无人机系统的构成

1、无人机系统的构成Unmanned Aerial Vehicle，缩写：UAV，俗称无人机、无人航空器，广义上指不需要驾驶员登机驾驶的各式遥控或自主智能航空器。现世界先进无人机主要为军用，多用于侦察、观测和高危攻击任务等。 Page 1无人驾驶航空器无人驾驶航空器:UAS：Unmanned Aircraft System，也称无人驾驶航空器系统（RPAS： Remotely Piloted Aircraft Systems），是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统。Page 2无人机系统无人机系统:由运营人指派对无人机的运行负有必不可

2、少职责并在飞行期间适时操纵飞行控制的人。Page 3无人机系统驾驶员无人机系统驾驶员:Page 4无人机系统组成图示无人机系统组成图示:固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。Page 5按飞行平台构型分类按飞行平台构型分类:Page 6按飞行平台构型分类按飞行平台构型分类:Page 7固定翼无人机平台固定翼无人机平台:采用常规采用常规+前拉布局的大白前拉布局的大白2型测绘无人机型测绘无人机采用采用V尾尾+尾推布局的收割者军用无人机尾推布局的收割者军用无人机Page 8固定翼无人机平台固定翼无人机平台:采用飞翼布局的法国神经元无人机采用飞翼布局的法国神经元无人机采用联翼布

3、局的翔龙无人机采用联翼布局的翔龙无人机Page 9固定翼无人机飞行原理固定翼无人机飞行原理:飞机飞行时承受的四种作用力： A升力 B 推力 C 重力 D 阻力飞机三道假想的轴线： A-垂直（偏航）、B-纵轴（滚转）C-侧轴俯仰）Page 10固定翼无人机飞行原理固定翼无人机飞行原理:A-副翼降下，升力增加；B-副翼升起，升力下降。A-机尾运动（向下）。B-机尾下降，机头升起。Page 11固定翼无人机飞行原理固定翼无人机飞行原理:飞翼布局控制原理简单示意图Page 12旋翼无人机飞行原理旋翼无人机飞行原理:Page 13动力系统动力系统无人机的发动机以及保证发动机正常工作所必需的系统和附件的总

4、称。无人机使用的动力装置主要有活塞式发动机、涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机、涡轴发动机、冲压发动机、火箭发动机、电动机等。目前主流的民用无人机所采用的动力系统通常为活塞式发动机和电动机两种。Page 14动力系统：活塞式发动机动力系统：活塞式发动机活塞式发动机也叫往复式发动机，由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成主要结构。活塞式发动机属于内燃机，它通过燃料在气缸内的燃烧，将热能转变为机械能。活塞式发动机系统一般由发动机本体、进气系统、增压器、点火系统、燃油系统、启动系统、润滑系统以及排气系统构成。Page 15动力系统：电动机动力系统：电动机目前大、中型无人机广泛采

5、用的动力装置为活塞式发动机系统。而出于成本和使用方便的考虑，小、微型无人机中普遍使用的是电动动力系统，电动系统主要由动力电机、动力电源、调速系统三部分组成。Page 16导航飞控系统导航飞控系统导航系统导航系统u获得必要的导航要素：高度、速度、姿态、航向；u给出满足精度要求的定位信息：经度、纬度；u引导飞机按规定计划飞行；u接收控制站的导航模式控制指令并执行；并具有指令导航模式与预定航线飞行模式相互切换的功能；u具有接收并融合无人机其它设备的辅助导航定位信息的能力；u配合其它系统完成各种任务。向无人机提供相对于所选定的参考坐标系的位置、速度、飞行姿态，引导无人机沿指定航线安全、准时、准确的飞行

6、。因此导航系统之于无人机相当于领航员之于有人机。Page 17导航飞控系统导航飞控系统飞控系统飞控系统u无人机姿态稳定与控制；u与导航系统协调完成航迹控制；u无人机起飞（发射）与着陆（回收）控制；u无人机飞行管理；u无人机任务设备管理与控制；u应急控制；u信息收集与传递。无人机完成起飞、空中飞行、执行任务、返场回收等整个飞行过程的核心系统，对无人机实现全权控制与管理，因此飞控系统之于无人机相当于驾驶员之于有人机，是无人机执行任务的关键。Page 18导航飞控系统导航飞控系统传感器传感器GPS：进行位置定位COMPASS：磁罗盘。确定飞行器磁航向飞控主控：对无人机实现全权控制与管理IMU：惯性测

7、量单元。测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。Page 19导航飞控系统导航飞控系统传感器传感器空速管：主要是用来测量飞行速度的，同时还兼具其它多种功能。视觉定位系统：光流传感器+超声波传感器Page 5导航飞控系统导航飞控系统执行机构执行机构无人机执行机构都是伺服作动设备，是导航飞控系统的重要组成部分。其主要功能是根据飞控计算机的指令，按规定的静态和动态要求，通过对无人机各控制舵面和发动机风门等的控制，实现对无人机的飞行控制。u电动伺服执行机构 u电液伺服执行机构 u气动伺服执行机构舵机Page 5Page 20Page 5电气系统电气系统无人机电气系统可分为机载电气系统和地面供电

8、系统两部分。机载电气系统主要由主电源、应急电源、电气设备的控制与保护装置及辅助设备组成。 电气系统一般包括电源、配电系统、用电设备3个部分，电源和配电两者组合统称为供电系统。供电系统的功能是向无人机各用电系统或设备提供满足预定设计要求的电能。Page 21Page 5任务设备任务设备无人机根据任务不同，可以搭载不同设备进行工作。常用的无人机任务设备有：航拍相机、测绘激光雷达、气象设备、农药喷洒设备、激光测距仪器、红外相机、微光夜视仪、航空武器设备等。Page 22Page 5控制站系统控制站系统介绍介绍无人机地面站也称控制站、遥控站或任务规划与控制站。在规模较大的无人机系统中，可以有若干个控制

9、站，这些不同功能的控制站通过通信设备连接起来，构成无人机地面站系统。Page 23Page 5控制站系统控制站系统显示系统显示系统A、飞行参数综合显示：飞行与导航信息、数据链状态信息、设备状态信息、指令信息B、告警视觉：灯光、颜色、文字；听觉：语音、音调。 一般分为提示、注意和警告三个级别C、地图航迹显示： 导航信息显示、航迹绘显示以及地理信息的显示。Page 24Page 5通讯链路通讯链路无人机通讯链路：主要用于无人机系统传输控制、载荷通讯的无线电链路。无人机常用通讯频率：Page 251.2GHZ2.4GHZ5.8GHZ72MHZ433MHZ900MHZPage 5通讯链路通讯链路机载终端与天线机载终端与天线无人机系统通讯链路机载终端常被称为机载电台，集成于机载设备中。视距内通讯的无人机多数安装全向天线，需要进行超视距通讯的无人机一般采用自跟踪抛物面卫通天线。Page 26Page 5通讯链路通讯链路地面终端与天线地面终端与天线无人通讯链路的地面终端硬件一般会被集成到控制站系统中，称作地面电台，部分地面终端会有独立的显示控制界面。视距内通讯链路地面天线采用鞭状天线、八木天线和自跟踪抛物面天线，需要进行超视距通讯的控制站还会采用固定卫星通讯天线。Page 27P