摘要：为了满足无人驾驶飞行器在空中飞行时的角度控制需求，引进5G网络对飞行器控制系统展开深入研究。通过设计STM56Y201GVH6单片机、RC接收器选型，完成系统硬件结构规划。构建无人控制飞行器姿态动力学模型，设计飞行器飞行姿态与角速度回路控制律，实现对无人驾驶飞行器的有效控制。在5G网络环境下选择F-13型号的无人驾驶飞行器进行实验，实验结果表明设计的控制系统，可在5G网络环境下，实现对无人驾驶飞行器飞行线路的有效控制。

关键词：5G网络;无人驾驶；飞行器;控制系统；硬件设计;软件设计

引言：无人驾驶飞行器可以代替人类完成一些具有危险性的任务，并且飞行器的制造成本较低，目前已实现在消防领域、医疗领域等多个公共领域内广泛应用。在进行无人驾驶飞行器多功能的开发时，对飞行器的控制研究成果较少，导致飞行器在投入使用的过程中常出现由于飞行失控造成的坠毁事故。尽管此种事故不会造成人员伤亡，但也会增加技术研究单位开发飞行器时的附加费用。因此，近年来有关单位的研究重点一直在于有效控制飞行器飞行姿态与飞行轨迹控制方面，本文也将在现有研究成果的基础上，引进5G网络，对飞行器控制系统展开深入的研究。

一，基于5G网络的无人驾驶飞行器控制系统硬件与软件设计

（一）硬件设计

在此次设计中，为将5G网络应用在无人驾驶飞行器控制系统中，对其系统硬件进行优化。主要优化部分由电机与传感器组成，具体选型结果如下。在此次设计中，电机选用无刷直流电机作为系统的主要电机，其具有重量轻且寿命长的优点，且效率高于有刷直流电机，能够对原有系统中的传感器参数进行优化。由于无人驾驶飞行器的体积较小，有效荷载较小，因而此次研究中选定的传感器外围电路较为简单，选用机械式传感器即可。根据上述选定的电机，对原有系统中的传感器参数展开优化。由于无人驾驶飞行器的体积较小，有效荷载较小，因而此次研究中选定的传感器外围电路较为简单，选用机械式传感器即可。

（二）软件设计

针对原有无人驾驶飞行器控制系统在使用中出现的相关问题，采用5G网络对其进行优化，并实现对无人驾驶飞行器的高精度控制。

第一，通信方式设计在此次设计中，针对原有控制系统信号接收信号时间较长的问题，对原有系统的通信方式展开优化。将传统的通信网络设定为5G通信网络，并使用AF协议，对无人驾驶飞行器的通信信号进行增强，对通信信号中的数据信息进行保存。

第二，飞行器控制器设计在此设计中，将传统系统中的飞行器控制器设定为PID控制器，通过此控制器对信号进行处理，并控制飞行器的着陆与飞行动作。为保证此控制器的使用效果，对其控制规律展开设定。为有效控制无人驾驶飞行器的运动轨迹，设定其偏差数值仅为5%，如发现偏差信号范围大于此设定数据，将重新获取通信信号，作为飞行器的控制信息。将上述设定的系统硬件与系统软件相结合，至此基于5G网络的无人驾驶飞行器控制系统设计完成。

二，实例应用分析

系统测试环境与测试方法本文基于理论层面，对控制系统的硬件与软件进行了详细的设计，为了确保设计的成果具有一定价值性，可用于辅助飞行器在空中飞行的控制任务，需要在完成设计后，对系统的运行能力及其功能可行性进行研究。本文实验选择实例应用分析的方式实施，实验过程中，选择F-13型号的无人驾驶飞行器作为系统控制对象，将此次实验的网络环境设置为5G网络环境。使用库塔法对飞行器在空中的姿态进行实时计算，为了确保对其飞行姿态数据的有效获取，此次控制端选择PID控制器进行飞行器的控制。

实验过程中，需要保持控制器与信号接收端均在5G网络的覆盖下运行，在此基础上，进行控制器与接收端的通信测试。测试过程中，由控制端向接收端发送信号，信号的发送频率为1.0s/次，确保100.0次信号接收中，超过98.0次信号为有效信号即可证明两端保持的通信状态良好。在完成对测试环境与F-13型号的飞行器测试条件的调试后，实施此次实验。实验的全过程由数字遥控进行操控，按照提前设定的多个程序进行空中悬停、俯仰等行为的转换。调整PID控制器的参数，在其正常飞行线路上，对其进行飞行角度突变的控制。设定其正常飞行姿态为直线飞行，此时对应的飞行角度为0°，调试前端控制参数后，前端发出指令，控制飞行在33.0m高空的飞行器急速下降到7.5m高度处。在此过程中，使用串口辅助设备进行飞行器仰角的调整与回转，库塔法算法即刻开始大量的飞行姿态计算，计算后的信息将以电子信号的方式反馈给前端。调用传感器数据，对此过程中的飞行数据进行分析，并将转换参数后的飞行器角度与线路的变化整理成线路图。将此过程中飞行器在飞行过程中调整的线路与预设线路之间差异性，作为评估本文控制系统有效性的依据。参照设定的参数，执行三次实验，三次实验的操作步骤相同，但需要进行实验测试环境的转变。对应的测试环境分别为室内环境（无风、无干扰）、室外环境（有风、无干扰）、设定环境（有风、有干扰）。

结束语：

通过此次研究，设计了基于5G网络的无人驾驶飞行器控制系统，通过系统测试可知此次设计的系统相较于传统系统具有相应的优点。综合上述分析，可在本文现有研究成果的基础上，将控制飞行器机身抖动作为后续系统功能完善的研究重点，并希望通过此次的研究，为现代化科学制造研究领域提供无人机制造方面的技术参考。

参考文献：

[1]王晓惠，谢文丹.基于5G网络的无人驾驶飞行器控制系统设计[J].长江信息通信，2022，35（02）：73-75.

[2]谭秦红.基于5G网络的无人驾驶飞行器控制系统设计[J].信息与电脑（理论版），2020，32（16）：67-68.

[3]段广仁.飞行器控制的伪线性系统方法—一第二部分：方法与展望[J].宇航学报，2020，41（07）：839-849.