1、气象无人机简介 气象无人机主要用于远程气象监测和侦察目的，是专为海洋、边远地区、战区和不利天气条件下气象和环境侦察而开发研制的。起初，气象无人机多由通用无人机改装而成。随着计算机、微电子、通信、信息、材料等技术的不断发展，近年来国内外也在研制专门用于气象和环境侦察的气象无人机。气象无人机具有经济、机动、灵活的特点，使用范围广，既可对热带气旋和其他危险天气进行系统性监测，也适用于军事侦察及其他领域。 无人机气象探测系统由飞机系统、有效载荷、地面设备组成。飞机系统包括飞行器平台、推进系统、导航系统、飞行控制系统、起飞／着陆系统机载部分、数据链路机载部分等。起飞／着陆系统的机载部分与地面部分配合，完成无人机的发射与回收。推进系统提供无人机的动力。导航系统可以通过卫星导航、预警机指引、地面导引以及无人机自身的目标发现与跟踪能力为无人机系统完成战术任务提供导航和目标信息的保障。飞行控制系统是无人机机上部分的核心，它监视、控制和指挥其他机载子系统，接受地面站发出的指令，协调机载各子系统的工作，并把无人机的状态及其他需要的信息通过数据链路发送给地面站，在地面站的监控和指挥下，控制无人机完成预定任务。 有效载荷包括温度、湿度、气压、风速、风向、电场等气象参数测量设备，完成飞行区域的气象参数测量。 地面设备包括地面辅助设备、地面监控分系统、起飞／着陆系统地面部分、数据链路地面部分等。起飞／着陆系统的地面部分是完成无人机发射、回收的重要保证。数据链路的地面部分与机载部分协同工作，提供地面站与无人机的通信，实现对无人机的监控、指挥，完成预定的作战任务。地面监控分系统监视、控制和指挥其他分系统工作，给操作员提供全面的环境信息和无人机状态信息，根据操作员的命令安排各个子系统完成预定的任务。对突发的事件做出合理的反应，并及时通报给操作员。 2、美国气象无人机介绍 用于气象研究的无人机已问世30 多年。早在1973 年10 月，美国航空航天局就 开始研制“小型取样器”系列无人机，主要用于研究边远地区的高层大气。1974 年，南非国家动力学有限公司开始研制低成本的小型ND-100 型无人机，用于大气采样和风暴研究。但早期的气象无人机由于性能不太理想，未得到广泛应用。为了提高目标区天气信息获取能力，1987 年美国空军与洛克希德公司签订了“打击前天气监视／侦察系统”概念验证合同，利用成熟的货架设备和政府提供的机载能见度仪（A VM），设计了吊舱式机载天气侦察系统。随后针对无人机安装使用需求，进行了气象传感器小型化，开发出无人机模块式天气侦察有效载荷。该项技术后来被移植到民用无人气象探测飞机的开发上，洛克希德公司、道格拉斯公司和奥罗拉（Aurora）公司相继开发出了被称为“无人驾驶飞行器”和“柏修斯”（Perseus）气象无人机。随着科学技术的进步，20 世纪90 年代以后，尤其是海湾战争期间，光靠气象卫星提供战区气象信息不能满足作战需要的现实，使作战指挥人员和气象保障人员认识到，必须大力发展低成本小型无人机来获取战区气象信息，这种军事上的需求推动了气象无人机的进一步发展。 美国气象无人机主要有以下两种： （1）柏修斯（Perseus） 柏修斯是一种高空大气研究无人机，由1989 年建立的飞行科学公司从事研制生产，供美国能源部用于全球性气候变化的科学研究。其方案的技术验证机于1991 年11 月8 日首次飞行，全尺寸样机尚在研制中。其外形由竞赛中获胜的滑翔机转化而来。大展弦比的上单翼，短舱加尾梁式机身，十字形尾翼，大直径推进式螺旋桨。机身骨架为4130 铬钢，碳纤维翼梁和预浸渍碳纤维尾梁。空气动力面为蜂窝、石墨和芳纶布的复合材料夹层结构，前三点式
机器人发展史的30个里程碑 1. 漏壶，公元前1400 年 巴比伦人发明了漏壶，这是一种利用水流计量时间的计时器，它也被认为是历史上最早的机械设备之一。在后来的好几百年，发明家们不断对漏壶设计进行改进。在公元前270 年左右，古希腊发明家特西比乌斯(Csestibus)发明了一种采用活灵活现的人物造型指针指示时间的水钟，他也因此成名。 2. 亚里士多德，公元前322 年 古希腊哲学家亚里士多德曾想象过机器人的功用，他写道：“如果每一件工具被安排好甚或是自然而然地做那些适合于它们的工作……那么就没必要再有师徒或主奴了。” 3. 达·芬奇的骑士，1495 年 莱昂纳多·达·芬奇(Leonardo DaVinci)设计了一种发条骑士，试图让它能够坐直身子、挥动手臂以及移动头部和下巴。这个机器人是否曾被造出来并不能确定，但根据其设计或许能够造出第一个人形机器人。 4. 沃康松的鸭子，1737 年 法国发明家雅克·沃康松(Jacques Vaucanson)制造了一只发条鸭子，它可以扇动翅膀、发出嘎嘎叫声，以及摄入和消化食物。 5. 土耳其机器人，1769 年 匈牙利作家兼发明家沃尔夫冈·冯·肯佩伦(Wolfgang von Kempelen)建造了土耳其机器人(The Turk)，它由一个枫木箱子跟箱子后面伸出来的人形傀儡组成，傀儡穿着宽大的外衣，并戴着穆斯林的头巾。这台装置诞生后一度名声大噪，因为它被视为能够跟国际象棋高手对弈的机器人，但最终谜底揭开，机器人之所以会下棋是因为箱子里藏着一个人。 6. 雅卡尔提花织机，1801 年 法国丝绸织工兼发明家约瑟夫·雅卡尔(Joseph Jacquard)发明了一种可以通过穿孔卡片控制的自动织机。在十年之内，这种织机被大规模生产出来，整个欧洲有数千台投入使用。 7. 梦想变成真正男孩的木偶，1881 年 意大利作家卡洛·洛伦齐尼(Carlo Lorenzini)写出了《匹诺曹》(Pinnochio)，讲述了一个提线木偶变成真正男孩的故事。随着机器人技术的发展，关于机器人获得生命的文学主题将繁荣兴旺。 8. 超越自身时代的特斯拉，1898 年
2013年3月20日 美国机器人发展路线图 ——从网络到机器人
目录 概述 (9) 领域具体结论 (11) 制造业 (11) 医疗机器人 (11) 健康陪护 (11) 服务应用 (12) 空间应用 (12) 国防应用 (12) 更多资料 (13) 制造业中机器人发展路线图 (15) 概要 (15) 1引言 (16) 2机器人制造业的战略重要性 (17) 2.1经济推动力 (17) 2.2经济增长领域 (18) 2.3机器人“消费化” (19) 2.4制造业展望 (20) 3研究路线图 (21)
3.1流程 (21) 3.2机器人和制造业概述 (22) 3.3制造业的关键能力. (24) 4研究与开发：有前途的方向 (30) 4.1学习和适应 (30) 4.2建模、分析、仿真和控制 (31) 4.3标准化方法 (31) 4.4控制和规划 (31) 4.5感知 (32) 4.6新机构和高执行效力驱动器 (32) 4.7人机交互 (32) 4.8架构和展示 (33) 4.9测量学 (33) 4.10制造中的云机器人和自动化 (34) 5参考文献 (36) 6参与者 (37) 医疗保健和医疗机器人技术路线图 (38) 动机与范围 (38) 参与者 (38) 研讨会成果发现 (38) 1引言 (39)
1.1领域定义 (39) 1.2社会动因 (40) 2战略发现 (42) 2.1外科手术和介入机器人 (42) 2.2机器人取代了减少的或丧失的功能 (43) 2.3机器人辅助康复与复健 (44) 2.4行为治疗 (45) 2.5特殊需要人群的个性化护理 (46) 2.6健康促进 (47) 3主要的挑战和功能 (48) 3.1范例场景 (48) 3.2功能路线图 (50) 3.3部署问题 (66) 4基本研究/技术 (67) 4.1体系构架和表达 (67) 4.2形式化方法 (68) 4.3控制和规划 (68) 4.4感知理解 (69) 4.5鲁棒性和高保真的传感器 (69) 4.6新型机构和高性能执行器 (70) 4.7学习和自适应 (71)
无人机飞行路线控制系统设计 由于无人机是通过无线遥控的方式完成自动飞行和执行各种任务,具有安全零伤亡、低能耗、重复利用率高、控制方便等优点,因此得到了各个国家、各行各业的高度重视和广泛应用。尤其以美国为代表,无论是在军事、民用、环境保护还是科学研究中,都将无人机的使用发挥到淋漓尽致,其拥有全球最先进的“捕食者”和“全球鹰”战斗无人机、监测鸟类的“大乌鸦”无人机、民用用途的“伊哈纳”无人机等等。我国在无人机研制方面也取得了一定的成就,拥有技术卓越的“翔龙”和“暗箭”高空高速无人侦查机、多用途的“黔中”无人机、探测海洋的“天骄”无人机、中继通讯的“蜜蜂”无人机等等。在未来,随着现代化工业技术、信息技术、自动化技术、航天技术等高新技术的迅速发展,无人机技术将日趋成熟,性能日益完善,为此将拥有更为广阔的应用前景。为确保无人机能够有效地完成各种飞行任务,研发者开发了各种技术方式的飞行控制系统,完成对无人机的起飞、飞行控制、着陆以及相应目标任务等操作的控制。飞行路线控制是飞行控制系统中最基础也是最核心的功能控制部分,其它所有的飞行任务控制都是飞行路线控制的基础之上实现。目前对于无人机飞行路线的控制已有各种各样方式的系统,但大多数系统都存在一定缺陷,如有些系统操作过于繁杂,不够智能化;有些系统只能在视距范围遥 控无人机,严重限制了无人机的使用;有些系统过于专用化,不能适用于大多数类型的无人机;有些比较完善的系统,造价又过于昂贵,等等一系列问题。针对以上存在的这些问题,本课题提出了一种成本低、
遥控距离远、智能化、高效化、适用性广的无人机飞行路线控制系统设计方案。该系统方案包括两大部分,一部分是操作人员所处的地面监控系统,一部分是无人机端的受控系统,实现的机制主要是无人机不断地将自身的定位信息实时地传送给地面控制系统,地面控制系统将无人机位置信息通过电子地图可视化显示给操作人员,操作人员结合本次飞行任务,采用灵活的鼠标绘制方式在地图上绘制预定的飞行路线,地面控制系统对绘制路线进行自动处理生成可用的路线控制信息帧并发送给无人机受控系统,无人机受控系统接收到位置控制信息帧,不断结合实时的方位信息得到飞行控制信息,从而遥控无人机按照预定路线飞行。此外,为方便用户以后对历史数据的查看,以分析总结得到一些有价值的信息,地面监控系统还包含了对预定路线和无人机历史飞行路线的存储、查询和在地图中回放功能。基于GIS技术的地面监控系统的具体实现是在Windows操作系统上,采用Visual Basic作为系统开发环境并结合MSComm串口通信技术、Mapx二次开发组件技术、Winsock网络接口技术以及Access数据库技术完成软件设计,实现与无人机受控系统的无线通信、GIS系统操作和监控、历史数据存储和重现等,其中实验区域的电子地图采用Mapinfo Professional开发软件绘制完成,并创新性地设计并绘制了画面简洁的带高层信息的二点三维矢量地图,而对于绘制路线的优化和提取处理采用了垂距比值法和最小R值法。无人机端使用BDS-2/GPS双卫星系统对无人机实时位置进行高精度的定位,采用双串口单片机进行运算控制处理,实时的飞行控制信息采用了几何空间算法得到,另外采
美国空军乃至全世界最先进的无人机 ——全球鹰无人侦察机 全球鹰无人侦察机 诺斯罗普·格鲁曼公司的rq-4a“全球鹰”是美国空军乃至全世界最先进的无人机。作为“高空持久性先进概念技术验证”(actd)计划的一部分，包括“全球鹰”和“暗星”两个部分在内的“全球鹰”计划于1995年启动。1999年6月到2000年6月是“全球鹰”在美军组织下的部署和评估阶段。根据经费的情况，各种需求按优先顺序的在各个批次中得到满足。到第二个生产循环，即“全球鹰”block 10批次，美军在作战能力评估中正式确定“全球鹰”具有了完整的作战能力。 长13.4m，翼展35.5m，最大起飞重量11610kg，最大载油量6577kg，有效载荷900kg。一台涡扇发动机置于机身上方，最大飞行速度740km/h，巡航速度635km/h，航程26000km，续航时间42h。可从美国本土起飞到达全球任何地点进行侦察，或者在距基地5500km的目标上空连续侦察监视24h，然后返回基地。机上载有合成孔径雷达、电视摄像机、红外探测器三种侦察设备，以及防御性电子对抗装备和数字通信设备。合成孔径雷达的探测距离范围为20～200km，能在一天当中监视1.374×105km2的面积，图像分辨率为0.9m，可区分小汽车和卡车；或者对1900个2km×2km的可疑地区进行仔细观察，图像分辨率为0.3m，能区分静止目标和活动目标。电视摄像机用于对目标拍照，图像分辨率接近照相底片的水平。红外探测器可发现伪装目标，分辨出活动目标和静止目标。侦察设备所获得的目标图像通过卫星通信或微波接力通信，以50Mb/s的速率实时传输到地面站，经过信息处理，把情报发送给战区或战场指挥中心，为指挥官进行决策或战场毁伤评估提供情报。 “全球鹰”于1998年2月首飞，在actd计划执行期内完成了58个起降，共719.4小时飞行。1999年3月第二号原型机坠毁，携带的专门为“全球鹰”设计的侦察传感器系统毁坏；1999年12月，三号机在跑道滑跑时出现事故，毁坏了另外一个传感器系统。因此在之后的试飞中，没有加装电子/红外传感器系统。
基于无人机的线路巡查系统设计 发表时间：2018-12-05T21:47:00.547Z 来源：《电力设备》2018年第22期作者：段李飞蒋钰何强宋治王治军宋强 [导读] 摘要：人类为了应对越来越紧迫的能源危机和环境危机，正在大力发展光伏发电等清洁能源。 （国网长治供电公司山西长治 046000） 摘要：人类为了应对越来越紧迫的能源危机和环境危机，正在大力发展光伏发电等清洁能源。2017年，我国光伏发电新增装机高达53.06GW，其中，分布式光伏新增装机达到20GW，占全部新增装机的接近40%，分布式光伏电站的运维也面临日益严峻的挑战。 关键词：无人机；新能源；分布式光伏；红外成像检测 1前言 四旋翼无人机成本低，轻便灵活，可搭载丰富的设备，因此许多大型光伏电站正逐步将其应用到光伏巡检中。在实际应用中发现，仅考虑到达目标点的轨迹规划方案因为没有考虑到四旋翼无人机的运动学特性，会造成区域漏检，影响最终检测结果的可靠性。此外，由于旋翼无人机续航能力的限制，巡检过程中的飞行路径规划也会直接影响到任务的执行效率。 2光伏产业简介及问题描述 2．1光伏巡检环境 在大型光伏电站中，由于北半球的日照来自偏南侧，光伏组件通常以光伏组串的形式放置，组串大体上是东西走向，南北相邻的光伏组串之间有一定的间隔，保证每个组件尽可能接受到辐照能量。由于光伏组串间外观都十分相近，光伏场区内的地理环境也大都较为重复，难以找出典型且通用的特征以支持对不同的地理区域进行区分。巡检的目标是以尽可能高的效率对整片光伏场区进行覆盖式的图像采集、分析并定位故障，在线路径规划在此场景下并不适用，因此对本例来说，需通过提前获得相对精确的光伏组件安装信息（如建站施工时的CAD图纸、高精度的GPS信息等等）采取离线路径规划的方式。针对该次飞行任务，设定无人机巡检高度为100m。在一次巡检中，令无人机沿着光伏组串的排列方向进行匀速飞行，无人机机身搭载的三轴云台相机视角朝向正下方并定点连续拍照，这种设计减轻了后期处理中的故障组件定位难度。当无人机完成对一列光伏组串的巡检并要进行下一列的巡检时，需要进行转弯机动，在旧方案里采用的是先减速定点再进行转弯的直线飞行模式，但是在实践中发现，某些情况下云台角度会与预期产生偏差，导致拍摄的图像不准确，影响后期的检测处理。 2．2飞行约束条件 无人机机身上搭载的相机自带一体式的三轴增稳云台，可以支持在大动作飞行的情况下依然保持视频拍摄平稳。在无人机的巡检过程中，云台相机的俯仰角被设定在－90°，亦即视角竖直向下。由于三轴云台具有自稳特性，机身在一定范围内的倾斜会让电机作出相应调整，而不会改变相机的对地位姿，保持视频画面平稳。当机身的俯仰角大于0°时，云台为保持画面平稳，会将俯仰角朝向∠C方向调整，即［－120°，－90°］范围内；若机身的俯仰角大于30°，则将超出云台相机的机械调节范围，在角度过大期间，将无法拍摄到预期图像；当机身俯仰角由大于30°减小到30°以下时，云台相机的俯仰角也不会回正，而是会由于传感器的偏差等原因，落在∠B范围内，即俯仰角处于［－90°，0°］的区间内，且误差会随着多次的俯仰角超出调整范围而产生叠加效应。此时只能通过手动调整云台角度，该过程涉及到人工操作，且动作滞后。这就导致了机身每发生一次大幅度的角度变化都会导致错误的发生。 3无人机在分布式光伏电站的应用分析 （1）分布式光伏电站采用人工巡检需要花费大量的时间和精力，费时费力，效率低下，难度大，成本高，风险突出。随着经济的发展和科技的进步，无人机技术快速发展，应用越来越广泛。无人机在航拍、农林植保、地质勘探、电力巡检等行业都有大量应用。 （2）在电力行业，无人机主要应用于架空输电线路巡检，为此国家电网发布了《架空输电线路无人机巡检系统配置导则》、中电联发布了《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》。随着发展，行业内已经认识到无人机的优势，并编制了《光伏电站用无人机系统检测技术规范》，对无人机巡检系统及光电吊舱进行规范指引。 （3）光伏电站是无人机在电力系统应用的典型案例，无人机可以利用自身优势，快速对分布式光伏电站屋顶进行巡检，有效解决人员攀爬屋顶等困难，大大提高巡检效率，同时也规避了因人员攀爬工业钢构架屋顶产生的人员坠落及雷击等安全风险。 （4）由于分布式光伏，集电线路沿墙壁外延引出，巡查难度相对较大，房屋用户基本为工业企业，生产活动难免会对线路及组件产生影响。搭载高清摄像头的无人机对集电线路、光伏组件、屋顶状况等方面开展巡检，可以有效发现存在问题，能够及时解决隐患，即降低项目损失。 （5）除了实现日常巡检外，无人机搭配具有红外成像的光电吊舱还能实现光伏组件红外巡检，有效发现组串中损坏的发热组件。组件损坏或局部遮挡后将会产生热斑效应，由发电单元变为损耗单元，不但损坏组件寿命，并且影响整体组串的发电量。定期开展红外检测工作，将大大提高因组件损坏造成组串出力不高而损失的电量，尤其是分布式光伏位于工业园区，人为或其他原因造成的组件损坏率高，且遮挡问题较为严重。 （6）利用无人机巡检光伏电站，不仅降低了组件损坏的发现难度，在节省人工提升效率方面更具有先天的技术优势，将成为分布式光伏电站运维难点解决的关键助手。目前行业内已经开始逐步推广应用，无人机具备设置巡航路线，自动拍摄的功能，极大的方便了巡视数据的获取和后期数据分析。同时无人机的GPS导航功能也可以快速的定位巡视中存在缺陷的组件，便于维护人员及时赶赴现场处理。 4无人机的线路巡查系统设计 利用智能化的无人机巡检系统，可以自动开展巡检工作，巡检系统一般包括无人机系统、数据采集系统、地面智能控制系统和数据分析处理系统等4部分。 4.1无人机系统 无人机系统一般配置较长时间续航能力，同时具备一定的防护能力，多为工业级多旋翼无人机，并配置最新的飞行控制器，采用多传感器融合算法，以便控制能够精准可靠；能实时查看相机画面，传输距离远达5km；内部控制能够实时监控剩余电池电量，系统会自动分析计算出返航和降落所需的电量和时间，避免因电量不足引发的危险。同时可实现20min快速充电功能，能在短时间内将电池充满。 4.2数据采集系统数据 采集系统一般包含成像系统，能够识别组件遮挡物、灰尘遮盖状况，同时拥有红外成像系统，可采集热斑情况。图像数据一般实时传
美国医疗与保健机器人技术路线图（上） 计划，其中医疗保障机器人发展规划作为其重要的一部分。了解美国医疗与保障机器人技术发展方向，有利于我国在相关领域的迅速发展。 如今，医疗机器人已经在包括前列腺手术及心脏手术等外科手术领域获得了巨大的成功。同时，机器人还被用于外伤康复与智能义肢来帮助人们重获丧失的身体机能。远程医疗与辅助机器人医疗技术的出现让为某些难以进入的特殊区域提供医疗保障成为可能，如缺乏专业人员的偏远地区、灾害区域以及战区。社会辅助机器人正在向可负担的诊所和入户诊疗技术发展，它们在疾病预防、康复以及促进重新融入社会的认知以及身体体征监测、辅导以及激励实践中都发挥作用。随着人口老龄化趋势越来越明显，机器人技术还朝着促进原居安老（例如在家里）、推迟老年痴呆症的发生，通过陪护缓解老年人孤独的方向上进一步发展。此外，机器人传感以及活动建模方法可能在改善早期筛查、持续评估和个性化、有效的、可负担的干预及治疗中起到关键作用。上述所有的机器人发展方向，都会在维持及提高劳动生产率、增加劳动力数量以及逐渐增加残疾人重返工作岗位等方面发挥作用。今天，美国在特殊人群和老年人生活质量维持方面所需的机器人辅助手术与社会辅助机器人技术具有领先地位，但其他国家已经认识到此类技术的需求和前景，开始在相关领域迅速发展。 为了能全面评估机器人技术在医疗与保健领域的应用潜力，由外科手术机器人、修复、移植和康复机器人领域的专家及行业代表参与的研讨会于2012年下半年在美国召开。所有的与会者都从专业角度出发，贡献了自己的意见与见解，并在许多共同利益和挑战上达成了共识，最终完成了路线图修订。 机器人系统在医学与健康领域的应用
无人机系统路线图 （2005-2030） 美国国防部部长办公室 二OO五年八月八日 （北京高博特广告有限公司组织翻译）
编译说明 2005年8月，美国国防部在其网站发布了其2000年以 来的第三版，也是最新版有关无人机发展的指导性文献《无 人机系统路线图2005-2030》。该文献比较详细、全面地阐述 了美国各种用途的无人机研制、作战使用情况，说明了美国 对无人机的未来需求、技术实现途径、未来的发展规划和设 想。 该文献英文版正文77页，11个附件，共约230页。为 及时了解、掌握国外无人机发展情况，推动我国无人机事业 发展，为“尖兵之翼—2006中国无人机大会”提供有价值的 参考资料，“尖兵之翼—2006中国无人机大会”组委会委托 北京高博特广告有限公司组织军队和地方有关专业人员对 该文献进行了翻译。由于时间紧张只翻译了正文和前3个附 录。考虑到资料的完整性，现将英文版全部附上，供大家参 考。翻译中的不足之处敬请读者批评指正。有关进一步需求 可与北京高博特广告有限公司直接联系。 “尖兵之翼—2006中国无人机大会”组委会 二OO六年九月十六日 联系人：孙柏山 电话：88587506-816
国防部部长办公室 华盛顿特区20301 2005年8月4日本文件作为一个备忘录，分送给各军事部门领导，包括：空军参谋长、陆军参谋长、海军陆战队司令、海军作战部长、国防预研局局长、国家地面与空间情报局局长。 主题：无人机系统路线图，2005－2030 我们批准发布这个版本无人机系统路线图是因为：无人机系统自2001年秋季参与反恐战争以来，在军事作战中的使用迅速扩展。无人机系统采用新战术、新技术、新方法改变了当前的作战空间，实现了对伊拉克和阿富汗进行的打击支援。无人机系统不仅可提供持久的情报、监视和侦察能力，还可提供精确和及时的直接火力和间接火力。作战指挥官需要更多的无人机系统。我们面临的挑战是快速协调地整合这一技术以支援联合作战。 该路线图的中心目标是指导国防部推动无人机系统任务能力向最紧迫的作战需求实现合理的转移。 签名人： 史蒂夫·卡姆勃恩肯耐斯·克瑞格 （国防部副部长，主管情报）（国防部副部长，主管采办、技术和后勤）皮特·佩斯林顿·威尔斯二世 （陆战队将军，国防部副部长，参联会副主席）（国防部长执行助理，负责网络和信息集成）
史上最全美军现役无人机资料 作为现代战争中的新生力量，无人机已经成为世界各国的研究热点。各军事强国都在不断挖掘无人机作战应用的新概念、新方法和新领域。其中，美国是当今世界上无人机系统数量最多、技术最发达的国家，无人机的作战使用经验也最丰富。尤其在进入21世纪之后，美国先后发布了5版关于无人机的发展路线图，紧跟作战需求的变化和技术的发展，不断修正军用无人机的发展方向。在美军发布的“2009-2034财年综合无人机系统路线图”中，美国又推出联合能力范围(JCA)的新概念，力图使其无人机的发展研制更贴近未来的作战需求。自2001年以来，美军已在战场上装备了“猎手”、“大乌鸦”、“影子”、“全球鹰”、“捕食者”等各型无人机系统，主要被用于伊拉克和阿富汗战场。仅在伊拉克，美国就投入使用了361架无人机。美军对于无人机的需求正大幅增加，其执行飞行时间已超过50万小时。这些无人机主要是用于监测、追踪，但现在美军发展的趋势是将无人机越来越多的参与到攻击地面目标（图1）的作战行动中，基本可以做到发现即摧毁。图1 无人机攻击界面随着作战任务的多样化，未来美军将列装更多型号及用途的无人机，本文主要罗列到目前为止美军列装的主要无人机装备及参数。图2 MQ-1“捕食者”(Predator)MQ-1“捕食者”(Predator)：
空军 总重：1020Kg 有效载荷：200Kg 续航时间：>24h/16h (带外挂) 最大/巡航速度:220/130Km/h 升限：7600m 发动机: Rotax 914F 功率：115马力 传感器：光电/红外、雷神AN/AAS-52、合成孔径雷达、诺斯罗普?格鲁门、AN/ZPQ-1 武器：2 枚AGM-114图3 RQ-4“全球鹰”(Global Hawk)RQ-4“全球鹰”(Global Hawk)：空军 总重:12000Kg 有效载荷:890Kg 续航时间:32h 最大/巡航速度:650/630Km/h 升限:19000m 发动机: AE-3007E 推力：7600 磅力(劳斯莱斯) 传感器:光电/红外、合成孔径雷达/移动目标图4 MQ-9“死神”（“捕食者”-B）MQ-9“死神”（“捕食者”B ）：空军
前言 2001年10月，54架“猎人”和“影子”攻击型无人机投入作战运用。由此，美国陆军的整场军事行动拉开帷幕。今天，美国陆军装备的无人机已经超过了4000架，它们型号各异，功能不同，而且还在进一步列装之中。近9年连绵不断的战火中，在支援部队作战的行动中，无人机系统作战运用的方式不断适应形势，发生着显著变化。这种适应，不仅表现在当前无人机部队作战平台的剧增，而且也表现在无人机系统能力的不断扩展。值此联合能力集成开发系统（JCIDS）文件对需求已经予以认可，官方计划业已立项之际，为未来的无人机系统需求做出通盘战略考虑的时刻，或是制定规划的时机已经来临。 《美国陆军无人机系统路线图（2010-2035）》为美国陆军研发、装备和在全谱作战中使用无人机系统提供了广阔视角，该路线图的主要理念将为持续学习和分析建立共同的基础。我们将不断评估这些观点，质疑这些假设，对无人机系统能力的各个领域都予以开发。该路线图将明确战斗功能概念，致力于完成基于能力的评估，并有助于新技术知情决策的发展（这些新技术将通过综合实验和测试完成评估）。最终，该路线图将回答这样的问题：“未来美国陆军需要具何种功能的无人机？” 正如《美国陆军核心概念》所述，在这个持久冲突的年代里，为了在不确定的、错综复杂的环境中有效作战，领导者必须明察战场纵深态势，部队行动要不断适应形势变化以先发制人并保持主动，在广阔地域内持续作战时需具备远距离快速作战能力。研发无人机系统，将其纳入到部队行动之中，将扩展陆军的态势感知能力，同时将提升陆军发现、定位和摧毁敌军的能力。我们也希望，在危险的严酷环境下，未来的无人机系统能够有助于快速反应和持续保障。 该路线图为无人机系统发展及其与陆军的一体化进程提供了革命性途径，路线图划分为三个时间段：近期发展阶段（2010-2015年），中期发展阶段（2016-2025年）和远期发展阶段（2026-2035年）。近期要在快速应用当前技术，满足陆战场需求的同时，关注当前无人机的能力差距。中期要把新出现的多用途无人机系统集成到陆军行动的全部领域之中，无论是“支援网络”或是“保障运输”。远期要进一步减小无人机系统的尺寸，减少重量，降低对动力的需求，同时关注于其性能改善。每两年我们将评估一次路线图，使其与作战需求、经验教训以及日新月异的新技术保持紧密联系。 第一版无人机系统路线图将为未来无人机系统发展提供新的方向，我们将不断对其予以修订，满足陆战场上勇士们的需要。 1．概述
How to kill UAVs The UAVs have two alternative systems for communication. Line of sight radio : In the military C-Band 500 - 1000 MHz that can be jammed with simple spark-gap radio Satellite communication : In the Ku-Band between 10.95 - 14.5 GHz, and the satellite can be jammed. The Uplink-Band to the satellite is 13.75 - 14.5 GHz The Downlink-Band from the satellite is 10.95 - 12.75 GHz And you should jam the Uplink frequencies with a jammer directed at the satellite.
The satellite link system is from L-3 Communications. Specifications.pdf
Surprisingly, the resistance can tap off the military's video feeds As you can see in the specifications, the satellite link system uses the same civilian commercial technology as television broadcasting companies. And the surprise is that the resistance and others have tapped off the videos from the battlefield with simple commercial equipment. But now the communication is perhaps encrypted. Read more about SkyGrabber.pdf If you jam the communication, then the operator becomes blind and the UAV will fly around until it crashes or the fuel is gone. But you must kill both links of communication to kill any rescue. There are a limited number of satellite channels available which means that the satellite link becomes a bottleneck. The satellite is therefore used as a backup and jammer-rescue channel and for single special operations from far away from the target, while C-band radio is used for multiple simultaneous operations from near the targets. Every military base have their own UAVs that must be operated through the C-band radio. C-band radio is also reported to be used for take off and landing. Which means that the C-band radio is your primary target. The C-band radio is also easier to jam. First some clips from the web https://www.doczj.com/doc/c73942403.html, Lack of protected satellite communications could mean defeat for joint force in future war. Defense experts have repeatedly warned that the availability of space-based communications could be compromised in future conflicts by the fact that 80-90% of all military traffic is transmitted on vulnerable commercial satcom channels.However, there is a related problem that far fewer military observers have noticed: only about 1% of defense communications today are protected against even the most modest jamming threats.
实用标准文案 监管场所无人机系统 建设方案 北京创羿兴晟科技发展有限公司 2018.9
目录 目录 目录 (1) 一、概述 (2) 1.1、背景 (2) 1.2、应用 (2) 1.3、方案依据标准规范 (3) 二、系统介绍 (5) 2.1、系统功能 (5) 2.2、功能及产品介绍 (5) 2.2.1、六旋翼无人机主机 (5) 2.2.2、航拍摄像 (12) 2.2.3、空中抛投 (25) 2.2.4、通信中继..................................... 错误！未定义书签。 2.3、无人机综合管控指挥平台 (29) 2.3.1、平台内容 (30) 2.3.2、软件架构 (31) 2.3.3、通信架构 (31) 2.3.4、客户端界面 (32)
一、概述 1.1、背景 无人机产业发展至今，已经成长为了一个完整的体系，在这个体系之下，无人机从功能上细分到了各个领域，除了航拍、植保等功用之外，无人机也在勘察、安检等领域拥有不错的发挥，其中安全巡逻无人机已经成为无人机市场中的一匹迅速崛起的黑马，并且还在不断地快速成长。运用高科技手段对监狱工作提供技术支持已刻不容缓。作为高度戒备监狱，监狱押犯规模大、在押罪犯刑期长、犯群结构复杂，为积极整合资源、推动高新技术应用、完善综合保障机制、增强突发事件应对能力。 无人机可完成包括巡航、实时监控、取证拍摄等一体化飞行及监控任务，并能将高清视频或高像素照片实时传输到执法终端。今后，它不仅会用于监管设施及周边区域的隐患排查，维护监管安全，为监狱指挥中心作出实时部署提供第一手资料；它还对开展隐蔽督察、视频督察、掌握狱情灾情和处置突发事件发挥重要作用。
第38卷第4期激光与红外V o.l38,N o.4 2008年4月LA SER&I NFRA RED A pr i,l2008 文章编号:1001-5078(2008)04-0311-04#综述与评论#美国无人机的光电载荷与发展分析 王方玉 (空军驻京津地区军事代表室,辽宁锦州121000) 摘要:介绍了美国无人机光电载荷的发展历程以及装备的研制、改进情况,指出了在现代战 争中发展无人机的优势和重要性,重点探讨了几种无人机的性能及其特点,最后论述了美国无 人机的光电载荷与发展分析。 关键词:无人机;光电载荷;发展分析 中图分类号:TN97文献标识码:A E lectric-optic Load and Develop m ent Analysis of the A m erican UAV WANG Fang-yu (R es i dent R epresenta tive O ffi ce of A ir F orce in Be ijing-T ian ji ng,Ji n zhou121000,Ch i na) Ab stract:T he process o f deve l op m ent of the Am er ican UAV and equ i p m ents i n all countr i es over t he w or l d and its m odificati on are descr i bed.T he technique perfor m ance and properties of severa lUAV thea te seekers are ana l yzed;and the e l ectric-optic l oad and develop m ent analysis o f the Am erican UAV. K ey w ords:UAV;e l ectric-optic l oad;deve l op m ent ana l y si s 1引言 无人机采用先进的光电有效载荷,完成任务的能力将得到增强并最大限度地实现战场数字化,以提高其他武器系统的效能。本文就美国无人机的光电/红外传感器、红外传感器转塔、发展分析等,作进一步的研究和探讨[1]。 2光电/红外传感器 无人机的光电/红外传感器,主要包括:可见光传感器和红外光电传感器[2]。 可见光传感器的功能是光电成像,即将目标入射光子转变成对应像元的电子输出,最终形成目标的可见波段图像。目前最常用的器件是CCD和C MOS。CCD技术成熟,性能稳定,C MOS出现较晚,但由于功耗低等优点发展很快。 可见光传感器的主要性能指标:有效像元数、量子效率及其频段分布、最高帧频、读出噪声、热噪声等。 红外光电传感器的功能是红外波段的光电成像,即将目标入射的红外辐射(热辐射),转变成对应像元的电子输出,最终形成目标的热辐射图像。 红外光电传感器的主要性能指标:有效像元数、噪声等效温差(NETD)、工作温度和制冷方式、最高帧频、读出噪声、阵列均匀性和非线性误差。 例如,美国英迪戈系统公司的UL3红外摄像机,采用160@120微测辐射热计探测器阵列,使用F1.6镜头,可以获得优于80mK的灵敏度。包括光学系统在内,摄像机质量不到200g,需要的容积不超过50c m3,需要功率约1W。摄像机输出模拟视频和14比特数字信号。在/龙眼0无人机上可安装两台70g的摄像机和一台UL3红外摄像机,动力系统能够维持39m i n的飞行时间,拍摄时距离目标很近, 作者简介:王方玉(1964-),男,本科,工程师,研究方向为电子工程技术。 收稿日期:2007-10-01;修订日期:2007-11-01
美国2013-2038年度无人系统路线图 4.3 通信系统，频谱以及自主修复性 4.3.1 引言 所有的无人系统（而非完全自主的系统）主要面临的挑战在于通信链路的可用性、通信链路支持的数据量大小、频谱资源的分配、以及所以射频子系统对抗干扰的能力（如电磁干扰等）。为满足作战指挥的要求，各服务与机构之间的协同工作能力仍将需要继续改进。国防部无人系统需要对操作控制和任务数据分布进行处理，特别是对非自主的系统。因此，对于一些公司和大学，这类信息可以通过电缆传输，但对于高度移动的无人操作，用的电磁波信号（EMS）的传播方式将更加容易，或其他方式（例如，声学或光学）。 图13显示了支持无人系统所需要的通信网络体系结构（OV-1）。该架构中同时考虑了载人系统的设计，说明载人和无人传感器以及其他指挥与控制（C2）系统之间需要共同的通信基础设施支撑。辅助指挥、控制、通信和计算机（C4）的建设应该是平台无关的（载人或无人）。运行架构采用了多种环境管理系统的频段，通信网关和中继网站，数据中心和数据传播节点，以及地面广播和网络服务。在这种体系结构中的通信链路支持无人平台的指挥与控制以及和各自的有效载荷；并且支持将载荷的信息回传，用作战术、战略等意图。应当尽可能地将载荷任务数据及时驻留在全局数据中心，使世界各地的用户能够快速简便地发现、获取和分析实时和非实时的情报、监视和侦察（ISR）信息和其他任务的数据。第4.3.2节到第4.3.17节着重阐述了无人通信系统结构发展的需求及计划，并针对每个领域给出了适用的标准和系统指导。
图13. 高级辅助指挥、控制、通信和计算机（C4）结构运行概念图 4.3.2 当前无人通信系统存在的问题 过去十年内，美国在全球作战应用中操作的经验教训、详细分析研究和回顾、作战任务需求说明等都充分表明了指挥、控制、通信和计算机建设在支持无人平台方面的各种缺陷。具体包括： 全球连通性差：无人平台全球发送高带宽数据（例如，全运动视频）至战略战术用户的能力不足。目前无人驾驶的基础设施大部分集中在中东，无法支持全球其他地区的行动。 昂贵的卫星/网络合同：每个系统的卫星通信带宽的多是单独购买通过商业租赁。许多系统还依赖于单独的平台为中心的地面网络基础设施，以提供与战术，运营和战略消费者的连接。由于这种连接通常由租用商业网络提供，每个系统的开销成本进一步增加。 非模式化的基础设施：许多无人机系统程序建立供应商专有的通信解决方案，包括网站通信和接入地面网络基础设施。这种方法防止跨平台的资源共享，大大增加了基础设施的开销成本（例如，设施，项目管理），并抑制系统的互操作性。
综述 虽然第一次用机器人来自动完成日常的任务几乎可以追溯到２０年前，但“服务机器人”的概念并不被人所知，直到１９８９年Ｊｏｓｅｐｈ Ｅｎｇｅｌｂｅｒｇｅｒ在编著的《服务业中的机器人》一书中才被提出来。在《服务业中的机器人》一书中Ｅｎｇｅｌｂｅｒｇｅｒ已列出了至少１５种不同的应用领域，这是他估计利用机器人技术帮助实现自动化的领域。 服务机器人应用领域包括：医学机器人技术、卫生保健和康复、商业清洁、家务、速食服务、农业、加油站服务员、军事服务、采矿业、建筑业、侦察、助老助残、消防和营救机器人、娱乐、物流、酒店及饭馆供餐和服务等。 １．服务机器人的应用现状以及技术发展水平现状 １．１ 清洁机器人 ２０００年Ｐｒａｓｓｌｅｒ等人回顾了从上世纪八十年代中期到现在清洁机器人的发展。他们的调查了挑选的３０台清洁机器人，范围从小型低价格的到高成本、高技术、大型自动化清洗机器人。科学家们将这３０种清洁机器人分为家用清洁机器人和工业清洁机器人。家用清洁机器人包括真空吸尘器，清扫机器人以及地面洗刷机和水池清洗机器人。他们详细收集了１２种不同的家用机器人，包括工业和研究原型以及已经成熟的商业产品。这个领域应用最广泛的应该是真空吸尘机器人。奇怪的是，过去几乎每年都宣称许多家用真空吸尘机器人将于近期投入商业化生产。但直到瑞典制造商Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｘ才真正迈出了第一步，向零售市场推出了真空吸尘的机器人。水池清洗机器人比真空吸尘机器人稍早出现。越来越多的零售商，尤其在美国，提供水池遥控清洗机器人。 Ｐｒａｓｓｌｅｒ等人深入研究了１８种工业清洁机器人的发展。这个数据一点都不令人惊讶，因为在欧洲据估计每年商业清洁设备市场已达五百亿至一千亿欧元。这个数据包括研究原型，工业原型以及商业化的系统。虽然工业清洁人也具有类似的巨大市场，它只有两三个系统比较成熟，销售收入超过了其他十几个的销售收入，其中包括德国Ｈｅｆｔｅｒ清洁技术公司的ＳＴ８２ Ｖａｒｉｏｔｅｃｈ，以及美国的Ｓｅｒｖｕｓ机器人ＳｃｒｕｂｂｅｒＶａｃ。 １．２ 用于建筑业的机器人技术 建筑业是最古老而且最庞大的经济部门之一。工业化国家建筑业占ＧＤＰ的比例约为７－１０％。建筑领域欧盟有大约２７０万家公司，大部分是小公司。另外，欧盟建筑公司销售额的前十名每个都介于５０－１５０亿欧元。这些现象与制造业类似。然而，建筑业的先进性却不如其他行业如制造业，尤其与汽车、电子、火车、航空等相比，这些产业的研发投资比建筑业多两倍。 很明显现在建筑业与令人兴奋的科技发展相比自动化水平还很低。这就是为什么建筑业被视为下个世纪最有发展空间的领域。所有参与者——研究人员，公司和管理部门——都必须更加努力的提高这个重要部门的自动化水平。 建筑行业在机器人和自动化控制领域进行的研究根据应用情况可分为： t民用建筑； t房屋建筑； 未来２０年（２００２－２０２２） 欧洲机器人发展路线图选摘之一 o 王 伟 刘远江 李良琦 栏目主持：王 伟 ６