智能 測量技術-智能建造技術專84課件講解

主講人：李璇瓊智能測量技術智能建造技術專業(yè)資源庫無人機駕駛飛行平臺（二）知識點無人機駕駛飛行平臺（二）固定翼無人機無人直升機無人飛艇0102031.概述固定翼無人機：機翼外端后掠角可隨速度自動或手動調(diào)整的機翼固定的一類無人機。固定翼無人機抗風能力也比較強，是類型最多、應用最廣泛的無人駕駛飛行器。固定翼無人機具有結構簡單、加工維修方便、安全性好、機動性強等特點，但是其起降要求場地空曠、視野好，在起降場地受限時無法發(fā)揮作用。無人駕駛飛行平臺（二）一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）1.概述

目前微型化的固定翼無人機只有手掌大小，長航時固定翼無人機的體積一般比較大，續(xù)航時間可達到10小時，可同時搭載多種遙感傳感器。1

固定翼無人機適合大面積的測繪任務。因其優(yōu)良的功能、模塊化集成，現(xiàn)已廣泛應用在測繪、地質、石油、農(nóng)林等職業(yè)，具有廣闊的市場應用遠景。2一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）1.概述（1）起飛方式01固定翼無人機的起飛方式主要有滑跑起飛、彈射起飛、垂直起飛三種方式。03彈射起飛也要求場地周圍視野開闊。02滑跑起飛要求有一定距離較為平坦的滑跑場地。04垂直起飛對場地要求比較低，近年來垂直起降固定翼無人機比較暢銷。一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）1.概述（2）著陸方式傘降時，容易受到風速影響，場地要平坦、開闊，降落時一定距離內(nèi)無突出障礙物、空中管線、高大樹木及無線電設施，以避免與無人機相撞。02固定翼無人機著陸方式有傘降和滑降、撞網(wǎng)回收等。01一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）滑降時，由于飛機起落架沒有剎車裝置，導致降落滑跑距離長，在狹窄空間著陸于尾輪轉向效率較低，或是受到不利風向、風力和低品質跑道的影響，滑降過程中飛機易跑偏，發(fā)生剮蹭事故，損傷機體，甚至損傷機體內(nèi)設備。一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）撞網(wǎng)回收適合小型固定翼無人機在狹窄場地或者艦船上實現(xiàn)定點回收。垂直起降固定翼無人機體積小巧、機動靈活，不需要專用跑道起降，受天氣和空域管制的影響小，性價比高，運作方便，在越來越多的領域得到重要應用。一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）2.系統(tǒng)組成固定翼無人機與多旋翼無人機相比最大的不同在于無人機飛行平臺。固定翼無人機機身主要由機翼、機身、尾翼以及相應的轉動舵面組成，如圖所示，各舵面又有副翼、襟翼、方向舵、升降舵之分，每種舵面的作用各不相同，為無人機的各種飛行動作提供相應的轉問力。一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）2.系統(tǒng)組成一般的固定翼無人機系統(tǒng)由五個主要部分組成：機體結構、航電系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、起降系統(tǒng)和地面控制站。01機體結構由可拆卸的模塊化機體組成，既方便攜帶，又可以在短時間內(nèi)完成組裝、起飛。02航電系統(tǒng)由飛控電腦、感應器、酬載、無線通訊、空電電池組成，完成飛機控制系統(tǒng)的需要。03一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）2.系統(tǒng)組成動力系統(tǒng)由動力電池、螺旋槳、無刷馬達組成，提供飛機飛行所需的動力。04起降系統(tǒng)由彈射繩、彈射架、降落傘組成，幫助飛機完成彈射起飛和傘降著陸。05地面控制站包括地面站電腦、手柄、電臺等通訊設備，用以輔助完成路線規(guī)劃任務和飛行過程的監(jiān)控。06一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）方向舵方向舵的主要功能是提供飛機縱軸的轉向力矩，便得飛機繞縱軸左右，從而達到轉彎的目的。一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）方向舵一、固定翼無人機通過方向舵的偏轉，飛機就可以在機身豎軸上轉動，轉彎速度與方問舵偏轉角度成正比。方向舵的偏轉對于飛機姿態(tài)的影響是這樣的，方向舵舵面偏轉后，飛機繞豎軸轉動，偏轉方向和偏轉力矩方向一致，在飛機轉向到一定角度時，松開遙控器方問舵通道搖桿，飛機就會保持這種偏轉角度飛行。無人駕駛飛行平臺（二）升降舵升降舵的主要功能是提供飛機橫軸的轉向力矩，使飛機繞橫軸上下俯仰偏轉，達到升降的目的。通過升降舵的偏轉，飛機就可以在機身橫軸上轉動，俯仰角度與升降舵偏轉角度成正比。一、固定翼無人機升降舵的偏轉對于飛機姿態(tài)的影響是這樣的，升降舵舵面偏轉后，飛機繞橫軸轉動，偏轉方向和偏轉力矩方向一致，飛機爬升時稱為抬頭力矩，飛機俯沖時，稱為低頭力矩，在飛機俯仰到一定角度時，松開遙控器升降舵通道搖桿，飛機就會保持這種偏轉角度飛行。無人駕駛飛行平臺（二）升降舵一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）一、固定翼無人機無人駕駛飛行平臺（二）二、無人直升機無人直升機具備垂直起降、空中懸停和低速機動能力，能夠在地形復雜的環(huán)境下進行起降和低空飛行，具有多旋翼和固定翼無人機不具備的優(yōu)勢，獨特的飛行特點決定了它不可替代的優(yōu)勢。它起飛重量大，可以搭載激光雷達、紅外傳感器等大型傳感設備。無人駕駛飛行平臺（二）二、無人直升機20世紀50年代以來，無人直升機在經(jīng)歷了試用蕭條復蘇之后，現(xiàn)已步人加速發(fā)展時期?；谫砍杀尽⑹袌鲂枨?、技術能力、研制周期、工程化水平及研制風險導兇素，目前國內(nèi)外什發(fā)機構均將小型（或微小型）無人直升機作為重點研發(fā)對象，其起飛重量通常在2000kg以下，其中500kg以下又占絕大多數(shù)。1無人直升機相對于固定翼無人機而言，發(fā)展較晚且型號較少。因為無人直升機是一個具有非線性、多變量、強耦合的復雜被控對象，其飛行控制技術更加復雜。2無人駕駛飛行平臺（二）三、無人飛艇1.概述無人飛艇航測系統(tǒng)，將航測技術和無人飛艇技術緊密結合，是一種新型的低空高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)快速獲取系統(tǒng)，具有高機動性、低成本、小型化、專用化、快速、實時對地觀測等特點，可作為衛(wèi)星遙感和常規(guī)航空遙感的重要補充手段，能有效地改善高分辨率數(shù)據(jù)既缺乏又昂貴的現(xiàn)狀。無人駕駛飛行平臺（二）三、無人飛艇2.無人飛艇遙感監(jiān)測系統(tǒng)的應用無人飛艇遙感監(jiān)測系統(tǒng)作為一項新興的遙感監(jiān)測技術。1材料科學與技術的發(fā)展使得飛艇具有重量輕、強度大、氣密性好、尺寸穩(wěn)定等特點。32它具有快速、機動靈活、現(xiàn)勢性強、真實直觀和視覺效果好的優(yōu)勢。無人駕駛飛行平臺（二）三、無人飛艇2.無人飛艇遙感監(jiān)測系統(tǒng)的應用同時，計算機和自動控制技術的進步，使得飛艇的結構設計更為合理，進一步提高了可靠性，飛行控制也更加準確、靈活，因而無人飛艇開創(chuàng)了更廣闊的應用領域。低空航測是其主要應用領域之一。不僅在土地利用動態(tài)監(jiān)測、礦產(chǎn)資源勘探、地質環(huán)境與災害勘查、海洋資源與環(huán)境監(jiān)測、地形圖更新、林業(yè)草場監(jiān)測領域得以應用，而且在農(nóng)業(yè)、水利、電力、交通等領域中也得到廣泛運用。456無人駕駛飛行平臺（二）三、無人飛艇從航空攝影測量角度來看，無人飛艇的應用主要有以下4點優(yōu)勢：1.可飛得低，飛得慢。低速可以減小像片位移，低空接近目標減弱了輻射強度，因此可容易地獲取高分辨率、高清晰度的目標影像，這是其他航天航空傳感器所沒有的優(yōu)勢。同時飛得低則受空中管制的影響小，并且能在陰大云下飛行，減小了對天氣的依賴性。2.可靠性和安全性好。無機組人員隨艇上天，可避免意外發(fā)生時威脅生命安全，今刻氣等密度小于空氣，自重小；飛行速度慢，對地面目標構成的威脅小。無人駕駛飛行平臺（二）三、無人飛艇從航空攝影測量角度來看，無人飛艇的應用主要有以下4點優(yōu)勢：3.可繞建筑物盤旋，進行多側面攝影，有利于三維城市建模紋理信息的獲取。4.機動性好，無需專門的機場起降，使用成本低。無人駕駛飛行平臺（二）三、無人飛艇無人飛艇用于航測時也具有以下明顯的局限性。(1）體積大，抗風能力較弱。除平流層飛艇與系留飛艇外，目前無人飛艇抗風能力在6級以下，在風力超過3級進行飛行時，飛艇姿態(tài)不夠穩(wěn)定，出現(xiàn)比較大的旋轉角。無人駕駛飛行平臺（二）三、無人飛艇無人飛艇用于航測時也具有以下明顯的局限性。(2）無人飛艇應用尚未普及，民用航測類飛艇無論是任務載荷還是設備接口，暫時都無法搭載專業(yè)的遙感傳感器，如

DMC、UCD

/

UCX

、SWDC

及機載

LiDAR

與

SAR

等。

無人飛艇有效解決了飛行過程中飛機自身振動、氣流抖動造成的影像模糊及飛機對地移動造成的像點位移等誤差，能滿足小范圍大比例尺測圖需要。經(jīng)過精確的數(shù)據(jù)處理，可以制作1:500~1:2000地形圖。無人駕駛飛行平臺（二）三、無人飛艇3.無人飛艇在測繪中的應用用無人飛艇作為航測飛行平臺，對提高測圖精度的最主要貢獻是：無人駕駛飛行平臺（二）三、無人飛艇3.無人飛艇在測繪中的應用可在低空航攝，獲取高分辨率的影像；0102可進行云下航攝，減少云霧的影響；用無人飛艇作為航測飛行平臺，對提高測圖精度的最主要貢獻是：無人駕駛飛行平臺（二）三、無人飛艇3.無人飛艇在測繪中