无人机系统介绍资料
无人机系统科普知识
无人机系统科普知识
1、系统介绍
无人机系统是指利用无人机平台搭载各类任务载荷，用于完成遥感监测、中继通信、空投运输等作业任务的系统。
系统包含无人机平台、任务载荷、测控数据链、地面测控站、综合保障与维修。
无人机与卫星监测、地面监测等手段构成天、空、地一体化的无人机应用系统，具备全方位全天候快速、高效的监测能力。
2、系统性能
最大作业半径可达600km，最长作业时间可到8h，最大载荷能力可达60kg。
可搭载载荷设备包括可见光照相机、可见光摄像机、红外热像仪、SAR、激光雷达、高光谱相机等。
可生成的数据产品包括可见光照片、可见光视频、红外图像、SAR图像、三维点云等。
3、系统应用
主要应用在电力、通信、气象、农林、海洋、勘探、摄影、防灾减灾等领域。
此外，在缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等方面也有着良好的应用前景。
无人机系统概论
无人机系统概论无人机系统概论随着科学技术的迅猛发展，无人机系统已成为军事、民用等领域重要的技术手段。
无人机的出现，不仅为人类创造了更多便捷、高效的工具，也在某些特定领域取代了人类原本的工作。
无人机系统能够执行包括侦察、监视、侵略、武装、能源等在内的一系列任务，使作战效果更为显著，也带动了一批与之相关的高精尖技术的发展。
一、无人机系统的基本概念无人机系统是个完整的技术系统，包括飞行器、导航、通信、集中控制、成像、作战等一系列组件。
其中的飞行器常规被认为是一个自主的、半自主的或遥控的平台，为应用程序提供各种类型的支持。
而无人机通常是指没有人类驾驶员的飞机，可以是自主或遥控飞行，并通过预先编程的自动控制算法或人工控制实现飞行任务。
二、无人机大小的分类由于无人机的应用范围和用途的不同，无人机的大小也有严密的分类。
可按以下方式进行分类：1、微型无人机：长度在15厘米左右，重量在10克以下，也称“蚊子式无人机”，用于侦察、作物检测等领域。
2、小型无人机：也称轻型无人机，长度20-125厘米，重量1-25千克，用于测量、监测、搜索和侦察等领域。
3、中型无人机：长度2-6米，重量20-150千克，用于机场监控、灾害救援、边境巡逻等领域。
4、大型无人机：长度6-15米左右，重量300-500千克，用于搜索、侦察、攻击等军事领域。
5、特种无人机：长度15-20米左右，重量500千克以上，用于战争、战争后的灾害救援、矿山勘探等领域。
三、无人机系统的应用1、军事应用：近年来，无人机侦察、瞄准和攻击等作战功能已经成为重要的趋势，如美国以MQ-9 Reaper为代表的无人机，可实现长时间的侦查和打击，具有极高的杀伤力和远程作战能力。
2、民用应用：无人机技术在农业、石油、天文、地震、环境监测、电力监测等领域的使用日益增加，无人机用于关键设施的保卫和管道巡检。
3、研究应用：在科学研究中，无人机广泛应用于空气动力学、地理测绘、天文观测、环境检测等领域。
无人机概述及系统组成
无人机概述及系统组成无人机（UAV）的定义无人机驾驶航空器（UA：Unmanned Aircraft），是一架由遥控站管理（包括远程操纵或自主飞行）、不搭载操作人员的一种动力空中飞行器，采用空气动力为飞行器提供所需的升力，能够自动飞行或远程引导；既能一次性使用也能进行回收；能够携带致命性和非致命性有效负载。
以下简称无人机。
无人机系统的定义及组成无人机系统（UAS：Unmanned Aircraft System），也称无人驾驶航空器系统（RPAS：Remotely Piloted Aircraft System），是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统，无人机系统包括地面系统、飞机系统、任务载荷和无人机使用保障人员。
无人机系统驾驶员的定义无人机系统驾驶员，由运营人指派对无人机的运行负有必不可少职责并在飞行期间适时操纵飞行控制的人。
无人机系统的机长，是指在系统运行时间内负责整个无人机系统运行和安全的驾驶员。
无人机和航模的区别一、定义不同无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。
航空模型是一种重于空气的，有尺寸限制的，带有或不带有动力装置的，不能载人的航空器，就叫航空模型。
二、飞行方式不同唯一的区别在于是否有导航飞控系统，能否实现自主飞行。
通俗来说，无人机可以实现自主飞行，而航模不可以，必须由人来通过遥控器控制。
也就是无人机的本身是带了“大脑”飞行，可能“大脑”受限于人工智能，没有人脑灵光。
但是航模的“大脑”始终是在地面，在操纵人员的手上。
三、用途不同无人机更偏向于军事用途或民用特种用途，而航空模型更接近于玩具。
昆明劲鹰无人机专业从事航测无人机设备的设计、生产、销售、及航测航拍服务，费用低、技术强、工期短、精度高，是中国技术顶尖的航测航拍无人机设计制造及航飞服务商。
四、组成不同无人机比航模要复杂。
航空模型由飞行平台、动力系统、视距内遥控系统组成。
无人飞行器系统概论+复习材料_全_
无人飞行器系统概论 复习材料1、无人机定义：无人机是无人驾驶飞行器简称。
是一种由动力驱动，机上无人 驾驶，具有自动控制能力的飞行器。
2、无人机系统定义：以无人机为主体，配有相关的分系统，能完成特定任务的 一组设备。
3、无人机系统组成： 无人机系统一般由以下部分组成 a）无人机平台 b）测控与信息传输分系统 c）飞行控制与导航系统 d）任务载荷 e）发射与回收系统 f）地面运输与保 障系统 4、无人机系统分类： 微型无人机；重量一般不超过 1kg 小型无人机：重量一般不超过 20kg，航程不超过 30km 近程无人机：航程能达到 100km 中程无人机：航程能达到 500km 中空长航时无人机： 航程超过 500km， 续航时间 20 小时以上， 飞行高度 5000 到 10000m 高空长航时无人机：航程达到 10000km，续航时间 20 小时以上，飞行高度达 到 15000m 5、无人飞行器种类包括固定翼无人机、垂直起降无人机、飞艇等。
6、美国无人机系列： MQ-1 捕食者/Predator RQ-2 先锋/Pioneer RQ-3 暗星/Dark Star RQ-4 全球鹰/Global Hawk RQ-5 猎人/Hunter RQ-7 影子/Shadow200 MQ-8B 火力侦察兵/Fire Scout MQ-9 死神/Predator B 7、无人机系统最适合做的事 长时间枯燥的事、核污染、化学污染、战场前沿侦察、极端恶劣天气下飞行 8、升力系数曲线翼型的升力系数随迎角变化而变化。
在失速迎角前，基本是线性变 化的。
当迎角超过失速迎角时，升力系数会突然减小。
这个现象称为失 速。
9、升力公式 1 L = ρυ 2 SC lα α 2 其中：L 是升力，ρ 是空气密度，υ 是空气速度，S 是有效机翼面积，C lα 是升力线斜率， α 是攻角10、马赫数：物体飞行的速度与所处环境气体音速的比值。
无人机应用知识：无人机的遥控方式和通讯系统介绍
无人机应用知识：无人机的遥控方式和通讯系统介绍无人机是一种新型的载具，其广泛应用于军事和民用领域中。
它的遥控方式和通讯系统是保证无人机正常运行的关键因素，下面对这两个方面做一个详细介绍。
一、遥控方式无人机遥控方式主要包括手动遥控和自动遥控两种。
1.手动遥控手动遥控是指通过操纵手柄或操作面板控制无人机。
手动遥控是最广泛使用的无人机控制方式，适用于大多数无人机应用场合。
手动遥控主要由三个部分组成：操纵杆、控制板和显示屏。
2.自动遥控自动遥控是指通过预先编程的无人机控制系统，实现无人机的自主飞行。
自动遥控主要应用于需要进行大规模巡逻或高精度数据采集的场合。
自动遥控采用的是卫星导航系统、惯性导航系统和传感器等多种技术。
二、通讯系统无人机通讯系统主要分为两类：遥控通讯和数据通讯。
1.遥控通讯遥控通讯是指对无人机的控制指令进行传输的过程。
传输的方式包括无线电通讯和红外通讯两种。
一般采用无线电通讯。
2.数据通讯数据通讯是指将无人机实时采集到的数据实时传输到地面站以及后续处理系统中。
传输的方式主要是雷达和卫星通讯，传输速度快，具有高速率、长距离和越野通讯等优点。
三、无人机遥控和通讯系统的应用无人机的遥控和通讯系统广泛应用于军事和民用领域，如下所述：1.军事领域军事领域是无人机遥控和通讯系统的主要应用领域。
无人机在情报监视、空中侦察、空中作战支援、特种作战、反恐作战、救援行动等方面发挥着重要作用，遥控和通讯性能的稳定与高效是其关键。
2.民用领域民用领域主要包括农业、测绘、环保、消防和公安等。
无人机在农业领域中，可以用来检测作物生长状况，以及为农业生产提供信息支援；在温室农业中，可以帮助辅助控制温度和湿度；在测绘领域中，可以进行地形测量、建筑物测量和土地测量等。
总之，无人机的遥控和通讯系统是无人机稳定高效运行不可缺少的要素，其应用可以为军事和民用领域带来重大的经济和社会效益。
无人机应用知识：无人机的控制系统及算法介绍
无人机应用知识：无人机的控制系统及算法介绍无人机是一种无人驾驶的飞行器，大幅提升了人类的观察、勘察和采集能力。
无人机的控制系统和算法是无人机成功运作的关键，本文将为大家介绍无人机控制系统的工作原理和常用的算法。
一、无人机控制系统的工作原理无人机控制系统的核心是飞行控制器（Flight Controller，FC）。
飞行控制器主要包括传感器、CPU、调制解调器和电源系统等组成，其中传感器和CPU是最为重要的部分。
1.传感器飞行控制器的传感器主要包括以下几种：（1）加速度计（Accelerometer）：用于测量飞行器的加速度，确定其加速度的大小和方向。
（2）陀螺仪（Gyroscope）：用于测量飞行器的角速度，确定其旋转速度和方向。
（3）磁力计（Magnetometer）：用于测量飞行器所处的磁场，确定其所在的方向。
（4）气压计（Barometer）：用于测量飞行器所处的高度，确定其海拔高度。
2. CPU飞行控制器中的CPU负责运算和控制，其主要功能包括数据采集、信号处理、控制计算和控制输出等。
通过分析传感器采集的数据，CPU可以得到飞行器的实时状态信息，从而根据预设的控制算法进行计算，输出给各个执行机构控制指令，从而调整飞行器的运动状态。
3.调制解调器调制解调器是飞行控制器与地面站进行通信的设备，主要负责接收地面站发送的指令，并将飞行器状态信息上传到地面站。
4.电源系统飞行控制器需要电源供电，无人机通常使用锂电池作为主要电源。
电源系统设计不当会对飞行控制器的性能产生影响，例如电源电压波动会导致飞行控制器输出的控制指令不稳定。
二、常用的无人机控制算法无人机的控制算法是控制系统重要的组成部分，其好坏直接决定着飞行器飞行的稳定性和精度。
以下是几种常用的无人机控制算法。
1. PID控制算法PID控制算法是一种常见的飞行器控制算法，其作用是通过将飞行器的状态与期望状态之间的误差作为控制量，不断调整飞行器的姿态以尽可能减小误差。
无人机里的工作原理是
无人机里的工作原理是
无人机（Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV）的工作原理是通过无线电遥控或预先设定的自主飞行路径实现操控和飞行。
它们通常由以下几个主要部件组成：
1. 机身结构：无人机的机身一般由轻质复合材料制成，以提高飞行效率和减少重量。
2. 电池系统：无人机的动力来源主要是电池。
电池的电量和能量密度直接决定了无人机的飞行时间和载荷能力。
3. 无线通信系统：无人机通过无线电信号与地面控制站或其他通信设备进行数据传输，包括飞行控制指令、传感器数据和图像视频等。
4. 飞行控制系统：飞行控制系统是无人机的核心，由包括加速度计、陀螺仪、电子罗盘等传感器和飞行控制器组成，用于实时监测飞行状态，稳定飞行姿态并执行操控指令。
5. 卫星导航系统：无人机通常通过全球定位系统（GPS）等卫
星导航系统进行定位和导航，以实现自主飞行和目标定位。
6. 航空器动力系统：无人机的动力系统通常由电机和螺旋桨组成，通过电能驱动螺旋桨旋转产生推力，以实现飞行。
7. 传感器和摄像设备：无人机通常配备各种传感器和摄像设备，如多光谱传感器、红外相机、摄像头等，用于收集环境信息、
目标识别和任务执行等。
基于这些主要部件的组合和协同工作，无人机能够实现各种任务，包括航拍、飞行勘测、灾害救援、军事侦察等。
无人机飞控系统设计与开发
无人机飞控系统设计与开发一、介绍无人机飞控系统无人机（UAV）是一种不需要搭载人员而能够自主飞行的飞行器。
由于其具备覆盖面广、灵活性高等优点，因此在军事、民用、科研等领域都得到了广泛应用。
无人机飞行离不开飞控系统的支持，它掌握着飞机的动力、定位控制和传感数据处理等关键技术，从而实现飞行安全和目标精确控制。
二、无人机飞控系统的概述无人机飞控系统通常包括传感器、处理器、存储器、数据通信模块和作业设备。
其中，传感器用于感知外部环境，包括加速度计、陀螺仪、罗盘等，处理器用于运算和控制，存储器则是数据的缓存和存储。
由于无人机需要与人类进行通信，因而数据通信模块也是必不可少的组成部分。
作业设备则依据无人机的实际用途不同而有所差异，例如军用无人机可能装配炸弹和导弹等武器，而民用无人机则主要用于航拍、作物保护等领域。
三、无人机飞控系统设计与开发的关键技术1、传感器选择和定位传感器是无人机飞控系统必不可少的核心组成部分之一。
传感器的选择直接影响系统的性能和稳定性。
由于无人机搭载传感器需满足体积小、重量轻、性能可靠等要求，因此传感器的选择和定位需要经过仔细的考虑和配合。
比较常用的传感器有加速度计、陀螺仪、罗盘、气压计等。
2、信息传输信息传输模块是在飞行途中向地面控制中心传输各种数据的设备。
由于无人机的高速飞行速度和长时间稳定飞行的要求，只有采用高效的数据传输技术，才能保证及时且准确地传递数据。
常用的数据传输技术主要包括无线电波以及蓝牙等短距离无线传输技术。
3、控制器设计控制器是无人机飞控系统的核心部分，其主要特点是强大的运算能力和高度自动化。
控制器可以将传感器探测到的数据进行计算和处理，并产生控制指令，将其传达给飞行器的各项部件。
控制器种类繁多，智能控制器、模糊控制器、PID控制器等都常被应用于无人机飞控系统设计中。
4、程序设计飞控系统的程序设计包括上位机程序和下位机程序两个部分。
上位机程序主要处理PC机或其他设备与飞行器之间的数据传输和控制调度，下位机程序则针对飞机的各项控制任务进行编程，以实现稳定、精准的控制。
第1章 无人机系统概述
第1章 无人机系统概述 无人机的性能指标
9.可靠性 可靠性是指在执行预期任务期间，无故障运行的可能性。 10.发射回收方式 常用的发射方式有轨道发射、火箭发射、滑跑发射、空中发射和 垂直起飞等几种常用的回收方式有降落伞回收、空中回收、拦截 网回收、起落架滑轮着陆、气垫着陆和垂直着陆等类型。
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第无人1机章的用途 无人机系统概述 无人机的用途
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第无人1机章的用途 无人机系统概述 军用无人机的发展
1.微型化无人机 微型无人机在军事领域的使用愈加广泛，由于其体积小，成本低，未来的 战场需要更多的这种无人机， 2.高空、高速无人机 对于无人机的发展，需要新型的高空、长航动力装置，实现无人机在高危 险高强度的条件下工作，能完成高空作业，高速作业。 3.隐形无人机 高隐蔽材料，防噪声控制是提高无人机的作战效能和战场生存能力的必要 条件。 4.攻击无人机 随着无人机在军事领域的广泛应用，攻击无人机的发展极为性能指标
5.本体尺寸 无人机机体的尺寸能够影响其使用性能和抵抗恶劣环境的能力。 6.有效载荷质量 有效载荷质量是衡量无人机能够携带任务载荷多少的重要指标。 7.爬升率 爬升率是指在一定飞行质量和一定的发动机工作状态下，无人机在单位时 间内上升的高度。 8.经济型 无人机的设计、制造和维护成本是一项重要的指标。
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第无人1机章的用途 无人机系统概述 无人机的用途
5.无人机检测气体污染源 有助于我们更好地了解特定地点的污染气体排放量，得出更准确的分析 结果。 6.无人机电力巡检 进行电力杆塔、基站铁塔巡检，完成各类现场勘查工作，提升工作效率。 7.水下无人机 用于水下摄影，让使用者无需进入水中也能拍摄到水下画面，可以使用 它来探索神秘的水下空间。 8.无人机旅拍 能够通过运动预测软件和传感器确定自己的行进路线，同时具备360度 全景和跟踪模式，从而可以在空中跟随着用户进行拍摄，让用户轻松地 完成全方位的自拍。
无人机概述与系统组成
---无人机概述及系统组成无人机（ UAV）的定义无人机驾驶航空器（UA： Unmanned Aircraft ），是一架由遥控站管理（包括远程操纵或自主飞行）、不搭载操作人员的一种动力空中飞行器，采用空气动力为飞行器提供所需的升力，能够自动飞行或远程引导；既能一次性使用也能进行回收；能够携带致命性和非致命性有效负载。
以下简称无人机。
无人机系统的定义及组成无人机系统（ UAS：Unmanned Aircraft System），也称无人驾驶航空器系统（RPAS：Remotely Piloted AircraftSystem），是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统，无人机系统包括地面系统、飞机系统、任务载荷和无人机使用保障人员。
无人机系统驾驶员的定义无人机系统驾驶员，由运营人指派对无人机的运行负有必不可少职责并在飞行期间适时操纵飞行控制的人。
无人机系统的机长，是指在系统运行时间内负责整个无人机系统运行和安全的驾驶员。
无人机和航模的区别一、定义不同无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。
航空模型是一种重于空气的，有尺寸限制的，带有或不带有动力装置的，不能载人的航空器，就叫航空模型。
二、飞行方式不同唯一的区别在于是否有导航飞控系统，能否实现自主飞行。
通俗来说，无人机可以实现自主飞行，而航模不可以，必须由人来通过遥控器控制。
也就是无人机的本身是带了“大脑”飞行，可能“大脑”受限于人工智能，没有人脑灵光。
但是航模的“大脑”始终是在地面，在操纵人员的手上。
三、用途不同无人机更偏向于军事用途或民用特种用途，而航空模型更接近于玩具。
昆明劲鹰无人机专业从事航测无人机设备的设计、生产、销售、及航测航拍服务，费用低、技术强、工期短、精度高，是中国技术顶尖的航测航拍无人机设计制造及航飞服务商。
四、组成不同无人机比航模要复杂。
航空模型由飞行平台、动力系统、视距内遥控系统组成。
无人机理论概述知识
无人机理论概述知识一、无人机概述无人机定义：无人机驾驶航空器(UA--Unmanned Aircraft),是一架由遥控站管理(包括远程操控或自主飞行)的航空器，也成为遥控驾驶航空器(RPA--Remotely Piloted Aircraft)，以下简称无人机。
无人机系统(UAS--Unmanned Aircraft System)：也称为无人驾驶航空器系统，是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指令与控制数据链路以及颇准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统。
无人机系统驾驶员：负有必不可少职责并在飞行期间适时操纵飞行的人。
无人机系统的机长：负责整各无人机系统运行和安全的驾驶员。
二、无人机的分类无人机可安飞行平台构型、用途、尺度、活动半径、任务高度等方法进行分类。
1.按飞行平台构型分类：固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。
2.按用途分类：无人机可分为军用无人机和民用无人机。
军用无人机可分为侦查无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等;民用无人机可分为巡查/监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。
3.按尺度分类(民航法规)：无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。
微型无人机，是指空机质量小于等于7kg的无人机。
轻型无人机，是指空机质量大于7kg，但小于等于116kg的无人机，企鹅全马力平飞中，校正空速小于200km/h(55n mile/h)，升限小鱼3000m。
小型无人机，是指空机质量小于等于5700kg的无人机，微型和轻型无人机除外。
大型无人机，是指空机质量大于5700kg的无人机。
4.按活动半径分类：无人机可分为超近程无人机、进程无人机、短程无人机、中程无人机和远程无人机。
超近程无人机活动半径在15km以内;近程无人机活动半径在15~50km之间;短程无人机活动半径50~200km之间;中程无人机活动半径在200~800km之间;远程无人机活动半径大于800km。
无人机控制系统介绍
雷达跟踪 无线电跟踪 直接估计
1 无人机控制系统的必要性
1.2.4 通信链路 上行
发送飞行路径数据并储存 人在回路时，实时发送飞行控制指令 发送控制命令至机载任务载荷和附属设备 发送相关位置更新信息到惯导/自动飞行控制系统
1 无人机控制系统的必要性
1.2 无人机系统组成
飞行器
控制站
通讯链路
有效载荷
• 飞行平台 • 动力装置 • 导航飞控 • 电气系统 • 电源系统
• 显示系统 • 接口系统 • 操纵系统 • 软件系统
• 图像传输 • 数字传输 • 机载系统 • 地面系统
• 通讯设备 • 图像设备 • 武器系统 • 其他设备
2 无人机控制系统指标与结构
机载部分 MTI姿态模块
三轴MEMS陀螺仪 三轴MEMS 加速度计 三轴磁阻传感器 DSP UART
主处理器
PWM PWM PWM PWM PWM
PWM
电机调速器 电机调速器
电机调速器
电机1 电机2
电机3
电机调速器 电机调速器 电机调速器
电机4 电机5 电机6
控制手柄
Xbee 通讯模块 遥控器 图像传输系统 接收机 2.4GHz
下行
发送有关飞机的位置信息到控制站 发送任务载荷图像和数据到控制站 发送飞机状态信息
1 无人机控制系统的必要性 1.3 无人机自主能力分级
美国公布的无人机自主能力分级图
1 无人机控制系统的必要性
1.3 无人机自主能力分级
• 制约无人机达到高级别自 主能力的因素： • 计算机技术（运算速度） • 通信技术（带宽和速度） • 人工智能技术（认知能 力、理论模型和计算方 法等）
无人机原理与构造
无人机原理与构造
无人机，又称无人驾驶飞行器，是一种不需要人操控就能自主飞行的飞行器。
它的出现给人类带来了许多便利，可以应用于军事侦察、农业喷洒、自然灾害勘测等领域。
本文将从无人机的原理和构造两个方面进行介绍。
首先，我们来谈谈无人机的原理。
无人机的飞行原理与有人飞机类似，都是利
用空气动力学的原理来实现飞行。
无人机主要包括机翼、发动机、飞行控制系统等部件。
机翼产生升力，发动机提供动力，飞行控制系统控制飞行姿态和方向。
无人机的飞行控制系统采用了先进的航空电子技术，能够实现自主飞行、自动悬停、自动避障等功能。
其次，我们来探讨一下无人机的构造。
无人机的构造包括机身、机翼、尾翼、
发动机、螺旋桨、飞行控制系统等部件。
机身是无人机的主体结构，承载着其他部件，通常采用轻质材料制造，以提高飞行效率和续航能力。
机翼是产生升力的部件，通常采用对称翼型或者半对称翼型，以提高飞行稳定性和升力系数。
尾翼是控制飞行姿态和方向的部件，通常采用升降舵和方向舵来实现。
发动机和螺旋桨提供动力，通常采用涡轮发动机和可变螺距螺旋桨来实现高效率的飞行。
飞行控制系统是无人机的大脑，通过飞控芯片、惯性导航系统、GPS等设备来实现飞行控制和导航功能。
总的来说，无人机的原理和构造是密不可分的，原理决定了构造，构造体现了
原理。
无人机的飞行原理是基于空气动力学的理论，构造是通过机身、机翼、尾翼、发动机、螺旋桨、飞行控制系统等部件来实现的。
只有充分理解无人机的原理和构造，才能更好地应用和改进无人机技术，为人类社会的发展做出更大的贡献。
无人机结构及系统
第1章无人机结构与系统㊀㊀无人机结构与系统分为结构和系统两个方面,其中无人机结构主要是指无人机的硬件结构,无人机系统主要是指无人机动力系统㊁控制站㊁飞行控制系统㊁通信导航系统㊁任务载荷系统和发射回收系统等㊂1.1 无人机概述㊀㊀18世纪后期,热气球在欧洲升空,迈出了人类翱翔天空的第一步㊂20世纪初期,美国莱特兄弟的 飞行者 号飞机试飞成功,开创了现代航空的新篇章㊂20世纪40年代初期第二次世界大战时,德国成功发射大型液体火箭V-2,把航天理论变成现实㊂1961年,苏联航天员加加林乘坐 东方1号 宇宙飞船在最大高度为301k m的轨道上绕地球一周,揭开了人类载人航天器进入太空的新篇章㊂无人机的起源可以追溯到第一次世界大战,1914年英国的两位将军提出了研制一种使用无线电操纵的小型无人驾驶飞机用来空投炸弹的建议,得到认可并开始研制㊂1915年10月,德国西门子公司成功研制了采用伺服控制装置和指令制导的滑翔炸弹㊂1916年9月12日,第一架无线电操纵的无人驾驶飞机在美国试飞㊂1917 1918年,英国与德国先后研制成功无人遥控飞机㊂这些被公认为是遥控无人机的先驱㊂随后,无人机被逐步应用于靶机㊁侦察㊁情报收集㊁跟踪㊁通信和诱饵等军事任务中,新时代的军用无人机很大程度上改变了军事战争和军事调动的原始形式㊂与军用无人机的百年历史相比,民用无人机技术要求低㊁更注重经济性㊂军用无人机技术的民用化降低了民用无人机市场进入门槛和研发成本,使得民用无人机得以快速发展㊂目前,民用无人机已广泛应用于航拍㊁航测㊁农林植保㊁巡线巡检㊁防灾减灾㊁地质勘测㊁灾害监测和气象探测等领域㊂未来,无人机将在智能化㊁微型化㊁长航时㊁超高速㊁隐身性等方向上发展,无人机的市场空间和应用前景非常广阔㊂中国民用航空局飞行标准司在2016年7月11日颁布的‘民用无人机驾驶员管理规定“(A C-61-F S-2016-20-R1),其对无人机及相关概念作了定义㊂无人机组装与调试2㊀无人机(U n m a n n e dA e r i a l,U A)是指由控制站管理(包括远程操纵或自主飞行)的航空器,也称远程驾驶航空器(R e m o t e l y P i l o t e dA i r c r a f t,R P A)㊂无人机系统(U n m a n n e dA e r i a l S y s t e m s,U A S)是指由无人机㊁相关的控制站㊁所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统,也称远程驾驶航空器系统(R e m o t e l y P i l o t e dA i r c r a f t S y s t e m s,R P A S)㊂一种典型的无人机系统如图1-1所示㊂图1-1㊀一种典型的无人机系统无人机系统驾驶员是指由运营人指派㊁对无人机的运行负有必不可少职责㊁并在飞行期间适时操纵无人机的人㊂控制站也称遥控站㊁地面站,是无人机系统的组成部分,包括用于操纵无人机的设备㊂指令与控制数据链路(C o m m a n d a n dC o n t r o lD a t aL i n k,C2)是指无人机和控制站之间以飞行管理为目的的数据链接㊂1.无人机的优势㊀㊀与有人机相比,无人机具有以下优势㊂(1)机上没有驾驶员,无须配备生命保障系统,简化了系统㊁减轻了重量㊁降低了成本㊂(2)机上没有驾驶员,执行危险任务时不会危及飞行员安全,更适合执行危险性高的任务㊂(3)机上没有驾驶员,可以适应更激烈的机动飞行和更加恶劣的飞行环境,留空时间也不会受到人所固有的生理限制㊂(4)无人机在制造㊁使用和维护方面的技术门槛与成本相对更低㊂制造方面:放宽了冗余性和可靠性指标,放宽了机身材料㊁过载㊁耐久等要求㊂使用方面:使用相对简单,训练更易上手,且可用模拟器代替真机进行训练,节省了真机的实际使用寿命㊂维护方面:维护相对简单,维护成本低㊂(5)无人机对环境要求较低,包括起降环境㊁飞行环境和地面保障等㊂(6)无人机相对重量轻㊁体积小㊁结构简单,应用领域广泛㊂2.无人机的局限性与有人机相比,无人机具有以下局限性㊂第1章 无人机结构与系统3㊀(1)无人机上没有驾驶员和机组人员,对导航系统和通信系统的依赖性更高㊂(2)无人机放宽了冗余性和可靠性指标,降低了飞行安全㊂当发生机械故障或电子故障时,无人机及机载设备可能会产生致命损伤㊂(3)无人机的续航时间相对较短,尤其是电动无人机㊂(4)无人机遥控器㊁地面站㊁图传㊁数传电台等设备的通信频率和地面障碍物等,限制了无人机系统的通信传输距离,限制了无人机的飞行范围㊂,决定了无人机的抗风㊁抗雨能力有限㊂目前,无人机的用途广泛,种类繁多,型号各异,各具特点㊂按应用领域的不同,无人机可分为军用无人机㊁民用无人机和科研无人机㊂按飞行航程的不同,无人机可分为超近程无人机㊁近程无人机㊁短程无人机㊁中程无人机和远程无人机,具体分类如表1-1所示㊂表1-1㊀无人机的分类(按飞行航程分)无人机的分类无人机的飞行航程/k m超近程无人机<15近程无人机15~50短程无人机50~200中程无人机200~800远程无人机>800按飞行高度的不同,无人机可分为超低空无人机㊁低空无人机㊁中空无人机㊁高空无人机和超高空无人机,具体分类如表1-2所示㊂表1-2㊀无人机的分类(按飞行高度分)无人机的分类无人机的飞行高度/m超低空无人机0~100低空无人机100~1000中空无人机1000~7000高空无人机7000~18000超高空无人机>18000按中国民用航空局飞行标准司2016年发布的咨询通告‘民用无人机驾驶员管理规定“(A C-61-F S-2016-20-R1),无人机可分为9类,具体分类如表1-3所示㊂表1-3㊀无人机的分类(按民航法规分)无人机的分类空机重量/k g起飞重量/k gⅠ0<空机重量/起飞重量ɤ1.5Ⅱ1.5<空机重量ɤ41.5<起飞重量ɤ7Ⅲ4<空机重量ɤ157<起飞重量ɤ25Ⅳ15<空机重量ɤ11625<起飞重量ɤ1504㊀无人机组装与调试续表无人机的分类空机重量/k g 起飞重量/k g Ⅴ植保类无人机Ⅵ无人飞艇Ⅶ超视距运行的Ⅰ㊁Ⅱ类无人机Ⅷ116<空机重量ɤ5700150<起飞重量ɤ5700Ⅸ空机重量/起飞重量>5700按国务院㊁中央军委空中交通管制委员会(以下简称国家空管委)组织起草并于2018年年初面向社会公开征求意见的‘无人驾驶航空器飞行管理暂行条例(征求意见稿)“规定,根据运行风险大小,民用无人机可分为微型无人机㊁轻型无人机㊁小型无人机㊁中型无人机和大型无人机,具体分类如表1-4所示㊂表1-4㊀无人机的分类(按运行风险大小分)无人机的分类无人机的运行风险大小微型无人机空机重量小于0.25k g ,设计性能同时满足飞行真高不超过50m ㊁最大飞行速度不超过40k m /h ㊁无线电发射设备符合微功率短距离无线电发射设备技术要求的无人机轻型无人机同时满足空机重量不超过4k g ㊁最大起飞重量不超过7k g ㊁最大飞行速度不超过100k m /h ,具备符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被监视能力的无人机(不包括微型无人机)小型无人机空机重量不超过15k g ,或最大起飞重量不超过25k g 的无人机(不包括微型无人机㊁轻型无人机)中型无人机最大起飞重量超过25k g 不超过150k g ,且空机重量超过15k g 的无人机大型无人机最大起飞重量超过150k g 的无人机按飞行平台构型的不同,无人机可分为固定翼无人机㊁无人直升机㊁多旋翼无人机㊁伞翼无人机㊁扑翼无人机㊁无人飞艇和混合式无人机等㊂1.固定翼无人机图1-2㊀固定翼无人机固定翼无人机是指由动力装置产生前进的推力或拉力,由机身固定的机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的无人机㊂一种典型的固定翼无人机如图1-2所示㊂其特点:载荷大㊁续航时间长㊁航程远㊁飞行速度快㊁飞行高度高,但起降受场地限制㊁无法悬停㊂2.无人直升机无人直升机是指依靠动力系统驱动一个或多个旋翼产生升力和推进力,实现垂直起落及悬停㊁前飞㊁后飞㊁定点回转等可控飞行的无人机㊂一种典型的无人直升机如图1-3所示㊂按旋翼数量和布局方式的不同,无人直升机可分为单旋翼带尾桨无人直升机㊁共轴式双旋翼无人直升机㊁纵列式双旋翼无人直升机㊁横列式双旋翼无人直升机和带翼式无人直升机等不同类型㊂第1章 无人机结构与系统5㊀图1-3㊀无人直升机其特点:可垂直起降㊁可悬停㊁操作灵活㊁可任意方向飞行,但结构复杂㊁故障率较高㊂与固定翼无人机相比,飞行速度低㊁油耗高㊁载荷小㊁航程短㊁续航时间短㊂3.多旋翼无人机多旋翼无人机是指具有3个及以上旋翼轴提供升力和推进力的可垂直起降的无人机㊂一种典型的多旋翼无人机如图1-4所示㊂图1-4㊀多旋翼无人机与无人直升机通过自动倾斜器㊁变距舵机和拉杆组件来实现桨叶的周期变距不同,多旋翼无人机的旋翼总距是固定不变的,通过调整不同旋翼的转速来改变单轴推进力的大小,从而改变无人机的飞行姿态㊂其特点:结构简单㊁价格低廉㊁操作灵活㊁可向任意方向飞行,但有效载荷较小㊁续航时间较短㊂无人机结构主要是指无人机的硬件结构㊂如前所述,无人机按飞行平台构型的不同可分为固定翼无人机㊁无人直升机㊁多旋翼无人机㊁伞翼无人机㊁扑翼无人机和无人飞艇等㊂无人机系统主要是指无人机动力系统㊁控制站㊁飞行控制系统㊁通信导航系统㊁任务载荷系统和发射回收系统等㊂(1)动力系统:用以提供无人机飞行所需要的动力,使无人机能够安全进行各项飞行活动㊂(2)控制站:用以监测和控制无人机的飞行全过程㊁全部载荷㊁通信链路等,并能检测故障及时报警,再采取相应的诊断处理措施㊂6㊀无人机组装与调试(3)飞行控制系统:用以作为无人机系统的 大脑 部分,对无人机姿态稳定和控制㊁无人机任务设备管理和应急控制等都有重要影响,对其飞行性能起决定性的作用㊂(4)通信导航系统:用以保证遥控指令能够准确传输,以及无人机能够及时㊁可靠㊁准确地接收㊁发送信息,以保证信息反馈的可靠性㊁精确度㊁实时性及有效性㊂(5)任务载荷系统:用以实现无人机飞行要完成的特定任务㊂(6)发射回收系统:用以保证无人机顺利升空以达到安全的高度和速度飞行,并在执行完任务后从天空安全回落到地面㊂1.2 无人机的基本结构本书主要介绍固定翼无人机㊁无人直升机和多旋翼无人机3种机型的组装和调试,后续相关章节对这3种机型的基本结构做了较为详尽的介绍,所以本节在此仅对此3种机型做简单介绍㊂固定翼无人机一般由机翼㊁机身㊁尾翼㊁起落装置和动力装置5个部分组成㊂(1)机翼主要由翼梁㊁纵墙㊁桁条㊁翼肋和蒙皮等组成,主要功能是产生飞行所需要的升力㊂(2)机身主要由纵向骨架桁梁和桁条㊁横向骨架普通隔框和加强隔框㊁蒙皮等组成,主要功能是装载燃料和设备,并将机翼㊁尾翼㊁起落装置等连成一个整体㊂(3)尾翼主要由水平尾翼和垂直尾翼两部分组成,主要功能是稳定和操纵无人机的俯仰与偏转㊂(4)起落装置主要由支柱㊁减振器㊁机轮和收放机构等组成,主要功能是支撑无人机的起飞㊁着陆滑跑㊁滑行和停放等㊂(5)动力装置包括油动和电动两种,其中油动动力装置主要由螺旋桨㊁发动机㊁舵机和辅助系统等组成,电动动力装置主要由电池㊁电调㊁电动机和螺旋桨等组成㊂动力装置的主要功能是产生拉力(螺旋桨式)或推力(喷气式),使无人机产生相对空气的运动㊂无人直升机一般由机身㊁主旋翼㊁尾桨㊁操纵系统㊁传动系统㊁电动机或发动机㊁起落架等组成㊂(1)无人直升机机身与固定翼无人机机身结构和功能类似,主要功能是装载燃料㊁货物和设备等,同时作为无人直升机安装基础将各部分连成一个整体㊂机身是直接承受和产生空气动力的部件,还具有承载和传力的作用,承受各种装载的载荷和各类动载荷㊂(2)主旋翼主要由桨叶和桨毂组成,主要功能是将旋转动能转换成旋翼升力和拉力㊂(3)尾桨一般安装在尾梁后部或尾斜梁或垂尾上,主要功能是平衡旋翼的反扭矩㊁改变尾桨的推力(或拉力),实现对直升机的航向控制㊁对航向起稳定作用和提供一部分升力等㊂尾桨分为推式尾桨和拉式尾桨㊂(4)操纵系统主要由自动倾斜器㊁座舱操纵机构和操纵线系等组成,主要功能是用来控第1章 无人机结构与系统7㊀制无人直升机的飞行㊂无人直升机的垂直㊁俯仰㊁滚转和偏航4种运动形式分别对应总距操纵㊁纵向操纵㊁横向操纵和航向操纵4个操纵㊂(5)传动系统主要由主减速器㊁传动轴㊁尾减速器及中间减速器组成,主要功能是将发动机的动力传递给主旋翼和尾桨㊂多旋翼无人机一般由机架㊁动力装置和飞控等组成㊂(1)机架主要由机臂㊁中心板和脚架等组成,也有采用一体化设计的机架㊂机架的主要功能是承载其他构件的安装㊂(2)多旋翼无人机的动力装置通常采用电动系统,主要由电池㊁电调㊁电动机和螺旋桨4个部分组成㊂(3)飞控主要由陀螺仪㊁加速度计㊁角速度计㊁气压计㊁G P S㊁指南针和控制电路等组成,主要功能是计算并调整无人机的飞行姿态,控制无人机自主或半自主飞行㊂1.3 无人机动力系统无人机动力系统为无人机提供动力,使无人机能够进行飞行活动㊂无人机动力系统有3种类型,即以电池为能源的电动系统㊁以燃油类发动机为动力的油动系统和油电混动系统㊂目前油电混合系统更多地应用于汽车中,在无人机领域较少使用㊂电动系统是将化学能转化为电能再转化为机械能,为无人机飞行提供动力的系统,由电池㊁调速系统㊁电动机㊁螺旋桨4个部分组成㊂1.电池电池主要为无人机提供能量,有镍镉㊁镍氢㊁锂离子㊁锂聚合物电池㊂考虑到电池的重量和效率问题,无人机多采用锂聚合物电池,如图1-5所示㊂电压分为额定电压㊁开路电压㊁工作电压和充电电压等,符号为U,单位为伏特(V)㊂额定电压是指电池工作时公认的标准电压,例如锂聚合物电池为3.7V;开路电压是指无负载使用情况下的电池电压;工作电压是指电池在负载工作情况下的放电电压,它通常是一个电压范围,例如锂聚合物电池的工作电压为3.7~4.2V;充电电压是指外电路电压对电池进行充电时的电压,一般充电电压要大于电池开路电压㊂电池容量是指电池储存电量的大小,电池容量分为实际容量㊁额定容量㊁理论容量,符号为C,单位为毫安时(m A㊃h)㊂实际容量是指在一定放电条件下,在终止电压前电池能够放出的电量;额定容量是指电池在生产和设计时,规定的在一定放电条件下电池能够放出的最低电量;理论容量是指根据电池中参加化学反应的物质计算出的电量㊂电池倍率,一般充放电电流的大小常用充放电倍率来表示,即充放电倍率=充放电电流/额定容量,符号为C;例如,额定容量为10m A㊃h的电池用4A放电时,其放电倍率为0.4C;1000m A㊃h㊁10C的电池,最大放电电流=1000ˑ10m A=10000m A=10A㊂8㊀无人机组装与调试2.调速系统电调(E l e c t r o n i c S p e e dC o n t r o l l e r ,E S C ),全称电子调速器,如图1-6所示㊂它的主要功能是将飞控板的控制信号进行功率放大,并向各开关管送去能使其饱和导通和可靠关断的驱动信号,以控制电动机的转速㊂因为电动机的电流是很大的,正常工作时通常为3~20A ㊂飞控没有驱动无刷电动机的功能,需要电调将直流电源转换为三相电源,为无刷电动机供电㊂同时电调在多旋翼无人机中也充当了电压变化器的作用,将11.1V 的电源电压转换为5V 电压给飞控㊁遥控接收机供电,如果没有电调,飞控板根本无法承受这样大的电流㊂图1-5㊀锂聚合物电池㊀㊀图1-6㊀电子调速器电调两端都有接线,输入线与电池相连,输入电流;输出线与电动机相连,用以调整电动机转速㊂无刷电调有3根输出线,信号线与飞控连接,接收飞控信号并给飞控供电㊂3.电动机电动机旋转带动桨叶使无人机产生升力和推力,通过对电动机转速的控制,可使无人机完成各种飞行状态㊂有刷电动机中的电刷在电动机运转时产生电火花会对遥控无线电设备产生干扰,且电刷会产生摩擦力,噪声大,目前在无人机领域已较少使用,更多采用的是无刷电动机㊂外转子型无刷电动机的工作原理:电动机的转子在外面,而定子在内部,转子内侧有两个永久性磁铁,一个是N 极,一个是S 极,电动机的定子结构是线圈,也就是电磁铁,定子在内部是固定不动的,如图1-7所示㊂利用磁铁异性相吸的原理,给定子线圈通电如图1-7(a)所示,外面的转子由于异性相吸的原理会逆时针转动,让自己的N 极靠近定子电磁铁的S 极,自己的S 极靠近定子电磁铁的N 极㊂此时线圈停止通电,让下一个线圈通电,即图中标B 的线圈通电流㊂这样永磁铁就因异性相吸的原理继续逆时针转动追赶下一个电磁铁目标,如图1-7(b )所示,前面有个电磁铁线圈在吸引永磁铁,后面一个电磁铁线圈在推动永磁铁㊂在无刷电动机里,安装了霍尔传感器,能准确判断转子永磁铁的位置,及时将永磁铁的位置报告给定子线圈控制器,控制器就能根据该信息控制线圈电流流向㊂图1-7㊀外转子型无刷电动机工作原理第1章 无人机结构与系统9㊀电动机的型号通常用 ˑˑˑˑ 型数字来表示㊂例如,2212外转子无刷动力电动机,即表示电动机定子直径22m m ,电动机定子高度为12m m ,如图1-8所示㊂电动机K V 值,用来表示电动机空载转速,指电压每增加1V ,无刷电动机增加的每分钟转速,即电动机空载转速=电动机K V ˑ电池电压㊂例如,920K V 的电动机,电池电压为11.1V ,那么电动机的空载转速应该为920ˑ11.1r /m i n =10212r /m i n㊂4.螺旋桨螺旋桨安装在无刷电动机上,通过电动机旋转带动螺旋桨旋转㊂多旋翼无人机多采用定距螺旋桨,即桨距固定,如图1-9所示㊂定距螺旋桨从桨毂到桨尖安装角逐渐减小,这是因为半径越大的地方线速度越大,受到的空气反作用力就越大,容易造成螺旋桨因各处受力不均匀而折断㊂同时螺旋桨安装角随着半径增加而逐渐减小,能够使螺旋桨从桨毂到叶尖产生一致升力㊂图1-8㊀2212外转子无刷动力电动机㊀㊀㊀图1-9㊀螺旋桨螺旋桨尺寸通常用 ˑˑˑˑ 型数字来表示,前两位数字表示螺旋桨直径,后两位数字表示螺旋桨螺距,单位均为英寸(i n ),1i n 约等于2.54c m ,螺距即桨叶旋转一圈旋转平面移动的距离㊂螺旋桨有正反桨之分,顺时针方向旋转的是正桨,逆时针方向旋转的是反桨㊂电动机与螺旋桨的配型原则:高K V 电动机配小桨,低K V 电动机配大桨㊂因为电动机K V 值越小转动惯量越大,K V 值越大转动惯量越小,所以螺旋桨尺寸越大,产生的升力就越大,需要更大力量来驱动螺旋桨旋转,因此采用低K V 电动机;反之,螺旋桨越小,需要转速更快,才能达到足够升力,因此采用高K V 电动机㊂5.接线方式图1-10㊀动力系统接线方式动力系统中电池㊁电调㊁电动机之间的接线方式,如图1-10所示㊂多旋翼无人机的多个旋翼轴上的电调,其输入端的红线㊁黑线需并联接到电池的正负极上;其输出端的3根黑线连接到电动机;其B E C 信号输出线,用于输出5V 电压给飞控供电和接收飞控的控制信号;遥控接收机连接在飞行控制器上,输出遥控信号,并同时从飞控上得到5V 供电㊂10㊀无人机组装与调试燃油类发动机工作过程是将化学能转换为机械能,常用的燃油类发动机有活塞式发动机和燃气涡轮发动机㊂1.活塞式发动机1)活塞式发动机的结构活塞式发动机也叫往复式发动机,是一种利用汽缸内燃料燃烧膨胀产生压力推动活塞向下运动并做功的机器,将化学能转化为热能又转化成了机械能㊂活塞式发动机是内燃机的一种,靠汽油㊁柴油等燃料提供动力㊂活塞式发动机主要由汽缸㊁活塞㊁连杆㊁曲轴㊁气门机构㊁螺旋桨减速器㊁机匣等组成㊂图1-11㊀汽油机和柴油机的构造根据燃料点火方式的不同,活塞式发动机可分为电火花点燃燃料的点燃式发动机和压缩空气使空气温度升高点燃燃料的压燃式发动机㊂大部分汽油机都是点燃式,大部分柴油机都是压燃式,如图1-11所示㊂根据发动机工作原理不同还可以分为二冲程发动机和四冲程发动机㊂2)四冲程发动机的工作原理冲程:活塞从上止点运动到下止点或者从下止点运动到上止点称为一个冲程,即曲轴转动半圈㊂活塞式航空发动机是由汽车的活塞式发动机发展而来,大多是四冲程发动机㊂活塞在汽缸内要经过4个冲程,依次是进气冲程㊁压缩冲程㊁做功冲程和排气冲程,如图1-12所示㊂发动机除主要部件外,还须有若干辅助系统与之配合才能工作㊂图1-12㊀四冲程发动机的工作原理1 曲轴;2 汽缸;3 进气孔;4 排气孔;5 活塞;6 连杆进气冲程:进气冲程时汽缸的进气门打开,排气门关闭,发动机通过启动系统(发动机启动前)使活塞从上止点向下滑动到下止点为止,汽缸内的容积逐渐增大,缸内气压降低且低于外面的大气压,于是汽油和空气的混合气体将通过打开的进气门被吸入汽缸内㊂压缩冲程:曲轴由于惯性作用继续旋转,此时活塞由下止点向上推动㊂这时进气门也同排气门一样严密关闭㊂汽缸内容积逐渐减少,混合气体受到强烈压缩㊂当活塞运动到上止点时,汽缸内混合气体体积最小,被压缩在上止点和汽缸头之间的燃烧室内㊂压缩气体体积是为了更好地利用汽油燃烧时产生的热量,使限制在燃烧室这个小小空间里的混合气体。
无人机系统概述 教案
二、航空器、无人机与航模的区别
2、无人机与航模的主要区别 飞行平台 控制系统 任务载荷
图1 植保无人机
图2 航模
1.2 无人机系统组成及性能指标
一、无人机系统组成
1.飞行器 飞行器是无人机系统中的空中部分，包括飞机机 体、推进装置、飞行操控装置、供电系统。
图1 典型的飞行器
一、无人机系统组成
1.3 无人机的用途和发展趋势
一、无人机的用途
1.航拍摄影/飞行表演竞技/极限运动自拍 2.农药喷洒/虫灾监测/森林防护/牧场管理 3.电力巡检/架线/电网“大数据”建设 4.路况勘察/事故取证/交通疏导/智慧交通 5.环境监测/管道巡检/溢油处理/危险采样
一、无人机的用途
6.群体活动监控/罪犯追捕/反恐侦察指挥 7.航拍测绘/地质勘察/城市规划/工程建设 8.火灾、洪水救援/灾害评估/人员搜救 9.快递送货 10.保护野生动物
2.发射与回收设备 发射与回收的技术有好几种，从在现成的场地上 进行的常规起飞及降落，到使用旋转翼或风扇系 统垂直降落等。弹射也是无人机常用的发射方式 ，它使用引爆式火箭或气动、液压两者结合的方 式。着陆拦阻网及装置被用于在地域不大的地区 内截获固定翼飞机，伞降回收及翼伞回收应用于 狭小地域的定点回收。
一、无人机系统组成
5.任务规划和控制站 (1)指挥处理中心 (2)无人机控制站 (3)载荷控制站
6.地面支援设备 地面支援设备变得越来越重要，因为无人机系统是 一种高精尖的电子系统，也是复杂的机械系统，地 面支援设备除包活移动无人机所需的设备外，还包 括测试及维护设备。
二、 无人机的性能指标
1.续航时间 续航时间是检验无人机持续完成任务能力的重要标准。
一、无人机系统组成
无人机构造与原理
无人机构造与原理无人机，作为一种无人驾驶的航空器，近年来得到了广泛的应用和发展。
它具有灵活性高、成本低、风险小等优点，因此在军事、民用、科研等领域都有着重要的作用。
本文将从无人机的构造和原理两个方面进行介绍。
首先，我们来看无人机的构造。
无人机通常由机翼、机身、动力系统、控制系统等部分组成。
其中，机翼是无人机的承载部分，它能够提供升力和稳定性，一般采用翼型设计，以减小风阻，提高飞行效率。
机身是无人机的主体结构，它包含了能源系统、载荷舱、传感器等组件，同时还需要具备轻量化、高强度的特点。
动力系统是无人机的动力来源，一般采用涡轮发动机、螺旋桨或者喷气发动机等，以提供足够的动力推进飞行。
控制系统是无人机的大脑，它包括了导航系统、通信系统、自主控制系统等，能够实现无人机的自主飞行和任务执行。
其次，我们来了解一下无人机的原理。
无人机的飞行原理与传统飞机基本相同，都是依靠空气动力学原理来实现飞行。
当无人机的动力系统提供足够的推力时，机翼能够产生升力，使得无人机能够脱离地面进行飞行。
在飞行过程中，控制系统能够实时感知飞行环境，并对飞行姿态、速度、高度等参数进行调整，以确保无人机能够按照预定的轨迹进行飞行。
同时，无人机还可以通过导航系统实现定位和导航，以完成各种飞行任务。
综上所述，无人机的构造和原理是相互关联、相互作用的。
只有合理的构造才能支持无人机的正常运行，而无人机的原理又决定了它能够实现各种飞行任务。
随着科技的不断进步，无人机的构造和原理也在不断地得到改进和完善，相信在未来，无人机将会有更加广泛的应用和发展。
总之，无人机作为一种新型的航空器，其构造和原理对于其性能和功能起着决定性的作用。
通过本文的介绍，相信读者对于无人机的构造和原理有了更深入的了解，也希望无人机能够在未来发展中发挥更加重要的作用。
无人机控制系统介绍
载荷数据、机上各分系统的状态信息、位置信息 等。同时控制发射与回收。 控制站与外界通讯完成获得天气信息、个系统间 的网络信息传输，接收任务，汇报信息等。
1 无人机控制系统的必要性
1.2.2 任务载荷 作为无人机的组成部分完成特定任务的设备。 非消耗型任务载荷
SDI-WAX100自动驾驶仪地面控制站
通讯距离： 100公里
控制速率： 50Hz
通道数：
4
波特率：
115.2kb/s
频率：
902～928M（1.3G可选）
一站多机： 支持
工作温度： -40℃～+85℃
电压：
9V~36V
功率：
2瓦
内置电池续航时间： 2小时
尺寸（mm）： 123×103×30
2 无人机控制系统指标与结构
2.2 六旋翼无人机 技术指标
最大飞行速度60km/h； 最大飞行高度500m； 悬停姿态精度1deg； 定位精度0.3m； 飞行姿态控制系统带宽8Hz； 最大目标跟踪速度30km/h；
2 无人机控制系统指标与结构
机载 部分
MTI姿态 模块
主处理器 PWM 电机调速器
二战后期，德国V1、V2自驾仪实现飞行轨迹控制 二战后，C-54实现起飞到着陆的全程自动化 50-60年代，随着飞机各项性能的提升和新的气动结构的采
用，飞行控制主要目的是改善飞行性能和品质，发展形成 自动飞行控制系统（AFCS，Automatic Flight Control System）
1 无人机控制系统的必要性
2 无人机控制系统指标与结构
2.1 涵道旋翼无人机 技术指标
航线精度：50m 着陆精度：5m 作战半径：10km 续航时间：60min 最大飞行速度：70km/h 最高飞行高度：1300m 任务载荷：20kg 指挥作用距离：10km 抗风能力：12m/s
无人机系统组成
航空器平台
固定翼平台
尾翼：尾翼是用来配平、稳定和操纵固定翼飞行器飞行的部件，通常包括垂直尾翼（垂尾）和水平尾翼（平尾） 两部分。
·垂直尾翼由固定的垂直安定面和安装在后部的方向舵组成； ·水平尾翼由固定水平安定面和安装在其后部的升降舵组成。
航空器平台
固定翼平台
横轴（俯仰）
机身
立轴
（航向）
翼尖小翼
纵轴
电动机
动力电源驱动电机 转动，电机带动螺
旋桨
效率高，动力 稳定
续航时间短
民用无人机
航空器平台
旋翼平台
旋翼平台即旋翼航空器平台，旋翼航空器是一种重于空气的航空器，其在空中飞行的升力由 一个或多个旋翼与空气进行相对运动的反作用获得。现代旋翼航空器通常包括直升机、旋翼机和变 模态旋翼机三种类型。
航空器平台
航空器平台
固定翼平台 发动机：无人机使用的动力装置主要有活塞式发动机、涡喷发动机、涡扇发 动机、涡桨发动机、涡轴发动机、冲压发动机、火箭发动机和电动机。
考点★ 发动机：民用主流①活塞式发动机②电动机
发动机类型
工作原理
优点
缺点
应用
涡轮喷气发动 机
燃烧气体直接，靠 喷出气流的推力提
供动能
高速性能好
燃油经济性 战斗机、轰炸
差
机、无人机
不直接把气体排出，
通过内涵道推动风
涡轮风扇发动 扇转动，风扇转动
机
产生的气体推动飞
机飞行，提高热传
递效率
省油
速度慢于涡 喷
民航飞机
为了更好提高热效
涡轮螺旋桨发 率，加大风扇直径， 省油、维修简
动机
风扇直径，就形成
单
了涡桨发动。
无人机飞控系统的原理、组成及作用详解
无人机飞控系统的原理、组成及作用详解
无人机已经广泛应用于警力、城市管理、农业、地质、气象、电力等领域，无人机的飞控系统、云台、图像传输系统都是关键部分。
无人机飞控系统作为其大脑具体的作用是什么？由哪些部分组成？在设计时应该注意哪些问题？
无人机飞控的作用无人机飞行控制系统是指能够稳定无人机飞行姿态，并能
控制无人机自主或半自主飞行的控制系统，是无人机的大脑，也是区别于航模的最主要标志，简称飞控。
固定翼无人机飞行的控制通常包括方向、副翼、升降、油门、襟翼等控制舵面，通过舵机改变飞机的翼面，产生相应的扭矩，控制飞机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。
不过随着智能化的发展，无人机已经涌现出四轴、六轴、单轴、矢量控制等多种形式。
传统直升机形式的无人机通过控制直升机的倾斜盘、油门、尾舵等，控制飞
机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。
多轴形式的无人机一般通过控制各轴桨叶的转速来控制无人机的姿态，以实现转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。
飞控的作用就是通过飞控板上的陀螺仪对无人机进行控制，具体来说，要对四轴飞行状态进行快速调整，如发现右边力量大，向左倾斜，那么就减弱右边电流输出，电机变慢、升力变小，自然就不再向左倾斜。
如果没有飞控系统，四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致等原因形成飞行力量不平衡，后果就是左右、上下地胡乱翻滚，根本无法飞行。
无人机飞控的工作过程飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接
收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据，经计算处理，输出控制指令给执行机构，实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任。
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1
系统组成
eBee无人机
飞控系统
数据处理软件
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eBee无人机构成
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无人机顶面
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无人机底面
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eBee物理参数
• • • • • 翼展96厘米 小于700G（1.5磅）起飞重量 锂聚合物电池供电 3公里半径的无线链路 1600万像素摄像头，电子集成和控制
•
• •
45分钟在空时间
36-57公里每小时（10-16M/ s）的巡航速度 抗风高达45公里每小时（12M/ s）风速
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eBee技术参数
• 涵盖高达10平方公里的
•
• • • • •
地面3cm 正射影像的精度
5cm的数字高程模型（DEM）的精度 地面传感器和反向引擎，螺旋和直线2种着陆方式 机身的数据记录功能 3D飞行规划和可视化 可多个无人机同时作业（避免撞机危险）
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eMotion软件信息显示
• • • • • 航行参数：航行时间、估计风力、风向、航行高度距离 相机参数：相机控制、参数、图像位置 任务规划：直观的图形显示任务完成情况和位置等信息 航行检测：显示飞行的参数，保证飞行正常 飞行姿态：实时记录飞机姿态等多种信息，可对意外事故事后分析。
•
无需大量像控点，可通过4-6个点进行整体校正，平面精度可达5厘米（3厘 米分辨率），
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数据匹配
数据处理自动化
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处理结果-正射影像
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处理结果
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总结-简单、方便、安全
•
•
野外操作简单，到达现场后5分钟内可起飞
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eMotion软件飞控界面
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eMotion软件功能
• • • • • • • • 可以使用原有影像图作为底图，也可直接联网使用GOOGLE地图作为底图 清晰的底图有助于航线的规划和设计，保证安全飞行 航线自动规划（输入重叠率，像素参数）横向60%，纵向70% 通过拖拉设计修改航线，包括旋转方向、区域 可以随时更改航线，随时控制飞机降落，设定起飞和降落地点 软件可根据地形情况设计，包括复杂地形和简单地形 丰富的飞机信息显示和语音提示，可视化的飞行路径 可以手动操作（无需软件自动化）
总结—直观、简单
• 飞控软件直观简单，易操作，信息齐全
•
• •
航线规划方便并可随时修改，可随时控制飞机的降落和停止拍摄
软件飞控设备集成度高，可操控性好， 记录完整信息，方便数据的分析
• •
软件直观简单，易操作，信息齐全，高效的数据处理 输出结果包括正射影像图，DSM点云数据等
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根据天气情况可以随时起降，无需任何起飞降落辅助设备，对于紧急任务 在天气不好时，也可以利用部分时间飞行。
•
电池充电方便，可使用车载充电或电瓶充电，每次充电一小时，可保证连 续飞行。
•
设备轻巧，操作简单，自动化程度高，易学易用，安全可靠，能保证设备 的安全和防止次生灾害待飞发生。
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飞机的起飞与降落
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后处理Postflight Terra 3D-EB
• 软件自动化程度高，新建项目，导入数据，软件自动处理
•
• •
导入数据包括影像和飞机的记录数据文件（以.bbx为后缀）
可以进行云计算或者单机计算，数据计算稳定可靠 支持多种输出格式，可兼容GIS和CAD，能对数字化地形进一步的分析和 分类。
行业应用
• 正射影像图-----满足规划，拆迁补偿，
•
•
点云数据----三维建模，矿山测量，城镇街景测量
DSM数据----可以加工为所有测绘所需
•
地形图测绘，建筑工程，农田监测管理，3D 模型及可视化，污水 废处理，灾害应急测量，安全评定，森林监控，洪水变化监测， 侵蚀监测，容积计算，调查研究，资产管理等领域都有广泛的应 用。