微型無人飛行器系統是一個復雜的有機整體,涉及飛行器的結構、氣動特性、動力、導航、“飛控系統等 多個技術領域和學科。自主姿態穩定與導航系統的研制,在整體集成方面,面臨的主要技術難點包括:
1. MUAV子系統間的電磁干擾
微型無人飛行器尺寸小,要安裝GPS接收機與天線、機載微處理器、無線發射/接受模塊、舵機以及作為任務載荷的圖像傳感器等,安裝十幾厘米的狹小空間內,各模塊有電氣上的連接,無線發射/接受模塊、機載微處理器、舵機和圖像傳感器都是干擾源,影響無線接受裝置。
MUAV系統還是一個模、數混合系統,陀螺、加速度計、磁傳感器、高度計等以及系統中的AD轉換模塊等模擬信號可能會收到數字信號的噪聲干擾,從而性能降低。另外,高速處理器時鐘周期和內部總線達到了納秒,其輻射干擾的頻帶可達GHz,舵機大多采用PWM方式,PWM也是一個很重要的干擾源。GPS在地面的信號非常微弱,當接收機和天線離處理器較近時受干擾,將無法進行衛星信號的捕獲。因此,各模塊間的電磁干擾必須引起重視,并在系統研制中全面考慮,可以說,電磁干擾直接影響MUAV系統的成敗。
2. MUAV機體振動的影響
為了盡量提高微型飛行器的載荷能力,在飛行器外形和動力確定后,希望機體盡量輕,很多微型飛行器都采用了泡沫材料。對于飛翼式飛行器,在飛行中,機艙底面的振動與機身不一致,使得機艙內的MEMS慣性傳感器輸出信號中,除飛機整體的運動外,還疊加了與機艙振動,造成舵面的抖動。
改變機身結構可以從根本上消除這種情況,通過對MEMS慣性傳感器帶寬的合理選擇以及濾波手段的引入,也可以- -定程度上將振動因素隔離。
微型無人飛行器是隨著MEMS技術而出現的一種新型飛行器,在軍事領域中的重大應用價值促使各國都在投入相當多的力量開展相關的研究。MEMS慣性傳感器及基于MEMS慣性傳感器的微型姿態確定和導航系統在微型飛行器自主飛行中占有極其重要地位。
基于MEMS慣性傳感器的慣性導航技術是下--代慣性導航系統的重要發展方向,它將引領慣性技術進入微小型智能系統的自主導航領域,MEMS慣性組合導航系統將切實滿足國防和國民經濟中對微型導航系統的需求,在國民經濟以及國防中的地位和作用將日益凸現。
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