控制内容同时包括硬件控制内容和软件控制内容，并且通过硬件和软件控制系统来进行信息的传递和管理，针对不同用途不用型号的无人机，控制系统也是不同的，但是基本的构成是基本相同的。一般来说，无人机是由无人机、地面指挥以及控制系统这三个部分组成，其中无人机的控制系统作为最重要的部分，类似于无人机的大脑，负责对无人机的指挥和控制。一般来说无人机的控制系统是由信息收集、信息传导、信息处理以及信息显示各个系统组成的，在加上进行决策的辅助功能和执行命令功能，把进行控制人员的信息转化成对于无人机的命令，从而构成了整个的无人机控制系统[3]。

3.2 无人机控制系统的设计

通过对国际上较为先进的无人机控制系统进行研究，我们能够发现美国的捕食者的控制系统主要是由起降控制、任务控制以及数据控制这几个方面构成。其中任务控制负责对无人机的飞行任务以及荷载、遥测、监视等方面进行控制、起降控制负责无人机执行任务之前的检查工作，并且对无人机的降落和起飞进行操控。数据控制负责为任务控制和起降控制提供准确的无人机信息。从控制系统的角度上来看，实际上控制的是平台和光电信息传感器系统，同时接收无人机从前方提供的信息和数据。通过起降控制和任务控制对传回的信息进行处理，并且进行决策。无人机所传输的信息绝不仅仅是数據链上面的数据，同时也通过卫星数据以及光纤网和以太网的数据，并且在控制系统的终端进行信息数据的显示。

3.3 对于无人机控制系统的能力要求

从我们国家无人机控制系统的角度上来看，无人机控制系统所需要具备的能力有飞行控制、链路控制能力、信息侦查能力以及情报处理能力和武器使用能力。所有这些能力都需要特定的软件系统来实现。

3.4 无人机控制系统的控制流程规则

根据不同类型无人机的使用特点，对于无人机控制系统的控制流程规则主要可以分为六个过程，具体为[4]：（1）任务规划和下达。通过特定的部门对无人机下达任务并且对任务进行规划，结合气象单位和空中管制单位，获取必要的飞行信息，从而对任务的下达。（2）飞行前的检查阶段。无人机在起飞之前，必须要进行飞行前的检查阶段，具体的检查过程包括任务信息的注入、系统参数的注入以及密钥信息的注入等方面，通过相关管理人员对无人机进行全面的系统检查，才能以执行起飞的命令。（3）飞行阶段。在飞行阶段基本保持监控的状态，只有出现紧急情况的时候才能够进行必要的人工操作。（4）执行任务。当无人机飞进任务区的时候，由操作人员进行具体的侦查任务或者攻击任务。（5）着陆阶段。无人机在进行着陆的过程中，如果不能准确的对准飞行跑到，就要进行必要的人工操作。（6）准备阶段。当无人机进行着陆之后，需要对无人机进行下电，并且对任务数据和其他信息进行卸载和评估分析，将无人机收回，以备下一次飞行。

4 结语

本文通过对无人机的发展现状进行分析，从而对无人机控制系统的发展现状进行分析，最后对于无人机控制系统的研究内容进行探析，希望通过本文能够为无人机控制系统的研究提供一些参考和帮助。

参考文献

[1]贾彩娟，祝小平，周洲，等.无人机控制系统传感器故障诊断的方案与仿真[J].计算机仿真，2005，（11）：53-55.

[2]贾彩娟，祝小平，周洲，等.交互多模型算法的无人机控制系统故障诊断[J].火力与指挥控制，2006，（7）：8-10，20.

[3]赵璇，郭峰.基于CAN总线的无人机控制系统协议研究[J].武汉理工大学学报：信息与管理工程版，2012，（2）：167-170，189.

[4]贾彩娟，祝小平，周洲等.基于多模自适应滤波的无人机控制系统故障诊断[J].系统仿真学报，2005，（6）：1435-1437.endprint