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无人机论文

1引言

高技术的发展，信息技术的革命，使得高技术武器层出不穷。作为未来战争物质基础的

高技术武器装备，正朝着信息化、精确化、隐身化和无人化方向发展。随着各种航空和电子

技术的发展，无人机在性能上得到了迅速的发展，在军事和民用领域都有了广泛的应用前景。

与有人机相比，无人机具有价格低廉、机体小、机动灵活、无人员伤亡，起飞条件、空勤保

障相对简单等优点。但面对新形式下的作战需求，现在的无人机又显得智能化程度不够，在

复杂不确定的环境条件下，现有的无人机系统一旦缺乏人的控制决策干预，往往不能顺利完

成任务。自主控制技术成为元人机的发展重点之一，越来越受到重视。半自主控制、自主控

制的概念被提上了日程。如何最大程度地给无人机赋予智能，实现其自主飞行控制、决策、

管理及健康诊断和自修复，从而在某些领域取代有人驾驶飞机，是今后需要研究的主要方

向。

2国外无人机飞行控制的发展现状和趋势

美国作为全球第一军事强国，无人机的种类和数量都居全球第一，美国无人机的发展方

向代表了世界无人机的发展趋势。为了指导和规划美国无人机的发展，美国国防部相继于

2000，2002，2005和2007年公开发表了4个官方文件：《2000~2025年美国无人机路线图》，

《2002～2027年美国无人机路线图》，《200～2030年美国无人机系统路线图》、《2007～2032

年美国无人系统路线图》。前3个路线图分别给出了自主控制等级发展趋势图，对无人机自

主控制级别(Autonomouscontrollevel，ACI)都采用了相同的提法，把自主控制的级别

划分为了10级，对自主控制等级的衡量标准中包括故障诊断能力、航线规划能力、机群协

同能力、机群战术规划能力、分布式控制、机群战略目标等内荣。并对当前有代表性的、在

研究的和未来规划的无人机系统如Pioneer，GlobalHawk，X-45，AFRIGoal和ONRGoal

等的ACI都进行了较明确的定义。ACI己经开始作为一种标准用来衡量无人机的自主性提高

ACI是美国无人机发展的趋势之一。

3故障诊断与自修复

无人机在复杂未知飞行环境下的故障诊断与容错控制为提高无人机飞行的安全性、可

靠性及早期故障的适应与防护能力提供了一条新的技术途径，同时自诊断与自修复能力也是

构成完全自主(智能化)飞行控制系统的基础。不断庞大的无人机规模和其昂贵的任务设备，

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带来的飞行安全性要求．对飞行器的可靠性和容错能力提出了更高的要求。无人机的飞行控

制系统作为飞行器的控制中心对其飞行安全起到至关重要的作用，这就要求无人机飞行控制

系统除了优良的设计和严格的地面试验之外，还要具备在飞行过程中系统出现故障时能实时

快速诊断，依据故障特性和损伤特性，迅速进行故障隔离和控制重构，实现无人机的最低安

全性要求，保证无人机飞行任务的继续执行或者保证无人机安全返航回收。无人机的飞行控

制系统通过采集各机载传感器信息，结合飞行任务需求，控制无人机舵面和发动机等执行机

构，实现对无人机不同层次的控制。传感器信息的冗余、信息之间的内在关系、以及执行机

构的操纵余量设计等，为飞行过程中无人机故障自诊断与容错控制提供了理论上的可行性。

设计精良的自检测功能(BIT)，为飞控计算机进行快速故障检测和定位提供直接的帮助。传

感器信息的内在关系、冗余信息出现矛盾时的仲裁算法的深入研究，多层次机载部件BIT

设计与验证，容错控制律设计与仿真验证，安全性故障控制软件模块以及高可靠性机载软件

的开发与测试等、是提高无人机飞行安全所必须开展的工作。

4多机协同技术