导（dǎo）航（háng）飞控系统
定义：
导航飞控系统是（shì）无人机的关键核心系统之（zhī）一（yī）。它在部分（fèn）情况下，按具体功能又可划分为（wéi）导航子系（xì）统和飞（fēi）控子系统两部分（fèn）。
导航子系统的功能是（shì）向（xiàng）无人机提供相对于所（suǒ）选定的参考（kǎo）坐标系的位置（zhì）、速（sù）度、飞行姿态（tài）、引导无人机沿指定航线安全、准（zhǔn）时、准确地飞（fēi）行（háng）。完善的无人机（jī）导航子（zǐ）系统具有以下功能（néng）：
（1）获得必（bì）要（yào）的（de）导航要素，包括高度、速度、姿态、航向；
（2）给出满足精度要求的（de）定位信息（xī），包括经度、纬度；
（3）引导（dǎo）飞机按规定计划飞（fēi）行；
（4）接收（shōu）预（yù）定任务（wù）航（háng）线（xiàn）计划的装定，并对任务航线（xiàn）的执行进行动态管理；
（5）接收控制站的导航模式控制指令并执行（háng），具有指令导航模式与预定（dìng）航线飞行（háng）模式相互切换的功能；
（6）具有接收并（bìng）融合无人（rén）机其他设（shè）备的辅助导航定位信息的能力；
（7）配合（hé）其他系统完成（chéng）各（gè）种任务（wù）
飞控子系统是无人（rén）机完成起飞、空（kōng）中飞行（háng）、执行任（rèn）务、返厂回收等（děng）整个飞行过程的核（hé）心系统（tǒng），对无人机实现全权控制（zhì）与管（guǎn）理（lǐ），因此飞（fēi）控子系统之（zhī）于无人机相当于驾驶员之于有（yǒu）人（rén）机，是无人机执行任务（wù）的关键。飞控子系统主（zhǔ）要具有如下功能（néng）：
（1）无人（rén）机（jī）姿态稳（wěn）定与控制；
（2）与导航（háng）子系统协调完成航（háng）迹控制；
（3）无人机起飞（发射）与着陆（回收）控制；
（4）无人机飞行管理；
（5）无人机任务（wù）设备管理（lǐ）与控制（zhì）；
（6）应急控制；
（7）信（xìn）息收集与传递（dì）。
以上所列的功能中第1、4和6项是所有无人机飞行控制系统所必须具备的功能，而其他项则不（bú）是每一（yī）种飞行控制系（xì）统（tǒng）都具（jù）备的，也（yě）不是每一种无人机都需要的（de），根据（jù）具体（tǐ）无（wú）人机的（de）种（zhǒng）类和型号（hào）可（kě）进行选择、裁剪（jiǎn）和组合。
传感器
无人机导航飞（fēi）控系统常用的传感器包括角速（sù）度率传感器、姿态传（chuán）感器、位置传感器、迎角侧滑传感器、加速度传感（gǎn）器、高度传感器及空速传感器等，这些传（chuán）感器构成无人机导航飞控系统设计的（de）基础。
1.角速度传感器
角速度传（chuán）感器（qì）是飞行（háng）控制系统（tǒng）的（de）基本传感（gǎn）器之一，用于感受无人机绕机体轴（zhóu）的转动角（jiǎo）速率（lǜ），以（yǐ）构成（chéng）角速度反馈，改善系统的阻（zǔ）尼特（tè）性、提（tí）高（gāo）稳定性。
角速（sù）度传感器（qì）的选择（zé）要考虑其（qí）测量范（fàn）围、精度、输出特性、带宽等（děng）。
角速度传（chuán）感（gǎn）器应（yīng）安装在无人机重心附件，安装轴线与要（yào）感受的机体轴向（xiàng）平行，并特别注意极性的正（zhèng）确性。
2.姿态传感（gǎn）器
姿（zī）态传感器用于感受无人（rén）机的俯仰、转（zhuǎn）动和航向角度，用于实现姿（zī）态稳定与航向控制功能。
姿态传感器的选择（zé）要考虑其测量范（fàn）围（wéi）、精度、输出特（tè）性（xìng）、动态特性等。
姿态传感器应安装在（zài）无人机（jī）重心附近（jìn），振动要尽（jìn）可能（néng）小（xiǎo），有较（jiào）高的安装（zhuāng）精度要（yào）求。
3.高度、空速传（chuán）感器（大（dà）气机）
高（gāo）度（dù）、空速传感器（大气机（jī））用于感受无人机的飞行高度和空速，是（shì）高度保持和空速保持（chí）的（de）必备（bèi）传（chuán）感器。一般和空速（sù）管、同期管（guǎn）路构（gòu）成大（dà）气数据系统。
高度、空速传感器（大气机）的选择主要考虑测量范围（wéi）和测量精度（dù）。一（yī）般要求（qiú）其安装在空速管附近，尽量缩短管路。
4.位置传感器
位置（zhì）传感器用（yòng）于感（gǎn）受无（wú）人机的位（wèi）置，是（shì）飞行轨（guǐ）迹（jì）控制的必要前提。惯性导航设（shè）备、GPS卫（wèi）星导航接（jiē）收机、磁航向传（chuán）感器是典（diǎn）型的位（wèi）置传感（gǎn）器。
位（wèi）置传感（gǎn）器的选择一般要考虑与飞行（háng）时（shí）间相关的（de）导航精度、成本和可用性等问题。
惯性导航设备有安装位置和（hé）较高的安装精度要求，GPS的安装主要应避（bì）免天线（xiàn）的遮挡（dǎng）问题。
磁航向传感器要安装（zhuāng）在受铁（tiě）磁（cí）性物质影响（xiǎng）最小且相对固定的（de）地方，安装（zhuāng）件应（yīng）采用非磁性材料制造。
飞（fēi）控计算机
导航飞控计（jì）算机（jī），简称飞控计算机，是（shì）导航飞控系统的核心部件，从（cóng）无人机飞行控制的（de）角（jiǎo）度来看，飞（fēi）控计算机应（yīng）具（jù）备如下功能：
（1）姿态稳定与控制
（2）导航与制导（dǎo）控（kòng）制（zhì）
（3）自（zì）主飞行（háng）控制
（4）自动起飞、着（zhe）陆控制。
1.飞控计算机类型
飞控计算机按照对（duì）信号的处理方式，主（zhǔ）要分为模拟（nǐ）式（shì）。数据混合（hé）式（shì）和数字式、飞控计算机三种类型。
现今，随着数（shù）学（xué）电路技术的（de）发展，模拟式（shì）飞控（kòng）计算机已（yǐ）基（jī）本被数字式飞控计算（suàn）机取代，新研制的无（wú）人机飞控系统几（jǐ）乎都采用了数（shù）字（zì）式飞控计（jì）算（suàn）机。
2.飞控计算机余度
无人机（jī）没有人（rén）身安全问题，因此会综合考虑功能、任（rèn）务可靠性要（yào）求和性能价（jià）格比来进行余度（dù）配置设（shè）计。就飞控计算机而言，一般大、小型无人机都有哦（ò）余（yú）度（dù）设计（jì），一些简单的（de）微、轻型无人机无单余度设（shè）计。
3.飞控计算机主要硬件构成
（1）主（zhǔ）处（chù）理控制器。主要有通用型处理器（MPU）、微处（chù）理器（MCU）、数字信号（hào）处理（lǐ）器（DSP）。随（suí）着FPGA技术的发展，相当多的主处理器FPGA和（hé）处理器（qì）组合成强大的主处理控制器。
（2）二次（cì）电（diàn）源（yuán）。二次电源（yuán）是（shì）飞控计算机的一（yī）个（gè）关键部（bù）件。飞控计算机的二次电（diàn）源一般为（wéi）5V、±15V等（děng）直流电源电压，而无人机的（de）一次（cì）电源根（gēn）据（jù）型号不同区别（bié）较大，要对一次电源进行变换。现（xiàn）在普遍使用（yòng）集成开关电源模块。
（3）模拟量输入/输出接口。模（mó）拟（nǐ）量输入接口电路将各传感器（qì）输（shū）入的（de）模拟（nǐ）量进（jìn）行信号（hào）调理、增（zēng）益变换（huàn），模/数（A/D）转换后，提供（gòng）给微（wēi）处理器进行相应处理。模拟信号一般可分为直流模拟信（xìn）号和交流调制信号两类。模拟（nǐ）量输出接口电（diàn）路用于将（jiāng）数字控制（zhì）信号转换（huàn）为伺服机构能识别（bié）的模拟（nǐ）控（kòng）制信号，包括模/数转换、幅值变换和（hé）驱动电路。
（4）离散量接口。离散量输（shū）出电路用于将飞控计算机（jī）内部及外（wài）部的（de）开（kāi）关量信（xìn）号变换为与（yǔ）微处理器（qì）工作（zuò）电平（píng）兼容的信号。
（5）通（tōng）信接口。用于将接收的串行数据（jù）转换（huàn）为可以（yǐ）让主处理器读（dú）取的数据（jù）或将主（zhǔ）处理（lǐ）器要发送的数据转换为相应的数据。飞控计算机（jī）和传感器（qì）之间可以通过RS232/RS422/ARINC429等总（zǒng）线方（fāng）式通信，随着技术（shù）的（de）不断（duàn）发展，1553B总线等其他（tā）总（zǒng）线通信方式也将应（yīng）用到无人机系统（tǒng）中。
（6）余度管理。无人机（jī）余度类型飞控（kòng）计（jì）算机（jī）多为双余度（dù）配置。余度支（zhī）持电路用于支持多（duō）余度机载计算机协调（diào）运行，包括：通道计算机间的（de）信息（xī）交换电（diàn）路，同步指示电路，通道故障逻辑综合电路及故障切换电路。通道计（jì）算机间的（de）信息交（jiāo）换（huàn）电路是两个通道飞控计（jì）算（suàn）机之间进行共享信（xìn）息传递的信息通路。同步指（zhǐ）示电路是同（tóng）步运行的（de）余度计算机之间（jiān）相互同步的支持电路。通道故障（zhàng）逻辑综合电（diàn）路将软（ruǎn）件（jiàn）监控和（hé）硬件监控电路的监控结（jié）果（guǒ）进行综合，它的输出用于故障切换和故（gù）障指示。
（7）加温电路。常用工作环境超出（chū）工（gōng）业品级温度（dù）范围的飞（fēi）控计算机当中，以满足加温电路所需（xū）功率和加温方（fāng）式的需求。
（8）检测接（jiē）口。飞控计算机应（yīng）留有合适的（de）接口，方便与一线检测设备（bèi）、二线检测设备连接。
（9）飞控计算机机箱（xiāng）。它（tā）直接影响计算（suàn）机抗恶（è）劣环境的能（néng）力以及（jí）可靠性（xìng）、可维护性、使用寿命。
4.机载飞控软件
机载导（dǎo）航飞控软（ruǎn）件，简称机载飞控软（ruǎn）件，是一种运行于飞（fēi）控计算机上的嵌入式实时任（rèn）务软件。它（tā）不仅要具有功能正确（què）、性能好、效（xiào）率高的特点（diǎn），而且要具有较好的质量保（bǎo）证、可靠（kào）性（xìng）和（hé）可维护性。
机载非（fēi）空软（ruǎn）件按功能可以划分（fèn）成如下功能模块：
（1）硬（yìng）件接（jiē）口驱（qū）动模块；
（2）传感器数（shù）据处理模块；
（3）飞行控制律（lǜ）模（mó）块；
（4）导航与制导模（mó）块；
（5）飞行任（rèn）务管（guǎn）理模块
（6）任务设备管（guǎn）理模块；
（7）余度管理模块；
（8）数据（jù）传输、记录模块
（9）自（zì）检测模（mó）块
（10）其他模块。
5.飞控计算机自检测
飞控（kòng）计算机自检测模块（BIT）提供故障（zhàng）检测、定位和隔离的功能。BIT按功（gōng）能不同又分为维护自检测（MBIT）、加电（diàn）起（qǐ）动自检测（cè）（PUBIT）、飞（fēi）行前（qián）自检（jiǎn）测（PBIT）、飞行（háng）中自检测（IFBIT）。
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