导航飞控系统
定义：
导（dǎo）航飞控系统是无人机的关（guān）键（jiàn）核心系统之（zhī）一（yī）。它在部分（fèn）情况下，按具体功能又（yòu）可（kě）划分（fèn）为导（dǎo）航子系统和飞控子系统两部分。
导（dǎo）航（háng）子系统的功能是向无人机提供（gòng）相对（duì）于所（suǒ）选（xuǎn）定的参考坐标系的位置（zhì）、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（háng）。完善的（de）无（wú）人机导航子系（xì）统具（jù）有以下（xià）功能：
（1）获得（dé）必要的导航要（yào）素（sù），包括高度、速度（dù）、姿（zī）态、航向；
（2）给（gěi）出（chū）满足精度要求的定位（wèi）信息，包括经度、纬度；
（3）引导飞机按规定计划飞（fēi）行；
（4）接（jiē）收预（yù）定任务航线（xiàn）计划的装定，并（bìng）对任务（wù）航线（xiàn）的执行进行动态（tài）管理；
（5）接收（shōu）控制站的导航（háng）模式控制指令（lìng）并执（zhí）行，具（jù）有指令导航模式与预定航线飞行模式相互切换（huàn）的功能（néng）；
（6）具有接收并融（róng）合无（wú）人机其他设备的辅助（zhù）导航定位信息的能（néng）力；
（7）配（pèi）合其他系统完成各种任务
飞控子系（xì）统是（shì）无人机（jī）完成起飞、空中飞行、执行（háng）任务、返（fǎn）厂回（huí）收等整个飞（fēi）行过程的（de）核心系统，对无人机实现全权控制与管（guǎn）理，因此飞控子（zǐ）系统（tǒng）之于无人机（jī）相当于驾驶员之于有（yǒu）人（rén）机，是无人机执（zhí）行任（rèn）务的关键。飞控（kòng）子系统主要具有如下功（gōng）能：
（1）无（wú）人机（jī）姿态稳（wěn）定与控制（zhì）；
（2）与导航子系统协调完成航迹控制（zhì）；
（3）无人机起飞（发射（shè））与着陆（回收）控（kòng）制（zhì）；
（4）无人（rén）机飞行（háng）管理；
（5）无人机任务设备管理与控制；
（6）应急（jí）控制；
（7）信息（xī）收（shōu）集与（yǔ）传递。
以上所（suǒ）列的功能中第1、4和6项（xiàng）是所有无人机飞行控制系统所必须具备的功（gōng）能（néng），而其（qí）他项则不是每一种飞行控制系统（tǒng）都具备（bèi）的，也（yě）不（bú）是每一种无人机都需要的，根据（jù）具体无人机的种（zhǒng）类和型号可进行（háng）选择、裁剪和组合。
传感器
无（wú）人机导航飞控系统常用的传感器包括角速度（dù）率传感器、姿（zī）态传感器、位（wèi）置（zhì）传感器、迎角侧滑传感器、加（jiā）速度传（chuán）感器、高度传（chuán）感器及空速传感器（qì）等，这些传感器构成（chéng）无人机（jī）导航飞控（kòng）系统设计的基础（chǔ）。
1.角速度传感器
角速度传感器是（shì）飞行控制系统的基本传感器之一，用于感（gǎn）受（shòu）无（wú）人机绕机体轴的转动角速率，以构成（chéng）角速度反馈，改善系统的阻尼特性（xìng）、提高稳定性。
角速度传感器的选择要考虑（lǜ）其测量范（fàn）围、精度、输出特性、带宽等。
角速度（dù）传（chuán）感器（qì）应安（ān）装在（zài）无人机重心附件（jiàn），安装轴线与（yǔ）要感受的机体轴（zhóu）向平行，并特（tè）别注意极性（xìng）的正确性。
2.姿态传感器
姿态传感（gǎn）器用于（yú）感受无人机的俯仰、转动（dòng）和航向角度，用于实现姿态（tài）稳定与航向控制功（gōng）能。
姿态传（chuán）感器的选（xuǎn）择要考虑其（qí）测（cè）量（liàng）范（fàn）围、精度（dù）、输出特性、动态特性等。
姿态传感器应安装在无人机（jī）重心（xīn）附近，振（zhèn）动要（yào）尽可能（néng）小，有（yǒu）较高的（de）安装精度要求（qiú）。
3.高度（dù）、空速传感器（大气（qì）机）
高度、空速传感器（qì）（大气机）用（yòng）于（yú）感受无人机（jī）的飞（fēi）行高度和空速，是高（gāo）度保持和空速保持的必备传（chuán）感（gǎn）器。一般和空（kōng）速管、同期管（guǎn）路构成（chéng）大气数据系统。
高度、空速传感（gǎn）器（大气机）的选择主要考虑测量范围和测量精度。一般要求（qiú）其安装在空速管（guǎn）附近，尽量（liàng）缩短管路。
4.位置传感器
位置传感器用于感受（shòu）无（wú）人机的位置（zhì），是（shì）飞行轨迹控（kòng）制的必要前提。惯（guàn）性（xìng）导航设备、GPS卫星（xīng）导航接收机、磁航（háng）向传感器是典型的位置传感器。
位置（zhì）传感器的选择一般要考（kǎo）虑与（yǔ）飞行时间（jiān）相（xiàng）关的导航精度（dù）、成本和可用性等问（wèn）题。
惯性（xìng）导航设备（bèi）有安（ān）装位（wèi）置和较高（gāo）的（de）安装精度要求（qiú），GPS的安装主要应避免天线的遮挡问（wèn）题。
磁航向传感器要安装在受（shòu）铁磁性物质影响最小且（qiě）相对固定的地方，安装件应采用非磁性材料制造。
飞控计算机
导航（háng）飞控计算机，简称飞控计（jì）算机，是（shì）导航飞（fēi）控系统的（de）核心（xīn）部件（jiàn），从无人机飞（fēi）行控制的角（jiǎo）度来看，飞控计算机应具备如下功能：
（1）姿态稳定（dìng）与控制
（2）导航与制（zhì）导控制（zhì）
（3）自主飞行控制
（4）自动起飞、着陆控制（zhì）。
1.飞（fēi）控计算机类型
飞控计算（suàn）机按（àn）照对信号（hào）的处理方式，主要分为模（mó）拟式。数（shù）据混合式和数（shù）字式、飞控计（jì）算机三种类（lèi）型。
现今，随着数学电路技术的发（fā）展，模拟式飞控计算（suàn）机已基本被数（shù）字式飞控计算机取代，新研制的无人机飞控系统（tǒng）几（jǐ）乎都采用（yòng）了数字式飞控计算机。
2.飞控计算机（jī）余度
无人机没有人身安全问题（tí），因（yīn）此（cǐ）会综合考（kǎo）虑功能、任务可靠性要求和性能价（jià）格（gé）比来进（jìn）行余度配置（zhì）设计（jì）。就飞控（kòng）计算（suàn）机而言，一般大、小型无（wú）人机都有哦余度（dù）设计，一些简（jiǎn）单（dān）的微（wēi）、轻型（xíng）无人（rén）机无单（dān）余度设计。
3.飞（fēi）控计算机主要硬件构成
（1）主处理控制器。主要有通用型（xíng）处理器（MPU）、微（wēi）处理器（MCU）、数字信（xìn）号处理器（DSP）。随着（zhe）FPGA技术的发（fā）展，相当多的主处（chù）理（lǐ）器FPGA和处理器组合成强大的主处理控制器。
（2）二次电源。二次电源是飞控计算机的一个关键部（bù）件。飞控计算机的（de）二次电源一般为5V、±15V等（děng）直流电源电压，而无人（rén）机的一次电（diàn）源根据型号不同区别较大（dà），要对一次电源进行变换。现（xiàn）在（zài）普（pǔ）遍使用集成开（kāi）关电（diàn）源模块。
（3）模拟量输（shū）入（rù）/输（shū）出接口（kǒu）。模拟量输入接口电路将各传感（gǎn）器输入的模拟量（liàng）进（jìn）行信（xìn）号调理、增益（yì）变换，模/数（A/D）转换后，提供给微处理器进行相（xiàng）应处理。模拟信号（hào）一般可（kě）分为直（zhí）流（liú）模拟信号和交（jiāo）流调制（zhì）信（xìn）号两类。模拟量输出接口电路（lù）用于将（jiāng）数字控制信号转换为伺服机构（gòu）能（néng）识别的模拟控制信号，包括模（mó）/数转换（huàn）、幅值变换和（hé）驱动电路。
（4）离散量接口。离散量（liàng）输出电路用于将飞控计算机（jī）内部及外部的开关量信号变换为与微（wēi）处理器工作电平兼容的信（xìn）号。
（5）通（tōng）信（xìn）接口。用于将接收的串行（háng）数（shù）据转换为可以让（ràng）主（zhǔ）处理器（qì）读取的数据或（huò）将主处（chù）理器要（yào）发送的数据转换为相应的数据（jù）。飞控计（jì）算（suàn）机和传感器之间可（kě）以通过RS232/RS422/ARINC429等总线方式通信，随着技术的不断发展，1553B总线等其他（tā）总线通信方式也（yě）将应用（yòng）到无人机系统中。
（6）余度管理（lǐ）。无人机余度（dù）类（lèi）型飞控计（jì）算（suàn）机多为双余度配（pèi）置。余度支（zhī）持电路用于支持多余度机（jī）载计算机协调运（yùn）行，包括：通道计（jì）算机间的信息（xī）交换电路，同步（bù）指示电（diàn）路，通道故障逻辑综合电（diàn）路（lù）及（jí）故（gù）障切换电路。通（tōng）道计（jì）算机间的信息交换电路是两（liǎng）个通道（dào）飞控（kòng）计（jì）算（suàn）机之间进行共享信（xìn）息传递的（de）信息通路。同（tóng）步指示电路是同步运（yùn）行（háng）的余度计算机之间相（xiàng）互同步（bù）的支持电路。通道故障逻辑综合电（diàn）路将软（ruǎn）件监控（kòng）和硬件监（jiān）控电路（lù）的（de）监控结果进行（háng）综合（hé），它的输（shū）出用（yòng）于故障切换和故障指示。
（7）加温电路。常（cháng）用工作环境（jìng）超出工业品级温度范围的飞控计算机当中，以（yǐ）满足（zú）加（jiā）温电路所需功率和（hé）加温方式的需求。
（8）检测接口（kǒu）。飞控计（jì）算机应留有合适（shì）的（de）接口，方便与一线检测设备、二线检测设（shè）备连接（jiē）。
（9）飞（fēi）控（kòng）计算机（jī）机箱。它直（zhí）接影（yǐng）响计算机抗恶（è）劣环境的能力以及（jí）可（kě）靠（kào）性、可（kě）维护性、使用寿命。
4.机载飞控软件（jiàn）
机载导航飞控软件，简（jiǎn）称（chēng）机载（zǎi）飞控（kòng）软件，是一种（zhǒng）运行于飞控（kòng）计（jì）算机（jī）上（shàng）的嵌入式实时（shí）任务软件。它不仅要具有功能正确（què）、性能好、效率高的特点，而且要具有较好的质量保证、可靠性和可（kě）维（wéi）护性。
机载（zǎi）非空软件按功能可（kě）以划分成如下功能模块：
（1）硬件接口（kǒu）驱动模块；
（2）传感（gǎn）器数据处理模块；
（3）飞行控（kòng）制律模块；
（4）导航与制导模块；
（5）飞行任（rèn）务（wù）管理模块
（6）任务设备管理模块；
（7）余度管理模块；
（8）数据传（chuán）输、记（jì）录模块
（9）自检测模块
（10）其他模块。
5.飞控计算机自检测
飞（fēi）控计算机自检测模块（BIT）提供（gòng）故（gù）障检测、定位（wèi）和（hé）隔（gé）离的功能。BIT按（àn）功能不（bú）同又分为维护（hù）自检测（MBIT）、加电起动自（zì）检测（PUBIT）、飞行前自检测（PBIT）、飞行中自检测（IFBIT）。
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