無人機(jī)系統(tǒng)原理測(cè)繪課件

無人機(jī)系統(tǒng)原理編輯：李長福武漢中測(cè)晟圖遙感技術(shù)有限公司無人機(jī)系統(tǒng)原理編輯：李長福武漢中測(cè)晟圖遙感技術(shù)有限公司無人機(jī)系統(tǒng)原理一、無人機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀二、無人機(jī)的特點(diǎn)和用途三、無人機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成四、無人機(jī)飛行與控制原理五、無人機(jī)作業(yè)流程六、無人機(jī)展望無人機(jī)系統(tǒng)原理一、無人機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀一、無人機(jī)的發(fā)展一、無人機(jī)的發(fā)展多用途無人機(jī)偵察無人機(jī)無人靶機(jī)遙控飛機(jī)遙控模型1.1無人機(jī)的起源與發(fā)展遙控飛行器—RPV（RemotelyPilotedVehicle）無人機(jī)—UAV（UnmannedAerialVehicle）多用途無人機(jī)偵察無人機(jī)無人靶機(jī)遙控飛機(jī)遙控模型1.1無人機(jī)

無人機(jī)在軍事中的應(yīng)用：第一次世界大戰(zhàn)，美國開發(fā)了攜帶高爆炸藥的雙翼無人機(jī)；越戰(zhàn)中美軍將無人機(jī)用于偵察；以色列1973年第四次中東戰(zhàn)爭中使用無人機(jī)模擬有人機(jī)作戰(zhàn)群，掩護(hù)有人機(jī)突防；以色列1982年派無人機(jī)進(jìn)入貝卡谷地上空，誘使敘利亞地空導(dǎo)彈雷達(dá)開機(jī)，鎖定對(duì)方雷達(dá)位置；海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭中美軍大量使用無人機(jī)。無人機(jī)在軍事中的應(yīng)用：第一次世界大戰(zhàn)，美國開發(fā)了攜帶高長13.4m，翼展35.5m，最大起飛重量11610kg，最大載油量6577kg，有效載荷900kg。一臺(tái)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)置于機(jī)身上方，最大飛行速度740km/h，巡航速度635km/h，航程26000km，續(xù)航時(shí)間42h。全球鷹長13.4m，翼展35.5m，最大起飛重量11610kg，最可監(jiān)視目標(biāo)24小時(shí)，最大續(xù)航時(shí)間60小時(shí)。該機(jī)裝有光電/紅外偵察設(shè)備、GPS導(dǎo)航設(shè)備和具有全天候偵察能力的合成孔徑雷達(dá)，在4000米高處分辨率為0.3米，對(duì)目標(biāo)定位精度0.25米。機(jī)長8.27米，翼展14.87米，最大活動(dòng)半徑3700公里，最大飛行時(shí)速240公里。MQ-1捕食者可監(jiān)視目標(biāo)24小時(shí)，最大續(xù)航時(shí)間60小時(shí)。該機(jī)裝有光電/紅外

1.2國內(nèi)無人機(jī)發(fā)展概述航模隊(duì)

專業(yè)從事無人機(jī)應(yīng)用或研究無人靶機(jī)

多用途無人機(jī)1.2國內(nèi)無人機(jī)發(fā)展概述

無人機(jī)行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀：無人機(jī)近幾年呈現(xiàn)出一種跨越式、躍遷式的發(fā)展；我國無人機(jī)發(fā)展的正在步入“黃金年代”，目前中高端無人機(jī)研發(fā)與生產(chǎn)能力主要掌握在中航工業(yè)集團(tuán)公司、航空航天類院校（西北工業(yè)大學(xué)第三六五研究所愛生集團(tuán)，北京航空航天大學(xué)無人機(jī)所，南京航空航天大學(xué)無人機(jī)所）等國家隊(duì)和其他科研院所；盡管號(hào)稱有百余家企業(yè)在從事無人機(jī)研究與生產(chǎn)，但真正能夠嚴(yán)格按照研制程序開發(fā)無人機(jī)系統(tǒng)的并不多。無人機(jī)行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀：無人機(jī)近幾年呈現(xiàn)出一種跨越式、躍遷“翔龍”高空高速無人偵察機(jī)全機(jī)長14.33米，翼展24.86米，機(jī)高5.413米，正常起飛重量6800公斤，任務(wù)載荷600公斤，機(jī)體壽命暫定為2500Fh。巡航高度為18000米～20000米，巡航速度大于700公里/小時(shí)；作戰(zhàn)半徑2000～2500公里，續(xù)航時(shí)間最大10小時(shí)，起飛滑跑距離350米，著陸滑跑距離500米。連翼飛機(jī)具有結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)、抗墜毀能力強(qiáng)、抗顫振能力好、飛行阻力小、航程遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。“翔龍”高空高速無人偵察機(jī)全機(jī)長14.33米，翼展24.86機(jī)身長9.34米，翼展14米，機(jī)高2.7米，翼龍飛機(jī)的展弦比較大，因此升力較大、誘導(dǎo)阻力較小，巡航升阻比較大，可以長時(shí)間在空中滯留。最大起飛重量：1200公斤，最大飛行高度：5300米，最大飛行速度：280公里/小時(shí)，最大續(xù)航時(shí)間：20小時(shí)，最大航程：4000公里，起飛滑跑距離：800米，著陸滑跑距離：600米（剎車），最大燃油和任務(wù)載荷重量：350公斤，最大任務(wù)載荷重量：200公斤（機(jī)翼兩個(gè)掛點(diǎn)），最大載燃油量：300公斤[6]機(jī)身長9.34米，翼展14米，機(jī)高2.7米，翼龍飛機(jī)的展弦比1.3國外民用無人機(jī)應(yīng)用概況美國將全球鷹和捕食者修改后，應(yīng)用于民用領(lǐng)域，全球鷹成為第一種被美國聯(lián)邦航空管理局批準(zhǔn)授權(quán)可在美國空域飛行的無人機(jī)；美國NASA下屬的德萊頓飛行研究中心正在研究將伊克納無人機(jī)用于滅火；美國海洋與大氣局已成功將無人機(jī)用于風(fēng)暴探測(cè)

的研究；1.3國外民用無人機(jī)應(yīng)用概況美國將全球鷹和捕食者修改后1.4國內(nèi)民用無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀民用無人機(jī)起步晚，與發(fā)展較好的軍用無人機(jī)在技術(shù)上脫節(jié)；主要無人機(jī)研究單位定位于軍事技術(shù)，先進(jìn)的軍用無人機(jī)技術(shù)向民用無人機(jī)轉(zhuǎn)化不足；民營企業(yè)充分發(fā)揮了自己的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，積極投身民用無人機(jī)行業(yè)；民用無人機(jī)市場(chǎng)正在升溫。1.4國內(nèi)民用無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀民用無人機(jī)起步晚，與發(fā)展較民用無人機(jī)行業(yè)存在的不足：從航模轉(zhuǎn)型的多，專業(yè)設(shè)計(jì)研究的少；設(shè)計(jì)水平低，生產(chǎn)規(guī)模?。粶y(cè)繪應(yīng)用多，其它應(yīng)用少；機(jī)型小，總體質(zhì)量水平較低。民用無人機(jī)行業(yè)存在的不足：從航模轉(zhuǎn)型的多，專業(yè)設(shè)計(jì)研究的二、無人機(jī)特點(diǎn)與用途二、無人機(jī)特點(diǎn)與用途2.1無人機(jī)與航模

無人機(jī)的定義：

機(jī)上沒有駕駛員

能一次或多次使用

可以自行控制也可以遠(yuǎn)程引導(dǎo)

可攜帶有效載荷

升力主要靠空氣動(dòng)力

航模:只能在視距內(nèi)遙控控制

2.1無人機(jī)與航模無人機(jī)的定義：

2.2無人機(jī)的特點(diǎn)

機(jī)上無駕駛員，不再考慮人的安危和生理承受能力；沒有機(jī)上駕駛員，不考慮人的生理承受能力（大機(jī)動(dòng)）和體力限制，可執(zhí)行枯燥、危險(xiǎn)、污染性的工作，即3D任務(wù)（Dangerous,Dirty,Dull）使用靈活，用途廣泛；成本低廉，生存力強(qiáng)。

2.2無人機(jī)的特點(diǎn)

機(jī)上無駕駛員，不再考慮人的安危和2.3無人機(jī)的分類2.3.1按功能分類軍用無人機(jī)偵察機(jī)、電子對(duì)抗無人機(jī)、通信中繼無人機(jī)、攻擊無人機(jī)及靶標(biāo)無人機(jī)等民用無人機(jī)各種用途的巡查和監(jiān)視用無人機(jī)、航拍無人機(jī)、氣象無人機(jī)、地質(zhì)勘探無人機(jī)、測(cè)繪無人機(jī)等。2.3無人機(jī)的分類2.3.1按功能分類2.3.2按大小分類微小型無人機(jī)重量一般小于1Kg，尺寸在15cm以內(nèi)小型無人機(jī)

重量一般在1~100Kg內(nèi)中型無人機(jī)

重量一般在100~1000Kg內(nèi)大型無人機(jī)

重量一般大于1000Kg2.3無人機(jī)的分類2.3.2按大小分類2.3無人機(jī)的分類2.3.3按活動(dòng)半徑分類超近程無人機(jī)

活動(dòng)半徑在5~15km之間近程無人機(jī)

活動(dòng)半徑在15~50km之間短程無人機(jī)

活動(dòng)半徑在50~200km之間中程無人機(jī)

活動(dòng)半徑在200~800km之間遠(yuǎn)程無人機(jī)

活動(dòng)半徑一般大于800km2.3無人機(jī)的分類2.3.3按活動(dòng)半徑分類2.3無人機(jī)的分類

2.3.4按速度分類低速無人機(jī)

速度一般小于0.3馬赫亞音速無人機(jī)

速度一般在0.3~0.7馬赫跨音速無人機(jī)

速度一般在0.7~1.2馬赫超音速無人機(jī)

速度一般在1.2~5馬赫高超音速無人機(jī)速度一般大于5馬赫馬赫：奧地利物理學(xué)家、哲學(xué)家、心理學(xué)家、生物學(xué)家恩斯特·馬赫(ErnstMach，1838年～1916年)的簡稱，馬赫在研究氣體中物體的高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了激波。他確定了以物速與聲速的比值（即馬赫數(shù)）為標(biāo)準(zhǔn)，來描述物體的超音速運(yùn)動(dòng)。音速：空氣中的音速在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和15℃的條件下約為340米/秒。2.3無人機(jī)的分類2.3.4按速度分類2.3無人機(jī)的分類2.3.5按實(shí)用升限分類超低空無人機(jī)

實(shí)用升限一般在100m以下低空無人機(jī)

實(shí)用升限一般在100~1000m之間中空無人機(jī)

實(shí)用升限一般在1000~7000m之間高空無人機(jī)

實(shí)用升限一般在7000~18000m之間超高空無人機(jī)

實(shí)用升限一般大于18000m2.3無人機(jī)的分類2.3.5按實(shí)用升限分類2.3無人機(jī)的分類2.4常見無人機(jī)氣動(dòng)外形2.4.1常規(guī)布局2.4常見無人機(jī)氣動(dòng)外形2.4.1常規(guī)布局

2.4.2雙尾撐（雙尾梁）無人機(jī)2.4.2雙尾撐（雙尾梁）無人機(jī)2.4.3倒V尾無人機(jī)2.4.3倒V尾無人機(jī)2.4.4飛翼無人機(jī)2.4.4飛翼無人機(jī)機(jī)長：21.03米

機(jī)高：5.18米翼展：52.43米

機(jī)翼后掠角：33度空重：45360-49900千克最大武器載荷：18144千克最大燃油量：81650-90720千克正常起飛重量：152635千克最大起飛重量：170550千克巡航速度：高亞音速，小于331m/s；0.8馬赫（12200m）進(jìn)場(chǎng)速度：259千米/小時(shí)實(shí)用升限：15240米航程：不加油10400km，空中加油一次大于18520千米翼負(fù)荷：329千克/平方米推重比：0.205機(jī)長：21.03米機(jī)高：5.18米2.5認(rèn)識(shí)無人機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)翼展2.6m最大起飛重量16kg有效載荷重量4kg燃料重量2.5kg巡航速度110km/h續(xù)航時(shí)間2h飛行半徑50km實(shí)用升限6000m抗風(fēng)性能5級(jí)起降方式滑跑/彈射/傘降/撞網(wǎng)任務(wù)載荷類型航空測(cè)繪2.5認(rèn)識(shí)無人機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)翼展三、無人機(jī)系統(tǒng)三、無人機(jī)系統(tǒng)無人機(jī)一般由以下部分組成：飛行器-飛行載體飛行控制系統(tǒng)地面控制系統(tǒng)-地面站任務(wù)設(shè)備-航拍儀器起飛與降落回收系統(tǒng)無人機(jī)一般由以下部分組成：飛行器-飛行載體3.1飛行載體ZC—1型無人飛機(jī)3.1飛行載體ZC—1型無人飛機(jī)

3.2飛行控制系統(tǒng)

飛行控制主要有中央計(jì)算機(jī)、飛行控制類傳感器、伺服作動(dòng)器、導(dǎo)航定位系統(tǒng)及通訊系統(tǒng)組成；飛行控制類傳感器包括高度/速度類傳感器和姿態(tài)類傳感器；伺服作動(dòng)器是將控制指令轉(zhuǎn)化為舵面動(dòng)作及發(fā)動(dòng)機(jī)閥門動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。導(dǎo)航定位系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航設(shè)備、衛(wèi)星定位傳感器、慣性/衛(wèi)星組合定位通訊電臺(tái)

3.2飛行控制系統(tǒng)

飛行控制主要有中央計(jì)算無人機(jī)系統(tǒng)原理測(cè)繪ppt課件3.3地面控制站

地面控制站主要功能：任務(wù)規(guī)劃；飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控；飛機(jī)和任務(wù)設(shè)備的操控；信息處理3.3地面控制站地面控制站主要功能：無人機(jī)系統(tǒng)原理測(cè)繪ppt課件3.4任務(wù)設(shè)備

常見的任務(wù)設(shè)備有：照相機(jī)電視攝像機(jī)紅外熱像儀光電偵察穩(wěn)定平臺(tái)合成孔徑雷達(dá)（SAR）3.4任務(wù)設(shè)備常見的任務(wù)設(shè)備有：相機(jī)Canon5DmarkⅡ2100萬像素全畫幅可用于小飛機(jī)航測(cè)的相機(jī)：飛思哈蘇萊卡尼康相機(jī)Canon5DmarkⅡ2100萬像素全畫幅可用于3.5起飛與降落3.5起飛與降落無人機(jī)系統(tǒng)原理測(cè)繪ppt課件無人機(jī)系統(tǒng)原理測(cè)繪ppt課件無人機(jī)系統(tǒng)原理測(cè)繪ppt課件無人機(jī)系統(tǒng)原理測(cè)繪ppt課件四、無人機(jī)飛行與控制原理四、無人機(jī)飛行與控制原理4.1無人機(jī)飛行原理飛機(jī)姿態(tài)角示意圖4.1無人機(jī)飛行原理飛機(jī)姿態(tài)角示意圖飛機(jī)受力示意圖飛機(jī)受力示意圖飛機(jī)三軸角運(yùn)動(dòng)示意圖飛機(jī)三軸角運(yùn)動(dòng)示意圖無人機(jī)系統(tǒng)原理測(cè)繪ppt課件機(jī)翼上下表面壓力示意圖機(jī)翼受力示意圖機(jī)翼上下表面壓力示意圖機(jī)翼受力示意圖飛機(jī)爬升運(yùn)動(dòng)示意圖飛機(jī)爬升運(yùn)動(dòng)示意圖飛機(jī)轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)示意圖飛機(jī)轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)示意圖4.2無人機(jī)控制原理無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)主要包括傳感器、機(jī)載計(jì)算機(jī)和伺服作動(dòng)設(shè)備三部分，其功能有：1）無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定與控制；2）無人機(jī)導(dǎo)航與航跡控制；3）無人機(jī)起飛和著陸控制；4）無人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理與控制等。4.2無人機(jī)控制原理無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)主要無人機(jī)控制系統(tǒng)原理圖無人機(jī)控制系統(tǒng)原理圖五、無人機(jī)作業(yè)流程五、無人機(jī)作業(yè)流程設(shè)備地面展開根據(jù)任務(wù)進(jìn)行航線規(guī)劃飛行前全部設(shè)備檢查啟動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)飛機(jī)起飛到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)、作業(yè)返回降落飛機(jī)落地后檢查維護(hù)獲取作業(yè)數(shù)據(jù)作業(yè)數(shù)據(jù)的后期處理無人機(jī)系統(tǒng)原理測(cè)繪ppt課件1.啟動(dòng)/預(yù)熱2.滑跑3.起飛4.爬升5.巡航6.作業(yè)7.降高8.著陸1.啟動(dòng)/預(yù)熱六、無人機(jī)發(fā)展展望六、無人機(jī)發(fā)展展望6.1軍用發(fā)展熱點(diǎn)和趨勢(shì)高集成化、多任務(wù)平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用根據(jù)用途，機(jī)身尺寸向兩端發(fā)展從平臺(tái)武器化到專用獵殺平臺(tái)6.1軍用發(fā)展熱點(diǎn)和趨勢(shì)6.2關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展