ATP的功能

三、A TP系统的主要功能

ATP系统应具有下列主要功能：检测列车位置、停车点防护、超速防护、列车间隔控制（移动闭塞时）、临时限速、测速测距、车门控制、记录司机操。

1、ATP轨旁功能

ATP轨旁功能负责列车安全间隔和生成报文，完成任务对列车安全运行授权许可的发布和报文的准备，这些报文包括安全、非安全和信号信息等。A TP轨旁功能又分为列车安全间隔功能和报文生成功能。

（1）列车安令间隔功能

列车安全间隔功能负责保持列车之间的最小安全距离，还负责发出运行授权。只有在进路已经排列，联锁功能中才发出列车运行授权，准许列车进入进路。当前方列车仍在进路中时，可为后续列车再次排列进路。

由ATP轨旁功能发出的运行授权根据相应的安全停车点的选择和激活而定。这些安全停车点的选定依赖于进路内轨道区段的状态。安全停车点的位置在信号系统的设计中确定，这方面的信息保存在ATP轨旁设备中。位置的选定是为了在各安全停车点以外提供一安全的距离。在列车控制中，安全距离提供了差错的限度。这样，在ATP监督下，列车绝对不可能发生通过危险点的情况。

(2)报文生成功能

从各种ATP轨旁功能里接收请求，完成整理数据、准备和格式化要传送到A TP车载设备的报文，并决定传输方向。这样，生成经由每个轨道区段传输的报文，然后向车载设备发出报文。传输的报文总是与受ATP控制的接近列车运行相反的方向馈人轨道电路。

报文由变量和包含在各变量中的数据结合而成，每个变量由下列三个来源编辑而成：编人A TP轨旁单元的固定数据，包括速度限制；可依据迸路排列和轨道区段占用状态等，从有限的预设选项中选择的可转换数据；A TS功能的可变数据，若没有该可变数据，可使用编入到ATP轨旁单元的缺省值。报文的长度和内容会随环境状态的不同而变化。

- 列车进入一段轨道区段后，立刻会生成一连串专门报文。除其他信息以外，报文还提供列车进入该区段的时间。这个信息必须对距离同步。这些报文由轨道区段的状态、变化而引发，并持续数秒时间。整理完所需数据，准备完报文之后，就会将报文转换为ATP载设备要求的一种格式。报文转换采用了必要的编码保护协议，它确保AIP车载设备能检测到报文的错报文一旦完成格式化，就被传送到ATP传输功能。

2．ATP传输功能

A TP传输功能负责发出报文信号，包括报文和ATP车载设备所需要的其他数据。

音频轨道电路电流以二进制编码顺序调制。当音频轨道电路显示轨道区段空闲，二进制编码顺序为音频轨道电路设备内预设的顺序。当音频轨道电路显示轨道区段占用，二进制编码顺序为ATP报文产生功能生成相应的报文。对于每个占用的音频轨道电路产生单独的报文。

就地对车传输而言，音频轨道电路电流必须由轨道区段末端，迎着列车运行的方向注人。对双向运行的线路，送电点及传输方向必须根据列车的运行方向转换。转换传麓方向所需的信号由ATP轨旁功能中的报文发生功能发出。

在每个要求本地再同步化的地点，提供同步定位环线。由未调制载波连续向环线。由未调载波连续向环线供电，载频由单独的传送器发出。同步定位环线发出感应信号在列车经过环线时可由ATP天线接收到。环线在预定的间隔距离后交叉，感应信号以预定的模式发生相位变化，这种变化能被车载ATP车载设备识别。这种模式用于ATP车载设备识另为车载接收天线经过已知环线点的时间。以这种方式就能够达到满意的再同步。

A TP传输功能的输入是来自ATP轨旁功能的要传输的报文和相应选择传输方向的控制

A TP传输功能的输出：感应信号沿着整个轨道区段连续地传输信息；信号作为传输天线，以合适的传输方向发出，且只包括报文数据；感应信号利用钢轨星翟娶线作为传输天线传输间歇的信号，这个信号提供本地再同步的精确位置信息。这些感应信号共享一个共同的传输媒体（即轨道同列车之间的空隙），因此它形成了一个在ATP车载设备内接收的单一信号组合。

3．A TP车载功能

A TP车载功能负责列车安全运行，并提供信号系统和司机间的接口。车载功能由下列子功能组成：ATP命令解码、A TP监督功能、A TP服务／自诊断功能、ATP状态功能、速度／距离功能，以及司机人机接口( MMI)功能。

(1)ATP命令解码

轨旁音频轨道电路将格式化的数据传送到车上，车载A TP设备要将报文解码，以实现各种ATP功能。

(2) ATP监督功能

A TP监督负责保证列车运行的安全。各监督功能管理列车安全的一个方面，并它自己的权限内产生紧急制动；所有的监督功能，在信号系统范围内提供了最大可能的列车A TP。各种监督功能之间的操作是独立的，且同时进行。

A TP监督包括：速度监督、方向监督、车门监督、紧急制动监督、后退监督、报文监督、设备监督等。

①速度监督功能

速度监督功能是超速防护的基础，是最重要的功能。它由7个速度监督子功能组成，每个子功能选定一个专用的以速度为基准的安全标准。各标准即为一个速度限锚。这个限制速度可以是固定的，也可以根据列车的位置连续改变或阶梯式改变际列车速度超过允许速度加上一个速度偏差值时，列车实施紧急制动。该偏差值可以根据安全标准进行修改，并在系统设计时确定。：单元中编程。各种速度偏差值在选定后在，A TP车载单元中编程。

a．RM速度监督

RMRM速度监RM限制列车速RM到低速值为目的，这个低速值（例如25km/h）适用于RM模式。RM速度监督在RM模式中有效，它不用于任何其他模限制速度是固定的（例如不考虑列车的位置），并在系统设计时确定。这个确定值编程在ATP车载单元中。

b. 最大列车允许速度的监督

最大列车允许速度的监督以限制列车运行速度到最大允许值（就车辆允许而言）为目的。它在SM、ATO和AR模式中有效。速度限制是固定的，它定义在ATP车载单元中。

C、停车点的监督

停车点的监督以保证列车停在停车点（不超过停车点）为目的。在SM、ATO和AR模式中，每当前方列车占用的轨道区段内有安全或危险停车点，该监督都有效。在RM模式中，该监督无效。

按照列车至停车点的距离，列车的速度限制连续地改变，并通过一条最终为零的制动曲线实施。ATP车载单元计算一个零目标速度的制动曲线的基础为：列车制动性能数据以及已经接收到报文数据中明确定义的线路坡度。

d．限制速度起始点的监督

限制速度起始点的监督保证列车在起始点就按照速度限制运行。在SM、A TO和AR模式中，当前行列车占用区段内的速度限制始点存在时有效，在RM模式中无效。

从限速始点开始，限制速度随着距列车的距离而不断地变化，并通过一个最终为非零的制动曲线实施。制动曲线由A TP车载单元计算。

e．进入速度监督

进入速度为列车进入前方下一轨道区段的最大允许速度，它考虑到：下一轨道区段可能存在的任何停车点、可能存在的线路速度限制起始点、下个进入速度。因而，进入速度是一种假设，用于避免定义精确的速度和目标的位置，它位于列车占用轨道区段前方以外，这样可以减少地对车传输数据的数量。

进入速度监督是保证列车速度同下一轨道区段的最大允许速度及以后的目标一致。这个速度监督在SM、ATO和AR模式中有效，在RM模式中无效。

f.线路允许速度的监督

线路允许速度由列车头部占用轨道区段的线路允许速度和列车其他部分仍占用的其他轨道区段的线路允许速度决定。线路允许速度是根据列车的运行位置改变的。ATP车载单元通过使用报文里的线路速度数据，测量运行距离以及列车的长度来确定线路允许速度。

线路允许速度监督保证列车运行速度同其所在位置的线路允许速度监督一致，在SM、ATO和AR模式中有效，在RM模式中无效。

g．没有距离同步的监督

没有距离同步的监督是提供安全速度监督，这种监督是特殊情况下不能得到距离同步，而ATP车载设备准许在SM模式或ATO模式而不是RM模式中进行操作。这种监督方式的情况很少出现。

距离同步的丢失是由于触发紧急制动时列车不处于稳定状态时，或者列车已经在线上运行时才打开ATP车载设备电源引起的.

只有当ATP车载单元接收到授权其使用的报文时，可以使用该功能。

此项授权限制在下列情况下使用：

列车运行不存在从相邻轨道电路产生邻线干扰的危险；

列车运行前方当前占用轨道区段无停车点；

使用在当前轨道区段的固定速度限制不小于以前轨道区段的任何速度限制。

如果没有发生上述情况中任何一种，则不允许AIP轨旁设备发出授权使用这项功能的报文，且列车必须在无信号移动许可的RM模式下运行-

速度监督功能的输入包括车载速度／距离功能中的列车现行速度和位置信息，以及服务／自诊断功能中的列车数据（例如列车最大允许速度）

速度监督功能的输出：向司机人机接口功能提供（通过列车总线）最大允许速度和列车速度警告向列车制动系统提供紧急制动命令；向服务／自诊断功能提供列车数据。状态信息、处理和记录数据（包括紧急制动的使用），以及出错的信息。

（2）方向监督功能

方向监督功能的作用是监督列车在“反方向”运行中的任何移动，如果此方向的移动距离超过规定值，那么就会实施紧急制动。“反方向”运行移动距离的监督是累计完成的，以便无论是单一的移动或是在几个短距离移动中交替地被。前行。的短距移动中断。

在SM 、ATO和AR模式中，必须连续具备方向监督功能；如果列车正在运行，那么RM 模式中也可以使用方向监督功能。

方向监督功能启动时在驾驶控制中不考虑选用的方向（“前行”、“反向”或“中间位置”）．不论移动是由牵引动力引起的，或是在无动力时由斜坡的滑动造成的，不论移动是故意的或是偶然的。如果列车“反方向”运行，列车的后部可能通过保护列车的危险点；那么列车运行将占用为下一列车提供安全距离的轨道区段。驾驶方向的监督是限制这种占用的扩展。在定义一个安全距离时会考虑最大占用距离，因此任何反方向驾驶中剩余的移动不会对安全造成威胁。

定义安全距离时考虑到：当列车在坡度较大的上坡道启动时，允许列车稍微向后擅动一

点；如果列车超过正确的停车位置，允许司机向反方向实施短距离移动。

选定的矩寓值在A TP车载单元中编程。

向监督功能的输入来源于车载速度／距离功能的移动距离和移动方向。

方向监督功能的输出在列车制动系统使用紧急制动实施命令，在服务／诊断功能中

紧急制动实施记录数据。.

（3）车门监警功能

如果检测到列车在移动，而车门没有锁在关闭状态，车门监督功能就实施紧急制动。除了被抑制，车门监督功能在所有驾驶模式中都有效。

如果列车移动超过一定的距离（例如0.3 m），或者当列车以超过特定速度的速度运行（例如“A TP零速度”），当从车门接点没有接收到“全部车门关闭。信号时，列车实施紧急制动。作为选择，当列车速度大于某特定值时（例如5km/h），禁止实施车门监督，这是为了避免假紧急制动的执行，这个假紧急制动可能是由车门接点的断续操作（振动）引起的。

在紧急情况下，当列车停稳，司机按压紧急车门按钮阻止了车门监督功能。这使得在车门接点故障时，也可以移动列车。当车门监督功能以这种方式被抑制时，司机必须完全负责并保证在随后运行阶段乘客的安全。当从车门接点再次接收到“全部车门关闭”信号，车门监督功能自动恢复。

④紧急制动监督功能

紧急制动监督功能保证接收到紧急制动报文时在最短距离内停车。在SM、ATO和AR 模式中，紧急制动监督功能连续有效，在RM模式中无效。在站台按下紧急停车按钮，紧急停车命令会立即生成。

紧急制动发生在超过最大允许速度值（加上规定的误差）时，或者按压位于车站的紧急按钮时。紧急制动保存在故障存储器中。借助服务与诊断计算机可以得到记录的数据。

出现下列情况之一时，A TP车载单元实施紧急制动：

超过速度曲线的允许速度；

超过车辆的最高允许速度；

位于站台的紧急制动按钮引起的紧急停车；

传输故障，运行超过10 m和5s：

启动方向错误，车辆后退；

列车运行时打开车门；

A TP车载设备全面故障。

如果列车处于停稳的状态实施了紧急制动，此功能无效。

紧急制动是以故障一安全的方式触发的。紧急制动总是引起列车停车，然后通知司机，可以通过执行RM模式来取消紧急制动，列车继续在限制人工驾驶模式下运行。当列车经过两个音频轨道电路的分界时，进入A TP监督模式的操作。但如果由ATP车载单元出现全面故障引起的紧急制动，列车只能在关断模式下运行。

外部触发的紧急制动监督功能是保证在A TP车载设备没有使用A，IP车载单元的位置信息，而跟随一个外部触发的紧急制动（例如由司机发出的）的监督。在所有驾驶模式中，这个功能都有效。

实施任何紧急制动时，由ATP车载单元发出的位置信息可能由于车轮打滑而失效。当紧急制动由外部触发时，必须通知ATP车载单元，让它采取正确的措施防此使用可能出现的错误信息。

通过监督制动系统内的接点，会探测到外部触发的紧急制动，除非列车已经停稳。外部触发紧急制动会引起A TP车载单元自身触发紧急制动。如果ATP车载单元不触发本身的紧急制动，就强迫ATO车载设备进入RM模式，直到再次达到距离同步以前，SM、ATO、或AR

模式的操作是不可能的。

外部触发紧急制动监督功能的输出发给列车制动系统的紧急制动实施命令，发给服务／诊断功能的紧急制动实施记录数据。

⑤后退监督

后退监督功能防止列车后退时超过某特定的距离。列车后退距短暂前行的距离不能超过规定的距离(3 m)。假如超过此距离列车将通过A TP实施紧急制动，确保列车不后退。

⑥报文监督功能

报文监督功能是监测从A TP传输功能接收到的报文。如果检测出传输报文中断持续超过规定时间（如3s），或在这个期间列车运行超过一规定距离（一般为10 m），报文监督功能会触发一个紧急制动。这个功能在SM、ATO和AR模式中有效，但在RM模式中不起作用。

报文监督功能的输入是从车载速度／距离功能中得到的列车现在的位置、从ATP传输功能产生的报文。

报文监督功能的输出发给列车制动系统的紧急制动实施命令，发给服务／诊断功能的紧急制动实施记录数据。

⑦设备监督功能

设备监督功能是用来监控ATP车载设备的正常工作，确保当设备故障时的安全，列车不经检查是不允许运行的。一旦A TP车载设备被检测出故障，就会启动紧急制动直到列车停下来。此时司机使用故障开关强制关闭A TP功能，然后按照控制中心的指挥人工驾驶列车。

(3) ATP服务／自诊断功能

负责采集、存储、记录、调用列车数据、状态信息，为A TP监督提供服务，完成ATP 车载设备的自诊断。

(4) ATP状态功能

A TP状态功能负责根据主要情况选定正确的状态和模式。

在列车有电的情况下，A TP车载单元可能处于三种状态中的一种：激活的、待用的、备用的。其中备用状态是暂时的状态。

在ATP车载单元负责监督列车时，使用激活状态。A TP车载单元监督列车的责任，取决于其中一个相关驾驶控制台的状态（“关”或“开”）。如果两个驾驶控制台的一个是“开”的状态，那么ATP在RM、SM或A TO模式中进行的操作取决于ATP状态功能。

当ATP车载单元不负责监督列车时，使用等待状态。在列车得到电源但却没有插入钥匙的情况下，即刻出现待用状态。

备用状态只是暂时的状态，当钥匙插入任何一列列车的驾驶室时，立即执行启动自检测，完成后更换为激活或待用状态。

（5)车门释放功能

车门释放功能保证当显示安全时允许打开车门，在所有的信号模式中可以连续使用此功能。

在满足下列条件时可得到车门释放指令：

列车已停在带非安全停车点的预期停车窗内；

非安全停车点对应于列车长度；

A TP车载单元接收到许可打开车门的报文。

根据站台的布置，车门释放可以在列车的任意一侧或两侧。

在特殊情况下（例如列车停在预期停车窗以外），列车停稳时司机可按下车门紧急按钮，不用考虑上述条件就可得到车门释放命令，允许列车车门的打开。当以这种方式得到车门释

放时，司机必须完全负责车门的安全操作。

在特定条件不再适用，或在紧急开门按钮给出释放的情况下，当从车门接点接收到“全部车门关闭”信号，列车开始启动（例如：列车速度超过ATP零速度），车门释放终止。

车门释放功能的输入源于：车载速度／距离功能的现行速度和位置、列车长度、ATP 传输功能的许可车门打开的报文、紧急车门按钮。

车门释放功能的输出向ATO功能和司机人机接口功能发出车门释放指示，向车门控制发出车门释放许可。

(6)速度／距离功能

速度／距离功能基于测速单元的输入，负责测定列车的运行速度、运行距离和运行方向。

对于采用数字音频轨道电路的ATC系统，距离是根据各轨道电路的始端来测量的并通过使用测速单元的输入和固定数据（车轮直径）来确定。计算距离准许车轮直径、脉冲发生和车轮黏着／打滑而造成的误差。

速度／距离功能接收测速单元的输入，将当前读数的脉冲计数与先前读数和部分计算出的运行距离进行比较。这些部分距离被累加后提供一个确切的运行距离。通过对特定时间间隔距离部分的累加，测速功能可以确定列车的实际运行速度。在系统设计中根据要求可提供更高的速度灵敏度，累加距离部分的时间间隔是可设置的。

从测速单元的输入提供一个渐增或渐减的脉冲计数，这个脉冲计数是测速单元根据列车移动的方向给出的。通过对当前读数与先前读数的比较，速度／距离功能可以确定列车的运行方向。

速度／距离功能的输入：从测速单元中获得的读数，从安全ATP入口功能中AT得的车轮直径数据。速度／距离功能的输出通过列车总线用于其他ATP车载功能、ATO功能和司机人机接口功能中。

(7)距离同步功能

A TP轨旁功能记录音频轨道电路的占用情况（这个信息由列车检测功能提供），然后ATP 轨旁功能向列车传送有关在报文中音频轨道电路占用经过时间的信息。这个时间考虑到包括允许检测、列车检测功能相关的传输延误、地对车传输相关的处理和传输延误在内的余量。

一接收到ATP轨旁功能的同步化信息，距离同步化功能就通过计算在报文中消逝时间内列车运行的部分距离来计算列车前方的位置。计算包括列车前方位置相对于第一个轮轴的调整、检测报文中延误的偏离值。

距离同步功能的输入来自ATP轨旁功能的同步化信息。

距离同步化功能的输出通过列车总线送至其他ATP车载子功能和A TO、司机人机接口功能中。

(8)本地再同步化功能

对于列车位置高精度要求，提供本地再同步化（例如停车窗和车门释放监督）。这是通过使用预定的同步基准点（同步定位环线的交叉点）实现的。由列车检测的同步基准点，预计位于列车已知的距离窗内，并假定列车距离的测量误差在规定限制范围以内。一旦达到第一个同步基准点，就会精确地知道列车的位置。在某种程度上，交叉模式的选定是由于停车点已足够地接近交叉点因而达到了所需的精度。

本地再同步功能的输入来自报文接收／同步定位环线检测功能的同步定位环线检测。

本地再同步功A TO输出提供当前音频轨道电路内再同步当前位置，使得至其他ATP 车载子功能和ATO功能成为可能。

(9)报文接收／同步定位环线检测功能

报文接收／同步定位环线检测功能的一个作用是从AIP轨旁功能接收、解码报文信号。通过安装在前方列车驾驶室底部的接收天线接收报文。当A TP车载单元一打开，此功能对

各有效传输频率进行搜索，直到它识别出基于接收信号幅值的、当前列车所在的音频轨道电路使用的频率。一旦该频率形成且接收到报文，下一音频轨道电路的音频就会从报文数据中确定。

如果报文接收功能确定在传输中出现错误，会以无效而拒收报文。在特定时间/距离之内若没有接收到有效报文，就会触发紧急制动功能。，

报文接收／同步定位环线检测功能的另一个作用是在轨道中检测同步定位环线。检测到同步定位环线的时间很重要，它用于列车定位本地再同步中。

报文接收功能的输入来自折返功能的当前轨道电路频率以及ATP轨旁功能的报文。

报文接收功能输出报文数据，同步定位环线检测功能的输出至本地再同步功能。

( 10)；司机人机接口(MMI)功能

MMI提供信号系统与司机的接口。借助于MMI，司机可以按照ATP系统的指示运行。MMI向司机显示实际速度、最大允许速度，以及ATP设备的运行状态。另外显示列车运行时产生的重要故障信息，在某些情况伴有音响警报（例如超过了最大允许速度）…显示信息的类型和范围取决于设备的操作规程和ATP设备的配置。

司机人机接口功能包括司机显示功能和司机外部接口。

①司机显示功能

司机显示功能向司机提供驾驶列车时所需的全部信息，包括：实际速度；允许速度（只在SM、ATO和AR信号模式中）；从最大限制的ATP功能条件下推算出的目标距离／速度；“驾驶状态”（即在牵引、惰行和制动方式下的移动）；“运行模式”( RM、SM、ATO或AR模式)；列车折返运行（在AR模式有效时显示，也在AR按钮按下时显示确认）；列车停在预定停车窗以外；车门状态显示；向司机提供列车车门打开一侧的显示；关门指令；出站命令；车辆段显示（列车在车辆段时的车辆段识别显示）；实施紧急制动；ATP/ATO故障等。

司机显示功能的输入来自ATP和ATO功能的当前状态。

司机显示功能的输出给司机的状态显示。

②音响报警功能

当列车速度／位置超过警告速度曲线时发出音响报警。允许速度由制动曲线确定，警告速度曲线是允许速度加上一个特定速度余量来表示的。计算出警告速度曲线用于给出一个固定的司机反应时间，以触发紧急制动。

音响报警功能的输入是A TP速度曲线、列车实际速度和位置、ATP功能紧急制动实施的显示。音响报警功能的输出对司机进行音响报警。

司机外部接口用于司机驾驶操作。

(11)折返／改换驾驶室功能

在P车进行折返的情况下，要求司机改换驾驶室。

A TP车载设备必须考虑到使用不同的驾驶操作台，保存有关相对轨旁位置、列车前部和后部的信息。改换驾驶室引起列车前部和后部的互换，A TP车载设备必须相应地调整位置信息。

折返发生故障，会导致在司机改换驾驶室且打开在列车的前头的驾驶操作台时ATP设备不能进入SM模式。

列车停稳后A TP，车载设备收到要求折返报文以后自动生成AR模式。此类报文可通过ATS功能发出的命令给出，也可当列车进入在全部列车需要折返地点的相应轨道区段时自动生成。

使用AR模式的方法是当列车停在站台、车站后的折返轨或可接收到相关报文的任何位置时，执行折返。

当列车停在折返轨，会自动选定AR模式，并接收到相应的报文。这时，安装在司机操

作控制台上的AR按钮会亮，并显示可以执行折返处理。司机通过按压AR按钮表示接受，AR按钮闪亮，司机关闭驾驶控制台，并在没有司机的情况下实施自动折返；司机离开原驾驶室，如果需要的话他走到列车另一端的驾驶室。在折返有效时，列车另一端驾驶室里的AR按钮闪亮，表示该驾驶室已经可以使用。同一或另外的司机打开现前驾驶室的司机操作控制台，ATP车载单元进入SM模式并准备列车的返回运行。

四、ATP系统的技术要求

1．A TP系统的基本要求

(1) A TP系统应由列车自动防护的轨旁设备、车载设备和控制区域内的联锁设备组成；联锁设备属于安全系统并纳入ATP系统为典型的系统分类方式。但在系统阐述时，可将联锁设备列为子系统独立论述。

(2)城市轨道交通必须配置ATP系统，其系统安全失效率指标应优于10 -9/h（信号系统安全失效率指标通常定义为10 -11/h或10 -9/h）。

A TP系统内部设备之间的信息传输通道也必须符合故障一安全原则。

(3)闭塞分区的划分或列车运行安全间隔，应通过列车运行模拟确定，并经列车实际运行校验。为保证行车安全，在安全防护地点运行方向的后方应设安全防护距离或防护区段，安全防护距离应通过计算确定。安全防护距离涉及信号系统控制方式及其技术指标、列车速度、车辆性能和线路状态等多种因素，主要决定于一定的速度条件下，设定的紧急制动距离和有保证的紧急制动距离之差。在列车跟踪运行的情况下，安全防护距离应增加列车尾车后部车轴可能未被检出的附加距离。

(4)城市轨道交通的A TP系统应采用连续式控制方式。连续式控制方式主要是指安全输入信息连续采集，并实现连续控制。宜采用速度—距离制动模式。列车位置检查可采用轨道电路、轨道环路等方式实现。

(5) 城市轨道交通宜采用计算机连锁设备，也可采用几点连锁设备

2. ATP车在设备的计数要求

ATP车载设备在满足A，IP系统基本要求外，还应符合下列规定

(1)ATP系統导致列车停车为最高的安全准则。地车连续通信中断、列车完整性电路断路、列车趨速、列车的非预期移动、车载设备重要故障等均应导致安全性制动。

(2) A TP车载设备的车内信号应是行车的主体信号。车内信号至少包括列车实际运行速度、列车运行前方的目标速度；在两端司机室内均应装设速度显示、报警装置和必要的切换装置。

(3)ATP执行强迫停车控制时，应切断列车牵引，列车停车过程不得中途缓解；A TP执行的强迫停车控制，包括全常用制动或紧急制动控制等不同方式，但最终控制模式应为紧急制动控制。考虑到行车的安全，要求停车过程不得中途缓解，并应在列车停车后，司机履行一定的操作手续，列车方能缓解。

(4)车载信号设备与车辆接口电路的布线应与其主回路等环节的高压布线分开敷设并实施防护；与车辆电器的接口应有隔离措施。

3．A TP地面设备的技术要求

A TP地面设备在满足ATP系统基本要求外，还应符合下列规定：

(1)ATP地面设备宜采用报文式无绝缘轨道电路或适用于其他准移动闭塞、移动闭塞ATC系统的地面设备，也可采用模拟式移频轨道电路。

(2)ATC控制区域宜采用无绝缘轨道电路，道岔区段、车辆段及停车场线路可采用有绝缘轨道电路。区间轨道电路应为双轨条回流方式；道岔区段、车辆段及停车场轨道电路可采用单轨条回流方式。相邻轨道电路应加强干扰防护。轨道电路利用兼作牵引回流的走行轨时，装设的横向均流线应不影响轨道电路的正常工作。

(3)ATP地面设备向A TP车载设备传送的允许速度指令或线路状态、目标速度、目标距离等信息，应满足ATP车载设备控制方式和控制精度的需要。

飞行控制系统

飞行控制系统 为了使无人机飞行控制系统具有强大的数据处理能力、较低的功耗、较强的灵活性和更高的集成度，提出了一种以SmartFusion为核心的无人机飞行控制系统解决方案。为满足飞控系统实时性和稳定性的要求，系统采用了μC／OS-Ⅱ实时操作系统。与传统的无人机飞行控制系统相比，在具有很强的数据处理能力的同时拥有较小的体积和较低的功耗。多次飞行证明，各个模块设计合理，整个系统运行稳定，可以用作下一代无人机高性能应用平台。 关键词：无人机；飞行控制系统；SmartFusion芯片；μC／OS-Ⅱ 0 引言 飞行控制系统是无人机的重要组成部分，是飞行控制算法的运行平台，它的性能好坏直接关系着无人机能否安全可靠的飞行。随着航空技术的发展，无人机飞行控制系统正向着多功能、高精度、小型化、可复用的方向发展。高精度要求无人机控制系统的精度高，稳定性好，能够适应复杂的外界环境，因此控制算法比较复杂，计算速度快，精度高；小型化则对控制系统的重量和体积提出了更高的要求，要求控制系统的性能越高越好，体积越小越好。此外，无人机飞行控制系统还要具有实时、可靠、低成本和低功耗的特点。基于以上考虑，本文从实际工程应用出发，设计了一种基于SmartFusion的无人机飞行控制系统。 1 飞控系统总体设计

飞行控制系统在无人机上的功能主要有两个：一是飞行控制，即无人机在空中保持飞机姿态与航迹的稳定，以及按地面无线电遥控指令或者预先设定好的高度、航线、航向、姿态角等改变飞机姿态与航迹，保证飞机的稳定飞行，这就是通常所谓的自动驾驶；二是飞行管理，即完成飞行状态参数采集、导航计算、遥测数据传送、故障诊断处理、应急情况处理、任务设备的控制与管理等工作。 飞行控制系统主要完成3个功能任务，其层次构成为三层：最底层的任务是提高无人机运动和突风减缓的固有阻尼——三个轴方向的阻尼器功能；第2层的任务是稳定无人机的姿态角——基本驾驶仪的功能(主要进行角运动控制)；第3层的任务是控制飞行高度、航迹和飞行速度，实现较高级自动驾驶功能。飞行控制系统原理框图见图1。 由上述分析易知，飞行控制系统主要由飞行控制器、传感器(或敏感元件)、舵机3部分组成。无人机飞行控制系统的基本架构如图2所示。

飞行控制系统简介

自动飞行控制系统 飞行控制系统(简称飞控系统)的作用是保证飞机的稳定性和操纵性，提高飞机飞行性能和完成任务的能力，增强飞行的安全性和减轻驾驶员的工作负担。 深圳市瑞伯达科技有限公司，致力于成为全球无人机飞行器领导品牌，是智能化无人机飞行器及控制系统的研制开发的专业厂商，生产并提供各行业无人机应用的解决方案。产品线涵盖各种尺寸多旋翼飞行器、专业航拍飞行器、无人机飞行控制系统、无人机地面站控制系统、高清远距离数字图像传输系统、专业级无线遥控器、高精飞行器控制模块及各类飞行器配件 飞行器的自动飞行一、问题的提出早在重于空气的飞行器问世时，就有了实现自动控制飞行的设想。1891年海诺姆．马克西姆设计和建造的飞行器上安装了用于改善飞行器纵向稳定性的飞行系统。该系统中用陀螺提供反馈信号，用伺服作动器偏转升降舵。这个设想在基本概念和手段上与现代飞行自动控制系统有惊人的相似，但由于飞机在试飞中失事而未能成为现实。 60年代飞机设计的新思想产生了，即在设计飞机的开始就考虑自动控制系统的作用。基于这种设计思想的飞机称为随控布局飞行器（Control Configured Vehicle 简称CCV）。这种飞机有更多的控制面，这些控制面协同偏转可完成一般飞机难以实现的飞行任务，达到较高的飞行性能。 飞控系统分类飞控系统分为人工飞行控制系统和自动飞行控制系统两大类。由驾驶员通过对驾驶杆和脚蹬的操纵实现控制任务的系统，称为人工飞行控制系统。最简单的人工飞行控制系统就是机械操纵系统。不依赖于驾驶员操纵驾驶杆和脚蹬指令而自动完成控制任务的飞控系统，称为自动飞行控制系统。自动驾驶仪是最基本的自动飞行控制系统。飞控系统构成飞控系统由控制与显示装置、传感器、飞控计算机、作动器、自测试装置、信息传输链及接口装置组成。控制及显示装置是驾驶员输入飞行控制指令和获取飞控系统状态信息的设备，包括驾驶杆、脚蹬、油门杆、控制面板、专用指示灯盘和电子显示器(多功能显示器、平视显示器等)。传感器为飞控系统提供飞机运动参数(航向角、姿态角、角速度、位置、速度、加速度等)、大气数据以及相关机载分系统(如起落架、机轮、液压源、电源、燃油系统等)状态的信息，用于控制、导引和模态转换。飞控计算机是飞控系统的“大脑”，用来完成控制逻辑判断、控制和导引计算、系统管理并输出控制指令和系统状态显示信息。作动器是飞控系统的执行机构，用来按飞控计算机指令驱动飞机的各种舵面、油门杆、喷管、机轮等，以产生控制飞机运动的力和力矩。自测试装置用于飞行前、飞行中、飞行后和地面维护时对系统进行自动监测，以确定系统工作是否正常并判断出现故障的位置。信息传输链用于系统各部件之间传输信息。常用的传输链有电缆、光缆和数据总线。接口装置用于飞控系统和其他机载系统之间的连接，不同的连接情况可以有多种不同的接口形式。 自动飞行控制系统由自动驾驶仪、自动油门杆系统、自动导航系统、自动进场系统和自动着陆系统、自动地形跟随/回避系统构成。 RIBOLD瑞伯达科技有限公司,致力于成为全球飞行影像系统独家先驱，其产品线涵盖无人机飞行控制系统及地面站控制系统、影视航拍飞行平台、商用云台系统、高清远距离数字图像传输系统、无线遥控和成像终端及模型飞行器产品,多旋翼飞行器和高精控制模块。 RBD瑞伯达坚持创新, 以技术和产品为核心，通过完美的产品带来前所未有的飞行体验。我们的目标是做世界一流的无人机企业，为我们的客户提供一流的产品和服务!

飞行器自动控制导论_第一章飞行控制系统概述

第一章飞行控制系统概述 1.1飞行器自动控制 1.1.1飞行控制系统的功能 随着飞行任务的不断复杂化，对飞机性能的要求越来越高，不仅要求飞行距离远（例如运输机），高度高（高空侦察机），而且还要求飞机有良好的机动性（例如战斗机）。为了减轻驾驶员在长途飞行中的疲劳，或使驾驶员集中精力战斗，希望用自动控制系统代替驾驶员控制飞行，并能改善飞机的飞行性能。这种系统就是现代飞机上安装的飞行自动控制系统。 飞行控制系统的功能归结起来有两点：1）实现飞机的自动飞行；2）改善飞机的飞行性能。 飞机的自动飞行控制系统在无人参与的情况下，自动操纵飞机按规定的姿态和航迹飞行，通常可实现对飞机的三轴姿态角和飞机三个方向的空间位置的自动控制与稳定。例如，无人驾驶飞行器（如无人机或导弹等），实现完全的飞行自动控制；对于有人驾驶的飞机（如民用客机或军用飞机），虽然有人参与驾驶，但某些飞行阶段（如巡航段），驾驶员可以不直接参与操纵，而由飞行控制系统实现对飞机飞行的自动控制，但驾驶员应完成对自动飞行指令的设置和监督自动飞行的情况，并可以随时切断自动控制而实现人工驾驶。采用自动飞行具有以下优点： 1）长距离飞行时解除驾驶员的疲劳，减轻驾驶员的工作负担； 2）在一些恶劣天气或复杂的环境下，驾驶员难于精确控制飞机的姿态和航迹，自动飞行控制系统可以精确对飞机姿态和航迹的精确控制； 3）有一些飞行操纵任务，驾驶员难于精确完成，如进场着陆，采用自动飞行控制则可以较好地完成任务。 一般来说，飞机的性能和飞行品质是由飞机本身气动特性和发动机特性决定的，但随着飞机飞行高度及飞行速度的增加，飞机的自身特性将会变坏。如飞机在高空飞行时，由于空气稀薄，飞机的阻尼特性变坏，致使飞机角运动产生严重的摆动，靠驾驶员人工操纵将会很困难。此外，设计飞机时，为了减小质量和阻力，提高有用升力，将飞机设计成静不稳定的。对于这种静不稳定的飞机，驾驶员是难于操纵的。在飞机上采用增稳系统或阻尼系统可以很好地解决这些问题。

飞行控制系统功能介绍

飞行控制系统功能介绍

目录 一、综述 (1) 二、飞控的相关系统说明 (1) 1.飞控的基本子系统 (2) 1.1航向控制系统 (2) 1.2速度控制系统 (3) 1.3高度控制系统 (4) 1.4自动着陆系统 (5) 2.测试机飞控所需的子系统 (6) 2.1GPS系统 (7) 2.2传感器、温湿度传感器系统 (8) 2.3飞行器自动稳定控制系统 (11) 2.4航向偏离控制系统 (11) 2.5显示系统 (12) 2.6信号反馈控制系统 (12) 2.7自动飞行控制系统 (13) 2.8自动导航系统 (14) 3.测试机飞控所需扩充系统功能 (15) 3.1自动避障系统 (15) 3.2语音播报系统 (17) 3.3物联网系统 (17) 3.4摄录系统 (18) 4.测试机飞控的其他功能 (18) 4.1自动寻路控制系统 (18) 4.2自动跟踪系统 (19) 4.3一键返航系统 (19) 4.4双飞控系统 (19) 4.5降落伞系统 (19) 5.飞行控制系统的常用外设接口 (20)

一、综述 本设计调研依据飞行控制系统（以下简称“飞控”）功能进行的系统调研。本飞行控制系统删减了翻滚、特技系统功能；以此对飞控系统的相关系统功能进行功能收集，由于本人的资料有一大部分是网络收集，会造成信息描述不准，还请大家见谅！。 飞控系统的相关子系统描述如下图1： 图1 二、飞控的相关系统说明 飞控系统的子系统功能分类方式有很多种，可以按飞控系统的子系统功能分类，按飞控系统涉及的子系统关联关系分类，按飞控系统设计的子系统基本功能和选配功能分类等等，本文现阶段以调研飞控系统功能为主，故选择按飞控系统的系统功能分类为主。

自动飞行控制系统电子讲稿第一部分

学习情景1 课程导论 1.飞行控制系统发展概述 自动飞行控制系统已有100多年的研制历史，早在有人驾驶飞机出现之前，自动飞行装置即已出现。 1.1方向稳定器 1873年，法国雷纳德（C.C.Renard）无人多翼滑翔机的方向稳定器。 1.2 电动陀螺稳定装置-姿态稳定 1914年，美国的爱莫尔·斯派雷（Eimer Sperry）研制成功第一台可以保持飞机稳定平飞的电动陀螺稳定装置，该装置利用陀螺的稳定性和进动性，建立一个测量基准，用来测量飞机的姿态，它和飞机的控制装置连在一起，一旦飞机偏离指定的状态，这个机构就通过飞机的控制装置操纵飞机的舵面偏转使飞机恢复到原来的状态。 1.3 自动驾驶仪 20世纪30年代出现了可以控制和保持飞机高度、速度和航迹的自动驾驶仪。 第二次世界大战促使自动驾驶仪等设备得到进一步发展，由过去气动-液压到全电动，由三个陀螺分别控制三个通道改用一个 或两个陀螺来操纵飞机，并可作机动、爬高及自动保持高度等。 二次大战期间，美国和原苏联相继研制出功能较完善的电气式自动驾驶仪C-1和其仿制品A∏-5； 德国在二战后期研制成功飞航式导弹V-1和弹道式导弹V-2，

更进一步促进了飞行自动控制装置的研制和发展。 20世纪50年代后，和导航系统、仪表着陆系统相联，自动驾驶装置实现了长距离自动飞行和自动着陆。 1.4 自动飞行控制系统 1947年成功突破音障后，飞机的飞行包线（飞行速度和高度的变化范围）扩大，越来越复杂的飞行任务对飞机性能的要求也越来越高，仅靠气动布局和发动机设计所获得的飞机性能已经很难满足复杂飞行任务的要求。因此，借助于自动控制技术来改善飞机稳定性的飞行自动控制装置（如增稳系统）相继问世，在此基础上，自动驾驶仪的功能得到进一步的扩展，发展成为自动飞行控制系统（AFCS）。 20世纪60年代，产生了随控布局飞行器（congtrol configured vehicle--CCV）的设计思想。 20世纪60年代前的以模拟电路或模拟计算机为主要计算装置的飞行控制系统，逐渐发展成为现在已普遍应用的数字式飞行控制系统，这也为新技术应用和更复杂更完善系统的综合提供了实现的可能性。例如： 主动控制技术（active control technology—ACT）； 余度技术 容错控制技术 20世纪80年代得到迅速发展的火/推/飞综合控制系统等。 20世纪70年代中期，由于计算机的应用使自动驾驶仪和飞机的指引系统组成一个综合系统，使飞机的各种传感器数据、指

飞行管理系统

第16章飞行管理系统 16.1飞行管理系统概述 随着飞机性能的不断提高，要求飞行控制系统实现的功能越来越多，系统变得越来越复杂，从而迫使系统系统设计师们在可用的技术条件、任务和用户要求，飞机可用空间和动力，飞机的气动力特性及规范要求等诸因素的限制下，把许多分系统综合起来，实施有效的统一控制和管理。于是便出现了新一代数字化、智能化、综合化的电子系统－飞行管理系统（FMS-Flight Management System）。在1981年12月，飞行管理系统首次安装在B767型飞机上。此后生产的大中型飞机广泛采用飞行管理系统。 16.2飞行管理系统的组成和功能 16.2.1飞行管理系统的组成 飞行管理系统由几个独立的系统组成。典型的飞行管理系统一般由四个分系统组成，如图16-1，包括： （1）处理分系统－飞行管理计算机系统（FMCS），是整个系统的核心； （2）执行分系统－自动飞行指引系统和自动油门，见自动飞行控制系统； （3）显示分系统－电子飞行仪表系统（EFIS），见仪表系统； （4）传感器分系统－惯性基准系统（IRS）、数字大气数据计算机（DADC）和无线电导航设备。 驾驶舱主要控制组件是自动飞行指引系统的方式控制面板（AFDS MCP）、两部控制显示组件（CDU）、两部电子飞行仪表系统（EFIS）控制面板。主要显示装置是CDU、电子姿态指引仪（EADI）、电子水平状态指示器（EHSI）和推力方式显示。各部分都是一个独立的系统，既可以单独使用，又可以有多种组合形式。飞行管理系统一词的概念是将这些独立的部分组成一个综合系统，它可提供连续的自动导航、指引和性能管理。

图16-1飞行管理系统 16.2.2飞行管理系统的功能 FMS的主要功能包括导航／制导、自动飞行控制、性能管理和咨询／报警功能。FMS实现了全自动导航，大大减轻了驾驶员的工作负担。另外，飞机可以在FMS的控制下，以最佳的飞行路径、最佳的飞行剖面和最省油的飞行方式完成从起飞直到进近着陆的整个飞行过程。 FMS在各飞行阶段的性能管理功能： （1）起飞前 通过FMS的控制显示组件人工向FMC输入飞行计划、飞机全重和外界温度。如果飞行计划已经存入FMC的导航数据库，则可直接调入。飞行计划包括起飞机场、沿途航路点和目的机场的经纬度、高度等。 （2）起飞 根据驾驶员输入的飞机全重和外界温度，FMC计算最佳起飞目标推力。 （3）爬升 根据驾驶员的选择，FMC计算最佳爬升剖面。FMC还根据情况向驾驶员提供阶梯爬升和爬升地点的建议，供驾驶员选择，以进一步节约燃油。 （4）巡航 FMC根据航线长短、航路情况等因素，选择最佳巡航高度和速度。结合导航设施，确定起飞机场至目的机场的大圆航线，以缩短飞行距离。 （5）下降 FMC根据驾驶员输入或存储的导航数据确定飞机下降的顶点。在下降阶段，FMC确定下降速度，最大限度利用飞机的势能，节约燃油。 （6）进近 FMS以优化速度引导飞机到达跑道入口和着陆点。 16.2.3飞行管理计算机系统 由飞行管理计算机（FMC）和控制显示组件（CDU）组成。

飞行管理系统介绍

飞行管理系统介绍 一、飞行管理系统（FMC）组成和基本功用 （一）、飞行管理系统（FLIGHT MANAGEMENT SYS）由五个分系统组成：1、飞行控制系统（DFCS） 包括自动驾驶（A/P）和飞行指引（F/D），其核心为两台飞行控制计算机，该系统用于自动飞行控制（FCC）和飞行指引。 2、自动油门系统（A/T） 其核心是一台自动油门计算机和两台发动机油门操纵的伺服机构，A/T 提供从起飞到着陆全飞行过程的油门控制。 3、飞行管理计算机系统（FMCS） 其核心是一台飞行管理计算机FMC和两台控制显示组件CDU，它用于从起飞到进近的几乎全部飞行过程的横向（LATERAL）剖面和纵向（VERTICAL）剖面的飞行管理。 我部的34N型飞机装有两部FMCS，这使飞行管理系统的可靠性更高。 4、惯性基准系统（IRUS） 其核心为两台惯导基准组件IRU，其主要功用为提供飞机的姿态基准和定位参数，也可用于飞机自备、远距导航。 5、电子飞行仪表系统（EFIS） 33A和34N型飞机装备的是电子飞行仪表系统，3T0型飞机装备的还是旧式的机械式仪表。由于飞行仪表的电子化，逐渐淘汰老式的机械式仪表，而电子飞行仪表必须有相应的字符，符号等图形信号发生器，以提供阴极射线管CRT或液晶LCD显示。EFIS就是起这个作用的电子式飞行仪表显示系统，它主要包括两台符号发生器（EFIS SG）和两套姿态指引仪（EADI）、两套水平状态指示器（EHSI）。

（二）、飞行管理系统的基本作用： 这套系统技术先进，设备量大，承担的任务多，其中最根本的功用是：1、实现飞行的自动化，大大减轻了飞行员的工作负担，减少人为操作所不可避免的差错和失误。 2、实现飞行全程的优化： （1）起飞阶段（TO）—根据飞机的全重和环境温度提供最佳目标推力。（2）爬升降段（CLB）—提供最佳爬升剖面：包括爬升点，阶段爬升的设置，目标推力和目标空速的设定。 （3）巡航（CRZ）—提供最佳高度和巡航速度，以及大圆航线和导航系统的选择和自动调谐。 （4）下降阶段（DSE）—提供下降顶点，目标下降速度和分段，以充分利用飞机高度下降所得到的动能，并以最佳的高度，速度和距离转入进近阶段。（5）进近（APP）—确定飞机在五边进近基准点时的高度、空速和距离。 飞行的优化不仅得到最合理的飞行路径，节省燃油和飞行时间，而且飞机机体的损耗率最少。 3、实现自动着陆 由于有两套自动驾驶通道，具有余度通道，借助仪表着陆系统可实现Ⅱ类气象标准的自动着陆（决断高度50英尺，跑道能见距离700英尺）和自动复飞。 二、FMC控制飞行过程工作概述 飞行过程可归纳为正常程序和辅助正常程序 1、正常程序 所谓正常程序就是自动飞行的标准程序，可分为如下七个飞行阶段：（1）起飞TAKE OFF 在完成起飞前准备后，只要按压TO/GA开关，即开始起飞程序，此时推力杆自动前进到起飞目标N1值，当飞机滑跑达到60节时，F/D指令杆提

典型飞行控制系统

三、典型飞行控制系统 1、已知某飞机的传递函数是： ) 69.19.0()4.0(5.1) () (2 +++-= ??Z s s s s s s δ?，其俯仰姿态角控制系统的 控制规律为：? Z Z Z ?K +?-?K =?+T ? ? ??δ? ? δ)()1(g s 。 （1）由控制规律画出相应的系统结构图； （2）要控制该飞机舵回路的时间常数应作何限制？ （3）若飞机受到常值力矩92 .0=?M Z γ 公斤*米，已知 Z Z M δ=-1.15公斤*米/度，若要求 稳定后其静差 s θ?<0 1 ，应对Z K ? 作何限制； （4）若要保证该系统的动态性能，应如何选取Z ? K ? 的值。 （5）分析在垂直向上风干扰下，系统的动态相应过程以及稳态情况。 2、已知某飞机的传递函数是： ) 47.15.1()59.0(2.1) ()(2 +++-= ??Z s s s s s s δ?，其俯仰姿态角控制系统的控 制规律为：? Z Z Z ?K +?-?K =?+? ???δ? ? )()11.0(g s 。 （1）由控制规律画出相应的系统结构图； （2）求出内回路闭环传递函数，并绘制随参数? Z K ? 变化的根轨迹图，并求取 值时的使? Z K =? ξ87.0以及此时三个内回路闭环极点值； （3）求出外回路闭环传递函数，并绘制随参数?Z K 变化的根轨迹图，并求取 值时的使?ξZ K =8.0以及此时三个外回路闭环极点值； （4）采用根轨迹方法分析舵回路时间常数对飞行控制系统工作性能的影响； （5）分析参数? Z K ? 与?Z K 之间的关系。 ● 自动驾驶仪有哪几个工作回路？ (1）同步回路 (2)舵回路 (3)稳定回路 (4)控制回路 ● 俯仰阻尼器的作用是什么？ 用来改善飞机的纵向短周期运动的阻尼特性 ● 滚转阻尼器的作用是什么？ 用来改善飞机—阻尼器系统的滚转特性 ● 什么是控制增稳系统？其作用是什么？ 不牺牲操纵性来提高飞机的阻尼比和固有频率，又可以解决非线性操纵指令问题 ● 飞行高度控制系统需要 最基本的信号？ 需要直接测量飞行高度，使用高度差传感器，根据高度差的信息来直接控制飞机的飞行姿态，从而改变航迹请教，以实现对飞行高度的闭环稳定和控制

飞行管理系统介绍

飞行管理系统介绍 飞行管理系统介绍 一、飞行管理系统(FMC)组成与基本功用 (一)、飞行管理系统(FLIGHT MANAGEMENT SYS)由五个分系统组成: 1、飞行控制系统(DFCS) 包括自动驾驶(A/P)与飞行指引(F/D),其核心为两台飞行控制计算机,该系统用于自动飞行控制(FCC)与飞行指引。 2、自动油门系统(A/T) 其核心就是一台自动油门计算机与两台发动机油门操纵的伺服机构,A/T提供从起飞到着陆全飞行过程的油门控制。 3、飞行管理计算机系统(FMCS) 其核心就是一台飞行管理计算机FMC与两台控制显示组件CDU,它用于从起飞到进近的几乎全部飞行过程的横向(LATERAL)剖面与纵向(VERTICAL)剖面的飞行管理。 我部的34N型飞机装有两部FMCS,这使飞行管理系统的可靠性更高。 4、惯性基准系统(IRUS) 其核心为两台惯导基准组件IRU,其主要功用为提供飞机的姿态基准与定位参数,也可用于飞机自备、远距导航。 5、电子飞行仪表系统(EFIS) 33A与34N型飞机装备的就是电子飞行仪表系统,3T0型飞机装备的还就是旧式的机械式仪表。由于飞行仪表的电子化,逐渐淘汰老式的机械式仪表,而电子飞行仪表必须有相应的字符,符号等图形信号发生器,以提供阴极射线管CRT或液晶LCD显示。EFIS就就是起这个作用的电子式飞行仪表显示系统,它主要包括两台符号发生器(EFIS SG)与两套姿态指引仪(EADI)、两套水平状态指示器(EHSI)。

飞行管理系统介绍

飞行管理系统介绍 (二)、飞行管理系统的基本作用: 这套系统技术先进,设备量大,承担的任务多,其中最根本的功用就是: 1、实现飞行的自动化,大大减轻了飞行员的工作负担,减少人为操作所不可避免的差错与失误。 2、实现飞行全程的优化: (1)起飞阶段(TO)—根据飞机的全重与环境温度提供最佳目标推力。 (2)爬升降段(CLB)—提供最佳爬升剖面:包括爬升点,阶段爬升的设置,目标推力与目标空速的设定。 (3)巡航(CRZ)—提供最佳高度与巡航速度,以及大圆航线与导航系统的选择与自动调谐。 (4)下降阶段(DSE)—提供下降顶点,目标下降速度与分段,以充分利用飞机高度下降所得到的动能,并以最佳的高度,速度与距离转入进近阶段。 (5)进近(APP)—确定飞机在五边进近基准点时的高度、空速与距离。 飞行的优化不仅得到最合理的飞行路径,节省燃油与飞行时间,而且飞机机体的损耗率最少。 3、实现自动着陆 由于有两套自动驾驶通道,具有余度通道,借助仪表着陆系统可实现Ⅱ类气象标准的自动着陆(决断高度50英尺,跑道能见距离700英尺)与自动复飞。 二、FMC控制飞行过程工作概述 飞行过程可归纳为正常程序与辅助正常程序 1、正常程序 所谓正常程序就就是自动飞行的标准程序,可分为如下七个飞行阶段: (1)起飞TAKE OFF 在完成起飞前准备后,只要按压TO/GA开关,即开始起飞程序,此时推力杆自动前进到起飞目标N1值,当飞机滑跑达到60节时,F/D指令杆提供俯仰指令,起飞后400英尺RA高度以上,A/P衔接,同时选择L NA V(水平导航)与V

自动飞行控制系统 AFCS

涡轮发动机飞机 第六章自动飞行控制系统AFCS 自动飞行控制系统的组成和基本功能 自动驾驶仪（AP）飞行指引（FD）偏航阻尼系统（YDS）俯仰配平系统（Auto Trim）自动油门系统（ATS） 6.1自动飞行控制系统AFCS的组成和基本功能 系统的功用——自动飞行控制系统可在除起飞的飞机的整个飞行阶段中使用：离场、爬升、巡航、下降和进近着陆。 6.1.1 自动飞行控制系统AFCS由下列分系统组成： 自动驾驶仪(A/P)—既可用于控制飞行轨迹，也可用于控制飞行速度减轻飞行员 的工作负担，还可实现飞机的自动着陆。 飞行指引仪(F/D) 在PFD或EADI上显示计算机提供的自动飞行的指令使飞行 员按照飞行指引杆的指引驾驶飞机，或监控飞机的姿态。自动配平系统自动调节飞机的水平安定门，改善飞机的俯仰稳定性 偏航阻尼系统（Y/D）改善飞机整个飞行阶段的动态稳定性 自动油门系统（ATS）自动调节发动机输出功率，实现最佳飞行，并减轻飞行 员的负担。 偏航阻尼系统与自动配平系统合称为增稳系统。 飞行管理系统FMS 在现代飞机上，利用飞行管理系统FMS，可完成对飞机的全自动导航； 提供从起飞到进近着陆的最优侧向飞行轨迹和垂直飞行剖面的计算， 实现最佳飞行。FMS的输出信号加到AFCS,控制自动飞行控制系统 的工作，实现对飞机的制导和推力管理；同时监测AFCS的工作，防止 飞机在不正常条件下的自动飞行。 6.1.3 AFCS的基本结构 AFCS的基本组成： 飞行控制计算机——计算控制指令。 控制板——（方式控制板MCP）是人机接口，用于向计算机输入飞行员的控制 指令，如飞行方式、速度、高度等。 输出设备——将计算机产生的控制信号加到飞行控制系统（通过舵机控制飞行操 纵面等），将显示信息输往显示器。 数字式AFCS的结构 80年代AP/FD计算机集成为FCC。 电子飞行控制系统EFCS的结构

飞行控制系统学习资料

飞行控制系统

飞行控制系统 为了使无人机飞行控制系统具有强大的数据处理能力、较低的功耗、较强的灵活性和更高的集成度，提出了一种以SmartFusion为核心的无人机飞行控制系统解决方案。为满足飞控系统实时性和稳定性的要求，系统采用了μC／OS-Ⅱ实时操作系统。与传统的无人机飞行控制系统相比，在具有很强的数据处理能力的同时拥有较小的体积和较低的功耗。多次飞行证明，各个模块设计合理，整个系统运行稳定，可以用作下一代无人机高性能应用平台。 关键词：无人机；飞行控制系统；SmartFusion芯片；μC／OS-Ⅱ 0 引言 飞行控制系统是无人机的重要组成部分，是飞行控制算法的运行平台，它的性能好坏直接关系着无人机能否安全可靠的飞行。随着航空技术的发展，无人机飞行控制系统正向着多功能、高精度、小型化、可复用的方向发展。高精度要求无人机控制系统的精度高，稳定性好，能够适应复杂的外界环境，因此控制算法比较复杂，计算速度快，精度高；小型化则对控制系统的重量和体积提出了更高的要求，要求控制系统的性能越高越好，体积越小越好。此外，无人机飞行控制系统还要具有实时、可靠、低成本和低功耗的特点。基于以上考虑，本文从实际工程应用出发，设计了一种基于SmartFusion的无人机飞行控制系统。

1 飞控系统总体设计 飞行控制系统在无人机上的功能主要有两个：一是飞行控制，即无人机在空中保持飞机姿态与航迹的稳定，以及按地面无线电遥控指令或者预先设定好的高度、航线、航向、姿态角等改变飞机姿态与航迹，保证飞机的稳定飞行，这就是通常所谓的自动驾驶；二是飞行管理，即完成飞行状态参数采集、导航计算、遥测数据传送、故障诊断处理、应急情况处理、任务设备的控制与管理等工作。 飞行控制系统主要完成3个功能任务，其层次构成为三层：最底层的任务是提高无人机运动和突风减缓的固有阻尼——三个轴方向的阻尼器功能；第2层的任务是稳定无人机的姿态角——基本驾驶仪的功能(主要进行角运动控制)；第3层的任务是控制飞行高度、航迹和飞行速度，实现较高级自动驾驶功能。飞行控制系统原理框图见图1。 由上述分析易知，飞行控制系统主要由飞行控制器、传感器(或敏感元件)、舵机3部分组成。无人机飞行控制系统的基本架构如图2所示。

无人机飞行控制系统仿真研究

无人机的数学模型 无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。可反复使用多次，广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜和电子干扰等。因此研究无人机控制系统的设计具有重要意义。要研究无人机动力学模型的姿态仿真，首先必须建立飞机的数学模型。在忽略机体震动和变形的条件下，飞机的运动可以看成包含六个自由度的刚体运动，其中包含绕三个轴的三种转动（滚动、俯仰与偏航）和沿三个轴的线运动。为了确切的描述飞机的运动状态，必须选择合适的坐标系。 1.1常用坐标系 1.1.1地面坐标系 地面坐标系是与地球固连的坐标系。原点A固定在地面的某点，铅垂轴向上为正，纵轴与横轴为水平面内互相垂直的两轴。见图1-1。 图1-1 地面坐标系 1.1.2机体坐标系 机体坐标系原点在机的重心上,纵轴在飞机对称平面内，平行于翼弦，指向机头 为正；立轴也在飞机对称平面内并垂直于，指向座舱盖为正；横轴与平面垂直，指向右翼为正，见图1-2。 图1-2 机体坐标系

1.1.3速度坐标系 速度坐标系原点也在飞机的重心上，但轴与飞机速度向量V重合；也在对称平面内并垂直于，指向座舱盖为正；垂直于平面，指向右翼为正，见图2-3。 图1-3 速度坐标系 1.2飞机的常用运动参数 飞机的运动参数就是完整地描述飞机在空中飞行所需要的变量，只要这些参数确定了，飞机的运动也就唯一地确定了。因此，飞机的运动参数也是飞机控制系统中的被控量。被控量包括俯仰角、滚转角、偏航角、仰角、侧滑角、航迹倾斜角，航迹偏转角； 同时利用副翼、方向舵、升降舵及油门杆来进行对飞机的控制。这些称为无人机飞控系统中的控制量。 1.3.1 无人机六自由度运动方程式的建立 基于飞机运动刚体性的假设，我们就可以推导出飞机的一般数学模型为一组非线性微分方程组。根据牛顿定律，其运动方程应由两部分组成:一部分是以牛顿第二定律(动力定律)为基础的动力学方程组，由此解得无人机相对于机体坐标系的角度向量和角速度向量;另一部分则是通过坐标变换关系得出的运动学方程组确定出无人机相对于地面坐标系的位置向量和速度向量。 根据牛顿第二定律F=ma可以列出无人机三轴力的动力学方程组：

变体飞行器控制系统综述

第30卷 第10期航 空 学 报 Vol 130No 110 2009年 10月ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUT ICA SINICA Oct. 2009 收稿日期:2008208212;修订日期:2008212205 基金项目:国家自然科学基金(90605007);南京航空航天大学博 士生创新基金((B CXJ06208) 通讯作者:何真E 2mail:hezhen@https://www.wendangku.net/doc/ac12937330.html, 文章编号:100026893(2009)1021906 206变体飞行器控制系统综述 陆宇平,何真 (南京航空航天大学自动化学院,江苏南京 210016) A Survey of Morphing Aircraft Control Systems Lu Yuping,H e Zhen (College of Automation Engineering,Nanjing Universit y of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China) 摘 要:介绍了变体飞行器控制系统和涉及的控制理论问题。分析了变体飞行器的控制系统,指出变体飞行器的控制系统由变形控制层和飞行控制层组成。对变体飞行器的硬件结构和变体飞行器控制方法的研究现状进行了阐述。分析了集中式和分布式两种变形机械结构以及控制系统体系结构,提出采用总线网络连接变形结构的分布式元件。总结了变体飞行器需深入研究的变形控制和飞行控制问题,包括大尺度变体飞行器的飞行控制问题,通信受约束的大数目的驱动器的协调控制问题。关键词:变体飞行器;变形控制;飞行控制系统;分布式控制;网络控制中图分类号:V249 文献标识码:A Abstr act:The control system and r elated cont rol theor y of morphing aircraft a re introduced.The cont rol sys 2tem of mor phing air cr aft is analyzed.I t is shown that the system consists of a shape cont rol loop and a f light cont rol loop.Advances in the mechanical structures and contr ol appr oaches of mor phing aircraft ar e discussed.The centra lized mechanica l morphing structur e,the distributed mechanical morphing st ructur e,and the contr ol system structure are analyzed.It is pr oposed that the distr ibuted components in a morphing st ructur e should be connected through a bus net work.F utur e work in the shape contr ol and flight control of morphing aircraft is summar ized,including the flight contr ol of large 2scale shape air craft,cooperat ive contr ol of large numbers of actuators under communication constraints. Key words:morphing aircraft;sha pe control;flight control systems;distr ibuted control;networked contr ol 变体飞行器能根据飞行环境和飞行任务的变化,相应地改变外形,始终保持最优飞行状态,以满足在变化很大的飞行环境(高度、马赫数等)里执行多种任务(如起降、巡航、机动、盘旋、攻击等) 的要求。变体飞行器还能够改善飞行器空气动力学性能,增加续航时间,用能连续、光滑变形的变形结构代替传统操纵面,提高隐身性能。由于具有这些优势,变体飞行器得到了各国的重视。目前,已开展过的或正在开展的变体飞行器项目有 [125] :美国的AFTI/F111自适应机翼项目,主动 柔性翼(AFW)计划,智能机翼(Smart Wing)项目 和近期启动的变形飞机结构(MAS)项目;欧洲的3AS(Active Aeroelastic A ir craft Structures)研究项目等。 与传统飞行器相比,变体飞行器最特殊之处在于它具有变形结构。这给气动、材料、结构、控 制和优化等多个学科提出了一系列有待研究的问题。在控制学科方面,变形结构的分布式驱动特性以及变形引起的飞行器模型的不确定性和非线性等都引出了许多具有挑战性的研究课题。本文总结与思考了变体飞行器的控制体系结构设计和控制理论研究,提出了需深入研究的变形控制和飞行控制方面的问题。 1 工作原理 变体飞行器的控制系统可分为两个层次,如图1所示。第1层可称为变形控制系统,对变形结构进行控制,即实现变形控制;第2层可称为飞行控制系统,控制整个飞行器的飞行状态,即实现飞行控制。 变体飞行器的变形结构是使变体飞行器实现/变体0的部件。为了获得高气动效率,变体飞行器的变形应该是连续的、光滑的,因此,大部分变形结构由大数量的分布式驱动单元组成。变形结构可以是分布式作动器驱动的机械连杆结构(驱