现代无人机系统设计技术
现代无人机系统设计技术
主要内容
1.无人机系统发展及趋势
无人机系统组成与功能；
无人机系统的地位与作用
无人机的分类；
国外无人机发展现状及趋势
2.无人机飞行控制、导航与制导技术
无人机控制与管理系统的地位与作用
无人机控制与管理系统的特点
无人机控制与管理系统的组成和功能
无人机控制模式
机载传感器
引导设备
伺服机构
导航系统
制导系统
3.无人机数据链技术
功能、分类、组成、指标体系
技术特点
以色列无人机数据链
美国的无人机数据链
未来数据链发展方向
4.先进无人机平台总体设计技术 先进无人机发展方向
先进无人机平台共性技术
高空长航时无人机设计技术 无人作战飞机设计技术
太阳能无人机设计技术
一、无人机系统发展及趋势
1 无人机系统组成与功能
无人机的定义：无人机是一种由动力驱动、机上无人驾驶的航空器。
无人机系统由无人机平台、任务载荷、数据链、指挥控制、发射与回收、保障与维修等分系统组成，各分系统组成和功能如下：
(1) 无人机平台分系统：包括机体、动力装置、飞行控制与导航子系统等；
无人机平台分系统是执行任务的载体，它携带任务载荷，飞行至目标区域完成要求的任务。
(2) 任务载荷分系统：信息支援、信息对抗、火力打击等；
任务载荷分系统完成要求的信息支援、信息对抗、火力打击等任务。
(3) 数据链分系统：无线电遥控/遥测设备、信息传输设备、中继转发设备等；
数据链分系统通过上行信道，实现对无人机的遥控；通过下行信道，完成对无人机飞行状态参数的遥测，并传回任务信息。
(4) 指挥控制分系统：飞行操纵设备、综合显示设备、飞行航迹与态势显示设备、任务规划设备、记录与回放设备、情报处理与通信设备、与其它任务载荷信息接口等；
指挥控制分系统完成指挥，作战计划制定，任务数据加载，无人机地面和空中工作状态监视和操纵控制，以及飞行参数、态势和任务数据记录等任务。
(5) 发射与回收分系统：与发射(起飞)和回收(着陆)有关的设备或装置，如发射车、发射箱、弹射装置、助推器、起落架、回收伞、拦阻网等；
发射与回收分系统完成无人机的发射(起飞)和回收(着陆)任务。
(6) 保障与维修分系统：基层级保障维修设备，基地级保障维修设备等。
保障与维修分系统主要完成无人机系统的日常维护，以及无人机的状态测试和维修等任务。
2 无人机的作用和地位
无人机系统以其机动灵活、持久飞行和“零伤亡”等特点几乎渗透到战场空间的各个领域。近期几次局部战争中无人机的突出表现，更加引起了各国军方，尤其是军事强国的高度重视，已成为信息武器装备体系的关键节点和重要组成部分，在信息支援、信息对抗和火力打击等领域发挥着不可替代的作用。与有人驾驶飞机相比，无人机的优势主要体现在以下五个方面：一是可长时间执行空中任务；二是可替代有人驾驶飞机进入核/生/化等污染环境执行任务；三是不存在飞行员伤亡，政治和军事风险较小；四是由于不考虑人的因素，可承受更大的载荷，飞机的隐身和机动性上可实现质的飞跃；五是全寿命费用低、作战效费比高。与卫星相比，无人机系统具有时效性、针对性
和灵活性强等优势。由于无人机系统的突出特点，决定它的地位和作用。
a.无人机是夺取信息权的有利工具。无人机能够提供长期持久的
战场信息支持服务，可实时获取和战场信息，具有多维一体、
全域覆盖、持续实时、准确精细的信息感知能力；不同类型不
同高度的无人机系统组成了覆盖战场低空至临近空间区域范
围的通讯、导航和定位等信息支持网络，形成灵活、机动、多
层次、立体化的空基和近天基综合信息支持能力，提高了指挥
的效率，增强了作战的联合性和灵活性。
b.无人机是未来战场信息对抗的重要支柱。信息对抗，是指对敌
方信息系统实施电子干扰、电子欺骗、电子诱饵、网络攻击、
和反辐射摧毁。不同类别的无人机系统能够满足战略、战役、
战术多层次的信息对抗能力的需要，能够提供“软”“硬”不
同类型的信息对抗手段，提供从战术信息对抗支援到战略战役
信息对抗打击的作战能力，实现对敌方信息系统全频段、全时
域、全天候的信息攻击，形成多层次的信息作战力量体系框架。
c.无人机将成为空中作战的主导力量。无人机将具备时敏目标察
打能力、对敌纵深重要目标精确打击能力、临近空间作战能力
和跨大气层作战能力，成为21世纪空中作战的主导力量。在
联合作战中，无人作战飞机可执行防空压制任务，协调各种力
量对敌领土纵深实施打击；无人机与地面和海上力量配合，可
为地面和海上兵器指示目标和实施火力校射，提高打击精度；
无人机设计手册及主要技术 内容简介 独家《无人机设计手册》分上、下两册共十二章。 上册包括无人机系统总体设计，气动、强度、结构设计，动力装置，发射与回收系统，飞行控制与管理系统。 下册包括机载电气系统，指挥控制与任务规划，测控与信息传输，有人机改装无人机，综合保障设计，可靠性、维修性、安全性和环境适应性以及无人机飞行试验等。有关无人机任务设备、卫星中继通信的设计以及正在发展的无人机技术等内容，有待手册再版时编入，使无人机设计手册不断成熟和丰富。 适用人群 本手册是国内第一部较全面系统阐述无人机设计技术的工具书，不仅可作为无人机的设计参考，也可以作为院校无人机教学、无人机行业的工程技术人员和管理人员的参考书，并可供无人机部队试验人员使用。希望本手册的出版能对我国无人机研制工作的技术支持有所裨益。 作者简介 祝小平，现任西北工业大学无人机所总工程师，主要从事无人机总体设计、飞行控制与制导系统设计等研究工作。主持了工程型号、国防预研等国家重点项目多项，获国家和部级科学技术奖9项，其中国家科技进步一等奖1项，国防科技进步一等奖4项，获技术发明专利10项，荣立“国防科技工业武器装备型号研制”个人一等功，发表论著150多篇。先后入选国家级“新世纪百千万人
才工程”、国防科技工业“511人才工程”和教育部“新世纪优秀人才支持计划”，获得“ 国防科技工业百名优秀博士、硕士”、“国防科技工业有突出贡献的中青年专家”、“陕西省有突出贡献专家”和“科学中国人(2009)年度人物”等荣誉称号。 无人机相关GJB标准-融融网 gjb 8265-2014 无人机机载电子测量设备通用规范 gjb 4108-2000 军用小型无人机系统部队试验规程 gjb 5190-2004 无人机载有源雷达假目标通用规范 gjb 7201-2011 舰载无人机雷达对抗载荷自动测试设备通用规范 gjb 5433-2005 无人机系统通用要求 gjb 2347-1995 无人机通用规范 gjb 6724-2009 通信干扰无人机通用规范 gjb 6703-2009 无人机测控系统通用要求 gjb 2018-1994 无人机发射系统通用要求 无人机主要技术 一、动力技术 续航能力是目前制约无人机发展的重大障碍，业内人士也普遍认为消费级多旋翼续航时间基本维持在20min左右，很是鸡肋。逼得用户外出飞行不得不携带多块电池备用，造成使用操作的诸多不便，为此有诸多企业在2016年里做出了新的尝试。
无人机云系统三大运营商全面对比分析 来源：宇辰网 随着U-Cloud、U-care无人机云系统被民航局批准试运行，无人机监管进入“云”监管时代，基于信息技术和大数据分析，将为空域安全和监管提供有力保障，使监管者确保飞行安全，使用户和大众飞行放心。 2016年3月4日，U-Cloud正式获得中国民用航空局飞行标准司的运行批文，有效期两年，成为首家获得民航局批准的无人机云系统，运营主体是中国AOPA。 2016年4月20日，U-Care同样获得试运行批文，有效期两年，运营主体是青岛云世纪信息科技有限公司。
此外，大疆创新也于去年11月推出的无人机飞行安全系统GEO，首先在北美和欧洲地区投入使用，定位于全球飞行安全系统。据悉，为了适应国内监管政策，大疆或将推出针对国内市场的遥控航空器安全管理服务系统。 有人将这三家云监管系统比喻为中国三大电信运营商，也存在覆盖面、资费、功能开发等方面的不同，同时还涉及到通航领域限飞/禁飞区、申报流程等方面的监管。 那这三大云监管系统到底哪个实力雄厚，发展潜力大？对于需要接入的无人机企业，也就是利益相关方来说，主要从三个维度来看：价格（接入成本）、申报流程是否快捷便利、受到法律政策的干扰是否较小。当然，这里不能忽略中国式人情往来和体制的力量。 基础套餐 我们先来看一下这三大系统的共同功能，也就是民航局飞行标准司发布《轻小无人机运行规定（试行）》里是怎么说的。 U-Cloud系统目前在一般地区可主动监视4-150公斤（北上广等大城市则涵盖1.5公斤以上）的民用无人机。在U-Cloud中注册为普通用户的企业或个人不能看到所有接入的用户，因为有些注册为高级用户的企业或个人可以选择不让普通用户看到他。不过监管部门均属于高级用户，可以看到所有接入的用户。
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。
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 (4) 二、系统介绍 (5) 2.1、系统功能 (5) 2.2、功能及产品介绍 (6) 2.2.1、六旋翼无人机主机 (6) 2.2.2、航拍摄像 (13) 2.2.3、空中抛投 (27) 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 (31) 2.3.1、平台内容 (32) 2.3.2、软件架构 (33) 2.3.3、通信架构 (33) 2.3.4、客户端界面 (34)
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。
多旋翼无人机的结构和原理 翼型的升力： 升力的来龙去脉这是空气动力学中的知识，研究的内容十分广泛，本文只关注通识理论，阐述对翼型升力和旋翼升力的原理。 根据流体力学的基本原理，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小。由于机翼一般是不对称的，上表面比较凸，而下表面比较平（翼型），流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水，流速较快，而流过机翼下表面的气流正好相反，类似于较宽地方的流水，流速较上表面的气流慢。大气施加与机翼下表面的压力（方向向上）比施加于机翼上表面的压力（方向向下）大，二者的压力差便形成了升力。［摘自升力是怎样产生的］。所以对于通常所说的飞机，都是需要助跑，当飞机的速度达到一定大小时，飞机两翼所产生的升力才能抵消重力，从而实现飞行。 旋翼的升力飞机，直升机和旋翼机三种起飞原理是不同的。飞机依靠助跑来提供速度以达到足够的升力，而直升机依靠旋翼的控制旋转在不进行助跑的条件下实现垂直升降，直升机的旋转是动力系统提供的，而旋翼旋转会产生向上的升力和空气给旋翼的反作用力矩，在设计中需要提供平衡旋翼反作用扭矩的方法，通常有单旋翼加尾桨式（尾桨通常是垂直安装）、双旋翼纵列式（旋转方向相反以抵消反作用扭矩）等;而旋翼机则介于飞机和直升机之间，旋翼机的旋翼不与动力系统相连，由飞行过程中的前方气流吹动旋翼旋转产生升力（像大风车一样），即旋翼为自转式，传递到机身上的扭矩很小，无需专门抵消。 而待设计的四旋翼飞行器实质上是属于直升机的范畴，需要由动力系统提供四个旋翼的旋转动力，同时旋翼旋转产生的扭矩需要进行抵消，因此本着结构简单控制方便，选择类似双旋翼纵列式加横列式的直升机模型，两个旋翼旋转方向与另外两个旋翼旋转方向必须相反以抵消陀螺效应和空机动力扭矩。
“知天知地”是古今中外兵家作战的原则。在现代作战中称之为“战场空间认知”或“战场空间感知”（Battle space awareness）。获得对战场的正确认识是一种作战能力，但前提是必须为指参人员提供足够的信息和数据，才能作出正确的判断。仅仅“知天感地”还不够，还要尽快掌握敌我态势才能作出决策，定下决心。这就是孙子早就说过的“知己知彼”。目前，单靠卫星和有人侦察机是无法快速、及时和全方位地获取战场信息的。无人机遥感正是能够满足这一需求的有效补充手段。目前，各类无人机已成为美军收集情报、捕获目标和分析打击效果的不可缺少的途径。在经历了无人靶机、预编程序控制无人侦察机、指令遥控无人侦察机和复合控制的多用途无人机等发展阶段后，无人机的技术已逐渐成熟、性能日臻完善，并在几次局部战争中经历了实战的考验。无人机的作用、地位及其潜在的军事价值得到了广泛的认可，并为其迅速发展提供了强大的动力。 但是，无人机成像范围是由事先规划的航迹范围所决定的，即使可以航线实时上传以及多次补充飞行，仍存在视野有限、监测范围小、调整灵活性不够的缺点。严重制约了无人飞行器执行监测任务的效能。在高度一定的约束条件下，如何使无人飞行器既“看得广”又“看得清”，实现从地平线到地平线的超宽视场、大范围的空中监测和战场感知，空中全景监测技术是一种有效的技术途径。本文建立了一种无人机机载全景监测系统，实现了空中全景监测。 1实现空中全景监测需要的条件 1）需要一个以正下方为主视场，周围摄像机为副视场并且能够实时无缝拼接的全景摄像机。 2）由于飞行器在空中飞行时姿态在不断变化，需要自稳系统来减少图像摆动。为便于快速确定兴趣点的方位，图像不能随着飞行器航线的变化而旋转。 3）中心主视场可以精确定位，副视场存在可控变形，可以概略定位。 4）在现有图像传输设备的技术极限内，选择适当的无线图像传输格式和方式将图像传回地面进行处理和辨识。 5）必要的地面设备进行序列影像拼接，生成战术影像图和全景图像。 6）考虑到全景相机的大小，首先考虑飞行器应是无人直升机和无人飞艇设备。待设备小型化后，再考虑固定翼飞机。 2 目前已实现的地面全景监测技术 目前国内外全景数据采集的研究主要集中在地面采集，对于空中全景数据采集研究较少。地面全景数据的采集可以使用单摄像机旋转方式（图1）、多摄像机方式（图2）、单摄像机或多摄像机加光能收集方式（图3）。
Li-Air无人机激光雷达扫描系统 Li-Air无人机激光雷达扫描系统可以实时、动态、大量采集空间点云信息。根据用户不同应用需求可以选择多旋翼无人机、无人直升机和固定翼无人机平台，可快速获取高密度、高精度的激光雷达点云数据。 硬件设备 Li-Air无人机激光雷达系统可搭载多种类型扫描仪，包括Riegl, Optech, MDL, Velodyne等，同时集成GPS、IMU和自主研发的控制平台。 图1扫描仪、GPS、IMU、控制平台 无人机激光雷达扫描系统设备参数见表格1： 表格 1 Li-Air无人机激光雷达扫描系统 图2 八旋翼无人机激光雷达系统图3 固定翼无人机激光雷达系统 设备检校
公司提供完善的设备检较系统，在设备使用过程中，定期对系统的各个组件进行重新标定，以保证所采集数据的精度。 图1扫描仪检校前（左）扫描仪检校后（中）检校前后叠加图（右） 图4（左）为检校前扫描线：不连续且有异常抖动；图4（中）为检校后扫描线：数据连续且平滑变化；图4（右）为检校前后叠加图，红线标记的部分检校效果对比明显。 图5从左至右依次为校正前（侧视图）、校正后（侧视图）、叠加效果图图5（左）为检校前扫描线：不在同一平面；图4（中）为检校后扫描线：在同一平面；图4（右）为检校前后叠加图。 成熟的飞控团队 公司拥有成熟的软硬件团队以及经验丰富的飞控手，保证数据质量以及设备的安全性，大大节约了外业成本和时间。
图6无人机激光雷达系统以及影像系统 完善的数据预处理软件 公司自主研发的无人机系统配备有成套的激光雷达数据预处理软件Li-Air，该软件可对无人机实时传回的激光雷达数据进行航迹解算、数据生成、可视化等。 图7 Li-Air数据预处理功能 成功案例 2014年7月，本公司利用Li-Air无人机激光雷达扫描系统进行中关村软件园园区扫描项目，采集园区高清点云以及影像数据。飞行高度200m，点云密度约50点/平方米，影像地面分辨率为5cm。通过POS数据解算，完成对点云和影像数据的整合，得到地形信息和DOM等。
六旋翼无人机系统技术文件 一、产品名称：六旋翼无人机系统 二、X-6是全新研制的六旋翼无人机系统，具有载重能力较强、续航时间理想、 与X-8无人机相比，体积更小、重量较轻、目标特性小，使用更加快捷、机动灵活、操作使用及维修简便等特点，自成体系独立执行电力巡检任务，稳定度与性能相对x-8无人机稍有逊色。 简介： X-6 无人机是由专业无人机技术研发团队经过多年研究、测试，最新推出的一款全球同类产品载重量最大、可垂直起降、拥有多项专利的无人飞行系统。 1）选用自主驾驶设备，大大提高飞控稳定性。 2）可携带多种任务载荷。 3）可用于执行资料收集、测量、检测、侦查等多种空中任务，在电力巡检领域能发挥其高效、隐蔽性强的特点，能对目标物进行远距离监视。 产品特点： （1）飞行器具有遥控、自主飞行能力，可以实时修改飞行航路和任务设置；（2）测控与信息传输设备具有遥控、实时信息传输的功能，具有多机、多站兼容工作及一定的抗截获、抗干扰能力； （3）侦察任务设备能昼夜实时获取目标图像信息，具有手动、自动控制工作模式，可迅速发现、捕获、识别、跟踪目标； （4）飞行控制与信息处理站具有对飞行器进行遥控飞行和对机载任务设备进行操控的功能，具有飞行参数/航迹显示、航路规划和实时修改飞行计划、重新设置任务样式的能力；具有通过视频眼镜实现第一视角控制飞行的能力；具有接收标准视频信号、实时处理/存储图像、数据叠加等能力，具有目标定位和引导打击的能力，且能与上级指挥机关、情报处理中心和指挥系统相通连； （5）地面保障设备具有简易检测、维修与训练的能力，具有快速更换易 损件、备用动力电池组和双模态充电的功能； （6）全系统外场展开迅速，具有车载大范围机动和携行能力。 机体结构技术参数：
哈尔滨四通技工学校第三教学站延寿农民工综合培训学校 多旋翼无人机操作教案 二0 —七春季生 1/1
多旋翼无人机操作基础 授课教师:张海东 第一章无人飞行器概述 1、 无人飞行器发展简史 2、 无人飞行器的优缺点 3、 无人飞行器应用领域 1、 什么事无人机 2、 无人机的应用 3、 无人机未来的发展趋势 无人机的概述重要性，帮助学员更好的了解无人 机。 讲授法 新课 二课时 一、 组织教学 二、 课前提问 三、 导入新课 四、 教学内容： 1、1910年，在莱特兄弟所取得的成功的鼓舞 下，来自俄亥俄州的年轻军事工程师查尔斯?科特林 建议使用没有人驾驶的飞行器：用钟表机械装置控 制飞机，使其在预定地点抛掉机翼并象炸弹一样落 向敌人。在美国陆军的支持和资助下，他制成并试 验了几个模型，取名为“科特林空中鱼雷”、“科 特林虫子”。 2【二战期间，美国海军首先将无人机作为空面 武器使 用。1944年，美国海军为了对德国潜艇基地 进行打击，使用了由B-17轰炸机改装的遥控舰载 机。 3、上世纪70-90年代及其以后，以色列军事专 家、科学家和设计师对无人驾驶技术装备的发展做 出了突岀贡献，并使以色列在世界无人驾驶系统的 研制和作战使用领域占有重要地位。 4、 最著名的是“捕食者”可复用无人机，世界 上 最大的无人机- - “全球鹰”，“影子?200”低空 无人 机，“扫描鹰”小型无人机，“火力侦察兵” 无人直升课程名称： 课题 教 学目标 教学重点 教材分析 教学方法 授课类型 课时 课程内容
机。 5、理论开创阶段，多旋翼无人飞行器理论开创于 上世纪10年代，直升机研发之前。几家主要飞机生产 商开发出的在多个螺旋桨屮搭乘飞行员的机型。这种设 计开创了多旋翼飞行器的理论。 6、加速发展阶段，2007年以后，装配高性能压电 陶瓷陀螺仪和角速度传感器（六轴陀螺仪）的多旋翼无 人飞行器开始出现加速发展。 7、未来发展阶段，伴随着飞行器技术的进步，多 旋翼无人飞行器使用者会急剧增加。这样一来，事故和 故障也会相应增加，甚至会发展成社会问题。今后不仅 是制造商和商店一级，协会和主管部门面向多旋翼无人 飞行器的飞行会和培训班也会增加。 8、优点的特性。 9、避免牺牲空勤人员，因为飞机上不需要飞行人 员，所以最大可能地保障了人的生命安全。 10、无人机尺寸相对较小，设计时不受驾驶员生理 条件限制，可以有很大的工作强度，不需要人员生存保障 系统和应急救生系统等，大大地减轻了飞机重量。 11、制造成本与寿命周期费用低，没有昂贵的训练 费用和维护费用，机体使用寿命长，检修和维护简单。 12、无人机的技术优势是能够定点起飞，降落，对起 降场地的条件要求不高，可以通过无线电遥控或通过机 载计算机实现远程遥控。 课程后记给学生留了上网查询无人机的信息的作业。
UAV Low Altitude Marine Monitoring System Jie-liang Huang, Wen-yu Cai School of Electronics & Information Hangzhou Dianzi University Hangzhou, China E-mail: jieliang_huang@https://www.doczj.com/doc/f214718066.html,, caiwy@https://www.doczj.com/doc/f214718066.html, Abstract—As the human pays more and more attention to the exploration of marine resources, the marine activities show diversity. At the aspect of the exploration of some uncharted and potentially dangerous waters or islands, the marine low altitude surveillance UAV (unmanned aerial vehicle) is obviously very important. As a tool to obtain first-hand information, UAV can take off near the monitored area. Carrying with a high-definition camera, altimeter, GPS, barometric pressure and humidity sensors, the UAV can monitor the area for real-time, get the latitude and longitude of specific landmarks, measure altitude and barometric pressure and humidity and etc. Therefore we can have a general understanding of the whole area to eliminate risk factors. In addition, for different application environments, UAV can be equipped with different monitoring devices, which makes the application for more flexible and the areas for more diversity. Keywords-low altitude; UAV; high-definition cameras; altimeters; GPS; barometric pressure and humidity sensor I.I NTRODUCTION With the national marine economy being proposed, the low-altitude UAV remote sensing is applied to marine monitoring and monitors marine emergencies, marine disasters, marine environment dynamically with real-time tracking, to provide real-time field data for the marine forecasters for Rapid Alert and a scientific basis of decisions and solution for the marine management. Regardless of the protection of the marine disaster prevention and mitigation services and the need for the development of national high- tech, it is urgent to develop the real-time monitoring system of the marine environment with quick response and intensification and establish the report of efficient disaster warning service on the basis of new technology. Low-altitude UAV remote sensing marine monitoring as an monitoring technology of important and in the initial stage, on one hand, can do emergency response, without waiting for satellite transit or the limit of flying height of traditional aviation Airborne remote sensing; On the other hand, can overcome the defects of the optical remote sensing technology of traditional satellite in South cloudy and rainy weather and will greatly enhance the ability of monitoring Marine dynamically and urgently monitoring of disaster prevention and maneuver reduction, which provides quality services to the marine disaster prevention and mitigation, then escorts for the economic development of regional marine. This article will focus on UAV low altitude marine monitoring system with Art-tech Diamond 2500 Glider unmanned marine as the hardware platform, then describe the consist, the key technology and its applications of system. II.T HE C OMPOSITION OF S YSTEM UAV low-altitude Marine monitoring system consists of ground flight control system, aerial surveillance flight system, UAV driving flying platform, wireless HD video transmission system and so on. A.Ground Flight Control System Ground flight control systems is useful for the flight control of UAV and the processing and display of related data, including data transceiver module, debug interface, gesture controller(as shown in Fig.1). By the composition of wireless module, JTAG interface, the control handle, STM32 controller, PC terminal, it can be achieved on the UAV attitude, altitude, speed, heading, route control, with remote control and autonomous flight modes. In order to improve the reliability of the flight control system, the system uses the wireless transceiver module with a high transmission rate and low error rate to ensure that the control signals can be transmitted in real -time and received correctly. Because digital connection being instead of analog, which improves the accuracy of signal transmission and increases the anti-jamming capability. The body has the ability to be extended and flexible configuration, and some typical system components may be changed according to the needs of the missions. Figure 1. Ground flight control system. B.Aerial Surveillance Flight System Aerial surveillance flight system is response to the control signal of ground flight control system. It adjusts the flight of the UAV in real-time and collects relevant data information by a variety of sensors, which includes three parts of sensors, actuators and flight controller (as shown in Fig.2). By the composition of GPS module, battery voltage detection module, altimeter, barometer and humidity detection module, wireless module, attitude acquisition module, STM32 controllers, actuators, it can measure the location latitude and longitude, altitude, barometric pressure and humidity, life 2014 International Conference on Wireless Communication and Sensor Network
最新版 无人机警用系统解决方案
一、无人机警用系统行业概述 1.行业概述 无人机凭借成本低、易操纵、高度灵活和稳定等优点，能够完成空中监控、日常巡逻、搜索跟踪等任务，受到了警务部门的青睐。公安干警和武警利用无人机来应对突发的社会事件，交警部门则用无人机来进行交通方面的管理，特警部门则利用无人机进行空中侦察抓捕罪犯等工作。总之，警用无人机在未来将会协助各个警察部门在公共安全领域发挥更为重要的作用。 2.行业应用 【1】无人机在社区民警领域的应用 一般而言，社区民警时公安派出所从事治安防范、管理和沟通群众的主要力，主要承担的职责有六项，即开展群众工作、掌握社情民意、管理实际人口、组织安全防范以及维护治安秩序、应急救助等服务。对于管辖范围较大、人口较为密集的地区，无人机的装备无疑为社区民警的工作带来了极大的提升。 （1）公共领域的常规巡查
对于片区治安来说，巡查是社区民警必不可少的一项工作。但是对于管辖区域大、人口密集且分散分布的地区，由于警务力量不足等因素，可能造成巡查存在漏洞，给犯罪分子以可乘之机。无人机一般可携带多种警务设备，包括高清数码摄像机、夜视仪等，可以帮助社区民警对管辖区域进行定时定线地巡查。不仅可以节省警务力量，而且有利于公安部门及时掌握相关区域的公共安全状况。 （2）大型集会的监控 无人机可对会场空中监控，提供高清画面，并可以快速机动到任何需要的区域上空，搜索发现地面可疑人员、车辆，提供强有力的空
中情报保障。将视频图像实时传输回指挥中心，指挥中心根据无人机传输回的资料对现场实时掌控，一旦发现突发情况，无人机可以第一时间发现，极大地提高了应急处理效率。 （3）聚众闹事事件的监控 无人机飞抵事故目标区域上空对目标区域进行全方位不间断的监控，为公安干警全面掌控事态提供了先决条件。警方可根据无人机拍摄的资料对事故责任方进行举证，同时可以了解目标区域的事件发展情况，及时形成相应的决策，防止事态失控。 （4）应对突发媒介失灵事件
无人机编程技术及智能系统设计 1．无人机编程技术 1.1．无人机编程技术综述 无人机本身是个非常综合性的系统。就基本的核心的飞行控制部分来说，一般包括内环和外环。内环负责控制飞机的姿态，外环负责控制飞机在三维空间的运动轨迹。高端的无人机，依靠高精度的加速度计和激光陀螺等先进的传感器（现在流行的都是基于捷连惯导而不是平台式），计算维持飞机的姿态。低端的型号则用一些MEMS器件来做姿态估算。但它们的数学原理基本是相同的。具体的算法根据硬件平台的能力，可能采用离散余弦矩阵/四元数/双子样/多子样. 高端的无人机，AHRS/IMU采用的基本都是民航或者军用的著名产品。例如全球鹰的利顿LN-100G/LN-200等。这些系统价格昂贵但精密，内部往往是零锁激光陀螺之类。例如LN-100G的GPS-INS组合，即使丢失GPS，靠惯性器件漂移仍可以控制在120m/min。低端的无人机就没那么精密讲究了，一般都依赖GPS等定位系统来进行外环控制，内环用MEMS陀螺和加速度计进行姿态估算。 如果把无人机看成一个完整的系统，那么还需要很多其他支持，例如任务规划，地面跟踪等等.进行无人机编程，得看你具体是指哪方面。如果是飞控系统，你得需要比较扎实的数学知识，对各种矩阵运算/控制率什么的有深刻的了解。如果只是希望现有的带飞控的平台去做一些任务，那么需要根据具体的平台来考虑。有些平台提供了任务编辑器，甚至更灵活的任务脚本。 1.2．无人机编程模块分类： 模块分类最粗的分法就是两个模块，一个模块负责飞行，维持飞机航线和姿态，以及和地面控制的通信，另一个模块就是功能模块，因为无人机总是要完成一些任务，具有一定功能的，如果再细分的话飞行模块里还有姿态控制，航线控制，GPS定位，电源或者燃料的管理等等。功能那一部分就看无人机要完成的任务了。如果说编程的话任何一个部分都可以通过程序自动划实现的。 1.硬件接口编程：如控制器和各传感器之间 2.控制算法程序实现，控制姿态调整的算法，编队飞行的算法，自主飞行智能算法等等。这些算法需要在主控器上通过机器语言（程序）实现。 3.传感器数据处理。如陀螺仪的角速度，强磁计的偏航信息，加速度计
·69· 69 林业科学 无人机技术是对控制技术和遥感技术的结合应用。通常我们采用遥控的技术或者预置系统进行无人机的作业控制。因其能够对人工驾驶飞机的局限进行有效的补充而进行了大范围的推广和应用，并且相对来说无人机的投入成本较为低廉。并且还可以为无人机进行附加设备的配置，极大的降低了一些执行工作的难度，而且无人机的操控性极强，尤其是在林业系统的应用中，无人机具备了更大的优势。我们将其遥感系统技术和GPS 定位系统、通讯系统、检测系统进行了充分的融合和集成，再将其飞行器系统、飞行控制系统和无人驾驶技术进行了优化和结合调整，增强了传输系统的准确性、设备执行的即时性、反射系统的快速反应等功能。 1.无人机的发展类型和最大的载重设计 无人机也就是通过地面人工遥控技术控制无人驾驶的飞机。通常是进行人工遥控或者进行预设程序时期可以自动按照预设路线进行飞行巡航。无人机因为机翼的类型分为固定翼、多旋翼等几种类型 我国的民航总局曾在2015年对轻小型无人飞机进行发布了相关的规定，其中在视线范围内或外进行遥控的飞机重量在116kg 之内的，起飞时全机重量要小于等于150kg，在空中飞行的稳定速度在100km/h 以内的，还有一种是起飞时全机重量小于等于5700kg 的，和需要受药的植物高度在15m 意外的植物保护型无人机，第三种是无人飞艇，充气后在4600m 3以下。 2.无人机的优势 2.1无人机的工作环境适应性极强。无人机可以适应很多人工驾驶飞机无法到达的环境区域，例如比较危险的地形或飞行质量较低的区域。无人机完全可以做到，例如灾区救援、重灾区援助、核实验区域、含有有害生物或化学物质的区域等。有效的避免了对人 身生命安全的损害。2.2无人机设备配置灵活，可适应很多高难度的任务。无人机因其机体的体积比较小，所以其飞行的距离和灵活性极强，因此对设备的配置应用也极为便利，能够通过载入不同的设备去针对不同的任务或地区进行执行飞行，无人机的每一项任务都需要搭载合适的云台负载物，所以，无人机可以将云台负载物的很多功能进行合力发挥，对很多需要具备灵活性的高难度任务进行高效的执行。 2.3无人机数据传输准确、及时。在如今信息技术高速发展的时代，通讯设备和人工智能都得到了极高的研究和开发，无线终端也成功的到了4G、5G 时代，无人机将无线终端进行技术融合，在执行任务过程中能够将采集到的影像信息和数据信息快速的传达到任务中心并且具有极高的准确性和可靠性。 3.无人机在林业系统中的有效应用 3.1无人机对林业系统森林资源调查作业中的应用。目前对无人机的应用非常的广泛，有效的提高了对森林资源的精准调查。在森林资源的调查工作当中，传统的调查手段有很多方式，例如测控技术、测树原理、遥感技术、抽样调查等等。如今无人机的应用可以通过对森林资源的调查进行整体数据的了解，如种类的区域分布、数量及树木质量、生长的情况等等进行系统的统计和分析，并对森林的生态环境资源的生长和消亡周期、动态变化规律和资源的整体布局等关系进行准确的调查分析得出具体的资源条件情况，以便为森林资源的计划管理和林业的资源储备进行提供精确的数据基础，并为发展方针和策略提供实际的理论依据。 传统的调查方式很容易因为人为的误差影响而对部分森林资源区域进行准确的调查和获得数据，往往 无人机在林业系统的应用 杨启云1 杨朝应2 （1.北京中林联林业规划设计研究院有限公司贵州分院，贵州 贵阳 550000； 2.遵义市林业科学研究所，贵州 遵义 563000） 摘 要：如今随着信息技术的高速发展，科学技术也飞速的进步，人们将现代化的技术应用到了生活和工作的方方 面面。尤其对一些环境要求比较严苛的行业工作带来的好处是十分巨大的。我们本次就针对无人机在林业系统中关于林业调查、森林防火、病虫害防治方面的有效应用进行阐述和分析。 关键词：无人机；林业系统；应用文章编号：ISSN2096-0743/2019-18-0069 （下转第71页）
6. 电池 多旋翼无人机上用的电池为锂聚合物电池 ( Li-polymer，又称高分子锂电池)，一般简称为锂电。锂聚合物电池具有能量密度高、小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性和低成本等多种明显优势，是一种新型电池。在形状上，锂聚合物电池具有超薄化特征，可以配合各种产品的需要，制作成各种形状与容量的电池，外包装为铝塑包装，有别于液态锂电的金属外壳，内部质量隐患可立即通过外包装变形而显示出来，比如鼓胀。 下面就以一块22.2V，10000mAh航拍动力电池为例说明，它一般是由6片额定电压为3.7V、容量10000mAh锂电芯串联而成，即常说的6S1P。也可以是6S2P，即由12片5000mAh的电池并联加串联组成的。这里要说明的是，6S1P要比6S2P 安全系数要高，因为1P要比2P的结构简单一倍，当然1P价格也要更高。 图2.21 22.2V，10000mAh航拍电池 无人机用锂电中，单片电芯电压3.7V是额定电压，是从平均工作电压获得。单片锂电芯的买际电压为2.75-4.2V，锂电上标示的电容量是4.2V放电至2.75V 所获得的电量，例如容量为10000mAh的电池如果以10000mA的电流放电可持续放电1小时，如果以5000mA电流放电则可以持续放电2小时。锂电必须保持在2.75-4.2V这个电压范围内使用。如电压低于2.75V则属于过度放电，锂电会膨胀，内部的化学液体会结晶，这些结晶有可能会刺穿内部结构层造成短路，甚至会让锂电电压变为零。充电时单片电压高于4.2V属于过度充电，内部化学反应过于激烈，锂电会鼓气膨胀，若继续充电会膨胀、燃烧。所以一定要用符合安全标准的正规充电器对电池进行充电，同时严禁对充电器进行私自改装，这可能会造成很严重的后果。
无人机设计手册及主要技术 容简介 独家《无人机设计手册》分上、下两册共十二章。 上册包括无人机系统总体设计，气动、强度、结构设计，动力装置，发射与回收系统，飞行控制与管理系统。 下册包括机载电气系统，指挥控制与任务规划，测控与信息传输，有人机改装无人机，综合保障设计，可靠性、维修性、安全性和环境适应性以及无人机飞行试验等。有关无人机任务设备、卫星中继通信的设计以及正在发展的无人机技术等容，有待手册再版时编入，使无人机设计手册不断成熟和丰富。 适用人群 本手册是国第一部较全面系统阐述无人机设计技术的工具书，不仅可作为无人机的设计参考，也可以作为院校无人机教学、无人机行业的工程技术人员和管理人员的参考书，并可供无人机部队试验人员使用。希望本手册的出版能对我国无人机研制工作的技术支持有所裨益。 作者简介 祝小平，现任西北工业大学无人机所总工程师，主要从事无人机总体设计、飞行控制与制导系统设计等研究工作。主持了工程型号、国防预研等国家重点项目多项，获国家和部级科学技术奖9项，其中国家科技进步一等奖1项，国防科技进步一等奖4项，获技术发明专利10项，荣立“国防科技工业武器装备型号研制”个人一等功，发表论著150多篇。先后入选国家级“新世纪百千万人才工程”、国防科技工业“511人才工程”和教育部“新世纪优秀人才支持计划”，获得“ 国防科技工业百名优秀博士、硕士”、“国防科技工业有突出贡献的中青年专家”、“省有突出贡献专家”和“科学中国人(2009)年度人物”等荣誉称号。 无人机相关GJB标准-融融网 gjb 8265-2014 无人机机载电子测量设备通用规 gjb 4108-2000 军用小型无人机系统部队试验规程 gjb 5190-2004 无人机载有源雷达假目标通用规 gjb 7201-2011 舰载无人机雷达对抗载荷自动测试设备通用规 gjb 5433-2005 无人机系统通用要求 gjb 2347-1995 无人机通用规
[键入文字] V1.1版 翎航智能科技工作室 培训 教材 多旋翼无人机知识手册
前言 随着多旋翼无人机的应用日趋广泛，多旋翼无人机的入门门槛越来越低，“到手飞”、个人航拍机等对操作人员的要求几乎是零，对毫无基本常识和经验的人来说也可以操作。但这些都为人身和财产安全埋下了巨大的隐患，出于以上考虑，本教材阐述了多旋翼无人机的基本原理、总结了飞行过程中的注意事项、操作方法、以及如何规避风险。这是一本适合飞行初学者的教材，旨在普及航空知识、和飞行常识等基本理论，根据经验提出在飞行中应该注意的问题和如何规避风险、应急处置等。 本教材的材料有些基于无人机方面的书籍，有些则基于航模飞行的经验，很多都是十分难得的第一手资料，因此可以作为飞行初学者的基础教程，也可以作为以拓宽知识面、开拓思路为主要目的的广大无人机爱好者的学习资料。 由于水平有限，时间仓促，书中疏漏之处在所难免，敬请读者朋友批评指正，以使我们在再版时修订。 作者
目录 前言................................................................................................... - 2 - 目录................................................................................................... - 3 - 第一章绪论 ....................................................................................... - 4 - 第二章系统组成及原理.................................................................... - 7 - 第三章飞行器 ................................................................................. - 18 - 第四章操作方法实例...................................................................... - 26 - 第五章其他细节 ............................................................................. - 45 - 第六章多旋翼无人机的作用与意义 .............................................. - 53 - 第七章与多旋翼无人机有关的航空法规及航空气象 ................... - 54 - 总结................................................................................................... - 66 - 参考文献 ........................................................................................... - 66 -