無人機(jī) 單元1緒論

1、單元1 緒論單元1 緒論無人機(jī)出現(xiàn)的比有人機(jī)早，但由于技術(shù)發(fā)展的限制，早期無人機(jī)發(fā)展很慢，直到上世紀(jì)六十年代，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的牽引無人機(jī)才開始發(fā)展，到上世紀(jì)九十年代，由于技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)，無人機(jī)開始加速發(fā)展。2016年，無人機(jī)作為消費(fèi)電子類的“重點(diǎn)戲”迅速點(diǎn)燃了整個(gè)市場(chǎng)，一時(shí)間家喻戶曉，在引起消費(fèi)者狂熱追捧的同時(shí)，國(guó)內(nèi)外制造商也前赴后繼地加入無人機(jī)市場(chǎng)，“無人機(jī)+”成為熱點(diǎn)，其行業(yè)應(yīng)用也越來越廣泛。無人機(jī)產(chǎn)業(yè)已成為新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)品在越來越多的行業(yè)得到應(yīng)用，成為重要的生產(chǎn)工具或工具的重要組成部分，極大的降低了這些產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品成本，提高了效率和安全可靠性，受到越來越多的行業(yè)青睞，對(duì)于智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和智慧社

2、會(huì)的到來有重要的意義，無人機(jī)已經(jīng)進(jìn)入了飛速發(fā)展時(shí)期。1.1無人機(jī)與無人機(jī)系統(tǒng)無人機(jī)是無人駕駛飛機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle或Drones）的簡(jiǎn)稱，是控制站管理的遙控飛行或自主飛行的航空器，包括無人直升機(jī)、固定翼機(jī)、多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機(jī)等。廣義地看也包括臨近空間飛行器（20-100公里空域），如平流層飛艇、高空氣球、太陽(yáng)能無人機(jī)等。從某種角度來看，無人機(jī)可以在無人駕駛的條件下完成復(fù)雜空中飛行任務(wù)和各種負(fù)載任務(wù)，可以被看做是“空中機(jī)器人”。1.1.1 無人機(jī)定義1.1無人機(jī)與無人機(jī)系統(tǒng)通常所提的“無人機(jī)”主要指的是無人機(jī)空中飛行平臺(tái)，從實(shí)際使用技術(shù)方面考慮，更重

3、要的是“無人機(jī)系統(tǒng)”概念。所謂“系統(tǒng)”，是由若干個(gè)相互聯(lián)系、相互作用、相互依存的組成部分（要素）結(jié)合而成的、具有特定功能的有機(jī)整體，從組成上來說，是指“相關(guān)部件（子系統(tǒng)）、軟件與功能的有機(jī)集合”；從技術(shù)上來說，是指“具有相互依存功能的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電器、電子的一種集合”；從更廣義上，還包括操作的人員與技術(shù)。無人機(jī)系統(tǒng)是指無人機(jī)空中平臺(tái)及與其配套的任務(wù)設(shè)備、數(shù)據(jù)鏈、控制站、起飛（發(fā)射）回收裝置以及相關(guān)支持保障設(shè)備設(shè)施的功能系統(tǒng)。1.1.1 無人機(jī)定義1.1無人機(jī)與無人機(jī)系統(tǒng)無人機(jī)系統(tǒng)一般由無人機(jī)平臺(tái)、任務(wù)載荷、數(shù)據(jù)鏈和飛行控制與管理等飛機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)行支持系統(tǒng)組成，各分系統(tǒng)組成和功能如下：無人機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)

4、：包括機(jī)體、動(dòng)力裝置、飛行控制與導(dǎo)航子系統(tǒng)等；無人機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)是執(zhí)行任務(wù)的載體，它攜帶任務(wù)載荷，飛行至目標(biāo)區(qū)域完成要求的任務(wù)與作業(yè)。1.1.2 無人機(jī)系統(tǒng)組成1.1無人機(jī)與無人機(jī)系統(tǒng)飛行控制與管理系統(tǒng)：飛行操縱設(shè)備、綜合顯示設(shè)備、飛行航跡與態(tài)勢(shì)顯示設(shè)備、任務(wù)規(guī)劃設(shè)備、記錄與回放設(shè)備、情報(bào)處理與通信設(shè)備、與其它任務(wù)載荷信息接口等。飛行控制與管理完成指揮，作戰(zhàn)計(jì)劃制定，任務(wù)數(shù)據(jù)加載，無人機(jī)地面和空中工作狀態(tài)監(jiān)視和操縱控制，以及飛行參數(shù)、態(tài)勢(shì)和任務(wù)數(shù)據(jù)記錄等任務(wù)。任務(wù)載荷系統(tǒng)：完成任務(wù)與作業(yè)所需的機(jī)上設(shè)備實(shí)施等；任務(wù)載荷分系統(tǒng)完成要求的信息收集、載荷運(yùn)輸投送、作業(yè)等任務(wù)。數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)：無線電遙控/遙測(cè)設(shè)

5、備、信息傳輸設(shè)備、中繼轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備等；數(shù)據(jù)鏈分系統(tǒng)通過上行信道，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的遙控；通過下行信道，完成對(duì)無人機(jī)飛行狀態(tài)參數(shù)的遙測(cè)，并傳回任務(wù)信息。1.1.2 無人機(jī)系統(tǒng)組成1.1無人機(jī)與無人機(jī)系統(tǒng)1.1.2 無人機(jī)系統(tǒng)組成1.2無人機(jī)分類無人機(jī)可以分為民用無人機(jī)和軍用（國(guó)家）無人機(jī)兩大類。民用無人機(jī)，指用于除執(zhí)行軍事、海關(guān)、警察飛行任務(wù)外的民用航空活動(dòng)的無人機(jī)；軍用無人機(jī)，指用于民用航空活動(dòng)之外的無人機(jī)，包括用于執(zhí)行軍事、海關(guān)、警察等飛行任務(wù)的無人機(jī)。軍用無人機(jī)對(duì)于靈敏度、飛行高度速度、智能化等有著更高的要求，是技術(shù)水平最高的無人機(jī)，包括偵察、誘餌、電子對(duì)抗、通信中繼、靶機(jī)和無人戰(zhàn)斗機(jī)等機(jī)型。1.

6、2.1 按用途分類1.2無人機(jī)分類民用無人機(jī)一般按使用領(lǐng)域又可分為工業(yè)級(jí)無人機(jī)與消費(fèi)級(jí)無人機(jī)。工業(yè)級(jí)無人機(jī)一般對(duì)于速度、升限和航程等要求都較低，但對(duì)于人員操作培訓(xùn)、綜合成本有較高的要求，因此需要形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈提供盡可能低廉的零部件和支持服務(wù)。消費(fèi)級(jí)無人機(jī)一般采用成本較低的多旋翼平臺(tái)，用于娛樂航拍、游戲等休閑用途。1.2.1 按用途分類1.2無人機(jī)分類民用無人機(jī)分為微型、輕型、小型、中型、大型五大類。其中：微型無人機(jī)，是指空機(jī)重量小于0.25千克，設(shè)計(jì)性能同時(shí)滿足飛行高度不超過50米、最大飛行速度不超過40千米/小時(shí)、無線電發(fā)射設(shè)備符合微功率短距離無線電發(fā)射設(shè)備技術(shù)要求的遙控駕駛航空器。輕型無

7、人機(jī)，是指同時(shí)滿足空機(jī)重量不超過4千克，最大起飛重量不超過7千克，最大飛行速度不超過100千米/小時(shí)，具備符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被監(jiān)視能力的遙控駕駛航空器，但不包括微型無人機(jī)。1.2.2 按大小分類1.2無人機(jī)分類小型無人機(jī)，是指空機(jī)重量不超過15千克或者最大起飛重量不超過25千克的無人機(jī)，但不包括微型、輕型無人機(jī)。中型無人機(jī)，是指最大起飛重量超過25千克不超過150千克，且空機(jī)重量超過15千克的無人機(jī)。大型無人機(jī)，是指最大起飛重量超過150千克的無人機(jī)。1.2.2 按大小分類1.2無人機(jī)分類無人機(jī)可以分為低速無人機(jī)、亞音速無人機(jī)、跨音速無人機(jī)、超音速無人機(jī)和高超音速無人機(jī)。低速

8、無人機(jī)速度一般小于0.3Ma（Ma為馬赫數(shù)），亞音速無人機(jī)速度一般在0.30.7Ma，跨音速無人機(jī)速度一般在0.71.2Ma，超音速無人機(jī)速度一般在1.25Ma，高超音速無人機(jī)速度一般大于5Ma。1.2.3 按速度分類1.2無人機(jī)分類無人機(jī)可以分為超近程無人機(jī)、近程無人機(jī)、短程無人機(jī)、中程無人機(jī)和遠(yuǎn)程無人機(jī)。超近程無人機(jī)活動(dòng)半徑在515km之間，近程無人機(jī)活動(dòng)半徑在1550km之間，短程無人機(jī)活動(dòng)半徑在50200km之間，中程無人機(jī)活動(dòng)半徑在200800km之間，遠(yuǎn)程無人機(jī)活動(dòng)半徑大于800km。1.2.4 按活動(dòng)半徑分類1.2無人機(jī)分類無人機(jī)可以分為超低空無人機(jī)、低空無人機(jī)、中空無人機(jī)、高空

9、無人機(jī)和超高空無人機(jī)。超低空無人機(jī)實(shí)用升限一般在0100m之間，低空無人機(jī)實(shí)用升限一般在1001000m之間，中空無人機(jī)實(shí)用升限一般在10007000m之間，高空無人機(jī)實(shí)用升限一般在700020000m之間，超高空無人機(jī)實(shí)用升限一般大于20000m。1.2.5 按實(shí)用升限分類1.2無人機(jī)分類無人機(jī)可以分為正常航時(shí)無人機(jī)和長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)。正常航時(shí)無人機(jī)續(xù)航時(shí)間小于24h，長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)續(xù)航時(shí)間大于或等于24h。1.2.6 按續(xù)航時(shí)間分類1.2無人機(jī)分類按照不同平臺(tái)構(gòu)型來分類，無人機(jī)主要有固定翼無人機(jī)、無人直升機(jī)和多旋翼無人機(jī)三大平臺(tái)，其它小種類無人機(jī)平臺(tái)還包括傘翼無人機(jī)、撲翼無人機(jī)和無人飛船等。固定

10、翼無人機(jī)是軍用和多數(shù)民用無人機(jī)的主流平臺(tái)，最大特點(diǎn)是飛行速度較快；無人直升機(jī)是靈活性最強(qiáng)的無人機(jī)平臺(tái)，可以原地垂直起飛和懸停；多旋翼（多軸）無人機(jī)是消費(fèi)級(jí)和部分民用用途的首選平臺(tái)，靈活性介于固定翼和直升機(jī)中間（起降需要推力），但操縱簡(jiǎn)單、成本較低。然而多旋翼無人機(jī)前飛速度較慢，而且由于現(xiàn)有電池容量有限，航程和航時(shí)受到限制。固定翼無人機(jī)擁有較快的前飛速度，固定翼無人機(jī)航時(shí)和航程是多旋翼無人機(jī)的二到三倍，但是起飛和降落一般采用滑跑起飛的方式，在應(yīng)用時(shí)往往會(huì)受到場(chǎng)地的影響而無法使用。為解決固定翼無人機(jī)和旋翼無人機(jī)的缺點(diǎn)，混合翼無人機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（1）固定翼無人機(jī)

11、常規(guī)飛機(jī)布局：與有人飛機(jī)的常規(guī)式布局類似：平尾和垂尾后置的布局，有時(shí)設(shè)計(jì)V形尾代替平尾和垂尾。但無人機(jī)的機(jī)身體積較小，動(dòng)力系統(tǒng)通常為前置螺旋槳或渦輪（或沖壓）噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（1）固定翼無人機(jī)雙尾撐布局：雙尾撐布局是常規(guī)式布局的一個(gè)變化種類：通常機(jī)身較短，從機(jī)翼后面伸出的兩個(gè)尾撐桿支撐一個(gè)平尾和兩個(gè)垂尾。該無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)通常為后置在機(jī)身、處于兩個(gè)尾撐之間的螺旋槳。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（1）固定翼無人機(jī)鴨式布局：鴨式（平尾前置）布局，通常垂尾后置或無垂尾。鴨式布局的前翼在拉升時(shí)提供正升力，故又叫做“抬式飛機(jī)”。鴨式布局的主要好處是拉升操縱機(jī)

12、動(dòng)性好和提高升阻比，但是減小了縱向穩(wěn)定性。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（1）固定翼無人機(jī)無尾布局：通常指無平尾布局，仍有垂尾。由于減去了平尾引起的配平阻力，提高了升阻比，所以減輕了飛機(jī)重量，但是起降性能不如其他布局。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（2）旋翼無人機(jī)單旋翼無人直升機(jī)：類似于單旋翼有人直升機(jī)，通常需在機(jī)身尾部安裝側(cè)向尾槳，以提供平衡旋翼的反扭矩和控制航向。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（2）旋翼無人機(jī)共軸雙旋翼無人直升機(jī)：兩副轉(zhuǎn)向相反的旋翼上下共軸安裝，兩個(gè)旋翼的反扭矩相互平衡。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（2）旋翼無人機(jī)多旋翼無人機(jī)：目前

13、有四旋翼、六旋翼、八旋翼等小型無人機(jī)，每一對(duì)旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反，以抵消反扭矩。利用對(duì)角旋翼轉(zhuǎn)速差動(dòng)來改變航向。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（3）混合翼無人機(jī)傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)：相當(dāng)于螺旋槳安裝在無人機(jī)上，螺旋槳（旋翼）可以繞機(jī)體Y軸線傾轉(zhuǎn)，起飛時(shí)旋翼呈水平位置可以像直升機(jī)一樣垂直起飛和懸停，而旋翼轉(zhuǎn)至垂直位置則可像固定翼飛機(jī)一樣飛行。實(shí)現(xiàn)傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)的關(guān)鍵是傾轉(zhuǎn)過程中的自動(dòng)控制技術(shù)。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（3）混合翼無人機(jī)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)翼無人機(jī)：相當(dāng)于螺旋槳安裝在機(jī)翼上的飛機(jī)，機(jī)翼連同螺旋槳（旋翼）可以繞機(jī)翼軸線傾轉(zhuǎn)，起飛時(shí)旋翼呈水平位置可以像直升機(jī)一樣垂直起飛和懸停，而

14、旋翼轉(zhuǎn)至垂直位置則可像固定翼飛機(jī)一樣飛行。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（3）混合翼無人機(jī)自轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)：旋翼機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)不直接帶動(dòng)旋翼，而是靠后置螺旋槳推動(dòng)前進(jìn)時(shí)的相對(duì)氣流吹動(dòng)旋翼，就像小時(shí)候玩的紙風(fēng)車一樣。旋翼機(jī)向后傾斜的旋翼在前飛時(shí)迎風(fēng)氣流的作用下旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生升力，而直升機(jī)前飛時(shí)旋翼是向前傾斜的。旋翼機(jī)的安全性較高，因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)停車后，它依然可以滑翔落地。旋翼機(jī)像飛機(jī)一樣滑跑起飛，不能垂直起飛和懸停。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.2無人機(jī)分類（3）混合翼無人機(jī)垂直起降固定翼無人機(jī)：布局特點(diǎn)：四旋翼+推進(jìn)螺旋槳的復(fù)合式布局，氣動(dòng)布局中規(guī)中矩，采用了上單翼和V型垂尾的成熟布局，偵察監(jiān)視用

15、的光電探頭置于機(jī)腹之下。四部提供垂直升力的旋翼位于機(jī)身重心的四角，呈正方形布局，旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)通過撐桿與主翼連接。而提供前進(jìn)動(dòng)力的推進(jìn)螺旋槳，則位于機(jī)頭或者機(jī)尾。從整體上看，這類固定翼垂直起降無人機(jī)是在固定翼察打一體無人機(jī)的機(jī)身上增加了4部旋翼改進(jìn)而來的。1.2.7按平臺(tái)構(gòu)型分類1.3無人機(jī)發(fā)展緣起戰(zhàn)爭(zhēng)是無人機(jī)發(fā)展的頭號(hào)牽引力。20世紀(jì)末，經(jīng)歷三大技術(shù)發(fā)展浪潮。毫無疑問，無人機(jī)發(fā)展的初期是為了純粹的軍事用途：一戰(zhàn)時(shí)期英國(guó)研制的世界第一款無人機(jī)被定義為“會(huì)飛的炸彈”，二戰(zhàn)時(shí)期德軍已經(jīng)開始大量應(yīng)用無人駕駛轟炸機(jī)參戰(zhàn)；二戰(zhàn)后無人機(jī)研發(fā)的中心出現(xiàn)在美國(guó)和以色列，用途延伸至戰(zhàn)地偵察和情報(bào)搜集，無人機(jī)被派往朝

16、鮮、越南和海灣戰(zhàn)場(chǎng)協(xié)助美軍和以色列軍隊(duì)作戰(zhàn)。正是由于無人機(jī)在偵查方面低成本、控制靈活、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的天然優(yōu)勢(shì)，各國(guó)軍隊(duì)相繼投入大量經(jīng)費(fèi)研發(fā)無人機(jī)系統(tǒng)。1.3.1軍用技術(shù)溢出，成本下降引爆民用市場(chǎng)1.3無人機(jī)發(fā)展緣起無人機(jī)技術(shù)在20世紀(jì)末經(jīng)歷了三次發(fā)展浪潮、真正進(jìn)入了第一個(gè)“黃金時(shí)代”：1990年后，全球共有30多個(gè)國(guó)家裝備了師級(jí)（大型）戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)，代表機(jī)型有美國(guó)“獵人”、“先驅(qū)者”，以色列“偵察兵”、“先鋒”等；1993年后，中高空長(zhǎng)航時(shí)軍用無人機(jī)得到迅速發(fā)展，以美國(guó)“蒂爾”無人機(jī)發(fā)展計(jì)劃為代表，在波黑戰(zhàn)爭(zhēng)中大放異彩；20世紀(jì)末，旅團(tuán)級(jí)（中小型）固定翼和旋翼戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)，其體積小、價(jià)格

17、更低、機(jī)動(dòng)性好，標(biāo)志著無人機(jī)進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用時(shí)代。1.3.1軍用技術(shù)溢出，成本下降引爆民用市場(chǎng)1.3無人機(jī)發(fā)展緣起早期的航空技術(shù)解決的是無人機(jī)能夠飛行的問題，而20世紀(jì)80年代以來現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展為無人機(jī)更高的飛行性能、更好的可靠性提供了條件，其中：智能化：自主飛控技術(shù)、急劇攀升的計(jì)算機(jī)處理能力推動(dòng)無人機(jī)向智能化發(fā)展，真正成為“會(huì)思考”的空中機(jī)器人；高速帶寬：高速寬帶網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)無人機(jī)組網(wǎng)和互相連通，無人機(jī)編組、空地裝備聯(lián)合成為可能；更輕的材料和傳感器：材料科學(xué)和微機(jī)電技術(shù)進(jìn)一步減輕無人機(jī)平臺(tái)重量、提高精確度；更強(qiáng)的續(xù)航能力：電池續(xù)航能力的大幅上升，以及新能源技術(shù)賦予無人機(jī)更長(zhǎng)的飛行時(shí)間。1.3.

18、1軍用技術(shù)溢出，成本下降引爆民用市場(chǎng)1.3無人機(jī)發(fā)展緣起由于軍用無人機(jī)在”3D”（DULL，DIRTY，DANGEROUS）環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)的顯著優(yōu)勢(shì)以及靈活機(jī)動(dòng)的特性，民用各行各業(yè)對(duì)無人機(jī)的應(yīng)用也翹首以盼。但相比軍用無人機(jī)近百年的發(fā)展歷史，民用無人機(jī)在上世紀(jì)80年代軍用無人機(jī)的現(xiàn)代系統(tǒng)得到大發(fā)展的基礎(chǔ)上才開始嘗試應(yīng)用，各領(lǐng)域全面開花應(yīng)用只有10余年時(shí)間。1.3.2技術(shù)向民用外溢，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入普及時(shí)代1.3無人機(jī)發(fā)展緣起日本的民用無人機(jī)開發(fā)較早。早在1983年雅馬哈公司采用摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)，開發(fā)了一種用于噴灑農(nóng)藥的無人直升機(jī)，1989年其成為實(shí)際首架成功用于試飛的無人直升機(jī)，2002年CERP公

19、司發(fā)明了一款JAXA多用途民用無人機(jī)；2003年開始，岐阜工業(yè)協(xié)會(huì)耗時(shí)3年，先后開發(fā)了4代無人機(jī)產(chǎn)品，主要應(yīng)用于森林防火、地震災(zāi)害評(píng)估等領(lǐng)域；美國(guó)NASA牽頭成立世界級(jí)無人機(jī)應(yīng)用中心：2003年美國(guó)NASA成立世界級(jí)的無人機(jī)應(yīng)用中心，專門研究裝有高分辨率相機(jī)傳感器無人機(jī)的商業(yè)應(yīng)用。1.3.2技術(shù)向民用外溢，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入普及時(shí)代1.3無人機(jī)發(fā)展緣起近年美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局，用無人機(jī)追蹤熱帶風(fēng)暴有關(guān)數(shù)據(jù)，借此完善颶風(fēng)預(yù)警模型。2007年森林大火肆虐時(shí)，美國(guó)宇航局使用“伊哈納”（Ikhana）的無人機(jī)來評(píng)估大火的嚴(yán)重程度，以及災(zāi)害的損失估算工作。2011年墨西哥灣鉆井平臺(tái)爆炸后艾倫實(shí)驗(yàn)室公司

20、的無人機(jī)協(xié)助溢油監(jiān)測(cè)和溢油處理等。1.3.2技術(shù)向民用外溢，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入普及時(shí)代1.3無人機(jī)發(fā)展緣起以色列也專門組建了一個(gè)民用無人機(jī)及其工作模式的試驗(yàn)委員會(huì)，2008年給予“蒼鷺“無人機(jī)非軍事任務(wù)執(zhí)行證書，并與有關(guān)部門合作展開多種民用任務(wù)的試驗(yàn)飛行。歐洲在2006年制定并即刻實(shí)施的“民用無人機(jī)發(fā)展路線圖”，同時(shí)歐盟擬籌建了一個(gè)民用無人機(jī)協(xié)調(diào)組織，目的是解決最關(guān)鍵的空中安全和適航問題并提供幫助。1.3.2技術(shù)向民用外溢，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入普及時(shí)代1.3無人機(jī)發(fā)展緣起中國(guó)起步早，近年發(fā)展較快。中國(guó)上世紀(jì)80年代，就將自行開發(fā)的無人機(jī)（脫胎于軍用機(jī)型）在地圖測(cè)繪和地質(zhì)勘探中做了嘗試。近些年，專為民

21、用研制的“黔中”1號(hào)無人機(jī)于2010年順利首飛，2011年國(guó)產(chǎn)“蜜蜂”28無人機(jī)，可全自主起飛、著陸、懸停和航路規(guī)劃，能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)噴灑、電力巡檢、防災(zāi)應(yīng)急、航拍測(cè)繪、中繼通信等。1.3.2技術(shù)向民用外溢，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入普及時(shí)代1.3無人機(jī)發(fā)展緣起對(duì)于民用領(lǐng)域，無人機(jī)僅僅是一個(gè)飛行平臺(tái)，其功能歸根到底要通過機(jī)載系統(tǒng)中的任務(wù)載荷設(shè)備來完成。和ToB端各行各業(yè)無人機(jī)領(lǐng)域快速發(fā)展相比，近兩年ToC消費(fèi)端航拍、娛樂等市場(chǎng)，受益于無人機(jī)各方面技術(shù)的成熟和成本的大幅下降，可謂是爆發(fā)式發(fā)展。深圳大疆成立于2006年，2010年僅幾百萬(wàn)收入，2013年高達(dá)8億元，2014年近30億元，20年估值1500億。1

22、.3.2技術(shù)向民用外溢，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入普及時(shí)代1.3無人機(jī)發(fā)展緣起近十年工業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)無人機(jī)市場(chǎng)的興起，與硬件產(chǎn)業(yè)鏈的成熟、成本曲線不斷下降密不可分。隨著移動(dòng)終端的興起，芯片、電池、慣性傳感器、通訊芯片等產(chǎn)業(yè)鏈迅速成熟，成本下降，使智能化進(jìn)程得以迅速向更加小型化、低功耗的設(shè)備邁進(jìn)。這也給無人機(jī)整體硬件的迅速創(chuàng)新和成本下降創(chuàng)造了良好條件：1.3.3硬件產(chǎn)業(yè)鏈成熟、成本下降為工業(yè)級(jí)與消費(fèi)無人機(jī)爆發(fā)創(chuàng)造條件1.3無人機(jī)發(fā)展緣起芯片目前一個(gè)高性能FPGA芯片就可以在無人機(jī)上實(shí)現(xiàn)雙CPU的功能，以滿足導(dǎo)航傳感器的信息融合，實(shí)現(xiàn)無人飛行器的最優(yōu)控制。慣性傳感器伴隨著蘋果在iPhone上大量應(yīng)用加速計(jì)、陀

23、螺儀、地磁傳感器等，MEMS慣性傳感器從2011年開始大規(guī)模興起，6軸、9軸的慣性傳感器也逐漸取代了單個(gè)傳感器，成本和功耗進(jìn)一步降低，成本僅在幾美元。另外GPS芯片僅重0.3克，價(jià)格不到5美元。1.3.3硬件產(chǎn)業(yè)鏈成熟、成本下降為工業(yè)級(jí)與消費(fèi)無人機(jī)爆發(fā)創(chuàng)造條件1.3無人機(jī)發(fā)展緣起Wifi等無線通信Wifi等通信芯片用于控制和傳輸圖像信息，通信傳輸速度和質(zhì)量已經(jīng)可以充分滿足幾百米的傳輸需求。電池電池能量密度不斷增加，使得無人機(jī)在保持較輕的重量下，續(xù)航時(shí)間能有25-30分鐘，達(dá)到可以滿足一些基本應(yīng)用的程度。此外，太陽(yáng)能電池技術(shù)使得高海拔無人機(jī)可持續(xù)飛行一周甚至更長(zhǎng)時(shí)間。相機(jī)等近年來移動(dòng)終端同樣促進(jìn)

24、了鋰電池、高像素?cái)z像頭性能的急劇提升和成本下降。1.3.3硬件產(chǎn)業(yè)鏈成熟、成本下降為工業(yè)級(jí)與消費(fèi)無人機(jī)爆發(fā)創(chuàng)造條件1.3無人機(jī)發(fā)展緣起如果說硬件成本下降解決了無人機(jī)“身體”的問題，近年來飛控系統(tǒng)開源化的趨勢(shì)則解決了無人機(jī)“大腦”的問題，從此無人機(jī)不再是軍用和科研機(jī)構(gòu)的專利，全世界的商業(yè)企業(yè)和發(fā)燒友都加入了無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大潮中，是引爆民用和消費(fèi)無人機(jī)市場(chǎng)的“爆點(diǎn)”。德國(guó)MK公司是多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)開源的鼻祖，其后2011年美國(guó)APM公司開放無人機(jī)設(shè)計(jì)平臺(tái)徹底點(diǎn)燃了市場(chǎng)對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的熱情，2012年以后民用和消費(fèi)無人機(jī)進(jìn)入了加速上行的通道。1.3.4飛控系統(tǒng)開源，無人機(jī)飛入尋常百姓家1.3無人

25、機(jī)發(fā)展緣起至今，國(guó)際無人機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了APM（用戶最多）、德國(guó)MK（最早的開源系統(tǒng)）、Paparazzi（穩(wěn)定性高、擴(kuò)展性強(qiáng)）、PX4和MWC（兼容性強(qiáng)）等五大無人機(jī)開源平臺(tái)。以PPZ（Paparazzi）為例，始于2003年的PPZ是一個(gè)軟硬件全開源的系統(tǒng)，至今已經(jīng)形成了不僅覆蓋傳感器、GPS、自動(dòng)駕駛軟件，同時(shí)覆蓋地面設(shè)備的全套成熟解決方案，既可以驅(qū)動(dòng)固定翼飛機(jī)、也可以驅(qū)動(dòng)旋翼機(jī)，并且可以通過地面控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控飛機(jī)飛行的衛(wèi)星地圖?？梢哉f，強(qiáng)大的開源飛控系統(tǒng)已經(jīng)使得無人機(jī)全面進(jìn)入“用戶友好”時(shí)代。1.3.4飛控系統(tǒng)開源，無人機(jī)飛入尋常百姓家1.3無人機(jī)發(fā)展緣起2014年10月，著名計(jì)算機(jī)

26、開源系統(tǒng)公司Linux推出了名為“Dronecode”的無人機(jī)開源系統(tǒng)合作項(xiàng)目，將3D Robotics、英特爾、高通、百度等科技巨頭納入項(xiàng)目組，旨在為無人機(jī)開發(fā)者提供所需要的資源、工具和技術(shù)支持，加快無人機(jī)和機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展。根據(jù)Teal航空市場(chǎng)調(diào)研公司的報(bào)告，Dronecode項(xiàng)目使未來十年世界無人機(jī)研發(fā)、測(cè)試和評(píng)估等活動(dòng)的總值達(dá)到910億美元。Dronecode開發(fā)系統(tǒng)囊括了無人越野車、無人固定翼飛機(jī)、無人直升機(jī)和各種多軸旋翼無人機(jī)等，吸收了APM、PX4等多個(gè)平臺(tái)，進(jìn)一步推動(dòng)了系統(tǒng)開發(fā)的可視化和友好化。1.3.4飛控系統(tǒng)開源，無人機(jī)飛入尋常百姓家1.3無人機(jī)發(fā)展緣起中國(guó)無人機(jī)相關(guān)政策：

27、2009年前，無人機(jī)處于無監(jiān)管的空白狀態(tài)。2009年以后至今，開始進(jìn)入持證飛行階段，但是法律法規(guī)和監(jiān)管執(zhí)行尚未完善和正規(guī)化，實(shí)際申請(qǐng)操作上模糊不清。2017年以來國(guó)家密集出臺(tái)了一系列政策，無人機(jī)生產(chǎn)銷售、運(yùn)營(yíng)逐步規(guī)范。2019年6月中國(guó)民航局民用無人機(jī)產(chǎn)品適航審定管理程序（試行）和民用無人機(jī)系統(tǒng)適航審定項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南（試行）的正式實(shí)施，無人機(jī)適航進(jìn)入規(guī)范管理。1.3.5 無人機(jī)相關(guān)政策法規(guī)逐步完善，無人機(jī)應(yīng)用進(jìn)入快車道1.3無人機(jī)發(fā)展緣起美國(guó)無人機(jī)相關(guān)政策：2015年2月15日，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局公布了無人機(jī)商轉(zhuǎn)管理辦法草案。這項(xiàng)新規(guī)打破了之前全面禁飛的局面。這份規(guī)則主要適用于重量25千克以

28、下的無人機(jī)，主要限定包括：飛行時(shí)間，高速，速度，搭載限制：它限定無人機(jī)只能在白天飛行，且全程都必須保持在操作人員的視線范圍內(nèi)，飛行高度不得超過150米，時(shí)速不得超過160公里。不得從人頭頂上飛過，不得從無人機(jī)上扔?xùn)|西，機(jī)體外側(cè)不得搭掛包裹。1.3.5 無人機(jī)相關(guān)政策法規(guī)逐步完善，無人機(jī)應(yīng)用進(jìn)入快車道1.3無人機(jī)發(fā)展緣起飛行路線地點(diǎn)限制：無人機(jī)都必須避開飛機(jī)飛行路線和飛行限制區(qū)，必須嚴(yán)格遵守相關(guān)臨時(shí)限飛令。無人飛機(jī)應(yīng)避開人駕駛的飛機(jī)機(jī)場(chǎng)至少八公里。無人飛機(jī)飛行時(shí)，應(yīng)始終維持于無線電操作者視界以內(nèi)。駕駛員資格要求：無人機(jī)操作人員至少滿17歲，需考取美國(guó)聯(lián)邦航空局無人機(jī)操作人員資格證書，并且通過TS

29、A（美國(guó)運(yùn)輸安全管理局）的審查要求。另外，關(guān)于愛好者的模型無人機(jī)，則仍然跟之前一樣不受限制，只要不妨礙空中交通。1.3.5 無人機(jī)相關(guān)政策法規(guī)逐步完善，無人機(jī)應(yīng)用進(jìn)入快車道1.3無人機(jī)發(fā)展緣起歐洲無人機(jī)相關(guān)政策：歐洲法規(guī)2008第216號(hào)監(jiān)管著所有整機(jī)重量超過150公斤的無人機(jī).無人機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)也必須和常規(guī)飛機(jī)一樣遵循相關(guān)的認(rèn)證規(guī)范（該規(guī)范由EuroUSC公司主導(dǎo)，該公司獲得民航局的授權(quán)實(shí)施輕型無人機(jī)計(jì)劃），并且必須獲得適航認(rèn)證或準(zhǔn)飛許可。在英國(guó)，整機(jī)重量在20公斤到150公斤的無人機(jī)需要具有英國(guó)法律下的適航性資質(zhì)。如果飛行器在半徑500米和低于400英尺的范圍或者在隔離的飛行區(qū)域內(nèi)。1.3

30、.5 無人機(jī)相關(guān)政策法規(guī)逐步完善，無人機(jī)應(yīng)用進(jìn)入快車道1.3無人機(jī)發(fā)展緣起并且無人機(jī)和該飛行有一定的適航性保證，英國(guó)民航局可以豁免適航性認(rèn)證的需求，英國(guó)民航局也會(huì)在自己調(diào)查和被推薦的基礎(chǔ)上頒發(fā)豁免權(quán)，當(dāng)前僅有一家組織獲得了此項(xiàng)許可。整機(jī)重量20公斤以下的無人機(jī)并不需要遵從很多主要政策要求，但是領(lǐng)航法第98號(hào)文中設(shè)立了一些條件。這些條件包括禁止在管制區(qū)域或者飛機(jī)場(chǎng)附近飛行，除非獲得空管局的許可，在最大高度400英尺以下及禁止在沒有英國(guó)民航局特別許可的情況下高空飛行。目前，英國(guó)航空法中操控?zé)o人機(jī)并不需要認(rèn)證飛行員執(zhí)照。但是英國(guó)民航局要求所有潛在無人機(jī)操控者都掌握飛行資質(zhì)，飛行資質(zhì)可以通過完成指定課

31、程獲得，并有四家認(rèn)證機(jī)構(gòu)運(yùn)營(yíng)著培訓(xùn)與考試。1.3.5 無人機(jī)相關(guān)政策法規(guī)逐步完善，無人機(jī)應(yīng)用進(jìn)入快車道1.4無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)隨著新技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，無人機(jī)系統(tǒng)的概念、任務(wù)和技術(shù)要求都發(fā)生了根本性的變化。無人機(jī)系統(tǒng)的概念，從空間無人飛行器擴(kuò)展到臨近空間無人飛行器；無人機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)，從單一的偵察監(jiān)視領(lǐng)域進(jìn)入到信息對(duì)抗、通信中繼等領(lǐng)域，正擴(kuò)展到精確打擊、制空作戰(zhàn)等領(lǐng)域；無人機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)一步向自主控制、高生存力、高可靠性、互通互聯(lián)互操作等方向發(fā)展，無人機(jī)未來發(fā)展呈現(xiàn)出如下趨勢(shì)。1.4無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)無人機(jī)需求從以產(chǎn)品性能需求向以任務(wù)能力需求轉(zhuǎn)變。在美國(guó)國(guó)防部發(fā)布的無人系統(tǒng)綜合路線圖中明確了無人機(jī)

32、系統(tǒng)所需提供的能力：戰(zhàn)場(chǎng)預(yù)警能力，后勤保障能力，軍事運(yùn)用能力，支持網(wǎng)絡(luò)中心能力，部隊(duì)防護(hù)能力，軍事支援能力，指揮控制能力等，形成了基于任務(wù)能力的無人機(jī)系統(tǒng)需求規(guī)劃與發(fā)展計(jì)劃。1.4無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)無人機(jī)平臺(tái)向高空長(zhǎng)航時(shí)大型化和微小型使用靈活化兩極發(fā)展。一方面各國(guó)均在發(fā)展中小型無人機(jī)的基礎(chǔ)上，向新技術(shù)更密集、作戰(zhàn)效率更高、覆蓋面積更大、生存力更高的高空、高速、長(zhǎng)航時(shí)大型無人機(jī)方向發(fā)展；另一方面由于微小型無人機(jī)操作簡(jiǎn)便靈活，具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性能和低空飛行優(yōu)勢(shì)，隨著全球反恐和特種作戰(zhàn)任務(wù)的需要，各航空強(qiáng)國(guó)對(duì)微小型無人機(jī)的發(fā)展十分重視。1.4無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)無人機(jī)任務(wù)領(lǐng)域向多樣化方向發(fā)展。美國(guó)國(guó)防部發(fā)布的無

33、人系統(tǒng)路線圖中指出：美國(guó)已經(jīng)投入使用及正在發(fā)展的無人機(jī)系統(tǒng)覆蓋了情報(bào)、監(jiān)視、偵察，信息對(duì)抗，攻擊/實(shí)時(shí)目標(biāo)打擊，壓制敵方防空力量、海面封鎖行動(dòng)等21個(gè)任務(wù)領(lǐng)域，這是到目前為止對(duì)于無人機(jī)系統(tǒng)可能涉及的任務(wù)領(lǐng)域較為全面的闡述，隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)的任務(wù)領(lǐng)域和功能還在進(jìn)一步拓展。1.4無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)無人機(jī)高度向臨近空間發(fā)展。臨近空間是航天與航空的空間接合部，是航空技術(shù)與航天技術(shù)的交叉，一個(gè)大有作為的領(lǐng)域。高空無人機(jī)臨近空間裝備，在對(duì)特定區(qū)域的持續(xù)廣域偵察監(jiān)視、通信中繼、導(dǎo)航、電子戰(zhàn)、導(dǎo)彈防御、空間對(duì)抗等方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是陸、海、空、天裝備的重要補(bǔ)充力量，已成為世界武器裝備發(fā)展的焦點(diǎn)領(lǐng)域。

34、1.4無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)經(jīng)過幾年的發(fā)展，我國(guó)無人機(jī)的應(yīng)用范圍已逐步擴(kuò)大領(lǐng)域，行業(yè)級(jí)無人機(jī)應(yīng)用范圍廣泛，發(fā)展?jié)摿薮?。無人機(jī)制造廠商更加重視“無人機(jī)+行業(yè)”的應(yīng)用前景，無人機(jī)作為一種新型的生產(chǎn)工具正在逐步替代傳統(tǒng)的作業(yè)方式。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)行業(yè)級(jí)無人機(jī)在民用無人機(jī)中的占比已達(dá)54.3%，成為民用無人機(jī)的主體，其增長(zhǎng)空間遠(yuǎn)超消費(fèi)級(jí)無人機(jī)。2019年，我國(guó)行業(yè)級(jí)無人機(jī)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為114億元，同比增長(zhǎng)62.8%。未來一段時(shí)期，行業(yè)級(jí)無人機(jī)仍是無人機(jī)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，并保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭。1.4無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)無人機(jī)應(yīng)用從軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域發(fā)展。在民用及商用方面，民用無人機(jī)主要有兩類，多旋翼 (multi-copter)和固定翼。多旋翼無人機(jī)能夠以非常低的速度、非常低的高度在空中懸停和飛行，從而很適合航空攝影、電力線巡查、空中視頻和房地產(chǎn)攝影等應(yīng)用。固定翼無人機(jī)適合更高海拔或更廣范圍的應(yīng)用，如搜索和救援，營(yíng)救和測(cè)繪較大區(qū)域。1.4無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)1.4無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)隨著順豐、京東、迅蟻等企業(yè)無人機(jī)物流試點(diǎn)的深入推進(jìn)和不斷完善，無人機(jī)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用和作用日益突顯，特別是在解決“最后一公里”方面將發(fā)揮不可替代的作用