智能 測(cè)量技術(shù)-智能建造技術(shù)專84課件講解

主講人：李璇瓊智能測(cè)量技術(shù)智能建造技術(shù)專業(yè)資源庫(kù)無(wú)人機(jī)駕駛飛行平臺(tái)（二）知識(shí)點(diǎn)無(wú)人機(jī)駕駛飛行平臺(tái)（二）固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人直升機(jī)無(wú)人飛艇0102031.概述固定翼無(wú)人機(jī)：機(jī)翼外端后掠角可隨速度自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整的機(jī)翼固定的一類無(wú)人機(jī)。固定翼無(wú)人機(jī)抗風(fēng)能力也比較強(qiáng)，是類型最多、應(yīng)用最廣泛的無(wú)人駕駛飛行器。固定翼無(wú)人機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工維修方便、安全性好、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，但是其起降要求場(chǎng)地空曠、視野好，在起降場(chǎng)地受限時(shí)無(wú)法發(fā)揮作用。無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）1.概述

目前微型化的固定翼無(wú)人機(jī)只有手掌大小，長(zhǎng)航時(shí)固定翼無(wú)人機(jī)的體積一般比較大，續(xù)航時(shí)間可達(dá)到10小時(shí)，可同時(shí)搭載多種遙感傳感器。1

固定翼無(wú)人機(jī)適合大面積的測(cè)繪任務(wù)。因其優(yōu)良的功能、模塊化集成，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在測(cè)繪、地質(zhì)、石油、農(nóng)林等職業(yè)，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用遠(yuǎn)景。2一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）1.概述（1）起飛方式01固定翼無(wú)人機(jī)的起飛方式主要有滑跑起飛、彈射起飛、垂直起飛三種方式。03彈射起飛也要求場(chǎng)地周圍視野開闊。02滑跑起飛要求有一定距離較為平坦的滑跑場(chǎng)地。04垂直起飛對(duì)場(chǎng)地要求比較低，近年來(lái)垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)比較暢銷。一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）1.概述（2）著陸方式傘降時(shí)，容易受到風(fēng)速影響，場(chǎng)地要平坦、開闊，降落時(shí)一定距離內(nèi)無(wú)突出障礙物、空中管線、高大樹木及無(wú)線電設(shè)施，以避免與無(wú)人機(jī)相撞。02固定翼無(wú)人機(jī)著陸方式有傘降和滑降、撞網(wǎng)回收等。01一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）滑降時(shí)，由于飛機(jī)起落架沒(méi)有剎車裝置，導(dǎo)致降落滑跑距離長(zhǎng)，在狹窄空間著陸于尾輪轉(zhuǎn)向效率較低，或是受到不利風(fēng)向、風(fēng)力和低品質(zhì)跑道的影響，滑降過(guò)程中飛機(jī)易跑偏，發(fā)生剮蹭事故，損傷機(jī)體，甚至損傷機(jī)體內(nèi)設(shè)備。一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）撞網(wǎng)回收適合小型固定翼無(wú)人機(jī)在狹窄場(chǎng)地或者艦船上實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)回收。垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)體積小巧、機(jī)動(dòng)靈活，不需要專用跑道起降，受天氣和空域管制的影響小，性價(jià)比高，運(yùn)作方便，在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）2.系統(tǒng)組成固定翼無(wú)人機(jī)與多旋翼無(wú)人機(jī)相比最大的不同在于無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)。固定翼無(wú)人機(jī)機(jī)身主要由機(jī)翼、機(jī)身、尾翼以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)舵面組成，如圖所示，各舵面又有副翼、襟翼、方向舵、升降舵之分，每種舵面的作用各不相同，為無(wú)人機(jī)的各種飛行動(dòng)作提供相應(yīng)的轉(zhuǎn)問(wèn)力。一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）2.系統(tǒng)組成一般的固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)由五個(gè)主要部分組成：機(jī)體結(jié)構(gòu)、航電系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、起降系統(tǒng)和地面控制站。01機(jī)體結(jié)構(gòu)由可拆卸的模塊化機(jī)體組成，既方便攜帶，又可以在短時(shí)間內(nèi)完成組裝、起飛。02航電系統(tǒng)由飛控電腦、感應(yīng)器、酬載、無(wú)線通訊、空電電池組成，完成飛機(jī)控制系統(tǒng)的需要。03一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）2.系統(tǒng)組成動(dòng)力系統(tǒng)由動(dòng)力電池、螺旋槳、無(wú)刷馬達(dá)組成，提供飛機(jī)飛行所需的動(dòng)力。04起降系統(tǒng)由彈射繩、彈射架、降落傘組成，幫助飛機(jī)完成彈射起飛和傘降著陸。05地面控制站包括地面站電腦、手柄、電臺(tái)等通訊設(shè)備，用以輔助完成路線規(guī)劃任務(wù)和飛行過(guò)程的監(jiān)控。06一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）方向舵方向舵的主要功能是提供飛機(jī)縱軸的轉(zhuǎn)向力矩，便得飛機(jī)繞縱軸左右，從而達(dá)到轉(zhuǎn)彎的目的。一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）方向舵一、固定翼無(wú)人機(jī)通過(guò)方向舵的偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)就可以在機(jī)身豎軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)彎速度與方問(wèn)舵偏轉(zhuǎn)角度成正比。方向舵的偏轉(zhuǎn)對(duì)于飛機(jī)姿態(tài)的影響是這樣的，方向舵舵面偏轉(zhuǎn)后，飛機(jī)繞豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)，偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)力矩方向一致，在飛機(jī)轉(zhuǎn)向到一定角度時(shí)，松開遙控器方問(wèn)舵通道搖桿，飛機(jī)就會(huì)保持這種偏轉(zhuǎn)角度飛行。無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）升降舵升降舵的主要功能是提供飛機(jī)橫軸的轉(zhuǎn)向力矩，使飛機(jī)繞橫軸上下俯仰偏轉(zhuǎn)，達(dá)到升降的目的。通過(guò)升降舵的偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)就可以在機(jī)身橫軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，俯仰角度與升降舵偏轉(zhuǎn)角度成正比。一、固定翼無(wú)人機(jī)升降舵的偏轉(zhuǎn)對(duì)于飛機(jī)姿態(tài)的影響是這樣的，升降舵舵面偏轉(zhuǎn)后，飛機(jī)繞橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)力矩方向一致，飛機(jī)爬升時(shí)稱為抬頭力矩，飛機(jī)俯沖時(shí)，稱為低頭力矩，在飛機(jī)俯仰到一定角度時(shí)，松開遙控器升降舵通道搖桿，飛機(jī)就會(huì)保持這種偏轉(zhuǎn)角度飛行。無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）升降舵一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）一、固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）二、無(wú)人直升機(jī)無(wú)人直升機(jī)具備垂直起降、空中懸停和低速機(jī)動(dòng)能力，能夠在地形復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行起降和低空飛行，具有多旋翼和固定翼無(wú)人機(jī)不具備的優(yōu)勢(shì)，獨(dú)特的飛行特點(diǎn)決定了它不可替代的優(yōu)勢(shì)。它起飛重量大，可以搭載激光雷達(dá)、紅外傳感器等大型傳感設(shè)備。無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）二、無(wú)人直升機(jī)20世紀(jì)50年代以來(lái)，無(wú)人直升機(jī)在經(jīng)歷了試用蕭條復(fù)蘇之后，現(xiàn)已步人加速發(fā)展時(shí)期。基于佻究成本、市場(chǎng)需求、技術(shù)能力、研制周期、工程化水平及研制風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)兇素，目前國(guó)內(nèi)外什發(fā)機(jī)構(gòu)均將小型（或微小型）無(wú)人直升機(jī)作為重點(diǎn)研發(fā)對(duì)象，其起飛重量通常在2000kg以下，其中500kg以下又占絕大多數(shù)。1無(wú)人直升機(jī)相對(duì)于固定翼無(wú)人機(jī)而言，發(fā)展較晚且型號(hào)較少。因?yàn)闊o(wú)人直升機(jī)是一個(gè)具有非線性、多變量、強(qiáng)耦合的復(fù)雜被控對(duì)象，其飛行控制技術(shù)更加復(fù)雜。2無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）三、無(wú)人飛艇1.概述無(wú)人飛艇航測(cè)系統(tǒng)，將航測(cè)技術(shù)和無(wú)人飛艇技術(shù)緊密結(jié)合，是一種新型的低空高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)快速獲取系統(tǒng)，具有高機(jī)動(dòng)性、低成本、小型化、專用化、快速、實(shí)時(shí)對(duì)地觀測(cè)等特點(diǎn)，可作為衛(wèi)星遙感和常規(guī)航空遙感的重要補(bǔ)充手段，能有效地改善高分辨率數(shù)據(jù)既缺乏又昂貴的現(xiàn)狀。無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）三、無(wú)人飛艇2.無(wú)人飛艇遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用無(wú)人飛艇遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為一項(xiàng)新興的遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)。1材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展使得飛艇具有重量輕、強(qiáng)度大、氣密性好、尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)。32它具有快速、機(jī)動(dòng)靈活、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、真實(shí)直觀和視覺(jué)效果好的優(yōu)勢(shì)。無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）三、無(wú)人飛艇2.無(wú)人飛艇遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用同時(shí)，計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)步，使得飛艇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為合理，進(jìn)一步提高了可靠性，飛行控制也更加準(zhǔn)確、靈活，因而無(wú)人飛艇開創(chuàng)了更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。低空航測(cè)是其主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。不僅在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、礦產(chǎn)資源勘探、地質(zhì)環(huán)境與災(zāi)害勘查、海洋資源與環(huán)境監(jiān)測(cè)、地形圖更新、林業(yè)草場(chǎng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得以應(yīng)用，而且在農(nóng)業(yè)、水利、電力、交通等領(lǐng)域中也得到廣泛運(yùn)用。456無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）三、無(wú)人飛艇從航空攝影測(cè)量角度來(lái)看，無(wú)人飛艇的應(yīng)用主要有以下4點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1.可飛得低，飛得慢。低速可以減小像片位移，低空接近目標(biāo)減弱了輻射強(qiáng)度，因此可容易地獲取高分辨率、高清晰度的目標(biāo)影像，這是其他航天航空傳感器所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)飛得低則受空中管制的影響小，并且能在陰大云下飛行，減小了對(duì)天氣的依賴性。2.可靠性和安全性好。無(wú)機(jī)組人員隨艇上天，可避免意外發(fā)生時(shí)威脅生命安全，今刻氣等密度小于空氣，自重??；飛行速度慢，對(duì)地面目標(biāo)構(gòu)成的威脅小。無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）三、無(wú)人飛艇從航空攝影測(cè)量角度來(lái)看，無(wú)人飛艇的應(yīng)用主要有以下4點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：3.可繞建筑物盤旋，進(jìn)行多側(cè)面攝影，有利于三維城市建模紋理信息的獲取。4.機(jī)動(dòng)性好，無(wú)需專門的機(jī)場(chǎng)起降，使用成本低。無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）三、無(wú)人飛艇無(wú)人飛艇用于航測(cè)時(shí)也具有以下明顯的局限性。(1）體積大，抗風(fēng)能力較弱。除平流層飛艇與系留飛艇外，目前無(wú)人飛艇抗風(fēng)能力在6級(jí)以下，在風(fēng)力超過(guò)3級(jí)進(jìn)行飛行時(shí)，飛艇姿態(tài)不夠穩(wěn)定，出現(xiàn)比較大的旋轉(zhuǎn)角。無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）三、無(wú)人飛艇無(wú)人飛艇用于航測(cè)時(shí)也具有以下明顯的局限性。(2）無(wú)人飛艇應(yīng)用尚未普及，民用航測(cè)類飛艇無(wú)論是任務(wù)載荷還是設(shè)備接口，暫時(shí)都無(wú)法搭載專業(yè)的遙感傳感器，如

DMC、UCD

/

UCX

、SWDC

及機(jī)載

LiDAR

與

SAR

等。

無(wú)人飛艇有效解決了飛行過(guò)程中飛機(jī)自身振動(dòng)、氣流抖動(dòng)造成的影像模糊及飛機(jī)對(duì)地移動(dòng)造成的像點(diǎn)位移等誤差，能滿足小范圍大比例尺測(cè)圖需要。經(jīng)過(guò)精確的數(shù)據(jù)處理，可以制作1:500~1:2000地形圖。無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）三、無(wú)人飛艇3.無(wú)人飛艇在測(cè)繪中的應(yīng)用用無(wú)人飛艇作為航測(cè)飛行平臺(tái)，對(duì)提高測(cè)圖精度的最主要貢獻(xiàn)是：無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）三、無(wú)人飛艇3.無(wú)人飛艇在測(cè)繪中的應(yīng)用可在低空航攝，獲取高分辨率的影像；0102可進(jìn)行云下航攝，減少云霧的影響；用無(wú)人飛艇作為航測(cè)飛行平臺(tái)，對(duì)提高測(cè)圖精度的最主要貢獻(xiàn)是：無(wú)人駕駛飛行平臺(tái)（二）三、無(wú)人飛艇3.無(wú)人飛艇在測(cè)繪中