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飛控是飛行器的大腦，無人直升機(jī)飛控更復(fù)雜，更高精度
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-10-20

無人機(jī)飛控系統(tǒng)和無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)雖然在功能上都扮演著飛行器的“大腦”角色，但它們在實(shí)現(xiàn)方式和面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)上存在一些差異。無人機(jī)飛控系統(tǒng)和無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)在構(gòu)成上的不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

? 操縱系統(tǒng)復(fù)雜性：無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)具有更復(fù)雜的操縱機(jī)構(gòu)，包括自動傾斜器、變距舵機(jī)和拉桿組件，這些機(jī)構(gòu)專門用于控制旋翼的飛行姿態(tài)，而無人機(jī)飛控系統(tǒng)通常不需要這些組件。

? 航向與油門控制：無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)具有專門的航向操縱機(jī)構(gòu)和油門操縱機(jī)構(gòu)，用于控制尾槳距角和發(fā)動機(jī)油門，而多旋翼無人機(jī)的飛控系統(tǒng)通常通過整體調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制飛行姿態(tài)。

? 飛行控制算法：無人直升機(jī)的飛控計算機(jī)需要處理更復(fù)雜的飛行控制算法，特別是涉及旋翼周期變距的控制，而無人機(jī)的飛控算法更側(cè)重于多旋翼的轉(zhuǎn)速調(diào)整。

無人機(jī)與無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)構(gòu)成

?無人機(jī)

傳感器部分 ：包括IMU（慣性測量單元）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、氣壓計、超聲波傳感器等，用于獲取無人機(jī)的實(shí)時姿態(tài)、位置、高度、速度等信息。

（飛控子系統(tǒng)）：作為飛控系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)處理傳感器數(shù)據(jù)，執(zhí)行飛行控制算法，輸出控制指令。

伺服作動設(shè)備（舵機(jī)）：根據(jù)飛控計算機(jī)的指令調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速或舵面偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的姿態(tài)控制。

通信與導(dǎo)航系統(tǒng)：用于無人機(jī)和地面控制站之間的數(shù)據(jù)傳輸，包括遙測數(shù)據(jù)和遙控指令。

電源管理：為飛控系統(tǒng)及其組件提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

任務(wù)載荷接口：允許無人機(jī)攜帶并使用不同的任務(wù)設(shè)備，如攝像頭、傳感器等。

?無人直升機(jī)

傳感器部分：與無人機(jī)類似，但可能需要更高精度和更多樣化的傳感器來適應(yīng)更復(fù)雜的飛行模式。

機(jī)載計算機(jī)（飛控子系統(tǒng)）：更為復(fù)雜，能夠處理更復(fù)雜的飛行控制算法，如旋翼的周期變距控制。

操縱系統(tǒng)：包括自動傾斜器、變距舵機(jī)和拉桿組件，用于控制旋翼的飛行姿態(tài)。

航向操縱機(jī)構(gòu)：通過航向舵機(jī)驅(qū)動推拉鋼索，控制尾槳變距機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)航向控制。

油門操縱機(jī)構(gòu)：通過油門舵機(jī)控制發(fā)動機(jī)油門的開啟度，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)的控制。

通信與導(dǎo)航系統(tǒng)：包括地面控制站、機(jī)載姿態(tài)傳感器、定位與導(dǎo)航設(shè)備等，確保精確的飛行控制和導(dǎo)航。

電源管理：為無人直升機(jī)的飛控系統(tǒng)和任務(wù)設(shè)備提供電力。

任務(wù)載荷接口：根據(jù)任務(wù)需求攜帶不同的設(shè)備，如偵察、監(jiān)視設(shè)備等。

1、我國軍用、工業(yè)級無人機(jī)飛控市場規(guī)?？捎^，未來向智能化、模塊化、星鏈技術(shù)發(fā)展

飛控系統(tǒng)在國內(nèi)無人機(jī)領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用，預(yù)計2030年市場規(guī)模將達(dá)到50億元以上。無人機(jī)在航拍、測量、農(nóng)業(yè)、物流配送、建筑監(jiān)測、安全監(jiān)控等領(lǐng)域的應(yīng)用需要高性能的飛控系統(tǒng)來支持。據(jù)航空產(chǎn)業(yè)網(wǎng)測算，2023年中國軍用無人機(jī)市場規(guī)模約為百億級，其中飛控系統(tǒng)市場規(guī)模約為36億元，預(yù)計到2030年將達(dá)到50億元以上；工業(yè)級無人機(jī)市場規(guī)模約為20億元量級，其中飛控系統(tǒng)市場規(guī)模約為4.49億元，預(yù)計到2030年將超過11億元。

無人機(jī)飛控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢可以從以下幾個方面進(jìn)行概述：

? 智能化與自主化：隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)飛控系統(tǒng)正逐步實(shí)現(xiàn)智能化和自動化。這包括自適應(yīng)控制算法，使無人機(jī)能夠自主判斷飛行狀態(tài)并相應(yīng)調(diào)整控制策略，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性 。

? 軟件模塊化：硬件SoC化將帶來軟件結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，不同功能的軟件模塊可以通過標(biāo)準(zhǔn)化的底層驅(qū)動和通信協(xié)議進(jìn)行共享和升級，形成飛控軟件的商業(yè)模式，降低新功能開發(fā)的難度。

? 星鏈技術(shù)：美國太空探索技術(shù)公司提出的星鏈（Starlink）計劃，是一種低軌互聯(lián)網(wǎng)星座計劃。它的目標(biāo)是建設(shè)一個全球覆蓋、大容量、低時延的天基通信系統(tǒng)，在全球范圍內(nèi)提供高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。這種技術(shù)可以有效推動軍事通信網(wǎng)絡(luò)與商業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)之間的無縫切換。

星鏈技術(shù)在無人機(jī)的具體應(yīng)用

?遠(yuǎn)程控制：星鏈技術(shù)為無人機(jī)提供了全球范圍內(nèi)的通信覆蓋，使得無人機(jī)可以在任何地方進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。這種技術(shù)極大地擴(kuò)展了無人機(jī)的作戰(zhàn)范圍和應(yīng)用場景。

?實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸：星鏈技術(shù)提供的高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)使得無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過程中能夠?qū)崟r傳輸視頻、圖像等信息。這對于指揮員獲取實(shí)時、準(zhǔn)確的戰(zhàn)場情報至關(guān)重要。

?自主導(dǎo)航：通過星鏈技術(shù)，無人機(jī)可以接收準(zhǔn)確的全球定位信號，實(shí)現(xiàn)精確的自主導(dǎo)航。這大大提高了無人機(jī)的作戰(zhàn)效率和生存能力。

2、飛控系統(tǒng)分為開源飛控和商品飛控，昂際航電飛控技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先

? 主要的飛控設(shè)計生產(chǎn)廠商有：大疆創(chuàng)新、成都縱橫、極飛科技、零度智控、易瓦特、3Drobotics、Parrot。

? 飛控按照是否公開源代碼的方式分為開源飛控和商品飛控：開源飛控的代表有：APM、AutoQuad、PX4/Pixhawk等，商品飛控主要有大疆公司的A3系列、零度智控的X4-V2無人機(jī)飛控、極飛科技SUPERX2等。評價飛控的好壞主要考慮四個方面：適配、穩(wěn)定、功能、服務(wù)。

? 昂際航電憑借中美技術(shù)轉(zhuǎn)讓和專業(yè)背景，在國產(chǎn)飛控系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位；而其他企業(yè)則在續(xù)航、取證、安全性等方面面臨挑戰(zhàn)。國內(nèi)飛控系統(tǒng)領(lǐng)域，昂際航電和電科航電表現(xiàn)突出，分別專注于民用和軍用市場。昂際航電得益于中美技術(shù)轉(zhuǎn)讓，擁有波音787的核心技術(shù)，成為C919飛控系統(tǒng)的核心供應(yīng)商，并已啟動針對EVTOL的高集成化項(xiàng)目。

? 在國產(chǎn)飛控系統(tǒng)廠商排序中，昂際航電和電科航電位于T1級別。T2級別是軍工企業(yè)，面臨續(xù)航和取證挑戰(zhàn)。T3級別包括車企，盡管智能駕駛技術(shù)先進(jìn)，但與航天航空相比仍有較大差距。T4級別則是從無人機(jī)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型的企業(yè)，其安全性和體系支撐尚需加強(qiáng)。

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