通用垂直起降飛行器控制系統

通用垂直起降飛行器控制系統（英語：Universal VTOL Control System，縮寫UVCS）是一種先進的垂直起降飛行器（VTOL）用自動駕駛系統，可完成飛行器的自主起飛/着陸、懸停、盤旋、航線飛行及機動飛行等功能 。 UVCS設計用於中等及以上級別的無人駕駛飛行器。 該系統由INS/GNSS組合導航系統、飛行控制系統、任務管理系統、指令通訊系統與地面站系統（視配置而定）等組成。系統符合工業標準，有極高的穩定性與可靠性（軟件與硬件），能夠在惡劣環境中使用，如山區、海上、城市環境等。可用於常規佈局直升機、非常規佈局垂直起降飛行器、變載荷任務（如投放任務、牽引任務）等。

工作原理

非線性系統辨識技術

使用先進的非線性系統辨識技術，依據飛行器的非線性數學模型，與實際飛行數據，通過遺傳算法（GA），辨識模型中的未知參數，獲得飛行器更精確的數學模型，並作為控制系統的設計依據。 由於使用飛行器的非線性模型作為參考模型，模型可更為精確地反應飛行的動力學特性，模型參數更具有實際物理意義，方便進行理論校驗以確定模型參數的真實性。 與傳統的理論建模和基於線性系統辨識的方法相比，非線性模型結構與參數均具有更高的精度，模型匹配度較線性模型與線性系統辨識方法相比，可提高10%以上。並能更精確地反映在辨識工作點外的氣動特性，使得可以通過常規飛行採集的數據，辨識出接近全飛行包線的數學模型，避免在多個工作點的重複辨識與控制器設計，如在懸停狀態和高速巡航狀態等。

先進的 INS/GNSS 組合導航系統

使用先進的INS/GNSS組合導航技術，導航模塊由慣性測量單元（IMU）、高精度GPS/差分GPS、磁羅盤、氣壓高度計等組成，數據通過一個全階（>16階）擴展卡爾曼濾波器，計算導航信息並對傳感器誤差進行補償。 該系統具有二階的解析精度，支持GPS/GLONASS/北斗等多種全球定位系統，可根據需要使用單一系統，或多種系統並行工作，以提高定位精度與可靠性。 與簡易的層階式濾波器相比，採用全階卡爾曼濾波器可以獲得更好魯棒性，可抑制由單個傳感器產生的不可預知的錯誤數據或噪聲，如多路徑效應產生的GPS數據的瞬時震動、機體受氣流所產生的強擾動等。 經過卡爾曼濾波器補償的傳感器數據可以提供更準確的慣導信息，在GPS信號失鎖時可以使系統繼續穩定工作更長時間。

非線性控制技術

UVCS使用先進的非線性控制技術，使用基於隨機魯棒的控制律設計，在控制律設計階段針對飛行器的「超包線」（在全飛行包線的基礎上加入最壞的環境與結構不確定性），進行控制律的設計與優化，使飛行器滿足在「實用包線」內的飛行品質（穩定性與靈活性）。

任務管理系統

先進的內部任務管理系統，使飛行器具有更高的智能，可完成更複雜的任務，以及具有更高的安全性。系統會根據所接收到的指令、自身的健康（通訊、能源、動力等）狀況等決定當前所要執行的任務。 任務管理系統會根據控制指令切換與組合飛行器的工作模態，通過對飛行模態的切換與組合，可實現更為複雜的飛行動作，如機動飛行等，為以後任務擴展提供了良好的基礎。

指令通訊系統

標準數據鏈系統包含兩套獨立的通訊鏈路，其中900MHz雙工擴頻通信作為主通訊鏈路，該鏈路通訊距離可達64km，完成地面站對飛行器的實時控制指令與任務指令的傳遞，並接收來自飛行器的實時狀態數據。另一路2.4GHz單工跳頻通信鏈路作為飛行器的底層備份鏈路，作用距離小於2km（視距），主要負責飛行器在近場階段的目視引導控制，或全手動飛行控制鏈路。鏈路之間通過任務管理系統實現基於控制優先級的無縫連接，實現任務控制人員與飛行器操作員之間的協調控制，並支持多控制站的協同控制。 與傳統通訊系統相比，與任務管理系統整合之後能有效避免在飛行器控制權的「競爭」問題，確保飛行執行「正確的人」發出的「正確的指令」，大大簡化了飛行器的操作，提高了使用效率。

地面站系統

地面站系統包括任務控制站與載荷控制站。任務控制站完成對飛行器狀態的監控，如姿態、速度、位置、健康狀況等。載荷控制完成對任務載荷的控制，如雲台、吊艙等。 結合900MHz多點對多點通訊鏈路與地面站軟件，系統可實現一站對單飛行載體、一對多、多對多或多對一的控制