基于無人機(jī)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用分析.doc

1、基于無人機(jī)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用分析p 摘 要 四旋翼無人機(jī)飛行器因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)簡單，而且控制起來也很方便，因此，它成為近幾年來發(fā)展起來的熱門產(chǎn)業(yè)，由于隨著科技發(fā)展腳步加快，對環(huán)境的重視不斷加大，但現(xiàn)階段污染和污染方式越來越多，這使得環(huán)境保護(hù)的成本飆升，為了制約成本的上升，解決人工觀測與檢測時(shí)不可預(yù)知的危險(xiǎn)，無人機(jī)成為一種非常重要的措施?；诖耍疚膶o人機(jī)技術(shù)加以介紹，以期通過該技術(shù)實(shí)現(xiàn)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用。【關(guān)鍵詞】：p 四旋翼無人機(jī)；環(huán)境保護(hù)；節(jié)約成本；應(yīng)用前言無人駕駛飛機(jī)簡稱“無人機(jī)”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。從技術(shù)角度定義可以分

2、為：無人固定翼機(jī)、無人垂直起降機(jī)、無人飛艇、無人直升機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機(jī)等。與載人飛機(jī)相比，它具有體積小、造價(jià)低、使用方便等特點(diǎn)。按應(yīng)用領(lǐng)域，可分為軍用與民用在民用方面，無人機(jī)+行業(yè)應(yīng)用，是無人機(jī)真正的剛需；目前在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、微型自拍、快遞運(yùn)輸、災(zāi)難救援、觀察野生動(dòng)物、監(jiān)控傳染病、測繪、新聞報(bào)道、電力巡檢、救災(zāi)、影視拍攝等等領(lǐng)域的應(yīng)用，大大地拓展了無人機(jī)本身的用途，本文以無人機(jī)技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用為接入點(diǎn)，介紹了無人機(jī)的相關(guān)概念、設(shè)計(jì)方法和在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用1。1 四旋翼無人機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1 四旋翼無人機(jī)結(jié)構(gòu)嵌入式飛行控制器控制飛行姿態(tài)，電調(diào)、電機(jī)和螺旋槳提供飛行

3、動(dòng)力，航模電池提供電能，遙控器控制飛行模式。四旋翼無人機(jī)有兩種組裝模式，飛行正方向位于兩機(jī)臂之間的是_字模式（如圖2.1所示），還有十字模式的安裝方式，不過用這種安裝方式容易出現(xiàn)很多問題，一般很少運(yùn)用（如圖2.2所示）。在使用與性能上兩者沒有太大差距，出于習(xí)慣，多數(shù)研究者使用_模式，因而我們也選用_字模式。_字模式的安裝方法意味著四個(gè)電機(jī)要按照對角的方式安裝到機(jī)臂上，并且要保證在同一對角線上的電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致，兩兩相鄰的電機(jī)則要旋轉(zhuǎn)方向相反。如果認(rèn)為2號(hào)電機(jī)和4號(hào)電機(jī)是逆時(shí)針轉(zhuǎn)，那么1號(hào)電機(jī)和3號(hào)電機(jī)就要順時(shí)針轉(zhuǎn)，這樣飛機(jī)才能穩(wěn)定的飛行，這樣做的目的是克服反扭矩。當(dāng)然要想實(shí)現(xiàn)飛行器的多種飛行動(dòng)

4、作包括偏航，俯仰和橫滾就需要四個(gè)電機(jī)來配合才能夠達(dá)到目的。1.2 四旋翼無人機(jī)工作原理四旋翼無人機(jī)也可以算作是一種特殊的直升機(jī)，一般直升機(jī)只有一個(gè)主旋翼與一個(gè)尾槳，直升機(jī)通過舵機(jī)來控制螺旋槳的槳距角進(jìn)而來控制器姿態(tài)。四旋翼則與之不同，四個(gè)電機(jī)不同的轉(zhuǎn)速為飛行器提供了諸多飛行狀態(tài)。四旋翼四個(gè)電機(jī)均勻地分布在機(jī)架上，緊湊了機(jī)架結(jié)構(gòu)，使得飛行器更加靈活，執(zhí)行任務(wù)時(shí)更加高效。四旋翼無人機(jī)有滾轉(zhuǎn)、俯仰和偏航這3種飛行動(dòng)作，每個(gè)飛行動(dòng)作下有兩種飛行方向，因此，四旋翼無人機(jī)有六種飛行方式。還有部分特殊飛行模式，例如翻滾，繞圈，降落等，這些飛行模式簡而言之也就是3種基本飛行模式的組合。1.3 四旋翼無人機(jī)總體

5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)飛行控制系統(tǒng)分為地面和機(jī)載兩部分，其在物理上是彼此單獨(dú)的，在邏輯上是彼此相連的。地面部分又分為地面站部分和遙控器部分，這兩部分相互獨(dú)立。整個(gè)飛行控制系統(tǒng)由微控制器模塊、無線模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、姿態(tài)測量模塊、高度測量模塊、報(bào)警電路模塊、地面站和遙控器等部分組成2。2 無人機(jī)遙感系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用由于無人機(jī)遙感系統(tǒng)具有低成本、高安全性、高機(jī)動(dòng)性和高分辨率等技術(shù)特點(diǎn)，使其在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，在建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)察、環(huán)境應(yīng)急和生態(tài)保護(hù)等方面，無人機(jī)遙感系統(tǒng)均能夠發(fā)揮其強(qiáng)有力的技術(shù)支持作用。2.1 在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用人機(jī)遙感系統(tǒng)具有視域廣、及時(shí)連

6、續(xù)的特點(diǎn)，可迅速查明環(huán)境現(xiàn)狀。借助系統(tǒng)搭載的多光譜成像儀生成多光譜圖像，直觀全面地監(jiān)測地表水環(huán)境質(zhì)量狀況，提供水質(zhì)富營養(yǎng)化、水華、水體透明度、懸浮物、排污口污染狀況等信息的專題圖，從而達(dá)到對水質(zhì)特征污染物監(jiān)視性監(jiān)測的目的。無人機(jī)還可搭載移動(dòng)大氣自動(dòng)監(jiān)測平臺(tái)對目標(biāo)區(qū)域的大氣進(jìn)行監(jiān)測，自動(dòng)監(jiān)測平臺(tái)不能夠監(jiān)測的污染因子，可采用搭載采樣器的方式，將大氣樣品在空中采集后送回實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測分析p 。2.2 在環(huán)境應(yīng)急中的應(yīng)用無人機(jī)遙感系統(tǒng)在環(huán)境應(yīng)急突發(fā)事件中，可克服交通不利、情況危險(xiǎn)等不利因素，快速趕到污染事故所在空域，立體的查看事故現(xiàn)場、污染物排放情況和周圍環(huán)境敏感點(diǎn)分布情況。系統(tǒng)搭載的影像平臺(tái)可實(shí)時(shí)傳遞影

7、像信息，監(jiān)控事故進(jìn)展，為環(huán)境保護(hù)決策提供準(zhǔn)確信息。無人機(jī)遙感系統(tǒng)使環(huán)保部門對環(huán)境應(yīng)急突發(fā)事件的情況了解得更加全面、對事件的反應(yīng)更加迅速、相關(guān)人員之間的協(xié)調(diào)更加充分、決策更加有據(jù)。2.3 在生態(tài)保護(hù)中的應(yīng)用在生態(tài)保護(hù)中的應(yīng)用自然保護(hù)區(qū)和飲用水保護(hù)區(qū)等需要特殊保護(hù)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)一直以來是各級環(huán)保部門工作的重點(diǎn)之一。無人機(jī)遙感系統(tǒng)生成高分辨率遙感影像甚至還可以辨識(shí)出該區(qū)域內(nèi)不同植被類型的相互替代情況，這樣對區(qū)域內(nèi)的植物生態(tài)研究也會(huì)起到參考作用。區(qū)域內(nèi)植物生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)演變是自然因素和人為活動(dòng)的雙重結(jié)果，如果自然因素不變而區(qū)域內(nèi)或區(qū)域附近有強(qiáng)度較大的人為活動(dòng)，逐年遙感影像也可為研究人為活動(dòng)對植物生態(tài)的影響提供依據(jù)。當(dāng)自然保護(hù)區(qū)和飲用水保護(hù)區(qū)遭到非法侵占時(shí)，無人機(jī)遙感系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，遙感影像也可作為生態(tài)保護(hù)執(zhí)法的依據(jù)3。3 結(jié)束語本文首先通過引言部分介紹了四旋翼無人機(jī)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，然后介紹四旋翼無人機(jī)的設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)，以及總體設(shè)計(jì)方案等內(nèi)容，最后通過其在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的具體應(yīng)用，從而完成了整篇文章的分析p ?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】：p 1 朱京海，劉家斌.無人機(jī)遙感系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究J.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)