簡述無人機(jī)飛控系統(tǒng)在線交互仿真技術(shù)

劉慧芳

【摘要】 現(xiàn)階段的無人機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能夠滿足安全應(yīng)對(duì)各種干擾以及高精度控制、飛行的需求，在線交互仿真技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的解決上述問題。因此，文章對(duì)無人機(jī)及飛控系統(tǒng)進(jìn)行了概述，探析了無人機(jī)飛控系統(tǒng)在線交互仿真技術(shù)，以供參考。

【關(guān)鍵詞】 無人機(jī) 飛控系統(tǒng) 在線仿真技術(shù)

一、前言

無人機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)勢被廣泛的應(yīng)用在眾多領(lǐng)域，特別是在戰(zhàn)術(shù)方面。在線交互仿真技術(shù)能夠?qū)o人機(jī)飛控系統(tǒng)的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)變化等進(jìn)行推斷，并通過仿真模型和更新、校正模型對(duì)無人機(jī)飛控系統(tǒng)進(jìn)行更新和校正，以此保證無人機(jī)飛控系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和精度。

二、無人機(jī)及飛控系統(tǒng)的概述

1、無人機(jī)。無人機(jī)是一種集攻擊、監(jiān)視、偵查等于一體的航空作戰(zhàn)系統(tǒng)，主要由四部分組成，即綜合保障設(shè)備、有效荷載、測控和信息傳遞以及飛行器平臺(tái)。無人機(jī)承擔(dān)著感知戰(zhàn)場情勢、采集戰(zhàn)場情報(bào)等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)跟蹤定位、偵查監(jiān)視戰(zhàn)區(qū)等，還能對(duì)地面目標(biāo)、其他作戰(zhàn)平臺(tái)等進(jìn)行準(zhǔn)確打擊，已經(jīng)成為現(xiàn)代化、信息化戰(zhàn)場必不可少的戰(zhàn)斗單元。

2、無人機(jī)飛控系統(tǒng)。無人機(jī)飛控系統(tǒng)主要由四部分組成，即地面監(jiān)測和操控終端、伺服作動(dòng)系統(tǒng)、管理和控制計(jì)算機(jī)以及傳感器系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無人機(jī)的火力控制（包括應(yīng)急投放、發(fā)射控制以及對(duì) 掛在武器狀態(tài)的監(jiān)控）、設(shè)備管理（包括對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的檢測和管理）、飛行管理（包括遙測管理、遙控管理、導(dǎo)航解算管理、機(jī)載設(shè)備故障管理以及飛行任務(wù)管理等）以及飛行控制（包括著陸與回收控制、下滑與爬升控制、側(cè)向偏差控制、高度控制以及動(dòng)作控制）。

三、無人機(jī)飛控系統(tǒng)在線交互仿真技術(shù)

3.1 在線交互仿真技術(shù)原理

無人機(jī)飛控系統(tǒng)在線交互仿真技術(shù)原理表現(xiàn)為：在無人機(jī)飛控系統(tǒng)的監(jiān)控終端與地面操控終端中嵌入實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)飛行過程的實(shí)時(shí)、在線仿真，并對(duì)傳感器下傳的各種信息（如姿態(tài)、速度以及軌跡等）進(jìn)行接收。同時(shí)，還可以利用上述信息更新和校正仿真系統(tǒng)模型，以此保證仿真系統(tǒng)信息的準(zhǔn)確性、完整性和有效性。由在線仿真系統(tǒng)對(duì)無人機(jī)的遙測數(shù)據(jù)和采集的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，能夠?qū)o人機(jī)的伺服動(dòng)作系統(tǒng)、傳感器以及計(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和變化狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，準(zhǔn)確的判斷無人機(jī)在飛行的過程中是否存在故障，為人工決策提供可靠的參考。

3.2 無人機(jī)飛控系統(tǒng)在線交互仿真模型的創(chuàng)建

1、無人機(jī)飛控系統(tǒng)在線交互仿真模型的創(chuàng)建。仿真模型的創(chuàng)建是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)飛控系統(tǒng)在線交互仿真的前提，無人機(jī)飛控系統(tǒng)和武器控制系統(tǒng)的區(qū)別在于前者需要對(duì)起飛、回收以及著陸過程進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，這就要求創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。同時(shí)，在進(jìn)行仿真模型創(chuàng)建的過程中還需充分的考慮無人機(jī)飛控系統(tǒng)的特征和實(shí)際要求，如接口協(xié)議存在的數(shù)據(jù)截?cái)嗾`差以及實(shí)際運(yùn)行動(dòng)態(tài)等，以此創(chuàng)建符合無人機(jī)實(shí)際性能的仿真模型。無人機(jī)飛控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型主要由以下幾部分組成：控制系統(tǒng)模型、機(jī)體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、發(fā)動(dòng)機(jī)模型、氣動(dòng)模型、大氣環(huán)境模型以及干擾模型等，通過對(duì)上述模型綜合、統(tǒng)一，形成完善的在線交互仿真高精度數(shù)學(xué)模型。為了保證仿真模型的實(shí)用性，不能設(shè)定理想、固定、統(tǒng)一的初始條件，而是應(yīng)該根據(jù)無人機(jī)飛行的實(shí)際環(huán)境確定模型的初始條件。

2、實(shí)例分析。以某無人機(jī)為例，該無人機(jī)在飛行時(shí)的數(shù)學(xué)仿真結(jié)果如圖1、圖2所示，分別表示無人機(jī)在低溫、高溫以及常溫條件下的速度曲線以及高度曲線。由此可知，當(dāng)溫度不同時(shí)，其對(duì)無人機(jī)速度以及高度控制造成的影響程度也存在一定的差異。同時(shí)，圖3和圖4分別表示無人機(jī)在有常值風(fēng)干擾和無常值風(fēng)干擾條件下的速度和高度曲線?？傊谶x擇無人機(jī)飛行控制仿真模型初始條件時(shí)，需要對(duì)無人機(jī)飛行的具體環(huán)境條件進(jìn)行分析，然后確定合適的初始條件。選擇初始條件的原則主要包括：①根據(jù)無人機(jī)飛行環(huán)境的實(shí)際溫度，確定仿真模型的初始溫度條件。②確定無人機(jī)飛行地段的風(fēng)場模型，然后確定仿真模型的風(fēng)干擾模型。③依據(jù)全機(jī)地面試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)影響無人機(jī)飛行的因素進(jìn)行推算，最終確定無人機(jī)飛控系統(tǒng)在線仿真模型的初始條件。

結(jié)束語：無人機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代化、信息化戰(zhàn)場必不可少的戰(zhàn)斗單元，飛控系統(tǒng)作為無人機(jī)的管控系統(tǒng)，通過利用在線交互仿真技術(shù)創(chuàng)建相應(yīng)的仿真模型，并利用傳感器直接采集量更新仿真模型和傳感器間接采集量反解關(guān)鍵信息更新仿真模型，對(duì)仿真模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新和校正，能夠有效的提高無人機(jī)的飛行準(zhǔn)確度和精度，提高飛控系統(tǒng)的智能化水平。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]薛鵬，肖前貴，高艷輝.某無人機(jī)飛控系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（13）：111-114.

[2]張卿，冉劍，侯育軍.無人機(jī)飛控系統(tǒng)在線交互仿真方法研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2015，27（8）：1853-1860.

[3]鄧紅德，鮑鑫，吳佳楠.小型無人機(jī)飛控系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)實(shí)時(shí)性研究[J].測控技術(shù)，2012，31（1）：121-123.