2023無人機任務載荷及應用場景

無人機任務載荷及應用場景任務載荷簡介單一的無人機升空是無法執(zhí)行任務的。無人機要升空執(zhí)行任務，就需要搭載任務載荷。無人機通過搭載任務載荷，可以實施各種應用。因此，無人機的任務載荷是無人機行業(yè)應用的重點，無人機任務載荷的開發(fā)也引導著無人機行業(yè)的發(fā)展?；救蝿蛰d荷任務載荷中最基本的是相機（圖像設備）、攝像機（視頻設備）、紅外熱成像（紅外探測）、喊話器、探照燈等，而云臺、吊艙則是無人機搭載任務載荷必不可少的輔助平臺。相機無人機上使用的相機不是日常使用的普通相機，而是運動相機。對運動相機的要求是：要輕，能三防（防水、防塵、防撞），拍攝效果清晰，國產(chǎn)極影牌運動相機如圖71所示。極影牌運動相機（圖片源自：EE）攝像機 無人機中一臺遙控器可以控制多臺攝像機，其拍攝效果可及時分享，如圖7 2、圖7 3所示。 圖72圖72（圖片源自：EE）云臺云臺是在多旋翼無人機主體上安裝、固定運動相機、攝像機的支撐、控制設備。多旋翼無人機常常需要攜帶相機、攝像機進行飛行，遇到風時，多旋翼無人機很容易受到風的干擾，會晃動，而云臺則在此時幫助相機、攝像機等保持平穩(wěn)，如圖74所示。無人機上普遍使用無刷電動機云臺（每個轉(zhuǎn)軸上加裝一個專用無刷電動機），通過無刷電動機的伺服來調(diào)節(jié)相機、攝像機等的穩(wěn)定，如圖75～圖77所示。

拍攝效果可及時分享（圖片源自：EE）圖74圖74（圖片源自：EE）圖75圖75三軸云臺安裝運動相機圖76（圖片源自：T圖76使用遙控器調(diào)節(jié)相機云臺的不同角度圖77（圖片源自：T圖77吊艙吊艙使用的范圍較廣，能安裝在固定翼無人機、無人直升機和多旋翼無人機的機身、機腹和機翼懸掛式的短艙體上，不僅能安裝拍攝視頻時用于穩(wěn)定的設備，而且能安裝光電、激光、合成孔徑雷達及火控武器等設備。常用的吊艙有二框架和四框架兩種模式，如圖78所示。

二框架吊艙和四框架吊艙（圖片源自：科衛(wèi)泰）云臺搭載任務載荷搭載4K高清相機及30倍變焦相機 如圖7 9所示。圖79搭載高清相機及變焦相機圖79（圖片源自：T）搭載紅外熱成像儀紅外熱成像儀在軍用、民用中都有應用，開始起源于軍用，逐漸轉(zhuǎn)為民用，通常被簡稱為熱成像儀，可用于防火、夜視以及安防中，710～712所示。紅外熱成像

圖710云臺夾持紅外熱成像儀及傾斜測繪儀圖710（圖片源自：T）圖711紅外熱成像儀拍攝（1圖711（圖片源自：科衛(wèi)泰）圖712紅外線成像儀拍攝（2圖712（圖片源自：T）搭載傾斜測繪儀傾斜測繪儀集成了一個垂直相機和四個傾斜相機（見圖710），可執(zhí)行小范圍、高分辨率的傾斜航空攝影任務，可用于測繪、勘探、農(nóng)業(yè)、國土等行業(yè)。其采集的影像通過建模軟件，可自動生成高分辨率、高精度的真三維模型，如圖713所示。云臺夾持傾斜測繪儀圖713（圖片源自：T圖713搭載攝像機、喊話器 如圖7 14、圖7 15所示。多旋翼無人機攜帶攝像機、喊話器圖714（圖片源自：山河科技圖714圖715多旋翼無人機攜帶攝像機、圖715（圖片源自：山河科技）搭載4K高清相機、喊話器及探照燈 如圖7 16、圖7 17所示。圖716云臺夾持4K高清相機、喊話器及探照燈圖716（圖片源自：T）圖717圖717（圖片源自：T）搭載4K高清相機、投彈筒 可投擲煙幕彈、催淚彈，實時監(jiān)控現(xiàn)場，精準投擲設備到指定地點，適用于救援、反恐、軍事等領域，如圖718所示。搭載可見光電視攝像機、紅外攝像機集獲取圖像、視頻采集、視頻壓縮、遠程傳輸、視頻播放與檢索和報警等功能于一體，利用可見光和紅外線兩種技術，可實現(xiàn)全天候監(jiān)控，并通過網(wǎng)絡、無線傳輸?shù)榷喾N傳輸方式，實現(xiàn)監(jiān)視、傳輸，實時實地掌控現(xiàn)場，719所示。 圖718圖7194K高清相機圖718圖719（圖片源自：T）搭載急救包、喊話器、探照燈、高清相機所示。

云臺夾持可見光電視攝像機、紅外攝像機（圖片源自：T）如圖7 20、圖7 21

搭載急救包、喊話器、探照燈、4K高清相機圖720（圖片源自：T圖720搭載毒氣檢測儀、4K高清相

搭載急救包、4K高清相機實施空中救援圖721（圖片源自：山河科技圖721機實時檢測石油、天然氣、化工、制藥等領域相關氣體的濃度，確保安全，如圖722所示。7·2應用場景用于投送、搬運貨物

搭載毒氣檢測儀、4K高清相機（圖片源自：T）無人機能按照規(guī)劃的線路，自動飛行，并躲開飛行線路上的障礙，實現(xiàn)貨物準確投送、搬運，如圖7 23～圖7 25所示。圖723圖723（圖片源自：科衛(wèi)泰）圖724圖724（圖片源自：EE）圖725圖725

兩架多旋翼無人機共同搬運貨物用于社會治安無人機監(jiān)控具有實時效應，在大型活動現(xiàn)場或緊急處置、維護社會治安方面，猶如天眼，時時監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)情況，便于及時處理，726、727所示。圖726圖726（圖片源自：EE）圖727無人機在監(jiān)控、圖727（圖片源自：T）用于交通管理 車輛通行流量的大小和車輛事故是直接影響城市道路暢通的關鍵所在，使用無人機跟蹤、監(jiān)控關鍵道路和路口，可及時反饋道路通行情況，便于交通管理，如圖7 28、圖7 29和圖7 30所示。圖728（1圖728圖729（2圖729（圖片源自：EE）圖圖732圖730圖730（圖片源自：T）用于監(jiān)控城市樓宇城市樓宇是近年來中國大城市中心城區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的亮點，731所示。城市樓宇快速發(fā)展，需要有效監(jiān)管，可通過無人機對城市樓宇進行監(jiān)控，732所示。監(jiān)控城市樓宇圖731（圖片源自：P圖731無人機對城市樓宇進行監(jiān)控用于監(jiān)視違規(guī)建筑未取得建設工程規(guī)劃許可證或者違反建設工程規(guī)劃許可證核定的相關內(nèi)容建設的建筑，可通過無人機對其進行監(jiān)視，如733所示。圖733圖733用于巡查天然氣管道 天然氣管道是一種輸送天然氣的專用管道，是陸地上大量輸送天然氣的主要方式，在世界管道總長中，天然氣管道約占50%。為了確保天然氣管道安全，使用無人機進行巡查是最方便、效率最高的方法，如圖734所示。用于巡查儲存

無人機巡查天然氣管道圖734（圖片源自：T圖734輸油管道系統(tǒng) 原油、石油產(chǎn)品的儲存如圖7 35所示。輸油管道具有運量大、密閉性好、成本低和安全系數(shù)高等特點，如圖7 36所示。為了確保輸油管道系統(tǒng)的安全，用無人機巡查原油、石油產(chǎn)品的儲存及輸油管道系統(tǒng)是最方便、效率最高的。圖735圖735（圖片源自：山河科技）巡查成品油管道巡查成品油管道用于高壓線路

無人機巡查石油管道系統(tǒng)圖736（圖片源自：T圖736高壓線路主要是指輸送10kV（含10kV）以上電壓的輸電線路，如圖7 37所示。圖737圖737（圖片源自：T）巡線。高壓線路巡視檢查是指監(jiān)視和掌握高壓線路和所有附屬設備的，及時發(fā)現(xiàn)和消除高壓線路和所有附屬設備異常和缺陷，預防事故發(fā)生，確保高壓線路安全運行。傳統(tǒng)巡查高壓線路的方式是人工巡線，巡線員登，2m，最高則達0m，相當危險。采用無人機巡視具有不受高度限制、巡視靈活、拍照方便和角度全面的優(yōu)點，特別適合于大跨距、超高塔的巡視，可以有效彌補人工巡視高壓線路的不足，如圖738所示。無人機拍攝高壓線電纜如圖739、圖740所示。圖738圖738圖739圖739拉線。高壓線路架線

無人機拍攝高壓線電纜間的細節(jié)圖740（圖片源自：T圖740電線在過江河、高山時需要牽引，原來是由直升機承擔牽引拉線任務，現(xiàn)在已改用多旋翼無人機直接牽引拉線，如圖7 41所示，拉線成本大大降低。圖741圖741（圖片源自艾特航空）用于環(huán)境保護人類為解決現(xiàn)實及潛在影響自然環(huán)境見圖742的因素，協(xié)調(diào)人類與環(huán)境（見圖743）的關系，保障社會持續(xù)發(fā)展而采取的環(huán)保監(jiān)測行動稱為環(huán)境保護，744、745所示。圖742圖742（圖片源自：EE）由于環(huán)境管控的盲區(qū)較多，而環(huán)境監(jiān)測又需要花費大量的人力和財力，實時進行環(huán)境監(jiān)測是比較困難的事情。相比傳統(tǒng)的人工環(huán)境監(jiān)測巡查，無人機就有很大的優(yōu)勢。無人機可以對環(huán)境實施全方位、多角度、大范圍的快速巡查，并將環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)場情況進行實時圖像回傳，為環(huán)境保護保駕護航。圖743圖743（圖片源自：P）圖744圖744（圖片源自：P）圖745圖745（圖片源自：T）用于巡視邊境、海岸線無人機巡視邊界如圖7 46所示。圖746圖746（圖片源自：EE）無人機巡視海島如圖7 47所示。圖747圖747（圖片源自：T）無人機巡視海岸線如圖7 48所示。圖748圖748（圖片源自：中航電）用于遙感遙感是指非接觸、遠距離的探測技術。無人機能運用傳感器對物體電磁波的輻射、反射特性進行探測，如圖7 49、圖7 50所示。多旋翼無人機對地面進行遙感測繪圖749（圖片源自：T圖749無人機對地面進行遙感測繪圖750（圖片源自：山河科技圖750用于航拍航空攝影 無人機從空中拍攝，獲得俯視圖（見圖7 51），所這個行為被稱為空中攝影或航空攝影（見圖7 2），簡稱航拍。航拍獲得的俯視圖圖751（圖片源自：P圖751圖752圖752（圖片源自：EE）航拍無人機結(jié)構(gòu)固定翼航拍無人機如圖7 53所示。固定翼航拍無人機圖753（圖片源自：山河科技圖753多旋翼航拍無人機如圖7 54、圖7 55所示。圖754圖754（圖片源自：P）

多旋翼航拍無人機在航拍圖755（圖片源自：EE圖755航空攝影設備 無人機航拍常用的拍攝器材及設備如圖7 56所示。無人機航拍常用的拍攝器材及設備圖756（圖片源自：P圖756無人機航拍的流程 無人機對地面進行航拍的作業(yè)流程如圖7 57所示。圖圖757無人機航拍的效果

無人機對地面進行航拍的作業(yè)流程（圖片源自：西安天問）如圖7 58～圖7 61所示。圖758圖758（圖片源自：P）圖758上海外灘夜景（續(xù)圖758（圖片源自：P）圖759圖759（圖片源自：P）丹江口圖760（圖片源自：P圖760圖760丹江口（續(xù)圖760（圖片源自：P）祖國風景圖761（圖片源自：EE圖761用于消防

祖國風景（續(xù)）圖761（圖片源自：EE）圖761無人機能解決城市高層建筑、森林山地、易燃易爆現(xiàn)場火災的監(jiān)測、撲救難題。圖762所示為消防無人機的外觀結(jié)構(gòu)。（1）監(jiān)測

消防無人機的外觀結(jié)構(gòu)（圖片源自：山河科技）森林火災。圖7 63所示為消防無人機正在監(jiān)測森林火災的現(xiàn)場。城區(qū)火災。

消防無人機監(jiān)測森林火災圖763（圖片源自：T圖763所示為無人機正在監(jiān)測城區(qū)火災救援現(xiàn)場。高層建筑。

無人機監(jiān)測城區(qū)火災救援現(xiàn)場圖764（圖片源自：EE圖764所示為無人機正在監(jiān)測高層建筑火災救援現(xiàn)場。圖765圖765（圖片源自：山河科技）（2）滅火對于超過150m的高層建筑，消防車實施滅火就有很大的難度，而對于無人機來說，這個高度并不算高。圖766所示為消防無人機正在撲滅高層建筑火災。圖766圖766用于植保無人機進入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域，是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的標志。我國是全球農(nóng)藥用量第一大國，傳統(tǒng)手工施藥方式的農(nóng)藥利用率遠遠低于世界先進國家的水平。我國從2012年無人機開始進軍農(nóng)業(yè)植保領域，到2017年從事農(nóng)業(yè)植保工作的無人機已經(jīng)超過了6000架，發(fā)展速度迅猛。植保無人機主要在液態(tài)化學農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑的噴灑，種子和肥料的播撒等方面發(fā)揮了重要作用。植保無人機結(jié)構(gòu)多旋翼植保無人機結(jié)構(gòu)如圖767所示。圖767圖767（圖片源自：山河科技）植保無人直升機結(jié)構(gòu)如圖7 68所示。圖768圖768植保無人機航線人工操作。769所示為人工操作多旋翼無人機進行植保作業(yè)。智能規(guī)劃作業(yè)航線。無人機使用高精度微波雷達采集數(shù)據(jù)，自動測繪出需要植保作業(yè)的農(nóng)作物表面積，在智能工具上自動生成無人機農(nóng)業(yè)植保作業(yè)航線。①采集數(shù)據(jù)。圖7

人工操作多臺多旋翼無人機同時在進行植保作業(yè)圖769（圖片源自：極飛農(nóng)業(yè)圖76970所示為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)為需要植保的農(nóng)田進行測繪。圖770圖770（圖片源自：西安天問）②智能工具。智能手持終端或智能手機規(guī)劃作業(yè)航線如圖7 71、圖7 72所示。智能手持終端規(guī)劃作業(yè)航線圖771（圖片源自：西安天問圖771圖772圖772（圖片源自：西安天問）精準作業(yè)。在常規(guī)植保作業(yè)中，時常出現(xiàn)無人機掉高或者飛不直的情況，并容易出現(xiàn)重噴或漏噴現(xiàn)象，很難做到精準作業(yè)。而無人機采用RTK技術，就可以使飛行誤差控制在厘米級范圍內(nèi)（見圖773）就能實現(xiàn)高精度自主飛行，并且解決了農(nóng)藥重噴、漏噴的問題，提升了農(nóng)藥使用效率，大大降低了農(nóng)藥用量和成本，切實實現(xiàn)了精準作業(yè)的要求。圖773圖773（圖片源自：西安天問）用于救援救援是指在遭遇災難或其他非常情況（含自然災害、意外事故、突發(fā)危險事件等）時，個人或者人們獲得實施解救行動的過程。地震空中偵察 圖7 74所示為地震現(xiàn)場進行空中偵察，便于實施救援行動。地震現(xiàn)場空中偵察圖774（圖片源自：EE圖774投送救生圈 圖7 75所示為無人機向落水者投送救生圈。無人機投送救生圈圖775（圖片源自：T圖775用于軍演無人機用于軍事演習如圖7 76和圖7 77所示。（1）圖776（圖片源自：EE圖776用于察打

軍事演習（2）圖777（圖片源自：EE圖777察打就是偵察、情報傳輸和火力打擊，而集偵察、情報傳輸和火力打擊于一身的無人機就是察打一體無人機。察打一體無人機的結(jié)構(gòu) 察打一體無人機攜帶了偵察、監(jiān)視系統(tǒng)和武器彈藥自動發(fā)射裝置（見圖7 78）。圖778圖778（圖片源自：輕準科技）武器、彈藥榴彈發(fā)射器?？砂惭b在察打一體無人機上。榴彈發(fā)射器使用的彈藥。彈藥有爆震彈、煙幕彈、染色彈、催淚彈、訓練彈等（見圖7 79）。圖779榴彈、爆震彈、圖779（圖片源自：輕準科技）操作流程在400m以外發(fā)現(xiàn)目標后，通過地面站進行鎖定，利用機載火控系統(tǒng)（全稱為火力指揮與控制工程系統(tǒng)）對目標實施精準打擊，操作流程如圖780所示。武裝無人機鎖定、