無人機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

1、無人機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成Unmanned Aerial Vehicle，縮寫：UAV，俗稱無人機(jī)、無人航空器，廣義上指不需要駕駛員登機(jī)駕駛的各式遙控或自主智能航空器?，F(xiàn)世界先進(jìn)無人機(jī)主要為軍用，多用于偵察、觀測(cè)和高危攻擊任務(wù)等。 Page 1無人駕駛航空器無人駕駛航空器:UAS：Unmanned Aircraft System，也稱無人駕駛航空器系統(tǒng)（RPAS： Remotely Piloted Aircraft Systems），是指一架無人機(jī)、相關(guān)的遙控站、所需的指令與控制數(shù)據(jù)鏈路以及批準(zhǔn)的型號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)定的任何其他部件組成的系統(tǒng)。Page 2無人機(jī)系統(tǒng)無人機(jī)系統(tǒng):由運(yùn)營人指派對(duì)無人機(jī)的運(yùn)行負(fù)有必不可

2、少職責(zé)并在飛行期間適時(shí)操縱飛行控制的人。Page 3無人機(jī)系統(tǒng)駕駛員無人機(jī)系統(tǒng)駕駛員:Page 4無人機(jī)系統(tǒng)組成圖示無人機(jī)系統(tǒng)組成圖示:固定翼無人機(jī)、旋翼無人機(jī)、無人飛艇、傘翼無人機(jī)、撲翼無人機(jī)等。Page 5按飛行平臺(tái)構(gòu)型分類按飛行平臺(tái)構(gòu)型分類:Page 6按飛行平臺(tái)構(gòu)型分類按飛行平臺(tái)構(gòu)型分類:Page 7固定翼無人機(jī)平臺(tái)固定翼無人機(jī)平臺(tái):采用常規(guī)采用常規(guī)+前拉布局的大白前拉布局的大白2型測(cè)繪無人機(jī)型測(cè)繪無人機(jī)采用采用V尾尾+尾推布局的收割者軍用無人機(jī)尾推布局的收割者軍用無人機(jī)Page 8固定翼無人機(jī)平臺(tái)固定翼無人機(jī)平臺(tái):采用飛翼布局的法國神經(jīng)元無人機(jī)采用飛翼布局的法國神經(jīng)元無人機(jī)采用聯(lián)翼布

3、局的翔龍無人機(jī)采用聯(lián)翼布局的翔龍無人機(jī)Page 9固定翼無人機(jī)飛行原理固定翼無人機(jī)飛行原理:飛機(jī)飛行時(shí)承受的四種作用力： A升力 B 推力 C 重力 D 阻力飛機(jī)三道假想的軸線： A-垂直（偏航）、B-縱軸（滾轉(zhuǎn)）C-側(cè)軸俯仰）Page 10固定翼無人機(jī)飛行原理固定翼無人機(jī)飛行原理:A-副翼降下，升力增加；B-副翼升起，升力下降。A-機(jī)尾運(yùn)動(dòng)（向下）。B-機(jī)尾下降，機(jī)頭升起。Page 11固定翼無人機(jī)飛行原理固定翼無人機(jī)飛行原理:飛翼布局控制原理簡單示意圖Page 12旋翼無人機(jī)飛行原理旋翼無人機(jī)飛行原理:Page 13動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)無人機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)以及保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作所必需的系統(tǒng)和附件的總

4、稱。無人機(jī)使用的動(dòng)力裝置主要有活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等。目前主流的民用無人機(jī)所采用的動(dòng)力系統(tǒng)通常為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種。Page 14動(dòng)力系統(tǒng)：活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)：活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)也叫往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機(jī)構(gòu)、螺旋槳減速器、機(jī)匣等組成主要結(jié)構(gòu)?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)屬于內(nèi)燃機(jī)，它通過燃料在氣缸內(nèi)的燃燒，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)一般由發(fā)動(dòng)機(jī)本體、進(jìn)氣系統(tǒng)、增壓器、點(diǎn)火系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)構(gòu)成。Page 15動(dòng)力系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)目前大、中型無人機(jī)廣泛采

5、用的動(dòng)力裝置為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。而出于成本和使用方便的考慮，小、微型無人機(jī)中普遍使用的是電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，電動(dòng)系統(tǒng)主要由動(dòng)力電機(jī)、動(dòng)力電源、調(diào)速系統(tǒng)三部分組成。Page 16導(dǎo)航飛控系統(tǒng)導(dǎo)航飛控系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)u獲得必要的導(dǎo)航要素：高度、速度、姿態(tài)、航向；u給出滿足精度要求的定位信息：經(jīng)度、緯度；u引導(dǎo)飛機(jī)按規(guī)定計(jì)劃飛行；u接收控制站的導(dǎo)航模式控制指令并執(zhí)行；并具有指令導(dǎo)航模式與預(yù)定航線飛行模式相互切換的功能；u具有接收并融合無人機(jī)其它設(shè)備的輔助導(dǎo)航定位信息的能力；u配合其它系統(tǒng)完成各種任務(wù)。向無人機(jī)提供相對(duì)于所選定的參考坐標(biāo)系的位置、速度、飛行姿態(tài)，引導(dǎo)無人機(jī)沿指定航線安全、準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)確的飛行

6、。因此導(dǎo)航系統(tǒng)之于無人機(jī)相當(dāng)于領(lǐng)航員之于有人機(jī)。Page 17導(dǎo)航飛控系統(tǒng)導(dǎo)航飛控系統(tǒng)飛控系統(tǒng)飛控系統(tǒng)u無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定與控制；u與導(dǎo)航系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成航跡控制；u無人機(jī)起飛（發(fā)射）與著陸（回收）控制；u無人機(jī)飛行管理；u無人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理與控制；u應(yīng)急控制；u信息收集與傳遞。無人機(jī)完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)、返場(chǎng)回收等整個(gè)飛行過程的核心系統(tǒng)，對(duì)無人機(jī)實(shí)現(xiàn)全權(quán)控制與管理，因此飛控系統(tǒng)之于無人機(jī)相當(dāng)于駕駛員之于有人機(jī)，是無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的關(guān)鍵。Page 18導(dǎo)航飛控系統(tǒng)導(dǎo)航飛控系統(tǒng)傳感器傳感器GPS：進(jìn)行位置定位COMPASS：磁羅盤。確定飛行器磁航向飛控主控：對(duì)無人機(jī)實(shí)現(xiàn)全權(quán)控制與管理IMU：慣性測(cè)

7、量單元。測(cè)量物體三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度的裝置。Page 19導(dǎo)航飛控系統(tǒng)導(dǎo)航飛控系統(tǒng)傳感器傳感器空速管：主要是用來測(cè)量飛行速度的，同時(shí)還兼具其它多種功能。視覺定位系統(tǒng)：光流傳感器+超聲波傳感器Page 5導(dǎo)航飛控系統(tǒng)導(dǎo)航飛控系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無人機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是伺服作動(dòng)設(shè)備，是導(dǎo)航飛控系統(tǒng)的重要組成部分。其主要功能是根據(jù)飛控計(jì)算機(jī)的指令，按規(guī)定的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)要求，通過對(duì)無人機(jī)各控制舵面和發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)門等的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的飛行控制。u電動(dòng)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu) u電液伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu) u氣動(dòng)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)舵機(jī)Page 5Page 20Page 5電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)無人機(jī)電氣系統(tǒng)可分為機(jī)載電氣系統(tǒng)和地面供電

8、系統(tǒng)兩部分。機(jī)載電氣系統(tǒng)主要由主電源、應(yīng)急電源、電氣設(shè)備的控制與保護(hù)裝置及輔助設(shè)備組成。 電氣系統(tǒng)一般包括電源、配電系統(tǒng)、用電設(shè)備3個(gè)部分，電源和配電兩者組合統(tǒng)稱為供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)的功能是向無人機(jī)各用電系統(tǒng)或設(shè)備提供滿足預(yù)定設(shè)計(jì)要求的電能。Page 21Page 5任務(wù)設(shè)備任務(wù)設(shè)備無人機(jī)根據(jù)任務(wù)不同，可以搭載不同設(shè)備進(jìn)行工作。常用的無人機(jī)任務(wù)設(shè)備有：航拍相機(jī)、測(cè)繪激光雷達(dá)、氣象設(shè)備、農(nóng)藥噴灑設(shè)備、激光測(cè)距儀器、紅外相機(jī)、微光夜視儀、航空武器設(shè)備等。Page 22Page 5控制站系統(tǒng)控制站系統(tǒng)介紹介紹無人機(jī)地面站也稱控制站、遙控站或任務(wù)規(guī)劃與控制站。在規(guī)模較大的無人機(jī)系統(tǒng)中，可以有若干個(gè)控制

9、站，這些不同功能的控制站通過通信設(shè)備連接起來，構(gòu)成無人機(jī)地面站系統(tǒng)。Page 23Page 5控制站系統(tǒng)控制站系統(tǒng)顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)A、飛行參數(shù)綜合顯示：飛行與導(dǎo)航信息、數(shù)據(jù)鏈狀態(tài)信息、設(shè)備狀態(tài)信息、指令信息B、告警視覺：燈光、顏色、文字；聽覺：語音、音調(diào)。 一般分為提示、注意和警告三個(gè)級(jí)別C、地圖航跡顯示： 導(dǎo)航信息顯示、航跡繪顯示以及地理信息的顯示。Page 24Page 5通訊鏈路通訊鏈路無人機(jī)通訊鏈路：主要用于無人機(jī)系統(tǒng)傳輸控制、載荷通訊的無線電鏈路。無人機(jī)常用通訊頻率：Page 251.2GHZ2.4GHZ5.8GHZ72MHZ433MHZ900MHZPage 5通訊鏈路通訊鏈路機(jī)載終端與天線機(jī)載終端與天線無人機(jī)系統(tǒng)通訊鏈路機(jī)載終端常被稱為機(jī)載電臺(tái)，集成于機(jī)載設(shè)備中。視距內(nèi)通訊的無人機(jī)多數(shù)安裝全向天線，需要進(jìn)行超視距通訊的無人機(jī)一般采用自跟蹤拋物面衛(wèi)通天線。Page 26Page 5通訊鏈路通訊鏈路地面終端與天線地面終端與天線無人通訊鏈路的地面終端硬件一般會(huì)被集成到控制站系統(tǒng)中，稱作地面電臺(tái)，部分地面終端會(huì)有獨(dú)立的顯示控制界面。視距內(nèi)通訊鏈路地面天線采用鞭狀天線、八木天線和自跟蹤拋物面天線，需要進(jìn)行超視距通訊的控制站還會(huì)采用固定衛(wèi)星通訊天線。Page 27P