適用于機(jī)載飛控系統(tǒng)的操作系統(tǒng)選型研究

徐鴻洋 宋娟妮

摘 要：無(wú)人機(jī)在目前屬于具有較高技術(shù)水平的一種現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備，在社會(huì)上很多領(lǐng)域內(nèi)均有著十分廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)揮著不可替代的作用，具有較高價(jià)值。在當(dāng)前無(wú)人機(jī)設(shè)備實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員必須要掌握相關(guān)飛行控制技術(shù)，在此基礎(chǔ)上才能夠使其作用及功能得以更好發(fā)揮，使其應(yīng)用效率能夠得以有效提升。

關(guān)鍵詞：飛控系統(tǒng);操作系統(tǒng);設(shè)計(jì)

0 前言

無(wú)人機(jī)是以信息技術(shù)及智能控制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)的一種現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備，具有較高的技術(shù)水平及較強(qiáng)功能，在各個(gè)行業(yè)內(nèi)均有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并且被越來(lái)越重視。在無(wú)人機(jī)設(shè)備實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為能夠?qū)崿F(xiàn)其作用的更好發(fā)揮，十分重要的一點(diǎn)就是應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用相關(guān)飛行控制技術(shù)，因而有關(guān)技術(shù)人員需要對(duì)無(wú)人機(jī)飛行控制技術(shù)充分了解及掌握，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)其更理想應(yīng)用。

1 無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)以及飛行控制技術(shù)

1.1 無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在無(wú)人機(jī)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，主要就是利用飛行控制系統(tǒng)，在有效控制基礎(chǔ)上，才能夠使無(wú)人機(jī)依據(jù)任務(wù)要求運(yùn)行以及開(kāi)展工作。對(duì)于無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言，其包含三個(gè)部分內(nèi)容，分別為傳感器、舵機(jī)以及飛行控制器，而這些不同結(jié)構(gòu)的組成又包括不同細(xì)節(jié)。其中，傳感器的構(gòu)成主要包括高度傳感器、慣性測(cè)量組合MIMU以及GPS衛(wèi)星接收器;舵機(jī)依據(jù)其用途不同可分為三種類(lèi)型，分別為副翼式舵機(jī)、升降式舵機(jī)以及風(fēng)門(mén)式舵機(jī);在飛行控制器中主要就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)行控制操作。對(duì)于這三種結(jié)構(gòu)，其中的核心部分就是飛行控制系統(tǒng)，主要作用就是在無(wú)人機(jī)運(yùn)行中對(duì)不同單元及結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)，使協(xié)同作用能夠得以充分發(fā)揮，在實(shí)際工作中其主要原理及方式為通過(guò)計(jì)算及分析得出相關(guān)程序，以此為依據(jù)發(fā)出相關(guān)指令，從而對(duì)無(wú)人機(jī)升降以及飛行進(jìn)行較好控制。

1.2 無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)任務(wù)

第一，飛行航線(xiàn)的規(guī)劃及控制。在無(wú)人機(jī)實(shí)際運(yùn)行之前，應(yīng)當(dāng)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)其飛行軌跡及航線(xiàn)范圍提前進(jìn)行設(shè)計(jì)，在該過(guò)程中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)作用主要就是對(duì)無(wú)人機(jī)飛行航線(xiàn)隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控及觀察，確定其是否符合程序所設(shè)定軌跡，以避免與航線(xiàn)偏離的方向性錯(cuò)誤發(fā)生，有效防止對(duì)飛行任務(wù)的完成產(chǎn)生影響。在實(shí)際飛行過(guò)程中，若出現(xiàn)與航線(xiàn)偏離情況，利用核心控制系統(tǒng)進(jìn)行航線(xiàn)導(dǎo)正，從而對(duì)無(wú)人機(jī)飛行進(jìn)行較好控制。

第二，無(wú)人機(jī)飛行中相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。在無(wú)人實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，通常都會(huì)有一系列數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生，在整體運(yùn)行系統(tǒng)中，利用無(wú)線(xiàn)傳輸方式向核心控制系統(tǒng)中進(jìn)行傳送，從而使數(shù)據(jù)讀取及采集工作得以完成，從而在后期進(jìn)行數(shù)據(jù)分析過(guò)程中能夠進(jìn)行較好應(yīng)用。

第三，在無(wú)人機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不可避免地會(huì)有一定故障出現(xiàn)，并且很多情況下都都是在任務(wù)實(shí)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，對(duì)于這種情況的出現(xiàn)，可利用飛行控制系統(tǒng)對(duì)所發(fā)生故障進(jìn)行處理，從而快速消除無(wú)人機(jī)故障，確保無(wú)人機(jī)能夠順利完成任務(wù)。

2 飛控系統(tǒng)綜合控制臺(tái)設(shè)計(jì)組成和功能

電傳飛控系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)主要包括：電傳飛控試驗(yàn)管理系統(tǒng)、飛行仿真系統(tǒng)、交聯(lián)系統(tǒng)仿真單元、飛控接口適配器、計(jì)量自檢單元、故障注入單元、電傳飛控系統(tǒng)接口測(cè)試設(shè)備（FTI）和輔助設(shè)備。

2.1 電傳飛控試驗(yàn)管理系統(tǒng)

功能：對(duì)程控電源進(jìn)行配置;對(duì)航電及主飛控系統(tǒng)仿真激勵(lì)模型進(jìn)行下載、運(yùn)行管理;對(duì)模型進(jìn)行下載、運(yùn)行管理;進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試用例的編輯和執(zhí)行，可通過(guò)模型進(jìn)行總線(xiàn)及非總線(xiàn)故障注入;能夠采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的模型變量，包括計(jì)算機(jī)硬件板卡采集到的總線(xiàn)及非總線(xiàn)模型變量;進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及查看;并可以進(jìn)行數(shù)值和曲線(xiàn)顯示。

2.2 飛行仿真系統(tǒng)

功能：飛行仿真系統(tǒng)代表了飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性、動(dòng)力學(xué)特性，與飛行員、飛控系統(tǒng)、飛機(jī)傳感器一起構(gòu)成了完整的閉環(huán)。飛行仿真軟件包括飛機(jī)和系統(tǒng)的數(shù)學(xué)仿真模型，有六自由度運(yùn)動(dòng)模型、飛機(jī)質(zhì)量特性模型、氣動(dòng)模型和發(fā)動(dòng)機(jī)模型等。

2.3 交聯(lián)系統(tǒng)仿真單元

功能：模擬電傳飛行控制系統(tǒng)交聯(lián)的航電系統(tǒng)仿真、非航電系統(tǒng)仿真的接口電氣特性，以及HB6096總線(xiàn)和非總線(xiàn)信號(hào)仿真激勵(lì);輸出交聯(lián)系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)。

2.4 電傳飛控系統(tǒng)信號(hào)適配單元

功能：飛控接口適配系統(tǒng)主要完成各控制器對(duì)外接口的匯總和分發(fā)，并進(jìn)行旁路信號(hào)采集以及硬件路由切換，包括信號(hào)匯接系統(tǒng)和信號(hào)切換系統(tǒng)。信號(hào)匯接系統(tǒng)由信號(hào)適配箱及連接線(xiàn)纜組成，對(duì)交互的總線(xiàn)及非總線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行適配，便于仿真測(cè)試系統(tǒng)與真實(shí)系統(tǒng)的連接，方便系統(tǒng)測(cè)試。

2.5 故障注入單元

功能：實(shí)現(xiàn)電傳飛控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、傳感器、作動(dòng)器等成品的故障模擬和注入，檢查自動(dòng)飛控系統(tǒng)的故障報(bào)警功能。本系統(tǒng)所需故障注入設(shè)備按照功能類(lèi)型分為3類(lèi)故障：①功能故障注入：功能故障注入通過(guò)測(cè)控系統(tǒng)控制板軟件設(shè)置不正確、不匹配等參數(shù)實(shí)現(xiàn)。②物理層、電氣層故障注入：通過(guò)軟件控制故障注入板卡實(shí)現(xiàn)。③電源故障注入：通過(guò)程控電源、余度電源監(jiān)控及故障注入箱及控制軟件實(shí)現(xiàn)。主要包括電壓拉偏、延時(shí)上電、余度電源的通斷、電流設(shè)置等功能。

2.6 電傳飛控測(cè)試接口設(shè)備（FTI）

功能：實(shí)現(xiàn)與電傳飛行控制計(jì)算機(jī)的通訊，獲取電傳飛行控制分系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、各信號(hào)的狀態(tài)，以及運(yùn)行參數(shù)等，按照自動(dòng)飛行控制分系統(tǒng)參數(shù)、狀態(tài)的定義，對(duì)上述信息和參數(shù)進(jìn)行解析，以物理量的形式進(jìn)行直接顯示和存儲(chǔ)，以便于測(cè)試觀察和對(duì)記錄結(jié)果的分析判斷。

3 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)作為一種現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備在各個(gè)方面的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，因而確保無(wú)人機(jī)更好運(yùn)行十分必要。在無(wú)人機(jī)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為能夠?qū)崿F(xiàn)其正常運(yùn)行，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用飛行控制技術(shù)，對(duì)控制系統(tǒng)及技術(shù)進(jìn)行分析，并且以有效措施提升控制系統(tǒng)運(yùn)行效率，從而對(duì)無(wú)人機(jī)運(yùn)行更好控制，確保其更好完成任務(wù)，發(fā)揮其作用。

參考文獻(xiàn)

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