无人飞行器飞控、测控一体化设计浅析
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５６
电 光 系 统
第 １期
端 、天 伺馈 及链 路 控制 设 备 、测 控 站 显 控 和存 储 记
录设 备 等 ，并 实 现 任 务 规 划 、情 报 显 示 和 初 步 处
理 、情 报记 录 和分 发等 功 能 ；飞 控 系 统 依据 机 载 传
感 器 的实 时测 量参 数 ，计 算 产 生控 制 指 令 ，并 通 过
中图分 类号 ：Ｖ２７９
文 献标识 码 ：Ａ
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＦＣＳ ａｎｄ Ｍ ＣＳ ｆｏｒ ＵＡＶ
ＬＩ Ｋａｉ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， 叻 ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａ ｌｌｙ，ｔｈｅ ＦＣＳ ＆ ＭＣＳ ｏｆ ＵＡＶ ｂｅｌｏｎｇ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆ ｉｅｌｄｓ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈ ｕｓｕａｌｌｙ ｔｏ ｂｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｓ ｔｗｏ ｄｉｓｔｉｎｃｔ ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ． Ｉ￡§ｈａｒｄ ｔｏ ｍａｋｅ ｓｏｍｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｆｏｒ ｗｈｏｌｅ ＵＡＶ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｉｄｅａ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ ｃｈａ ｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｉｎ— ｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ａ ｎ ａｌｙｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇ ｎ ｏｆ ｓｏｍｅ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＵＡＶ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＵＡＶ ；ＭＣＳ；ＦＣＳ；Ｉｎｔｅｇ ｒａｔｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ
和传统有人 驾驶飞机相 比，无人机 的控 制和 参数 测量 是其 性 能 的关 键 。 目前 国 内通 常将 无 人 机 的飞行 控 制 、测 控 和 指 控 作 为 几 个 截 然 不 同 的 分 系统 进行 设 计 ，由不 同专 业单 位 完 成 ，技 术 上 泾 渭分 明 ，人 为割裂 了传 统 飞 机有 机 的 、系统 的控制
１ 引 言
随着 科技 的快 速 发 展 ，各 种 无 人 作 战 平 台越 来 越受 到 全 球 主 要 发 达 国家 的重 视 ，其 中最 为 突 出 、发 展 最 为 迅 速 的就 是 无 人 飞行 器 。美 国先 后 发 布 了 四个 版 本 的 无 人 机 发 展 路 线 图 ，并 将 飞艇 等 浮空 型 飞行器 也 纳人 无 人 机 的 范 畴 。随着 无 人 飞行器 技 术 的 逐 步 成 熟 ，各 国种 类 繁 多 、功 能 齐 全 、用途 各 异 的无 人 飞 行 器 ，被 广 泛 用 于 对 地 攻 击 、电子 干扰 、诱 饵 欺 骗 、侦察 监 视 、空 中预 警 、目 标指 示 、火力 评 估 、通 信 中继 、空 中格 斗 和 反 导 拦 截等 各 方面 。可 以预 见 ，在 不 久 的将 来 ，无人 机 将 能够 执 行多 数有 人 驾驶 飞机 的现有 任 务 。
舵 机伺 服 机 构 完 成 对 机 体 操 纵 面 的 控 制 ，从 而 实
现 对平 台的 飞行 控 制 ，主要 包 括 导 航 及 大 气 等 传
感 器及 对应 计算 模块 、飞 控计 算 机 ，以及 舵 机 等 执
行 机 构 。上述 系统 共 同作 用 于无 人 飞 行 器 的不 同
控 制 层 面 ，从 机 载 到地 面 构 成 功 能 完 善 的 测 量 和
２ 测控 和飞控 一体 化设 计 的特点 和 优 势
无 人 飞行器 的测 量控 制 设 备 通 常 由地 面 系统 （测 控地 面 站和 指 控 ）和 机 载 系统 （飞 控 和测 控 机 载通信单元 ）组成 ，两 者之间通过数据链路相连。 将 机载 系 统 和地 面 系 统 进 行 一 体 化 设 计 ，可 以有 效 地增 强 系统 功 能 ，确 保 对 无 人 飞 行 器 的控 制 效 果 ，提 高系统 安 全性 。
测 控 系统 主要 用 于无 人 飞行 器 遥 控 、遥测 、跟 踪定位和任务载荷信息传输等 ，主要包括机载数 据终 端 、数 据 中 继设 备 （必 要 时 ）、测 控 站 数 据 终
作者 简介 ：李楷 （１９７２一 ），男，研 究员，硕士 ，毕业于 东南大学，研 究方向 ：飞行控制 系统。
功 能 ，使 一 些技 术 上 的 互 补 优 势 没 有 得 到 全 面 的 发挥…。飞控和测控进行一体化设计 ，就是将地 面系统 和机 上 系 统 进 行 有 机 结 合 ，形 成 真 正 意 义 上 的 “测 量控 制 ”系统 ，在无 人 飞行 器 执 行 任 务 的 各个 阶段 ，系统 性 地 发 挥 测 量 、预 测 和控 制作 用 ， 提高系统灵活性和控制精度 。
两个截 然 不 同的分 系统进行 设 计 ，不能使 一 些技 术上 的互补 优 势得 到全 面发挥 的现 状 ，提 出
了对 系统进 行 一体 化设 计 的构 想 ，对 一体 化 系统 工作 的特 点和优 势进 行 了分析 ，为新 一代 无
人 飞行 器 系统 的设 计提 供参 考 。
关键 词 ：无人 飞行 器 ；测控 ；飞行 控 制 ；一体化
第 １期 ２０１８年 ｏ３月
电 光 系 统
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｎｏ．１ Ｍ ａｌ＂． ２０１８
无 人 飞 行 器 飞控 、测 控 一 体 化 设 计 浅 析
李 楷
郑 州方 达 电子技 术有 限公 司 ，郑 州 ４５００４７
摘 要 ：针 对 当前 无人 飞行 器 系统 的 飞行控 制 和 测控 数 传 分属 不 同的专 业领 域 ，通 常作 为
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电 光 系 统
第 １期
端 、天 伺馈 及链 路 控制 设 备 、测 控 站 显 控 和存 储 记
录设 备 等 ，并 实 现 任 务 规 划 、情 报 显 示 和 初 步 处
理 、情 报记 录 和分 发等 功 能 ；飞 控 系 统 依据 机 载 传
感 器 的实 时测 量参 数 ，计 算 产 生控 制 指 令 ，并 通 过
中图分 类号 ：Ｖ２７９
文 献标识 码 ：Ａ
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＦＣＳ ａｎｄ Ｍ ＣＳ ｆｏｒ ＵＡＶ
ＬＩ Ｋａｉ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， 叻 ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａ ｌｌｙ，ｔｈｅ ＦＣＳ ＆ ＭＣＳ ｏｆ ＵＡＶ ｂｅｌｏｎｇ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆ ｉｅｌｄｓ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈ ｕｓｕａｌｌｙ ｔｏ ｂｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｓ ｔｗｏ ｄｉｓｔｉｎｃｔ ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ． Ｉ￡§ｈａｒｄ ｔｏ ｍａｋｅ ｓｏｍｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｆｏｒ ｗｈｏｌｅ ＵＡＶ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｉｄｅａ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ ｃｈａ ｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｉｎ— ｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ａ ｎ ａｌｙｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇ ｎ ｏｆ ｓｏｍｅ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＵＡＶ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＵＡＶ ；ＭＣＳ；ＦＣＳ；Ｉｎｔｅｇ ｒａｔｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ
和传统有人 驾驶飞机相 比，无人机 的控 制和 参数 测量 是其 性 能 的关 键 。 目前 国 内通 常将 无 人 机 的飞行 控 制 、测 控 和 指 控 作 为 几 个 截 然 不 同 的 分 系统 进行 设 计 ，由不 同专 业单 位 完 成 ，技 术 上 泾 渭分 明 ，人 为割裂 了传 统 飞 机有 机 的 、系统 的控制
１ 引 言
随着 科技 的快 速 发 展 ，各 种 无 人 作 战 平 台越 来 越受 到 全 球 主 要 发 达 国家 的重 视 ，其 中最 为 突 出 、发 展 最 为 迅 速 的就 是 无 人 飞行 器 。美 国先 后 发 布 了 四个 版 本 的 无 人 机 发 展 路 线 图 ，并 将 飞艇 等 浮空 型 飞行器 也 纳人 无 人 机 的 范 畴 。随着 无 人 飞行器 技 术 的 逐 步 成 熟 ，各 国种 类 繁 多 、功 能 齐 全 、用途 各 异 的无 人 飞 行 器 ，被 广 泛 用 于 对 地 攻 击 、电子 干扰 、诱 饵 欺 骗 、侦察 监 视 、空 中预 警 、目 标指 示 、火力 评 估 、通 信 中继 、空 中格 斗 和 反 导 拦 截等 各 方面 。可 以预 见 ，在 不 久 的将 来 ，无人 机 将 能够 执 行多 数有 人 驾驶 飞机 的现有 任 务 。
舵 机伺 服 机 构 完 成 对 机 体 操 纵 面 的 控 制 ，从 而 实
现 对平 台的 飞行 控 制 ，主要 包 括 导 航 及 大 气 等 传
感 器及 对应 计算 模块 、飞 控计 算 机 ，以及 舵 机 等 执
行 机 构 。上述 系统 共 同作 用 于无 人 飞 行 器 的不 同
控 制 层 面 ，从 机 载 到地 面 构 成 功 能 完 善 的 测 量 和
２ 测控 和飞控 一体 化设 计 的特点 和 优 势
无 人 飞行器 的测 量控 制 设 备 通 常 由地 面 系统 （测 控地 面 站和 指 控 ）和 机 载 系统 （飞 控 和测 控 机 载通信单元 ）组成 ，两 者之间通过数据链路相连。 将 机载 系 统 和地 面 系 统 进 行 一 体 化 设 计 ，可 以有 效 地增 强 系统 功 能 ，确 保 对 无 人 飞 行 器 的控 制 效 果 ，提 高系统 安 全性 。
测 控 系统 主要 用 于无 人 飞行 器 遥 控 、遥测 、跟 踪定位和任务载荷信息传输等 ，主要包括机载数 据终 端 、数 据 中 继设 备 （必 要 时 ）、测 控 站 数 据 终
作者 简介 ：李楷 （１９７２一 ），男，研 究员，硕士 ，毕业于 东南大学，研 究方向 ：飞行控制 系统。
功 能 ，使 一 些技 术 上 的 互 补 优 势 没 有 得 到 全 面 的 发挥…。飞控和测控进行一体化设计 ，就是将地 面系统 和机 上 系 统 进 行 有 机 结 合 ，形 成 真 正 意 义 上 的 “测 量控 制 ”系统 ，在无 人 飞行 器 执 行 任 务 的 各个 阶段 ，系统 性 地 发 挥 测 量 、预 测 和控 制作 用 ， 提高系统灵活性和控制精度 。
两个截 然 不 同的分 系统进行 设 计 ，不能使 一 些技 术上 的互补 优 势得 到全 面发挥 的现 状 ，提 出
了对 系统进 行 一体 化设 计 的构 想 ，对 一体 化 系统 工作 的特 点和优 势进 行 了分析 ，为新 一代 无
人 飞行 器 系统 的设 计提 供参 考 。
关键 词 ：无人 飞行 器 ；测控 ；飞行 控 制 ；一体化
第 １期 ２０１８年 ｏ３月
电 光 系 统
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｎｏ．１ Ｍ ａｌ＂． ２０１８
无 人 飞 行 器 飞控 、测 控 一 体 化 设 计 浅 析
李 楷
郑 州方 达 电子技 术有 限公 司 ，郑 州 ４５００４７
摘 要 ：针 对 当前 无人 飞行 器 系统 的 飞行控 制 和 测控 数 传 分属 不 同的专 业领 域 ，通 常作 为