导航（háng）飞（fēi）控系统
定义：
导（dǎo）航（háng）飞控（kòng）系统（tǒng）是无人机的关键核心系（xì）统（tǒng）之一。它在部分情况下，按具体功能又可划分为导航子（zǐ）系统和飞（fēi）控子（zǐ）系（xì）统两部分（fèn）。
导航子系统的功能是向（xiàng）无人机（jī）提供相对于所选（xuǎn）定的参考坐标系的位置、速度（dù）、飞行姿态（tài）、引导无人机沿指定（dìng）航线安全、准时、准确地飞行。完善的无人机导航子系统（tǒng）具有以（yǐ）下功能：
（1）获得必（bì）要的导航要素（sù），包括高度、速度、姿（zī）态、航（háng）向；
（2）给出满足（zú）精度要求（qiú）的（de）定位信息，包括经度（dù）、纬度；
（3）引（yǐn）导飞机按规定计划飞行；
（4）接收预定（dìng）任务航线计（jì）划的装定，并对任（rèn）务航线的执行进行（háng）动（dòng）态管理；
（5）接收控（kòng）制站的导航模式控制指（zhǐ）令并执行，具（jù）有指（zhǐ）令导（dǎo）航模式与预（yù）定航（háng）线飞行模式相互切换的功能；
（6）具有接收并融合无人机其他设备的（de）辅助导航定位信息的能力；
（7）配合其他系统完成（chéng）各（gè）种任务
飞控子系（xì）统是（shì）无人机完（wán）成起（qǐ）飞（fēi）、空中（zhōng）飞（fēi）行、执行任务、返厂（chǎng）回收等整个飞行过（guò）程的核心系统，对无人（rén）机实现全（quán）权控（kòng）制与管理，因此飞控（kòng）子系统之于无（wú）人机（jī）相当于驾驶员（yuán）之于（yú）有人机，是无人机执行任（rèn）务的关（guān）键。飞控子（zǐ）系统主要具有（yǒu）如下（xià）功能：
（1）无人机姿态（tài）稳定与控制；
（2）与导航子系统协调完（wán）成（chéng）航迹控（kòng）制；
（3）无人机起飞（fēi）（发射）与着（zhe）陆（回收）控制；
（4）无（wú）人机飞行管（guǎn）理；
（5）无（wú）人机任务设备管理与控（kòng）制（zhì）；
（6）应急控制（zhì）；
（7）信息（xī）收集（jí）与（yǔ）传递。
以上所列（liè）的功能中第1、4和6项是所有无人机飞行控制（zhì）系统所必须具备的功（gōng）能，而其（qí）他项则不是每一（yī）种飞行控（kòng）制系统都（dōu）具（jù）备的，也不是每一种无人机都需要（yào）的（de），根据具（jù）体（tǐ）无人机的种类和型号（hào）可（kě）进行选择（zé）、裁剪（jiǎn）和组合。
传感器
无人机导航飞控系统（tǒng）常用的传感器（qì）包括（kuò）角（jiǎo）速（sù）度率传感器、姿态传感器（qì）、位（wèi）置传感器、迎角侧（cè）滑传感（gǎn）器、加速度（dù）传感器、高度传（chuán）感器及空（kōng）速传感器（qì）等（děng），这些传感器构成无人机导（dǎo）航（háng）飞控（kòng）系统设计的基础（chǔ）。
1.角速度传感器
角速度（dù）传感器是飞行控制系统的基本传感器之一（yī），用于（yú）感受无人（rén）机（jī）绕（rào）机体（tǐ）轴（zhóu）的转动角速率，以构成角（jiǎo）速度反馈，改善系统的阻尼特性、提（tí）高稳定性。
角速度传感器的选择要考虑（lǜ）其测量范围（wéi）、精度、输出特性（xìng）、带宽等。
角速度传感器应安装在无（wú）人机重心附件（jiàn），安（ān）装轴线与要（yào）感受的机（jī）体轴向平行，并（bìng）特别注意极性（xìng）的正确性。
2.姿态传感（gǎn）器
姿态传感器用于感（gǎn）受无人机的俯仰、转（zhuǎn）动和航向角度，用于（yú）实现（xiàn）姿（zī）态稳定与航向（xiàng）控制功能。
姿（zī）态传感器的选择（zé）要考虑其测量范围、精（jīng）度、输出（chū）特性、动态特性等（děng）。
姿态传感（gǎn）器应安装在（zài）无人（rén）机重心附近，振动要（yào）尽可（kě）能小（xiǎo），有（yǒu）较（jiào）高的安装精（jīng）度要求。
3.高度、空速传感器（大（dà）气机）
高度、空速传感器（大气机（jī））用（yòng）于（yú）感受无人机（jī）的飞行高度和空速，是高度保持和（hé）空速保持的必备传（chuán）感器。一般和空速管、同期（qī）管路构成大气数据系统。
高度、空（kōng）速传感器（大气机）的选择主要考虑测量范围和测量精度。一（yī）般（bān）要求其安装在空速管附近（jìn），尽量缩短管路（lù）。
4.位置传感器
位置传感器用于感（gǎn）受无人机的（de）位置，是飞行轨迹控制的必（bì）要前提。惯性导航设备（bèi）、GPS卫星（xīng）导航接收机、磁航向传感器是典型的位置（zhì）传感器。
位置（zhì）传感（gǎn）器的选择一般要考虑与飞行（háng）时（shí）间（jiān）相关的（de）导航精度、成（chéng）本和可用（yòng）性等问题（tí）。
惯性导航（háng）设备有安装位置和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。
磁航向传感器要（yào）安装在受（shòu）铁磁性（xìng）物（wù）质（zhì）影响最小且（qiě）相对固定的地方，安装件应采用非（fēi）磁性材料制（zhì）造。
飞（fēi）控计算机
导航飞控计算（suàn）机，简称飞控计（jì）算（suàn）机，是导航飞控系统（tǒng）的核心部件，从无人（rén）机飞行控制（zhì）的（de）角度来（lái）看（kàn），飞控计算机应具备如下功（gōng）能：
（1）姿态稳定与控制
（2）导航与制导控制
（3）自主飞行控制
（4）自动（dòng）起飞、着陆控制。
1.飞控计算机类型
飞控计算（suàn）机（jī）按照对信号（hào）的处理方式，主要分为模拟式（shì）。数据混合式和（hé）数字式、飞控计算机三种类型。
现（xiàn）今，随着数（shù）学电路技（jì）术的发展，模拟式飞（fēi）控计算机已基（jī）本被（bèi）数字（zì）式飞控计（jì）算机取代，新研制的无人（rén）机飞控系（xì）统几乎都采用了数字式飞控计算机。
2.飞控（kòng）计（jì）算机余度
无人机没有人身安全问题，因此会综合考虑功能、任务可靠（kào）性要求和（hé）性能（néng）价格比（bǐ）来进行余度（dù）配置设计。就飞控计算（suàn）机而言，一般（bān）大、小型无人机都有（yǒu）哦余度设计（jì），一些简单（dān）的（de）微、轻（qīng）型无人机无单余度设（shè）计。
3.飞控（kòng）计（jì）算机主要（yào）硬（yìng）件构成
（1）主处理控制器。主要有通（tōng）用型处理器（MPU）、微处理器（MCU）、数（shù）字信号（hào）处（chù）理器（DSP）。随着FPGA技术（shù）的发展，相当多的主处理器（qì）FPGA和处理（lǐ）器组合成强大的主处理控制器。
（2）二次电源。二次电源是（shì）飞控计（jì）算机的一个关（guān）键部件。飞（fēi）控（kòng）计（jì）算机的二次（cì）电源一般为5V、±15V等直流（liú）电源电压，而无（wú）人（rén）机的一次电源根据（jù）型号不同区别较大，要对一次（cì）电源进行变换。现在普遍使用集成（chéng）开关电源模块。
（3）模拟量输入/输出（chū）接（jiē）口。模（mó）拟量输入接（jiē）口电（diàn）路将（jiāng）各传（chuán）感器输入的模（mó）拟量进行信号调理、增益变换，模/数（A/D）转换后，提供给微处理器进行相应处理。模拟信（xìn）号一（yī）般可分为直流模（mó）拟信（xìn）号和交流（liú）调制信号两类。模拟量（liàng）输出接口电路用于将数字（zì）控（kòng）制信号转换为伺服机构能识别（bié）的模拟控制信号，包括（kuò）模/数转换、幅（fú）值变换（huàn）和驱动电路。
（4）离散（sàn）量（liàng）接口（kǒu）。离散量输出电路用（yòng）于将飞控计算机内部及（jí）外部的开关（guān）量信号变（biàn）换为与（yǔ）微处理器工作电平兼容的信号（hào）。
（5）通（tōng）信接（jiē）口。用于将接收的串行数据转换（huàn）为可以让主处理器读取的数（shù）据或将主处理器（qì）要发（fā）送的（de）数据转换为相应（yīng）的数据。飞控（kòng）计算机和传感器之间可以通过RS232/RS422/ARINC429等总线方式通信（xìn），随（suí）着技术（shù）的不断发展，1553B总线等（děng）其他总线通信方（fāng）式也（yě）将应用（yòng）到（dào）无人机系统中。
（6）余度管理。无人机余度类（lèi）型（xíng）飞（fēi）控计算（suàn）机多为双（shuāng）余（yú）度（dù）配置。余度支持电路（lù）用于（yú）支持多余度机载计算机协调运行，包括：通道计算（suàn）机（jī）间的信息交换电路，同步指示电路，通道故障逻（luó）辑综合电路及故障切（qiē）换电（diàn）路。通道计算机间的信（xìn）息交换电路是两个通道飞控（kòng）计算机（jī）之间进行共享信息传递（dì）的信息通路。同步指示（shì）电（diàn）路是同（tóng）步运行的余度计算机之（zhī）间相互同步的支持电（diàn）路。通道（dào）故障（zhàng）逻辑（jí）综合电路将软件监控和硬件监控电路（lù）的监控结果进（jìn）行综合，它（tā）的输出用于故（gù）障切换（huàn）和（hé）故障指示。
（7）加（jiā）温电路。常用工作环境超出工（gōng）业品级温度（dù）范围的飞（fēi）控（kòng）计算机（jī）当中，以满足加（jiā）温电路所（suǒ）需功率和加温方式的需求。
（8）检测接口（kǒu）。飞控计算机应留有合（hé）适的接口（kǒu），方便与一线检测设备、二线检（jiǎn）测设备连接。
（9）飞控计算机机箱。它直接（jiē）影响计算机（jī）抗（kàng）恶劣环（huán）境的能力以（yǐ）及（jí）可靠性、可维护（hù）性、使（shǐ）用寿命。
4.机（jī）载飞控软件
机载导航飞控（kòng）软件，简称机载（zǎi）飞控软件，是（shì）一（yī）种运行于飞控计算机上（shàng）的嵌入式实时任务软件。它不仅要（yào）具有功能正确（què）、性（xìng）能好、效率高的特点，而且要具（jù）有较好的质量保证（zhèng）、可靠性和（hé）可（kě）维（wéi）护性。
机载非（fēi）空软（ruǎn）件按（àn）功能可（kě）以划分成如下功能模块：
（1）硬件接口驱动模块；
（2）传感器（qì）数据处理模块；
（3）飞（fēi）行控制律模块；
（4）导航与制导模块（kuài）；
（5）飞行（háng）任务管理模块
（6）任务（wù）设（shè）备管理模块；
（7）余度管理模块；
（8）数据传输（shū）、记录模块（kuài）
（9）自检测模（mó）块
（10）其他（tā）模块。
5.飞控计算机自检（jiǎn）测（cè）
飞控计算（suàn）机自（zì）检测模块（BIT）提供故（gù）障检测（cè）、定位和（hé）隔（gé）离的功能。BIT按功能不同又（yòu）分为维（wéi）护自检（jiǎn）测（MBIT）、加电起（qǐ）动自（zì）检（jiǎn）测（PUBIT）、飞行（háng）前自检测（PBIT）、飞（fēi）行（háng）中（zhōng）自检测（IFBIT）。
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