行業(yè)資訊
科普|無人機的四大關(guān)鍵系統(tǒng)
【摘要】無人機早已有之，不過之前一直是用于軍事，現(xiàn)在無人機正在快速發(fā)展，大范圍進入民用行業(yè)。你可能玩無人機已經(jīng)很長時間了，但是你知道一架體積并不大的民用無人機，上面集成了多少關(guān)鍵技術(shù)嗎？你知道民用無人機行業(yè)從無到有需要付出多少艱辛和努力嗎？中鐵城際小編為您一一解答。
無人機關(guān)鍵技術(shù)之數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)
數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)是無人機的重要技術(shù)組成，負責完成對無人機遙控、遙測、跟蹤定位和傳感器傳輸，上行數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)對無人機遙控、下行數(shù)據(jù)鏈執(zhí)行遙測、數(shù)據(jù)傳輸功能。普通無人機大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈，而中高空、長航時無人機則都會采用視距和超視距衛(wèi)通數(shù)據(jù)鏈。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展推動者無人機數(shù)據(jù)鏈向著高速、寬帶、保密、抗干擾的方向發(fā)展，無人機實用化能力將越來越強。往前看，隨著機載傳感器、定位的精細程度和執(zhí)行任務(wù)的復雜程度不斷上升，對數(shù)據(jù)鏈的貸款提出了很強的要求，未來隨著機載高速處理器的突飛猛進，預(yù)計幾年后現(xiàn)有射頻數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率將翻倍，未來在全天候要求低的領(lǐng)域可能還將出現(xiàn)激光通訊方式。
無人機四大關(guān)鍵技術(shù)之飛控系統(tǒng)
飛控子系統(tǒng)是無人機完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)和返場回收等整個飛行過程的核心系統(tǒng)，飛控對于無人機相當于駕駛員對于有人機的作用，我們認為是無人機最核心的技術(shù)之一。飛控一般包括傳感器、機載計算機和伺服作動設(shè)備三大部分，實現(xiàn)的功能主要有無人機姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大類。
其中，機身大量裝配的各種傳感器（包括角速率、姿態(tài)、位置、加速度、高度和空速等）是飛控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是保證飛機控制精度的關(guān)鍵，在不同飛行環(huán)境下、不同用途的無人機對傳感器的配置要求也不同。未來對無人機態(tài)勢感知、戰(zhàn)場上識別敵我、防區(qū)外交戰(zhàn)能力等方面的需求，要求無人機傳感器具有更高的探測精度、更高的分辨率，因此國外無人機傳感器中大量應(yīng)用了超光譜成像、合成孔徑雷達、超高頻穿透等新技術(shù)。
無人機關(guān)鍵技術(shù)之導航系統(tǒng)
導航系統(tǒng)向無人機提供參考坐標系的位置、速度、飛行姿態(tài)，引導無人機按照指定航線飛行，相當于有人機系統(tǒng)中的領(lǐng)航員。無人機載導航系統(tǒng)主要分非自主（GPS 等）和自主（慣性制導）兩種，但分別有易受干擾和誤差積累增大的缺點，而未來無人機的發(fā)展要求障礙回避、物資或武器投放、自動進場著陸等功能，需要高精度、高可靠性、高抗干擾性能，因此多種導航技術(shù)結(jié)合的 “慣性 + 多傳感器 +GPS+ 光電導航系統(tǒng)” 將是未來發(fā)展的方向。
無人機關(guān)鍵技術(shù)動力系統(tǒng)
不同用途的無人機對動力裝置的要求不同，但都希望發(fā)動機體積小、成本低、工作可靠：
1、無人機目前廣泛采用的動力裝置為活塞式發(fā)動機，但活塞式只適用于低速低空小型無人機；
2、對于一次性使用的靶機、自殺式無人機或?qū)?，要求推重比高但壽命可以短?-2h），一般使用渦噴式發(fā)動機；
3、低空無人直升機一般使用渦軸發(fā)動機，高空長航時的大型無人機一般使用渦扇發(fā)動機（美國全球鷹重達 12t）；
4、消費級微型無人機（多旋翼）一般使用電池驅(qū)動的電動機，起飛質(zhì)量不到 100 克、續(xù)航時間小于一小時。
隨著渦輪發(fā)動機推重比、壽命不斷提高、油耗降低，渦輪將取代活塞成為無人機的主力動力機型，太陽能、氫能等新能源電動機也有望為小型無人機提供更持久的生存力。
無人機關(guān)鍵技術(shù)之數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)
數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)是無人機的重要技術(shù)組成，負責完成對無人機遙控、遙測、跟蹤定位和傳感器傳輸，上行數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)對無人機遙控、下行數(shù)據(jù)鏈執(zhí)行遙測、數(shù)據(jù)傳輸功能。普通無人機大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈，而中高空、長航時無人機則都會采用視距和超視距衛(wèi)通數(shù)據(jù)鏈。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展推動者無人機數(shù)據(jù)鏈向著高速、寬帶、保密、抗干擾的方向發(fā)展，無人機實用化能力將越來越強。往前看，隨著機載傳感器、定位的精細程度和執(zhí)行任務(wù)的復雜程度不斷上升，對數(shù)據(jù)鏈的貸款提出了很強的要求，未來隨著機載高速處理器的突飛猛進，預(yù)計幾年后現(xiàn)有射頻數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率將翻倍，未來在全天候要求低的領(lǐng)域可能還將出現(xiàn)激光通訊方式。
無人機四大關(guān)鍵技術(shù)之飛控系統(tǒng)
飛控子系統(tǒng)是無人機完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)和返場回收等整個飛行過程的核心系統(tǒng)，飛控對于無人機相當于駕駛員對于有人機的作用，我們認為是無人機最核心的技術(shù)之一。飛控一般包括傳感器、機載計算機和伺服作動設(shè)備三大部分，實現(xiàn)的功能主要有無人機姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大類。
其中，機身大量裝配的各種傳感器（包括角速率、姿態(tài)、位置、加速度、高度和空速等）是飛控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是保證飛機控制精度的關(guān)鍵，在不同飛行環(huán)境下、不同用途的無人機對傳感器的配置要求也不同。未來對無人機態(tài)勢感知、戰(zhàn)場上識別敵我、防區(qū)外交戰(zhàn)能力等方面的需求，要求無人機傳感器具有更高的探測精度、更高的分辨率，因此國外無人機傳感器中大量應(yīng)用了超光譜成像、合成孔徑雷達、超高頻穿透等新技術(shù)。
無人機關(guān)鍵技術(shù)之導航系統(tǒng)
不同用途的無人機對動力裝置的要求不同，但都希望發(fā)動機體積小、成本低、工作可靠：
1、無人機目前廣泛采用的動力裝置為活塞式發(fā)動機，但活塞式只適用于低速低空小型無人機；
2、對于一次性使用的靶機、自殺式無人機或?qū)?，要求推重比高但壽命可以短?-2h），一般使用渦噴式發(fā)動機；
3、低空無人直升機一般使用渦軸發(fā)動機，高空長航時的大型無人機一般使用渦扇發(fā)動機（美國全球鷹重達 12t）；
4、消費級微型無人機（多旋翼）一般使用電池驅(qū)動的電動機，起飛質(zhì)量不到 100 克、續(xù)航時間小于一小時。
隨著渦輪發(fā)動機推重比、壽命不斷提高、油耗降低，渦輪將取代活塞成為無人機的主力動力機型，太陽能、氫能等新能源電動機也有望為小型無人機提供更持久的生存力。
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