适用于机载飞控系统的操作系统选型研究

徐鸿洋 宋娟妮

摘 要：无人机在目前属于具有较高技术水平的一种现代化机械设备，在社会上很多领域内均有着十分广泛的应用，并且发挥着不可替代的作用，具有较高价值。在当前无人机设备实际应用过程中，相关技术人员必须要掌握相关飞行控制技术，在此基础上才能够使其作用及功能得以更好发挥，使其应用效率能够得以有效提升。

关键词：飞控系统;操作系统;设计

0 前言

无人机是以信息技术及智能控制技术为基础发展而来的一种现代化机械设备，具有较高的技术水平及较强功能，在各个行业内均有着越来越广泛的应用，并且被越来越重视。在无人机设备实际应用过程中，为能够实现其作用的更好发挥，十分重要的一点就是应当合理应用相关飞行控制技术，因而有关技术人员需要对无人机飞行控制技术充分了解及掌握，在此基础上实现其更理想应用。

1 无人机飞行控制系统以及飞行控制技术

1.1 无人机飞行控制系统结构

在无人机设备实际运行过程中，主要就是利用飞行控制系统，在有效控制基础上，才能够使无人机依据任务要求运行以及开展工作。对于无人机飞行控制系统结构而言，其包含三个部分内容，分别为传感器、舵机以及飞行控制器，而这些不同结构的组成又包括不同细节。其中，传感器的构成主要包括高度传感器、惯性测量组合MIMU以及GPS卫星接收器;舵机依据其用途不同可分为三种类型，分别为副翼式舵机、升降式舵机以及风门式舵机;在飞行控制器中主要就是利用计算机系统实行控制操作。对于这三种结构，其中的核心部分就是飞行控制系统，主要作用就是在无人机运行中对不同单元及结构进行协调，使协同作用能够得以充分发挥，在实际工作中其主要原理及方式为通过计算及分析得出相关程序，以此为依据发出相关指令，从而对无人机升降以及飞行进行较好控制。

1.2 无人机飞行控制系统核心结构任务

第一，飞行航线的规划及控制。在无人机实际运行之前，应当利用计算机系统对其飞行轨迹及航线范围提前进行设计，在该过程中计算机控制系统作用主要就是对无人机飞行航线随时进行监控及观察，确定其是否符合程序所设定轨迹，以避免与航线偏离的方向性错误发生，有效防止对飞行任务的完成产生影响。在实际飞行过程中，若出现与航线偏离情况，利用核心控制系统进行航线导正，从而对无人机飞行进行较好控制。

第二，无人机飞行中相关数据的采集。在无人实际运行过程中，通常都会有一系列数据信息产生，在整体运行系统中，利用无线传输方式向核心控制系统中进行传送，从而使数据读取及采集工作得以完成，从而在后期进行数据分析过程中能够进行较好应用。

第三，在无人机实际运行过程中，不可避免地会有一定故障出现，并且很多情况下都都是在任务实行过程中出现故障，对于这种情况的出现，可利用飞行控制系统对所发生故障进行处理，从而快速消除无人机故障，确保无人机能够顺利完成任务。

2 飞控系统综合控制台设计组成和功能

电传飞控系统试验验证系统主要包括：电传飞控试验管理系统、飞行仿真系统、交联系统仿真单元、飞控接口适配器、计量自检单元、故障注入单元、电传飞控系统接口测试设备（FTI）和辅助设备。

2.1 电传飞控试验管理系统

功能：对程控电源进行配置;对航电及主飞控系统仿真激励模型进行下载、运行管理;对模型进行下载、运行管理;进行自动测试用例的编辑和执行，可通过模型进行总线及非总线故障注入;能够采集实验过程中的模型变量，包括计算机硬件板卡采集到的总线及非总线模型变量;进行数据采集、存储及查看;并可以进行数值和曲线显示。

2.2 飞行仿真系统

功能：飞行仿真系统代表了飞机的运动学特性、动力学特性，与飞行员、飞控系统、飞机传感器一起构成了完整的闭环。飞行仿真软件包括飞机和系统的数学仿真模型，有六自由度运动模型、飞机质量特性模型、气动模型和发动机模型等。

2.3 交联系统仿真单元

功能：模拟电传飞行控制系统交联的航电系统仿真、非航电系统仿真的接口电气特性，以及HB6096总线和非总线信号仿真激励;输出交联系统激励信号。

2.4 电传飞控系统信号适配单元

功能：飞控接口适配系统主要完成各控制器对外接口的汇总和分发，并进行旁路信号采集以及硬件路由切换，包括信号汇接系统和信号切换系统。信号汇接系统由信号适配箱及连接线缆组成，对交互的总线及非总线信号进行适配，便于仿真测试系统与真实系统的连接，方便系统测试。

2.5 故障注入单元

功能：实现电传飞控系统计算机、传感器、作动器等成品的故障模拟和注入，检查自动飞控系统的故障报警功能。本系统所需故障注入设备按照功能类型分为3类故障：①功能故障注入：功能故障注入通过测控系统控制板软件设置不正确、不匹配等參数实现。②物理层、电气层故障注入：通过软件控制故障注入板卡实现。③电源故障注入：通过程控电源、余度电源监控及故障注入箱及控制软件实现。主要包括电压拉偏、延时上电、余度电源的通断、电流设置等功能。

2.6 电传飞控测试接口设备（FTI）

功能：实现与电传飞行控制计算机的通讯，获取电传飞行控制分系统各设备运行状态、各信号的状态，以及运行参数等，按照自动飞行控制分系统参数、状态的定义，对上述信息和参数进行解析，以物理量的形式进行直接显示和存储，以便于测试观察和对记录结果的分析判断。

3 结束语

无人机作为一种现代化机械设备在各个方面的应用也越来越广泛，因而确保无人机更好运行十分必要。在无人机实际应用过程中，为能够实现其正常运行，相关技术人员应当合理应用飞行控制技术，对控制系统及技术进行分析，并且以有效措施提升控制系统运行效率，从而对无人机运行更好控制，确保其更好完成任务，发挥其作用。

参考文献

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[2]韩泉泉，席庆彪，刘慧霞，张波.基于飞行安全的无人机控制技术发展趋势研究[J].现代电子技术，2014，37（13）：22-25.