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文檔簡介
1、無人機系統(tǒng)的構(gòu)成,Unmanned Aerial Vehicle,縮寫:UAV,俗稱無人機、無人航空器,廣義上指不需要駕駛員登機駕駛的各式遙控或自主智能航空器?,F(xiàn)世界先進無人機主要為軍用,多用于偵察、觀測和高危攻擊任務(wù)等。,Page 1,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、相關(guān)
2、的遙控站、所需的指令與控制數(shù)據(jù)鏈路以及批準的型號設(shè)計規(guī)定的任何其他部件組成的系統(tǒng)。,Page 2,無人機系統(tǒng):,由運營人指派對無人機的運行負有必不可少職責(zé)并在飛行期間適時操縱飛行控制的人。,Page 3,無人機系統(tǒng)駕駛員:,Page 4,無人機系統(tǒng)組成圖示:,固定翼無人機、旋翼無人機、無人飛艇、傘翼無人機、撲翼無人機等。,Page 5,按飛行平臺構(gòu)型分類:,Page 6,按飛行平臺構(gòu)型分類:,Page 7,固定翼無人機平臺:,采用常規(guī)+
3、前拉布局的大白2型測繪無人機,采用V尾+尾推布局的收割者軍用無人機,Page 8,固定翼無人機平臺:,采用飛翼布局的法國神經(jīng)元無人機,采用聯(lián)翼布局的翔龍無人機,Page 9,固定翼無人機飛行原理:,飛機飛行時承受的四種作用力: A升力 B 推力 C 重力 D 阻力,飛機三道假想的軸線: 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-機尾運動(向下)。B-機尾下降,機頭升起。,Page 11,固定翼無人機飛行原理:,飛翼布局控制原理簡單示意圖,Page 12,旋翼無人機飛行原理:,Page 13,動力系統(tǒng),無人機的發(fā)動機以及保證發(fā)動機正常工作所必需的系統(tǒng)和附件的總稱。無人機使用的動力裝置主要有活塞式發(fā)動機、渦噴發(fā)動機、渦扇發(fā)動機、渦槳發(fā)動機、渦軸發(fā)動機、沖壓發(fā)動機、火箭發(fā)動機、電動機等。目前主流的民
5、用無人機所采用的動力系統(tǒng)通常為活塞式發(fā)動機和電動機兩種。,,,,,Page 14,動力系統(tǒng):活塞式發(fā)動機,活塞式發(fā)動機也叫往復(fù)式發(fā)動機,由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機構(gòu)、螺旋槳減速器、機匣等組成主要結(jié)構(gòu)?;钊桨l(fā)動機屬于內(nèi)燃機,它通過燃料在氣缸內(nèi)的燃燒,將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能?;钊桨l(fā)動機系統(tǒng)一般由發(fā)動機本體、進氣系統(tǒng)、增壓器、點火系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)構(gòu)成。,,,,,Page 15,動力系統(tǒng):電動機,目前大、中型
6、無人機廣泛采用的動力裝置為活塞式發(fā)動機系統(tǒng)。而出于成本和使用方便的考慮,小、微型無人機中普遍使用的是電動動力系統(tǒng),電動系統(tǒng)主要由動力電機、動力電源、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)飛機按規(guī)定計劃飛行;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、并融合無人機其它設(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)。,向無人機提供相對于所選定的參考坐標系的位置、速度、飛行姿態(tài),引導(dǎo)無人機沿指定航線安全、準時、準確的飛行。因此導(dǎo)航系統(tǒng)之于無人機相當(dāng)于領(lǐng)航員之于有人機。,Page 17,導(dǎo)航飛控系統(tǒng)——飛控系統(tǒng),,,,,無人機姿態(tài)穩(wěn)定與控制;與導(dǎo)航系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成航跡控制;無人機起飛(發(fā)射)與著陸(回收)控制;無人機飛行管理;無人機任務(wù)設(shè)備管理與控制;應(yīng)急控制;信息收集與
8、傳遞。,無人機完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)、返場回收等整個飛行過程的核心系統(tǒng),對無人機實現(xiàn)全權(quán)控制與管理,因此飛控系統(tǒng)之于無人機相當(dāng)于駕駛員之于有人機,是無人機執(zhí)行任務(wù)的關(guān)鍵。,Page 18,導(dǎo)航飛控系統(tǒng)——傳感器,,,,,GPS:進行位置定位COMPASS:磁羅盤。確定飛行器磁航向,飛控主控:對無人機實現(xiàn)全權(quán)控制與管理,IMU:慣性測量單元。測量物體三軸姿態(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:主要是用來測量飛行速度的,同時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)——執(zhí)行機構(gòu),,,,,無人機執(zhí)行機構(gòu)都是伺服作動設(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)飛控計算機的指令,按規(guī)定的靜態(tài)和動態(tài)要求,通過對無人機各控制舵面和發(fā)動機風(fēng)門等的控制,實現(xiàn)對無人機的飛行控制。電動伺服執(zhí)行機構(gòu) 電液伺服執(zhí)行機構(gòu) 氣動伺服執(zhí)行機構(gòu),舵機,,,,Page
10、5,Page 20,Page 5,電氣系統(tǒng),,,,,無人機電氣系統(tǒng)可分為機載電氣系統(tǒng)和地面供電系統(tǒng)兩部分。機載電氣系統(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)的功能是向無人機各用電系統(tǒng)或設(shè)備提供滿足預(yù)定設(shè)計要求的電能。,Page 21,Page 5,任務(wù)設(shè)備,,,,,無人機根據(jù)任務(wù)不同,可以搭載不同設(shè)備進行工作。常用
11、的無人機任務(wù)設(shè)備有:航拍相機、測繪激光雷達、氣象設(shè)備、農(nóng)藥噴灑設(shè)備、激光測距儀器、紅外相機、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,,,,,無人機地面站也稱控制站、遙控站或任務(wù)規(guī)劃與控制站。在規(guī)模較大的無人機系統(tǒng)中,可以有若干個控制站,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:燈光、顏色、文字;聽覺:語音、音調(diào)。 一般分為提示、注意和警告三個級別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,,,,,無人機通訊鏈路:主要用于無人機系統(tǒng)傳輸控制、載荷通訊的無線電鏈路。無人機常用通訊頻率:,Page 25,1.2GHZ2.4GHZ5.8GHZ72MHZ433M
13、HZ900MHZ,Page 5,通訊鏈路——機載終端與天線,,,,,無人機系統(tǒng)通訊鏈路機載終端常被稱為機載電臺,集成于機載設(shè)備中。視距內(nèi)通訊的無人機多數(shù)安裝全向天線,需要進行超視距通訊的無人機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,,,,,無人通訊鏈路的地面終端硬件一般會被集成到控制站系統(tǒng)中,稱作地面電臺,部分地面終端會有獨立的顯示控制界面。視距內(nèi)通訊鏈路地面天線采用鞭狀天線、八木天線
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