中海達(dá)無人機(jī)知識體系（上）

中海達(dá)無人機(jī)知識體系（上）

錄

1.無人機(jī)簡介...........................................................................1

1.1無人機(jī)簡介.......................................................................1

1.1.1飛行器..........................................................................1

航空器................................................................1

航天器................................................................2

火箭和導(dǎo)彈............................................................2

制導(dǎo)武器..............................................................3

巡飛彈型無人機(jī)........................................................4

1.1.2無人機(jī)定義......................................................................6

無人機(jī)定義............................................................6

無人機(jī)控制方式........................................................6

無人機(jī)與航模的區(qū)別....................................................6

航模與玩具的區(qū)別......................................................8

1.1.3促進(jìn)無人發(fā)展的相關(guān)突破.........................................................9

GNSS.................................................................................................................................................................9

微電子機(jī)械系統(tǒng).......................................................10

數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)通道.........................................................11

無刷電動機(jī)...........................................................11

數(shù)碼相機(jī).............................................................12

新型材料.............................................................13

1.1.3.7多旋翼無人機(jī)的發(fā)展...................................................14

1.1.4民用無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域...........................................................14

航空攝影測量.........................................................14

巡查執(zhí)法.............................................................15

房產(chǎn)稅收.............................................................18

農(nóng)用無人機(jī)...........................................................18

災(zāi)后防疫.............................................................21

1.1.4.6緊急救援.............................................................22

森林防火.............................................................23

植樹造林.............................................................24

氣象探測.............................................................26

0警用安防............................................................27

1海域動態(tài)監(jiān)測........................................................31

2航拍攝影............................................................31

3AR游戲.............................................................33

4電力、風(fēng)電、油田巡檢...............................................35

5線纜敷設(shè)............................................................36

6新聞報(bào)道............................................................37

7緊急通訊............................................................37

8保護(hù)野生動物........................................................37

9環(huán)境監(jiān)測............................................................38

1.1.4,20快遞送貨............................................................38

1提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)........................................................39

1.1,4,22制造浪漫............................................................40

3無人機(jī)群表演........................................................41

4無人機(jī)驅(qū)鳥..........................................................42

5基站干擾排查及通信巡檢.............................................43

2.無人機(jī)分類、分級與代號................................................................44

2.1按照飛行平臺構(gòu)型分類...........................................................44

2.1.1固定翼.........................................................................44

2.1.1.1固定翼飛機(jī)簡介.......................................................44

2.1.1.2固定翼飛機(jī)飛行原理...................................................45

2.1.1.3固定翼飛機(jī)失速原理...................................................48

2.1.1.4固定翼飛機(jī)動力原理..................................................49

滑翔機(jī)簡介...........................................................50

滑翔機(jī)飛行基本原理..................................................50

滑翔機(jī)基本構(gòu)造.......................................................51

動力滑翔機(jī)...........................................................53

2.1.1.9太陽能無人機(jī).........................................................54

0充氣無人機(jī)..........................................................55

2.1.2直升機(jī).........................................................................57

直升機(jī)簡介...........................................................57

直升機(jī)飛行原理.......................................................57

2.1.3多旋翼.........................................................................61

2.1.3.1多旋翼無人機(jī)簡介.....................................................61

2.1.3.2多旋翼無人機(jī)飛行原理................................................62

共軸多旋翼...........................................................65

矢量多旋翼...........................................................66

2.1.3.5系留無人機(jī)...........................................................67

氫燃料電池?zé)o人機(jī)....................................................69

可拆卸編程多旋翼.....................................................70

2.1.4垂直起降固定翼.................................................................71

垂直起降固定翼簡介..................................................71

復(fù)合翼...............................................................72

可收放式復(fù)合翼.......................................................76

2.1.4.4尾坐式垂直起降固定翼................................................77

傾轉(zhuǎn)旋翼垂直起降固定翼..............................................81

傾轉(zhuǎn)機(jī)翼垂直起降固定翼..............................................85

鴨式旋翼/機(jī)翼........................................................87

2.1.5飛艇...........................................................................87

2.1.5.1飛艇簡介.............................................................87

飛艇飛行原理.........................................................88

2.1.5.3飛艇優(yōu)劣勢...........................................................89

2.1.6傘翼機(jī).........................................................................89

傘翼機(jī)簡介...........................................................89

2.1.6.2傘翼機(jī)飛行原理.......................................................90

傘翼機(jī)優(yōu)缺點(diǎn).........................................................90

2.1.7撲翼機(jī).........................................................................91

2.1.8各飛行平臺構(gòu)型對比............................................................92

2.2按照飛機(jī)發(fā)動機(jī)類型分類.........................................................93

2.2.1螺旋槳飛機(jī).....................................................................93

2.2.1.1螺旋槳飛機(jī)簡介.......................................................93

2.2.1.2螺旋槳工作原理.......................................................93

2.2.2噴氣式飛機(jī).....................................................................97

2.2.2.1噴氣式飛機(jī)簡介.......................................................97

2.2.2.2噴氣式飛機(jī)優(yōu)勢.......................................................97

2.2.2.3噴氣式飛機(jī)劣勢.......................................................97

2.3按照飛機(jī)能源類型分類...........................................................98

2.3.1油動飛機(jī).......................................................................98

2.3.2電動飛機(jī).......................................................................98

2.3.3油電混合動力飛機(jī)...............................................................99

2.3.4各能源飛機(jī)比較.................................................................99

2.3.4.1安全性比較..........................................................99

23.4.2飛行面積比較........................................................100

2.4按照使用領(lǐng)域分類..............................................................100

2.4.1軍用級........................................................................100

2.4.2工業(yè)級........................................................................100

2.4.3消費(fèi)級........................................................................101

2.5按尺度分類（法規(guī)規(guī)定）........................................................101

2.5.1微型無人機(jī)....................................................................101

2.5.2輕型無人機(jī)....................................................................102

2.5.3小型無人機(jī)....................................................................102

2.5.4大型無人機(jī)....................................................................103

2.6按活動均子分類................................................................103

2.6.1超近程無人機(jī)..................................................................103

2.6.2近程無人機(jī)....................................................................103

2.6.3短程無人機(jī)....................................................................104

2.6.4中程無人機(jī)....................................................................104

2.6.5遠(yuǎn)程無人機(jī)....................................................................104

2.7按任務(wù)高度分類................................................................104

2.7.1超低空無人機(jī)..................................................................104

2.7.2低空無人機(jī)....................................................................104

2.7.3中空無人機(jī)....................................................................104

2.7.4高空無人機(jī)....................................................................104

2.7.5超高空無人機(jī)..................................................................105

2.8按續(xù)航時間分級................................................................105

2.8.1短航時........................................................................105

2.8.2中航時........................................................................105

2.8.3長航時.........................................................................105

2.9無人機(jī)代號......................................................................105

2.9.1無人機(jī)系統(tǒng)代號組成...........................................................105

1.無人機(jī)簡介

1.1無人機(jī)簡介

1.1.1飛行器

飛行器(flightvehicle)是在大氣層內(nèi)或大氣層外空間(太空)飛行的器械。通常按照飛行環(huán)境和飛

行方式,將飛行器分為幾大類：航空器、航天器、火箭和導(dǎo)彈、制導(dǎo)武器、巡飛彈型無人機(jī)。

航空器

在大氣層內(nèi)飛行的稱為航空器，如氣球、飛艇、飛機(jī)等。它們靠空氣的靜浮力或空氣相對運(yùn)動產(chǎn)生的

空氣動力升空飛行。

根據(jù)產(chǎn)生升力的原理將航空器進(jìn)行分類

圖1航空器分類

航;天器

在太空飛行的稱為航天器，如人造地球衛(wèi)星、載人飛船、空間探測器、航天飛機(jī)等。它們在運(yùn)載火箭

的推動下獲得必要的速度進(jìn)入太空，然后依靠慣性做與天體類似的軌道運(yùn)動。

火箭和導(dǎo)彈

火箭是以火箭發(fā)動機(jī)為動力的飛行器，可以在大氣層內(nèi)，也可以在大氣層外飛行。

導(dǎo)彈是裝有戰(zhàn)斗部的可控制的火箭，有主要在大氣層外飛行的彈道導(dǎo)彈和裝有翼面在大氣層內(nèi)飛行的

地空導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈等。

圖5導(dǎo)彈

制導(dǎo)武器

制導(dǎo)武器是能夠按照一定規(guī)律控制武器的飛行方向、姿態(tài)、高度和速度、在大氣中飛行的、引導(dǎo)戰(zhàn)斗

部準(zhǔn)確攻擊目標(biāo)的各類高命中率武器的統(tǒng)稱，如末敏彈、制導(dǎo)炮彈等.

3

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一有?￡夕■|*K*??科誠院特?,

4米?T?ULFW?時日你遇。，雷.戰(zhàn)*.?M：

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圖6末敏彈

圖7制導(dǎo)炮彈

巡飛彈型無人機(jī)

所謂無人機(jī)/巡飛彈相結(jié)合的概念，其實(shí)就是在同一平臺上搭載不同的任務(wù)模塊，以達(dá)到偵察搜索或?qū)?/p>

地攻擊的目的，而且這一平臺成本相對低廉，可以在壽命期內(nèi)重復(fù)回收使用。

圖8CH-901巡飛彈型無人機(jī)

圖9哈比反輻射無人機(jī)

1.1.2無人機(jī)定義

無人機(jī)定義

無人機(jī)(UnmannedAerialVehicle,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)駕駛的各式航空器。

按照《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》第一章第五條規(guī)定，無人駕駛航空器，是指機(jī)上沒有駕駛

員進(jìn)行操作的航空器，包括遙控駕駛航空器、自主航空器、模型航空器等。遙控駕駛航空器和自主航空器

統(tǒng)稱無人機(jī)。

無人機(jī)控制方式

無人機(jī)上沒有駕駛員，所以無人槌口飛行靠"遙控"或"自控飛行"。

無人機(jī)與航模的區(qū)別

(1)定義不同

模型航空器，是指重于空氣、有尺寸和重量限制、不載人，不具有控制鏈路回傳遙控站(臺)功能或

者自主飛行功能，僅限在操縱員目視視距內(nèi)飛行或者借助回傳圖像進(jìn)行第一視角遙控操縱飛行的無人駕駛

航空器，包括自由飛、線控、無線電遙控模型航空器。目前我們國家對于航模的定義，航空模型要在視距

內(nèi)，視距距離不超過500米，相對高度不超過120米。

無人機(jī)的定義則是：無人駕駛飛機(jī)，一般是指無人飛行載具，也就是不需駕駛員在機(jī)內(nèi)駕駛的飛機(jī)。

可以完全不用遙控器，可以通過電腦，通過地面站，地面電路來指揮.可以飛到幾千公里以外，現(xiàn)在最大

的可以留空時間達(dá)到48小時，這也是無人機(jī)的一個顯著特點(diǎn)，航模是達(dá)不到的。

從定義就可以看出，兩者是有明顯的區(qū)別。

(2)飛控系統(tǒng)

無人槌口航模最大的本質(zhì)區(qū)別，在于有無智能化的飛控系統(tǒng)，能否實(shí)現(xiàn)自主飛行。

通俗來講，無人機(jī)本身相當(dāng)于帶著大腦飛行，飛手只需通過數(shù)據(jù)鏈將地面控制參數(shù)與無人機(jī)進(jìn)行交互，

無人機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)自主飛行，可以是超視距。

航模則不然，必須由人來通過遙控器控制，并且始終是要在視距范圍內(nèi)，通過遙控實(shí)現(xiàn)機(jī)動和姿態(tài)調(diào)

整，它的真正大腦一直在地面的飛手手上。

(3)自動控制不同

在自動控制方面，無人機(jī)能夠智能應(yīng)對各種情況，要求進(jìn)行任務(wù)執(zhí)行，與地面站進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和任務(wù)

確認(rèn)，并要求進(jìn)行下一步操作。

而大多數(shù)航模的自動控制只能實(shí)現(xiàn)失控后自動返航。

(4)人機(jī)界面

航空模型由飛行平臺、動力系統(tǒng)、視距內(nèi)遙控系統(tǒng)組成，主要是為了大眾的觀賞性，追求的是外表的

像真或是飛行優(yōu)雅等，科技含量并不高。無人機(jī)比航模要復(fù)雜。無人機(jī)系統(tǒng)由飛行平臺、動力系統(tǒng)、飛控

導(dǎo)航系統(tǒng)、鏈路系統(tǒng)、任務(wù)系統(tǒng)、地面站等組成。主要是為了完成特定任務(wù)，追求的是系統(tǒng)的任務(wù)完成能

力，科技含量高。

目前來看，大部分人主要還是從人機(jī)界面來區(qū)分航模和無人機(jī)的。如果看到一個帶天線的游戲手柄狀

東西，那多數(shù)是航模，如果前有液晶顯示器側(cè)有搖桿鼠標(biāo)，那八成就是無人機(jī)了。

部分高檔的航空模型和低檔的無人機(jī)在飛行平臺、動力系統(tǒng)部分并無太大區(qū)別。

(5)用途任務(wù)

無人機(jī)有任務(wù)載荷系統(tǒng)，本質(zhì)是一種工具，主要執(zhí)行軍用和民用的各種比較復(fù)雜的任務(wù)，在商用領(lǐng)域

的農(nóng)業(yè)植保、森林防火、邊防緝私、高速公路巡查、物流快遞等應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)開始大展拳腳。通過機(jī)載導(dǎo)

航飛控系統(tǒng)自主飛行。通過鏈路系統(tǒng)上傳控制指令和下傳任務(wù)信息。很多無人機(jī)系統(tǒng)也有類似航模的能力，

可以在視距內(nèi)直接遙控操作。

航模一般不裝載荷系統(tǒng)(高級或改裝的除外)，側(cè)重于航空模型運(yùn)動、競賽、愛好者研究交流以及個

人娛樂。僅在目視范圍內(nèi)進(jìn)行操控。

而且無人機(jī)重量跨度大，幾千克至上萬千克都有；航模一般重量較小，常見的是幾百克至十幾千克。

(6)人員資質(zhì)

無人機(jī)操控人員包括觀測員、視距內(nèi)駕駛員(原駕駛員)、視距外駕駛員(原機(jī)長)和教員，大多數(shù)

還需要考取執(zhí)照。

航模操控一般僅為一人，無機(jī)長和觀測員，亦無資質(zhì)要求，僅有中國航空運(yùn)動協(xié)會制定的試行技術(shù)等

級標(biāo)準(zhǔn)，且無法律強(qiáng)制力。

(7)主管單位

根據(jù)《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》第一章第六條規(guī)定，國務(wù)院、中央軍委空中交通管制委員

會領(lǐng)導(dǎo)全國無人駕駛航空器飛行管理工作，通過無人駕駛航空器管理部際聯(lián)席工作機(jī)制，協(xié)調(diào)解決管理工

作中出現(xiàn)的重大問題。各單位各部門依據(jù)有關(guān)規(guī)定負(fù)責(zé)無人駕駛航空器相關(guān)管理工作。

根據(jù)《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》第一章第七條規(guī)定，模型航空器管理規(guī)則，由國務(wù)院體育

行政部門會同空軍、國務(wù)院民用航空主管部門、國務(wù)院公安部門等單位參照本條例另行制定。

航模與玩具的區(qū)別

(1)參與性

模型與玩具的區(qū)別則在于玩具是死的，模型是活的。之所以說玩具是死的，是因?yàn)橥婢叩呐浼话阒?/p>

能用它原廠的配件，且?guī)缀鯖]有選擇余地，如過摔壞了，只能買它原廠配件，而且有沒有得賣還難說。

而航模則不一樣，比如說電機(jī)壞了，我想買0000就買0000,想買XXXX就買XXXX,無所謂,

因?yàn)槎纪ㄓ?，如果覺得動力不夠，也可以把小電機(jī)換成大電機(jī)，都通用。說到底，玩具買回來是什么樣，

一輩子就是這個樣。模型買回來這個樣，你愛咋樣就咋樣。

(2)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，玩具四軸的電調(diào)、接收、飛控都是集成在一起的，用的都是空心杯電機(jī)，也不存在

散熱問題。這種集成板的優(yōu)點(diǎn)就是價格便宜，體積小，缺點(diǎn)就是只要有一個地方壞了，那就得換板子。

而航模因?yàn)槌杀据^大，且出于diy和散熱需求，所以很少有集成板的(個別微型航模除外)，一般都

是獨(dú)立的設(shè)備相互連接，比如說電調(diào)，分開后不僅散熱好，壞了一個也可以只換一個。

(3)使用環(huán)境

航模通常是能適用于室外飛行的，并能在一定風(fēng)雨環(huán)境條件下操控。

而玩具只能在室內(nèi)這種小風(fēng)甚至無風(fēng)環(huán)境飛行。

1.1.3促進(jìn)無人發(fā)展的相關(guān)突破

GNSS

20世紀(jì)90年代以前，自動駕駛儀只能依靠自身的慣性測量儀定位，慣性測量儀器包括機(jī)械陀螺儀、

與陀螺儀連接的磁羅盤和壓力傳感器。整個飛行過程中，飛行器通過測量自身承受的加速度實(shí)現(xiàn)定位。但

是，除了機(jī)械本身的可靠性問題之外，慣性測量儀器體積大而笨重，隨著時間流逝，其精確度會降低。

1995年以后，飛機(jī)可以使用指甲大小的天線接收GNSS衛(wèi)星發(fā)出的信號，即時定位自身的位置。在

最近幾年以來，GNSS技術(shù)獲得進(jìn)一步突破，后差分技術(shù)、實(shí)時差分技術(shù)使得無人機(jī)可以獲得高頻率、厘

米級的定位精度，進(jìn)一步加速了無人機(jī)的發(fā)展。

圖10GNSS定位

圖11后差分PPK、實(shí)時差分RTK技術(shù)

微電子機(jī)械系統(tǒng)

2毫米長的氣壓高度計(jì)、大小相仿的指南針、3毫米的加速計(jì)……如今，沒有活動部件、不需維護(hù)的微

型組件取代了以前的機(jī)械傳感器，這種組件被稱為“微電子機(jī)械系統(tǒng)"（MEMS）,移動電話的普及促使

這類系統(tǒng)進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)?，F(xiàn)在，微型無人機(jī)自動駕駛儀的回路中就采用了微電子機(jī)械系統(tǒng)，包括傳感器

在內(nèi)，自動駕駛儀的總重量可以不到25克。

圖12微電子機(jī)械系統(tǒng)在智能終端中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)通道

解決了定位和自動駕駛的問題還有一個問題亟需解決，那就是如何與無人機(jī)建立聯(lián)系，進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

軍用無人機(jī)可以采用衛(wèi)星聯(lián)絡(luò)，有效距離無限寬廣，軍方是個只看效果的不看效益的高富帥，屋絲民用無

人機(jī)自然燒不起衛(wèi)星聯(lián)絡(luò)，何況天線又過大。只能望"衛(wèi)星"嘆。

進(jìn)入21世紀(jì)后，民用無人機(jī)可以采用了高效安全的數(shù)字無線電早期多使用頻率41MHz或者72MHz

的模擬信號，多被干擾，而且電動引擎也會令信號停頓。后來出現(xiàn)了更高頻率的數(shù)字模式無線電，頻率達(dá)

2.4GHz,它的出現(xiàn)解決了傳輸速率低和低兆赫模擬信號相互干擾的難題，它使得民用無人機(jī)的有效遠(yuǎn)程溝

通成為了現(xiàn)實(shí)。

從初次使用開始，可以把發(fā)射器和接收器配對，讓接收器只能識別遙控器發(fā)出的信號，這樣就不會受

到第三方的干擾。聯(lián)絡(luò)通道變成了雙向的：發(fā)射器下達(dá)命令，同時接收機(jī)上反應(yīng)傳感器狀態(tài)的信息。

另外還有一個優(yōu)點(diǎn)：發(fā)射器不需要以前1米長的遙控天線，也不需要機(jī)身外側(cè)保持緊繃的接收器長線，

現(xiàn)在的發(fā)射器和接收器只需要10厘米長的天線而已。

圖132.4GHz無線數(shù)字電臺

無刷電動機(jī)

無刷電機(jī)自從20世紀(jì)80年代開始替代了電刷電動機(jī)。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于壽命長、低干擾、低維護(hù)成

本，因?yàn)樯倭穗娝?，無刷電機(jī)的磨損主要是在軸承上了，就是那根棒子，從機(jī)械角度看，無刷電機(jī)幾乎是

一種免維護(hù)的電動機(jī)了，必要的時候，只需做一些除塵維護(hù)即可。

早期由于價格和產(chǎn)能的限制原因，無刷電機(jī)主要應(yīng)用于醫(yī)療器械、家用電器、電動車等多個領(lǐng)域。但

隨著機(jī)械加工技術(shù)的進(jìn)步，無刷電機(jī)的成本快速下降，因此進(jìn)入了模型的各個層面，于是就出現(xiàn)了一開始

我提到的那個場景—在電動遙控玩具里大規(guī)模運(yùn)用。而消費(fèi)級的無人機(jī)只是更大些的玩具，自然也會受

益于無刷電機(jī)的普及，不然以后決定消費(fèi)級無人機(jī)應(yīng)用的一項(xiàng)重要技術(shù)—多旋翼技術(shù)（占民用無人機(jī)的

80%）將永遠(yuǎn)不會問世。

圖14有刷電機(jī)和無刷電機(jī)

數(shù)碼相機(jī)

自從進(jìn)入21世紀(jì)，數(shù)字傳感器憑借其驚人的品質(zhì)徹底取代了膠片技術(shù)，無人機(jī)的攝影測量法等新技術(shù)

也隨之問世。膠片攝影的洗印既昂貴又不方便，如果沒有數(shù)字相機(jī)技術(shù)，無人機(jī)絕不可能如此繁榮發(fā)展。

圖15單反、微單和卡片機(jī)

新型材料

20實(shí)際80年代到90年代，復(fù)合材料和高強(qiáng)度塑料泡沫開始被廣泛使用。復(fù)合材料是至少兩種特性

互補(bǔ)材料的結(jié)合體，因此，制成的復(fù)合材料擁有兩種材料各自本來不具備的特性，比如堅(jiān)硬和輕盈兼?zhèn)洹?/p>

復(fù)合材料重量輕，容易塑形，從20世紀(jì)80年代開始逐漸取代了用于制造空中客車和波音飛機(jī)的鋁、

鋼和鈦?，F(xiàn)在，復(fù)合材料幾乎占飛機(jī)總重量的50%。生產(chǎn)總量的提高讓生產(chǎn)成本下降，復(fù)合材料的價格逐

漸能為大眾接受，在大眾市場上，復(fù)合材料以碳或玻璃管或片的形式銷售，這兩種材料也是制造多旋翼無

人機(jī)的主要原材料。

圖16碳纖維和玻璃鋼

固定翼無人機(jī)以來空氣動力學(xué)而飛上天空，采用塑料泡沫，通過磨具制作出的流線外形也是基于空氣

動力學(xué)原理。發(fā)泡聚乙烯輕巧、兼顧、容易制作，成為中小型固定翼無人機(jī)流線型外殼和機(jī)身的標(biāo)準(zhǔn)制作

材料。

圖17發(fā)泡聚乙烯

多旋翼無人機(jī)的發(fā)展

為什么多旋翼技術(shù)會成為消費(fèi)級無人機(jī)市場誕生的催化劑呢？因?yàn)槎嘈砑夹g(shù)解決了飛行器的懸停問

題。眾所周知，消費(fèi)級無人機(jī)主要面對航拍愛好者，而以往的無人機(jī)只是固定翼，只能直飛直往，根本做

不到懸停，這么短的時間別說照相了，連取景都只能一眼掠過。所以一旦多旋翼技術(shù)成熟，且隨著智能手

機(jī)成熟的高清攝像頭市場和Gopro運(yùn)動相機(jī)的推廣，消費(fèi)級的航拍市場自然一觸即發(fā)。

1.1.4民用無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

航空攝影測量

民用無人機(jī)在航測領(lǐng)域的應(yīng)用還可以作為衛(wèi)星遙感手段的補(bǔ)充。衛(wèi)星影像成為中小比例尺遙感監(jiān)測和

制圖的主要數(shù)據(jù)源，甚至成為1:1萬地形圖和專題圖制圖與更新的重要數(shù)據(jù)源。但由于受到衛(wèi)星臨空周期、

氣候和供給渠道的制約，用戶訂購高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)在覆蓋度、時效性以及分辨率方面受到較大影響。無

人機(jī)航空拍攝方面，由于其機(jī)動性強(qiáng)、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，可作為衛(wèi)星遙感手段的補(bǔ)充，形成高中低平臺結(jié)

合、粗中細(xì)分辨率互補(bǔ)的全天候、全天時、全覆蓋立體監(jiān)測體系。

圖19航空攝影測量和傾斜攝影測量

巡查執(zhí)法

執(zhí)法人員帶著無人機(jī)，來到巡查區(qū)域，啟動設(shè)備開始巡查。每個區(qū)域定期更新航片，對比發(fā)現(xiàn)疑似違

法區(qū)域后，派人去實(shí)地核查。對于一些偏僻地點(diǎn)，如果沒有無人機(jī)航拍，很難及時發(fā)現(xiàn)，有了無人機(jī)之后,

可以高效發(fā)現(xiàn)，快速處理，對于土地違法行為，可以做到早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早查處。改變了過去巡查工作

存在違法用地發(fā)現(xiàn)率低、發(fā)現(xiàn)不及時、耗時耗人力等弊端。

圖21河北邢臺城管執(zhí)法局城管支隊(duì)執(zhí)法人員借助無人機(jī)航拍對項(xiàng)目工地進(jìn)行執(zhí)法巡查

為進(jìn)一步摸清江西省籟州市會昌縣石壁坑水庫非法捕魚情況，解決水上巡邏執(zhí)法中因執(zhí)法快艇噪音過

大、非法捕魚人員聽音逃逸情況，2017年7月開始，執(zhí)法人員啟用兩部大疆精靈4無人機(jī)進(jìn)行巡邏探測，

進(jìn)駐巡邏。

無人機(jī)的投入使用將有效彌補(bǔ)人力在漁政執(zhí)法工作中的不足，它不但可以進(jìn)行高空俯視，還可以對執(zhí)

法人員不方便查看、視野范圍無法觸及的水域進(jìn)行全面近距離的觀察，幫助掌握水面情況，提高執(zhí);去效率，

實(shí)現(xiàn)水、陸、空全方位巡邏。

圖22江西省贛州市會昌縣石壁坑水庫針對非法捕魚問題使用無人機(jī)進(jìn)行漁政執(zhí)法

2017年6月23日，合肥市新站高新區(qū)城管局綠化管養(yǎng)處在二十埠河河道日常綠化督查考核中首次使

用無人機(jī)航拍器，河道沿線垃圾死角、毀綠種菜等城市亂象無處遁形。因二十埠河河道沿線長達(dá)5公里，

且河道蜿蜒地形陡峭，要想大概了解整個河道綠化養(yǎng)護(hù)情況，就必須徒步巡查至少兩個小時。這一傳統(tǒng)采

集模式，既浪費(fèi)時間、人力，也存在一定的安全隱患。為解決這個難題，綠化管養(yǎng)處采用了無人機(jī)巡查新

模式，確保違章毀綠種菜、垃圾死角等問題能被及時發(fā)現(xiàn)。投入使用的無人機(jī)，配有高清運(yùn)動攝像頭，飛

行高度可達(dá)300~500米，并可長時間在空中懸停，執(zhí)行停機(jī)定點(diǎn)監(jiān)控、拍攝，遠(yuǎn)距離無線實(shí)時影像回傳,

極大地提高了巡查的效率。

圖23合肥市新站高新區(qū)城管局綠化管養(yǎng)處使用無人機(jī)進(jìn)行綠化核查

房產(chǎn)稅收

國外已經(jīng)有了使用無人機(jī)協(xié)助房產(chǎn)稅收的案例。

農(nóng)用無人機(jī)

2016首屆中國農(nóng)業(yè)無人機(jī)創(chuàng)新論壇發(fā)布的一組數(shù)據(jù)：2014年中國農(nóng)用無人機(jī)市場保有量大約為695

架，2015年增長到2324架，2016年增加到6000架。

農(nóng)業(yè)無人機(jī)系統(tǒng)主要應(yīng)用于：

(1)農(nóng)作物生長態(tài)勢監(jiān)控

通過裝載多光譜感應(yīng)器的無人機(jī)，農(nóng)民可以進(jìn)行農(nóng)田測繪，拍攝許多谷物的圖片，從而得知特定區(qū)域

農(nóng)田土壤的肥沃程度以及谷物和莊稼的需水量。在過去，農(nóng)民只能依靠人造衛(wèi)星進(jìn)行農(nóng)田的測量，這一過

程非常耗費(fèi)時間，人造衛(wèi)星測量農(nóng)田的間隔時間長達(dá)14天。此外，這一監(jiān)測過程還容易出差錯，受到云層

厚度的干擾。但是，有了無人機(jī)，你就可以在需要的時候即可獲得需要的數(shù)據(jù)。

(2)農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測

病蟲害會造成作物葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)色素、水分、氮元素等性質(zhì)發(fā)生變化，從而引起反射光譜的變化，所

以病蟲害作物的反射光譜和正常作物可見光到熱紅外波段的反射光譜有明顯差異。利用多光譜相機(jī)進(jìn)行拍

攝，即可根據(jù)特定的波段反饋回來的信息判斷農(nóng)作物病蟲害情況。

四川省測繪局2016年8月用無人機(jī)監(jiān)測枯死松樹的設(shè)想，并部署開展試飛工作。32平方公里的試點(diǎn)

區(qū)域，總計(jì)作業(yè)耗時不超過4天，連續(xù)工作時間不超過36小時。最重要的是，核查點(diǎn)區(qū)域的影像判讀準(zhǔn)

確率達(dá)到90%以上，確診的準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上。四川省林業(yè)廳"按圖索驥"，在試點(diǎn)疫情區(qū)域部署了枯

死松樹的拔除、根治工作。

(3)農(nóng)作物病蟲害精準(zhǔn)防治

以航拍著稱的大疆無人機(jī)，推出農(nóng)業(yè)植保機(jī)MG-1OMG-1采用了可水平折疊的八軸碳纖維機(jī)架，標(biāo)

準(zhǔn)載荷10公斤，每小時作業(yè)量達(dá)40-60畝。沒過多久,零度智控也帶著他們的守護(hù)者一Z10進(jìn)軍農(nóng)業(yè)

市場。而在他們之前，極飛無人機(jī)從2012年就已開始研發(fā)農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)，目前已建立起植保無人機(jī)作

業(yè)規(guī)范。無人機(jī)可以遂行噴灑農(nóng)藥、農(nóng)作物估產(chǎn)等任務(wù)。

圖24農(nóng)業(yè)植保

(4)農(nóng)田測繪

圖25極飛地理XGeomaticsC2000及手持設(shè)備A2

XGeomaticsC2000是極飛科技于3月20日在春季發(fā)布會上發(fā)布的首款全自主飛行智能測繪無人機(jī)。

目前市場上的主流測繪無人機(jī)為固定翼無人機(jī)，占據(jù)了70%的市場，但起降均需要專業(yè)的跑道，在農(nóng)田應(yīng)

用中難以尋找合適的起降場。作為一款四旋翼的無人機(jī)，體型小巧的C2000最大的優(yōu)勢就是能在地況復(fù)雜

的農(nóng)田中，輕松完成起降。就像"P20"取意"噴20畝"，C2000最直觀的意思就是"測2000畝"。

農(nóng)田測繪一直是一項(xiàng)頗為辛苦，卻極為重要的任務(wù)。過去，農(nóng)田測繪主要依賴于人力，植保隊(duì)員需要

拿著測繪設(shè)備甚至是無人機(jī)，沿著地塊邊界徒步走完整個需要測繪的區(qū)域，而C2000擁有高性能鋰離子電

池和極飛XBMS電源管理系統(tǒng)，單次續(xù)航時間超過40分鐘，單次起降就能完成1.3平方公里（約2000

畝）的農(nóng)田測繪，一臺手持設(shè)備還能同時控制四臺C2000,測繪效率比人力測繪提高了近百倍。極飛表示,

未來半年內(nèi)C2000在農(nóng)業(yè)測繪領(lǐng)域，將完全取代人力。

C2000搭載了一款小巧的防塵相機(jī)，板載16G內(nèi)存不需要插存儲卡，內(nèi)置RTK定位系統(tǒng)（為中海達(dá)

中測的產(chǎn)品），測繪的數(shù)據(jù)及RTK信息都能自動存儲在照片中。相機(jī)還有防塵設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)復(fù)雜的地面

環(huán)境。測繪完成后，C2000連接WiFi就能開始處理圖片。

C2000使用A2手持地面站進(jìn)行操控。測繪人員只需要在屏幕上選定測繪地塊，系統(tǒng)就能直接生成飛

行航線，完成C2000一鍵起飛。

在測繪行業(yè)，圖像的傳輸、處理及生成高清地圖的過程稱為內(nèi)業(yè)。傳統(tǒng)測繪的內(nèi)業(yè)極其復(fù)雜。極飛與

阿里云展開合作，把復(fù)雜的后期處理變得簡單。極飛地理信息服務(wù)平臺大規(guī)模運(yùn)用阿里云加密計(jì)算，為每

一位用戶提供獨(dú)立的加密通道。拍攝完成后，用戶可通過A2手持地面站將圖像一鍵傳輸?shù)郊用茉贫?。隨

后，阿里云對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一進(jìn)行管理、分析及處理，能以每小時500畝（0.33平方公里）的速度快速拼接

農(nóng)田高清圖像。從C2000起飛到農(nóng)用測繪圖像拼接完成，這個過程在3小時內(nèi)就能完成，大大提高了測繪

圖像處理的速度。

傳統(tǒng)GPS測繪所獲得的地圖多為16級，比例尺為1:2000,而C2000所采集高精度地圖為24級，

比例尺精度高達(dá)1:300,突破行業(yè)現(xiàn)有最高精度1:500.

目前，市場主流的固定翼無人機(jī)價格高達(dá)十幾萬、甚至幾十萬。C2000全套設(shè)備的售價僅為39999

元，具有明顯的價格優(yōu)勢。C2000不僅是一個測繪無人機(jī)，還是一個搭載不同行業(yè)定制、滿足地理信息任

務(wù)的飛行器，通過掛載定制化相機(jī)可生成不同的信息，包括地形、地貌、RTK坐標(biāo)，高層數(shù)據(jù)以及多光譜

圖像等。C2000還能為政府和大型農(nóng)場提供監(jiān)測作物生長情況的低成本方案。

災(zāi)后防疫

洪災(zāi)過后，大范圍病菌污染，污染環(huán)境的消毒殺菌成為抑制大規(guī)模傳染性疾病爆發(fā)的有效方法之一。

由于洪災(zāi)過后，很多的地形區(qū)域已經(jīng)不適合傳統(tǒng)人力消毒，如果等待傳統(tǒng)消毒，最佳的災(zāi)后防災(zāi)時機(jī)

可能就會錯過。而無人機(jī)可以快速大范圍高效地進(jìn)行消毒工作，且人員無需進(jìn)入消毒地區(qū)、不與消毒劑進(jìn)

行長時間接觸，霧化效果好，有利于災(zāi)后防疫及人員健康及安全。

圖26韋加無人機(jī)用于2017年7月湖南省洪災(zāi)后防疫工作

緊急救援

尼泊爾地震、美國德克薩斯州洪水，在一些災(zāi)難和事故現(xiàn)場，無人機(jī)也開始作為救援設(shè)備出現(xiàn)。CNBC

的報(bào)道總結(jié)稱，當(dāng)危急關(guān)頭來臨時，無人機(jī)往往是最便宜、最有效的工具。不管是在危機(jī)情況下運(yùn)送搶救

設(shè)備，指導(dǎo)人們實(shí)施急救;還是在災(zāi)難發(fā)生后搜索生命信號，投送物資，無人機(jī)無疑都是最便捷的方案。

就算有些情況下，無人機(jī)無法實(shí)施真正的救援，它也能提供準(zhǔn)確信息，以便合理分配直升機(jī)或地面人

員，從而節(jié)省時間、節(jié)約成本，并提高救援成功的可能性。

圖27無人機(jī)運(yùn)送緊急救援物資

森林防火

無人機(jī)應(yīng)用在森林防火領(lǐng)域具有以下優(yōu)勢

(1)數(shù)字云臺結(jié)合GPS,火點(diǎn)精確定位；

(2)點(diǎn)哪飛哪，具備傻瓜式操作；

(3)清晰攝像頭，清晰成像，實(shí)時了解火險數(shù)據(jù)；

(4)即時監(jiān)控，可執(zhí)行夜航任務(wù)；

(5)微波傳輸，避免野外架線；

(6)快速轉(zhuǎn)移，可大范圍在森林區(qū)域進(jìn)行防火偵查。

圖28無人機(jī)巡視監(jiān)測森林火災(zāi)

森林火災(zāi)發(fā)生時火場上空能見度低，即使是航護(hù)飛機(jī)能達(dá)到火場上空，觀察員也無法詳細(xì)觀察到地面

火場情況，而在這種情況下飛行又存在著安全隱患。無人機(jī)能克服航護(hù)飛機(jī)的這一不足，通過搭載攝像設(shè)

備和影像傳輸設(shè)備，可隨時執(zhí)行執(zhí)行火警偵查和火場探測任務(wù)。地面人員通過接收來自無人機(jī)的微波信號，

隨時掌握火場動態(tài)信息。無人機(jī)可以全天候地在空中對林區(qū)進(jìn)行勘查，及時發(fā)現(xiàn)火情、報(bào)告火場位置、采

取行動將火災(zāi)消滅在初期；無人機(jī)配備彩色CCD任務(wù)載荷，按預(yù)定航跡對林區(qū)進(jìn)行空中巡查。并將空中巡

查獲取的圖像數(shù)據(jù)實(shí)時傳回地面測控站，地面測控站將實(shí)時圖像通過網(wǎng)絡(luò)傳給防火值班部門。對于可疑點(diǎn)

或區(qū)域，通過遙控指令可改變無人機(jī)飛行航跡及飛行高度進(jìn)行詳查，詳查圖像通過無線鏈路實(shí)時傳回地面。

對已出現(xiàn)火情的地區(qū)進(jìn)行空中火情態(tài)勢觀察，使滅火指揮部門迅速有限組織、部署滅火隊(duì)伍，提高滅火作

戰(zhàn)效率，防止救火人員傷亡。

無人機(jī)配備彩色CCD任務(wù)載荷或紅外探測任務(wù)載荷可在距地面800到3000米飛行高度對地面火場進(jìn)

行實(shí)時觀察，將獲取的圖像數(shù)據(jù)實(shí)時傳回地面。為前線指揮部第一時間提供火場地理坐標(biāo)（經(jīng)、緯度）、火場

面積、火場邊界、火場蔓延趨勢等火場態(tài)勢情報(bào)，使前線指揮部迅速調(diào)配人員進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)域滅火工作，及

時通知森林消防專業(yè)隊(duì)撤離危險地區(qū)，并根據(jù)火場圖像資料為消防人員提供撤離路徑。

對已消滅明火的區(qū)域進(jìn)行空中勘查，及時發(fā)現(xiàn)存在的暗火，有效地防止火災(zāi)復(fù)燃。依靠空中火情觀察

人員的肉眼無法觀察到火場暗火的情況。在過火面積較大時，采用地面人員查找暗火方式，要使用大量人

員且不利于人員安全。無人機(jī)配備紅外探測任務(wù)設(shè)備，在過火地區(qū)空中對地面進(jìn)行紅外探測，紅外探測設(shè)

備可穿透煙霧敏感到地表的溫度情況，采用制冷紅外探測任務(wù)設(shè)備可增加紅外探測距離、提高敏感溫度精

度?？罩袩o人機(jī)使用紅外探測任務(wù)載荷可獲取火場區(qū)域完整的地面溫度分布狀態(tài)圖像，火場紅外探測圖像

實(shí)時傳回地面，可使消防指揮及時了解滅火效果。

植樹造林

美國Droneseed公司開發(fā)出播種無人機(jī)，代替人工實(shí)現(xiàn)了自動"播種"。

這項(xiàng)技術(shù)的大致內(nèi)容是這樣的，第一個無人機(jī)掃描指定區(qū)域的土地，來尋找理想的種植樹木的地點(diǎn)。

此臺無人機(jī)會建立種植區(qū)域的3D地圖，然后在使用特殊的算法來找到理想的種植之地并避開一些障礙。

第二臺無人機(jī)拿到3D地圖之后，他可以運(yùn)載種子并且把種子通過壓縮空氣以32km/h的速度射入到

指定種植地點(diǎn)，同時飛機(jī)上進(jìn)行噴灑澆水作業(yè)。

眾所周知，森林再造是一項(xiàng)非常困難而又龐大的工程，需要高強(qiáng)度的體力勞動。據(jù)研究，一個植樹工

每天植樹所消耗的卡路里，是跑一次全程馬拉松的兩倍還多。更確切點(diǎn)來說就是，一個工人每天吃掉3個

生日蛋糕，外加一份澳拜客牛排，所獲得的卡路里也不夠消耗。人工植樹的效率越800棵/天。這么辛苦的

工作，導(dǎo)致植樹工人也不好找。而DroneSeed無人機(jī)一個小時的播種量，相當(dāng)于植樹工一天的工作量，

而其單次飛行時間為30分鐘，更換電池后可持續(xù)作業(yè)90分鐘，工作效率及成本可想而知。

造林也是一項(xiàng)極其危險的工程，據(jù)統(tǒng)計(jì)死亡率可達(dá)0.07%,所以說無人機(jī)播種高速播種不失為一個很

好的解決辦法。尤其是在植被破壞嚴(yán)重的今天，森林再造刻不容緩，它不僅是造福國家，更是造福全人類。

另兩無人機(jī)

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圖29無人機(jī)植樹造林流程

氣象探測

中國氣象部門對無人機(jī)的應(yīng)用研究在國內(nèi)相對較早，上世紀(jì)90年代，中國氣象局就開始了無人機(jī)在氣

象方面的應(yīng)用研究，2002年下達(dá)了"自控?zé)o人駕駛飛機(jī)遙感"氣象新技術(shù)推廣項(xiàng)目。中國氣象局大氣探測

中心具體承擔(dān)了該項(xiàng)工作，經(jīng)過十多年的發(fā)展，已成功研制和推出了探空、遙感、人工影響天氣等三個系

列十余個機(jī)型的氣象無人機(jī)，主要用于垂直或水平探測大氣溫壓濕和風(fēng)、監(jiān)測天氣系統(tǒng)（如臺風(fēng)）大氣化

學(xué)探測或采樣、云、雨滴探測、人工影響天氣云的催化播撒、遙感、人工消霾等。

氣象無人機(jī)主要應(yīng)用在中國西部地區(qū)，由于空域緊張，加之無人機(jī)不能確保飛行安全，中東部地區(qū)目

前仍然存在著發(fā)展瓶頸。

圖30無人機(jī)進(jìn)行云種散播

0警用安防

2017年7月，德文郡、康沃爾郡和多塞特郡的三支警察部隊(duì)宣布合作成立英國首個警用無人機(jī)部門，

在三區(qū)警務(wù)巡防范圍內(nèi)提供7x24小時全天候監(jiān)控。三個郡的執(zhí)法部門于2015年開始推進(jìn)該項(xiàng)目，目前

已經(jīng)成功投入使用的有6架無人機(jī)，為此警方還表示未來12個月將會專門培養(yǎng)40名專員。無人機(jī)將在人

員失蹤搜索、犯罪現(xiàn)場拍攝、應(yīng)對重大交通事故、打擊野生動物偷獵以及邊境和沿海檢查等情境中扮演重

要角色。

該部門目前初步使用大疆的Inspire無人機(jī)，裝備熱成像和4K攝像頭。該項(xiàng)目的成立將會進(jìn)一步推動

英國其他地區(qū)的無人機(jī)部署計(jì)劃。智囊團(tuán)Reform在2017年年初的時候推薦警用無人機(jī)能夠替代傳統(tǒng)人

力巡邏，并未在未來不斷地降低巡邏人員數(shù)量。

圖31英國使用無人機(jī)進(jìn)行巡邏

通過車載處射系統(tǒng)起飛，傘薄回收，然法了

無人機(jī)起飛降落登場地現(xiàn)在的雉魏；傻瓜化一例

式攥作.簡單實(shí)用，操控方便.入手快.

圖32華盾安達(dá)的“警用一型”長航時遠(yuǎn)距離固定翼偵察機(jī)

圖332014年7月14日，吉林省反恐維穩(wěn)實(shí)