無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成

1、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成,Unmanned Aerial Vehicle，縮寫：UAV，俗稱無(wú)人機(jī)、無(wú)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(wú)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(wú)人駕駛航空器:,UAS：Unmanned Aircraft System，也稱無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)（RPAS： Remotely Piloted Aircraft Systems），是指一架無(wú)人機(jī)、相關(guān)

2、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(wú)人機(jī)系統(tǒng):,由運(yùn)營(yíng)人指派對(duì)無(wú)人機(jī)的運(yùn)行負(fù)有必不可少職責(zé)并在飛行期間適時(shí)操縱飛行控制的人。,Page 3,無(wú)人機(jī)系統(tǒng)駕駛員:,Page 4,無(wú)人機(jī)系統(tǒng)組成圖示:,固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人飛艇、傘翼無(wú)人機(jī)、撲翼無(wú)人機(jī)等。,Page 5,按飛行平臺(tái)構(gòu)型分類:,Page 6,按飛行平臺(tái)構(gòu)型分類:,Page 7,固定翼無(wú)人機(jī)平臺(tái):,采用常規(guī)+

3、前拉布局的大白2型測(cè)繪無(wú)人機(jī),采用V尾+尾推布局的收割者軍用無(wú)人機(jī),Page 8,固定翼無(wú)人機(jī)平臺(tái):,采用飛翼布局的法國(guó)神經(jīng)元無(wú)人機(jī),采用聯(lián)翼布局的翔龍無(wú)人機(jī),Page 9,固定翼無(wú)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(wú)人機(jī)飛行

4、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(wú)人機(jī)飛行原理:,飛翼布局控制原理簡(jiǎn)單示意圖,Page 12,旋翼無(wú)人機(jī)飛行原理:,Page 13,動(dòng)力系統(tǒng),無(wú)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)和附件的總稱。無(wú)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

5、用無(wú)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),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(guò)燃料在氣缸內(nèi)的燃燒，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能?；钊桨l(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(rùn)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),目前大、中型

6、無(wú)人機(jī)廣泛采用的動(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(wú)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)航系統(tǒng),,,,,獲得必要的導(dǎo)航要素：高度、速度、姿態(tài)、航向；給出滿足精度要求的定位信息：經(jīng)度、緯度；引導(dǎo)飛機(jī)按規(guī)定計(jì)劃飛行；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；具有接收

7、并融合無(wú)人機(jī)其它設(shè)備的輔助導(dǎo)航定位信息的能力；配合其它系統(tǒng)完成各種任務(wù)。,向無(wú)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(wú)人機(jī)沿指定航線安全、準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)確的飛行。因此導(dǎo)航系統(tǒng)之于無(wú)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)——飛控系統(tǒng),,,,,無(wú)人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定與控制；與導(dǎo)航系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成航跡控制；無(wú)人機(jī)起飛（發(fā)射）與著陸（回收）控制；無(wú)人機(jī)飛行管理；無(wú)人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理與控制；應(yīng)急控制；信息收集與

8、傳遞。,無(wú)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(guò)程的核心系統(tǒng)，對(duì)無(wú)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(wú)人機(jī)相當(dāng)于駕駛員之于有人機(jī)，是無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的關(guān)鍵。,Page 18,導(dǎo)航飛控系統(tǒng)——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(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)全權(quán)控制與管理,IMU：慣性測(cè)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)——傳

9、感器,,,,,空速管：主要是用來(lái)測(cè)量飛行速度的，同時(shí)還兼具其它多種功能。,視覺(jué)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)——執(zhí)行機(jī)構(gòu),,,,,無(wú)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(guò)對(duì)無(wú)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(wú)人機(jī)的飛行控制。電動(dòng)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電液伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu),舵機(jī),,,,Page

10、5,Page 20,Page 5,電氣系統(tǒng),,,,,無(wú)人機(jī)電氣系統(tǒng)可分為機(jī)載電氣系統(tǒng)和地面供電系統(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(wú)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 21,Page 5,任務(wù)設(shè)備,,,,,無(wú)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

11、的無(wú)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 22,Page 5,控制站系統(tǒng)——介紹,,,,,無(wú)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(wú)人機(jī)系統(tǒng)中，可以有若干個(gè)控制站，這些不同功能的控制站通過(guò)通信設(shè)備連接起來(lái)，構(gòu)成無(wú)人機(jī)地面站系統(tǒng)。,Page 23,Page 5,控制站系統(tǒng)——顯示系統(tǒng),,,,,A、飛行參數(shù)綜合顯示：飛行與導(dǎo)航信息

12、、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(jué)：燈光、顏色、文字；聽(tīng)覺(jué)：語(yǔ)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 24,Page 5,通訊鏈路,,,,,無(wú)人機(jī)通訊鏈路：主要用于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)傳輸控制、載荷通訊的無(wú)線電鏈路。無(wú)人機(jī)常用通訊頻率：,Page 25,1.2GHZ2.4GHZ5.8GHZ72MHZ433M

13、HZ900MHZ,Page 5,通訊鏈路——機(jī)載終端與天線,,,,,無(wú)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(wú)人機(jī)多數(shù)安裝全向天線，需要進(jìn)行超視距通訊的無(wú)人機(jī)一般采用自跟蹤拋物面衛(wèi)通天線。,Page 26,Page 5,通訊鏈路——地面終端與天線,,,,,無(wú)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