无人机控制系统介绍.pdf

控制科学与工程专业选修课 无人机控制系统 无人控制系统介绍 哈尔滨工业大学空间控制与惯性技术研究中心 伊国兴 本节课教学内容 1 无人机控制系统的必要性 2 无人机控制系统指标与结构 3 控制系统主要组成部分介绍 4 飞行控制系统简介 1 无人机控制系统的必要性 1.1 无人机及无人机系统定义 无人机：不载有操作人员、利用空气动力起飞、 可以自主飞行或遥控驾驶、可以一次使用也可以 回收使用的、携有致命或非致命有效载荷的飞行 器。 无人机系统：是指一架无人机、相关的遥控站、 所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计 规定的任何其他部件组成的系统。 1 无人机控制系统的必要性 1.2 无人机系统组成 飞行器 控制站 通讯链路 有效载荷 •飞行平台 •显示系统 •图像传输 •通讯设备 •动力装置 •接口系统 •数字传输 •图像设备 •导航飞控 •操纵系统 •机载系统 •武器系统 •电气系统 •软件系统 •地面系统 •其他设备 •电源系统 1 无人机控制系统的必要性 1.2.1 控制站 通常是地面或机载、舰载，是飞行操控中心，实 现人机交互，通常也是任务规划中心。 通过上行通信链路发送指令，控制飞行，操控所 携带的各种任务载荷。 通过下行通信链路，飞机回传信息和图像。包括 载荷数据、机上各分系统的状态信息、位置信息 等。同时控制发射与回收。 控制站与外界通讯完成获得天气信息、个系统间 的网络信息传输，接收任务，汇报信息等。 1 无人机控制系统的必要性 1.2.2 任务载荷 作为无人机的组成部分完成特定任务的设备。 非消耗型任务载荷  光电系统、雷达系统、激光目标指示、污染监测、 公共宣传系统、无线电中继系统、电子情报、雷达 欺骗、磁异常检测 消耗型任务载荷（植保系统、灭火系统、救生、 武器） 1 无人机控制系统的必要性 1.2.3 导航系统 惯性导航（INS） 卫星导航（GPS、北斗） 组合导航 后备导航手段  雷达跟踪  无线电跟踪  直接估计 1 无人机控制系统的必要性 1.2.4 通信链路 上行  发送飞行路径数据并储存  人在回路时，实时发送飞行控制指令  发送控制命令至机载任务载荷和附属设备  发送相关位置更新信息到惯导/ 自动飞行控制系统 下行  发送有关飞机的位置信息到控制站  发送任务载荷图像和数据到控制站  发送飞机状态信息 1 无人机控制系统的必要性 1.3 无人机自主能力分级 美国公布的无人机自主能力分级图 1 无人机控制系统的必要性 1.3 无人机自主能力分级 • 制约无人机达到高级别自 主能力的因素：