导航飞（fēi）控系统
定义：
导航飞控系统是无人（rén）机的关（guān）键（jiàn）核心系（xì）统（tǒng）之一。它在部分情况下（xià），按具体（tǐ）功能又可划分为导航（háng）子系统和飞控子系统两部分。
导航子（zǐ）系统的功能是向（xiàng）无人机（jī）提供相对于所选定的参（cān）考（kǎo）坐标系（xì）的位置、速度、飞行姿态、引导无人（rén）机沿指定航线安全（quán）、准时、准确地飞行。完善的无（wú）人机导航子系统具有以下功能（néng）：
（1）获得必（bì）要的导（dǎo）航要素，包（bāo）括高度、速（sù）度、姿态、航向；
（2）给（gěi）出满（mǎn）足精度要（yào）求的（de）定（dìng）位信息，包（bāo）括经度、纬（wěi）度；
（3）引导飞机按（àn）规定计（jì）划飞行；
（4）接收预定任务航线（xiàn）计（jì）划（huá）的装（zhuāng）定，并（bìng）对任务航线的执行（háng）进行动态管理（lǐ）；
（5）接收控制站的（de）导航模式控制指（zhǐ）令并执行，具有指令导（dǎo）航模式与（yǔ）预定航线飞行模式相互切换（huàn）的功（gōng）能（néng）；
（6）具有接收并融合无人机其他设备的辅助导航定（dìng）位信息的能力；
（7）配合其他系统（tǒng）完成各种任（rèn）务
飞控子（zǐ）系统（tǒng）是（shì）无（wú）人机完成起飞、空中（zhōng）飞行、执（zhí）行任务、返厂（chǎng）回（huí）收等整个飞行过程的（de）核（hé）心系（xì）统，对无人机实现全权（quán）控制（zhì）与管理，因此飞（fēi）控子系统（tǒng）之于无人机相当于（yú）驾驶员之（zhī）于有人（rén）机，是（shì）无人机执行任务的关键。飞（fēi）控子系统主要具有如下功能：
（1）无人机姿态稳定与控制；
（2）与导（dǎo）航子（zǐ）系统协（xié）调完成航迹控制；
（3）无人机（jī）起飞（发射）与（yǔ）着陆（回（huí）收）控制（zhì）；
（4）无（wú）人机飞行管（guǎn）理；
（5）无人机（jī）任务设备管理与控制；
（6）应急控制；
（7）信息收（shōu）集与传递。
以上所列的功能中第1、4和6项是所有无人机飞行控（kòng）制系统所必须具备的功能，而其他项则不是（shì）每一种飞行控制系（xì）统（tǒng）都具备的，也不是每（měi）一种无人机都（dōu）需要的，根据具体无人机（jī）的种类和（hé）型号可进行（háng）选择、裁剪和组合。
传感（gǎn）器（qì）
无人（rén）机导航飞（fēi）控系统常（cháng）用的传感器包括角速度率（lǜ）传感器、姿态传感器、位置（zhì）传感（gǎn）器、迎角侧滑传感器、加速（sù）度传感（gǎn）器、高度传（chuán）感器及空速传感（gǎn）器等，这（zhè）些传感器构成无人机导航飞控（kòng）系统（tǒng）设计的基础（chǔ）。
1.角速度传（chuán）感器
角速度传感器是飞（fēi）行控制系统的（de）基本传（chuán）感器之一，用于感受无人机绕机（jī）体（tǐ）轴的转（zhuǎn）动角（jiǎo）速率，以构成（chéng）角速度反馈，改善系统（tǒng）的阻尼（ní）特性、提高稳定性。
角速度传感器的选择要考虑其测量范围、精（jīng）度、输出特性、带宽等。
角速度传感器应安装（zhuāng）在无（wú）人机（jī）重心附件（jiàn），安装（zhuāng）轴线与要感受的机体轴向平（píng）行（háng），并特（tè）别注（zhù）意（yì）极性的（de）正确性。
2.姿（zī）态传感（gǎn）器
姿（zī）态传（chuán）感器（qì）用于感受无人（rén）机的俯（fǔ）仰、转动和（hé）航向角（jiǎo）度，用于（yú）实现（xiàn）姿态稳定与（yǔ）航向控制功能。
姿态（tài）传（chuán）感器的选择要考虑其测量范围、精（jīng）度（dù）、输出特性、动态特（tè）性等。
姿态传感器应安装在无（wú）人机（jī）重（chóng）心（xīn）附（fù）近，振动（dòng）要尽可能小，有较高（gāo）的安装精（jīng）度（dù）要（yào）求。
3.高（gāo）度、空速传感（gǎn）器（大气机）
高度、空速传感器（大气（qì）机（jī））用于感受（shòu）无（wú）人机的飞行高度和（hé）空速，是高度（dù）保持和空（kōng）速保持的（de）必备（bèi）传感器。一般和空速管、同期管路（lù）构成大气数据系统（tǒng）。
高度、空速传感器（大气机）的（de）选择主要考虑测量范（fàn）围和（hé）测（cè）量精度。一般要（yào）求其安装在空速（sù）管（guǎn）附（fù）近，尽量缩短管路。
4.位置传感器
位置传感器用于感受无人机的（de）位置，是飞行（háng）轨迹控制（zhì）的必要前提。惯性导航（háng）设（shè）备、GPS卫星导（dǎo）航接收机、磁（cí）航向传感（gǎn）器是典（diǎn）型的位置传感器（qì）。
位置传感（gǎn）器的选择一（yī）般要考虑与（yǔ）飞行时间相关（guān）的导航精度、成本（běn）和可用性等问题。
惯性导航设备有安装（zhuāng）位（wèi）置和（hé）较高的安装精度要求，GPS的安装主要应避免（miǎn）天线的遮挡问题（tí）。
磁航向传感（gǎn）器（qì）要安装在受铁磁性（xìng）物质影（yǐng）响最小（xiǎo）且相对固定的地方，安（ān）装（zhuāng）件应采（cǎi）用非磁性（xìng）材料制（zhì）造。
飞控计算机
导航飞控计算机，简称飞控计（jì）算机，是导（dǎo）航飞控（kòng）系统的核心部件，从无人机飞行控（kòng）制（zhì）的角度来看（kàn），飞控计算（suàn）机应具备如下功能：
（1）姿态稳定（dìng）与控制
（2）导航与制导控制
（3）自（zì）主飞行控制
（4）自动（dòng）起飞（fēi）、着陆控制。
1.飞控计算机类型（xíng）
飞控计算机按照（zhào）对信号的（de）处理方（fāng）式，主要分为模拟式。数（shù）据混合（hé）式和（hé）数字式、飞控计算（suàn）机三（sān）种类型。
现今（jīn），随着数学电路（lù）技（jì）术（shù）的发展，模拟式飞控计算机已基本被数字（zì）式飞控计算机取代，新（xīn）研制（zhì）的无人机飞（fēi）控系统（tǒng）几乎都采（cǎi）用了数（shù）字式（shì）飞控计算机（jī）。
2.飞控（kòng）计算机余度
无（wú）人机没有人身安（ān）全问题，因此会综合（hé）考虑功能、任（rèn）务（wù）可（kě）靠性要（yào）求和性能价格比来进行余度配置设（shè）计。就飞控计算机（jī）而言，一（yī）般大、小（xiǎo）型无人（rén）机都有哦余度设计，一些简单的微、轻型（xíng）无人机无单余度设计。
3.飞（fēi）控计算机主（zhǔ）要硬（yìng）件构成
（1）主（zhǔ）处理控制器。主要有通用型处理器（MPU）、微处理器（MCU）、数字（zì）信号处理器（DSP）。随着FPGA技术的（de）发展，相当多的主处理器FPGA和处理器组合成强大的主处理控（kòng）制器（qì）。
（2）二次电源。二（èr）次电源是飞控计算机（jī）的一个关键（jiàn）部件。飞控计（jì）算（suàn）机的二次电源一般为5V、±15V等直流电源（yuán）电（diàn）压，而（ér）无人机（jī）的一（yī）次电源（yuán）根据型（xíng）号不（bú）同区别（bié）较大（dà），要对一（yī）次（cì）电源进行（háng）变换。现在普遍（biàn）使用（yòng）集成开关（guān）电源模块。
（3）模拟量（liàng）输入（rù）/输出（chū）接口。模拟量输入接（jiē）口电（diàn）路将各传感器输入（rù）的模拟量进行信号（hào）调理（lǐ）、增益变换，模/数（A/D）转换后，提（tí）供给微处理器进行相应（yīng）处理。模（mó）拟信号一般可分为直流模拟信号和交流调制信号两类。模拟量输出（chū）接口电路用于将数字控制信号转换为伺服机构能（néng）识别（bié）的模拟（nǐ）控制（zhì）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（sàn）量输（shū）出电路用于将飞控计（jì）算机（jī）内（nèi）部及外（wài）部（bù）的开关（guān）量信号变换为与微处理器工作电平兼容的信（xìn）号。
（5）通信接（jiē）口。用于将接收的（de）串（chuàn）行数据转换为可以（yǐ）让主处理（lǐ）器读取（qǔ）的数据或将（jiāng）主处理（lǐ）器（qì）要发送的数据转换为相（xiàng）应的数（shù）据。飞控计算机（jī）和传（chuán）感器（qì）之间（jiān）可以通过RS232/RS422/ARINC429等总线方式通信，随着技术的不断发展，1553B总线（xiàn）等其他总（zǒng）线通信方（fāng）式（shì）也（yě）将应用到无人机系统中。
（6）余度管理（lǐ）。无人机余度类（lèi）型飞控计算（suàn）机多为双余度配（pèi）置。余度（dù）支持电（diàn）路用于支持多（duō）余（yú）度机载计算机协调运行，包（bāo）括：通道（dào）计算机间的（de）信（xìn）息交换电（diàn）路，同步指示（shì）电路，通道故障逻（luó）辑（jí）综合电路及故障（zhàng）切换电路。通道计算（suàn）机间的信息交换电路是两（liǎng）个通道飞（fēi）控计算（suàn）机（jī）之间进行共享信息传（chuán）递的信息通路。同步指示电路是同（tóng）步运行的余度计算（suàn）机之间相（xiàng）互同步（bù）的支（zhī）持电（diàn）路。通（tōng）道故障逻辑（jí）综（zōng）合（hé）电路将（jiāng）软件监控和硬件监控电路的监控结果进行（háng）综合，它的输出用于（yú）故障切换和故障指示。
（7）加（jiā）温电（diàn）路。常用工作环境超出工业品级温度（dù）范围的（de）飞控计算机当（dāng）中（zhōng），以（yǐ）满足加温电（diàn）路所需功率和加温方式的（de）需求（qiú）。
（8）检测接口。飞控计算机应留有合适的（de）接口（kǒu），方便与（yǔ）一线检测设备（bèi）、二线检测设备连接。
（9）飞控（kòng）计算机（jī）机箱。它直接影响计算机抗恶劣（liè）环境（jìng）的能力以及可靠性、可维护性、使用寿（shòu）命。
4.机载（zǎi）飞控软（ruǎn）件
机载导（dǎo）航飞控（kòng）软件，简称机载飞控软件，是一种运行于飞控计算机上的嵌入式实（shí）时任务软件。它不仅要具（jù）有功能正确（què）、性能好、效率高的特点，而且要具有（yǒu）较好的质量保证、可靠性和（hé）可（kě）维护性。
机载（zǎi）非空软件按功能可以划分成如下功能模（mó）块：
（1）硬件接口驱动（dòng）模块；
（2）传感器数据处理模块；
（3）飞行控制律模块；
（4）导航与（yǔ）制（zhì）导模块；
（5）飞（fēi）行任务管理（lǐ）模（mó）块
（6）任务设备管理模块；
（7）余度管理（lǐ）模块；
（8）数据（jù）传（chuán）输（shū）、记录模块（kuài）
（9）自检（jiǎn）测模块（kuài）
（10）其他模块。
5.飞（fēi）控计算机（jī）自检测
飞控计算机自检测模块（BIT）提供故障检（jiǎn）测（cè）、定（dìng）位和隔离的功能。BIT按功能不（bú）同又（yòu）分为维护自检测（MBIT）、加电起动自检测（cè）（PUBIT）、飞行前自（zì）检（jiǎn）测（PBIT）、飞行中自检测（IFBIT）。
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