无人机操控技术课件第2章无人机系统

1、第二章 无人机系统 无人机操控技术无人机应用技术专业规划教材第二章 无人机系统 无人机操控技术无人机应用技术专业规划教目录01 操作人员02 航空器P04 P1 2 03 地面系统P23 04 任务载荷P28 05 数据链路系统P35 目录01 操作人员02 航空器P04 P1 2 03 地面系目录01 操作人员02 航空器P04 P1 2 03 地面系统P23 04 任务载荷P28 05 数据链路系统P35 目录01 操作人员02 航空器P04 P1 2 03 地面系 按照不同的操作距离，操作人员分为视距内驾驶员、超视距驾驶员、教员三个等级。无人机主要靠地面操作人员通过遥控器或者地面控制站操

2、控无人机进行飞行，根据机型和任务的不同选择不同的操作方式。1.1 操作人员 按照不同的操作距离，操作人员分为视距内驾驶员、超视距 能够视距内飞行的驾驶员叫视距内驾驶员。视距内飞行指的是以操作人员为圆心，半径500米、高度120米的空间范围内。1.1.1 视距内驾驶员 能够视距内飞行的驾驶员叫视距内驾驶员。视距内飞行指的 不仅可以视距内飞行，而且可以超视距飞行的驾驶员，叫超视距驾驶员。超视距飞行指的是以操作人员为圆心，半径500米、高度120米的空间范围外。1.1.2 超视距驾驶员 不仅可以视距内飞行，而且可以超视距飞行的驾驶员，叫超 具有带飞资质，可以指导学员进行超视距飞行，并且可以在其飞行经

3、历记录本上签字证明其飞行经历的无人机等级叫教员。1.1.3 教员 具有带飞资质，可以指导学员进行超视距飞行，并且可以在 一般无人机的起降阶段都是由遥控器进行操控的，但是随着科技的发展，飞控的稳定性和智能程度越来越高，大有地面站操控代替遥控器操控的趋势。 除了起降阶段，视距内飞行也都是由遥控器进行操控的。 现在比较常见的视距内飞行的案例，主要有：无人机培训训练、航拍、电力巡线操作。1.1.4 遥控器操作 一般无人机的起降阶段都是由遥控器进行操控的，但是随着 地面控制站操作主要是指操作人员不通过遥控器，直接通过地面控制站操控无人机飞行，而且大有完全替代遥控器飞行的趋势。 地面控制站操控无人机飞行主

4、要应用在超视距飞行阶段，或者需要应用地面站进行航线规划的行业应用上，主要有：无人机培训地面站培训、航测、超远距离监测。 1.1.5 地面控制站操作 地面控制站操作主要是指操作人员不通过遥控器，直接通过目录01 操作人员02 航空器P04 P1 1 03 地面系统P22 04 任务载荷P27 05 数据链路系统P34 目录01 操作人员02 航空器P04 P1 1 03 地面系2.1 航空器 飞行器按在大气层内或大气层外飞行可分为航空器和航天器。航空器轻于空气的航空器气球飞艇重于空气的航空器固定翼航空器旋翼航空器直升机多旋翼旋翼机扑翼机倾转旋翼机根据产生升力的原理：2.1 航空器 飞行器按在大气

5、层内或大气层外飞行可2.2 固定翼无人机平台 固定翼无人机即平常我们看到的飞机，它的机翼是固定不动的，由飞机上安装的发动机或者螺旋桨产生前进的推力或者拉力，机翼产生升力。它只能向前飞行，不能够悬停或者向后飞行。 2.2 固定翼无人机平台 固定翼无人机即平常我们看到2.2 固定翼无人机平台 常规的固定翼无人机主要的机体结构包含：机身、机翼、尾翼、起落架、发动机等。 机身主要功能是装载任务设备、燃料等。2.2 固定翼无人机平台 常规的固定翼无人机主要的机体结构包2.2 固定翼无人机平台 机翼是固定翼无人机产生升力的部件，尾翼是用来配平、稳定和操纵固定翼无人机飞行的部件。2.2 固定翼无人机平台 机

6、翼是固定翼无人机产生升力2.3 旋翼无人机平台 旋翼无人机平台，即无人机通过旋翼转动获得升力，从而实现各种运动的一类无人机平台。根据旋翼数量的不同，可以分为直升机和多旋翼两大类。 直升机具有可以垂直升降、可以悬停、可以小速度前飞或后飞等特点，但是，直升机也具有飞行时长较短、航程较短等缺点。2.3 旋翼无人机平台 旋翼无人机平台，即无人机通过2.3 旋翼无人机平台 直升机产生升力的原理和固定翼的机翼是一样的，但是运行的方式不一样。固定翼的机翼是固定不动的，通过飞行器向前飞行而产生机翼与气流的相对运动产生升力；但是，直升机是由旋翼旋转产生旋翼与气流的相对运动，进而产生升力的。直升机在产生升力的同时

7、，也产生了一个和旋翼旋转方向相反的反扭力，这个力可以使直升机机体产生自旋，为了克服自旋现象，需要在机尾增加一个小的旋翼，即尾翼。2.3 旋翼无人机平台 直升机产生升力的原理和固定翼2.3 旋翼无人机平台 多旋翼无人机，是一种具有三个及以上旋翼轴的直升机。和直升机相比，具有以下特点：1、直升机通过改变螺距改变升力，多旋翼通过改变每个旋翼的转速改变升力；直升机需要尾桨抵消反扭力，多旋翼可以两两旋翼相互抵消。直升机结构复杂，多旋翼结构简单。直升机飞行速度快、机动性好，多旋翼飞行速度慢、比较平稳。直升机翼尖速度大，冲击力大，多旋翼翼尖速度较小，冲击力小。2.3 旋翼无人机平台 多旋翼无人机，是一种具有

8、三个及以2.3 旋翼无人机平台 2.3 旋翼无人机平台 2.4 变模态无人机平台 变模态无人机平台，是指即有固定翼平台的特点，又有旋翼平台的特点，这里特指最近两年新兴起的机型：垂直起降固定翼无人机平台。 2.4 变模态无人机平台 变模态无人机平台，是指即有2.5 扑翼无人机平台 扑翼无人机平台是指通过向鸟类那样上下扑动翅膀而产生升力的一种航空器，属于仿生学的机械。由于其涉及工程力学和空气动力学的问题太过复杂，很少有市场化的无人机被应用。 2.5 扑翼无人机平台 扑翼无人机平台是指通过向鸟类目录01 操作人员02 航空器P04 P1 1 03 地面系统P22 04 任务载荷P27 05 数据链路

9、系统P34 目录01 操作人员02 航空器P04 P1 1 03 地面系3.1 遥控器 地面系统主要是指遥控器和地面控制站，同时有条件的团队还包括配备的地勤人员。 遥控器由驾驶员操纵，能够控制飞机起降和飞行的遥控设备。市面上常见的遥控器控制原理都是一样的，主要使用2.4GHz发射频率，配套使用一个接收机，能够接收遥控器发射的信号。3.1 遥控器 地面系统主要是指遥控器和地面控制站，同3.1 遥控器 控制无人机最少需要4个通道，能够保证无人机正常飞行，还有的遥控器设置很多其他的备用开关，用户可以自定义功能。 3.1 遥控器 控制无人机最少需要4个通道，能够保证无3.2 地面控制站 地面控制站主要

10、是控制无人机航线飞行，并可以实时监测无人机的状态。地面控制站没有统一的标准，一般一款飞控对应一款地面站软件，软件还分APP版和PC版。地面控制站主要需要两大硬件：一是可以安装软件的电脑、手机等载体；二是地面电台，可以通过电台向无人机发射控制信号。 3.2 地面控制站 地面控制站主要是控制无人机航线飞行3.3 地勤配备 有些特殊的任务团队会配备一定的地勤人员，比如航拍团队会配备一名观察员，主要负责观察飞机飞行时是否容易发生危险，同时兼任维护地面秩序的职能；植保团队也会配备一些地勤人员，主要负责飞机的加药、换电池、飞机的清洁等。 3.3 地勤配备 有些特殊的任务团队会配备一定的地勤人目录01 操作

11、人员02 航空器P04 P1 1 03 地面系统P22 04 任务载荷P27 05 数据链路系统P34目录01 操作人员02 航空器P04 P1 1 03 地面系4.1 航拍（航拍、直播、取证） 任务载荷应该按行业分类，航拍，即航空拍摄或者航空摄影，是指在空中拍摄的镜头画面。航拍无人机的诞生，彻底改变了航拍方式，电影、电视、大型晚会、体育赛事的直播，快手、抖音等APP视频的录制，环境监察人员执法取证，都离不开航拍无人机的应用。挂载设备主要是可见光吊舱。4.1 航拍（航拍、直播、取证） 任务载荷应该按行业4.2 航测（正摄、倾斜） 航测，现在也叫摄影测量与遥感。无人机航拍可广泛应用于国家重大工程

12、建设、灾害应急与处理、国土监察、资源开发、新农村和小城镇建设等方面，尤其在基础测绘、土地资源调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设和应急救灾测绘数据获取等方面具有广阔前景。 主要挂载的载荷有：正摄相机、倾斜摄影相机、激光、雷达等。4.2 航测（正摄、倾斜） 航测，现在也叫摄影测量与4.3 农林植保（喷药、弥雾、农情调查） 农林植保是指利用无人机对农作物或森林植被进行药物或肥料喷洒，以达到保护作物不受病虫侵害的目的。 主要挂载的载荷是药箱和喷杆。4.3 农林植保（喷药、弥雾、农情调查） 农林植保是4.4 环境监测（可见光、激光雷达、红外） 环境监测目前应用主要有两方面：河道监测和大气环境监测。

13、河道监测是沿河道飞行绘制河道及周围环境的图像，和航空测绘有一定的交叉；大气环境监测是挂载空气监测载荷，升空到指定高度，监测该位置的大气环境。4.4 环境监测（可见光、激光雷达、红外） 环境监测目4.5 电力（电线、电塔、太阳能板） 电力行业主要应用是电力巡线，其中包含巡线、巡塔、巡太阳能板，应用的吊舱有可见光吊舱、可见光高倍吊舱、红外吊舱。4.5 电力（电线、电塔、太阳能板） 电力行业主要应用4.6 安防（喊话、照明、灭火弹、烟雾弹） 安防系统广泛应用武警、交警、公安、救援队等单位，载荷包括喊话、救援脱钩、照明、灭火弹、烟雾弹、监测、跟踪等。4.6 安防（喊话、照明、灭火弹、烟雾弹） 安防系统

14、广目录01 操作人员02 航空器P04 P1 1 03 地面系统P22 04 任务载荷P27 05 数据链路系统P34 目录01 操作人员02 航空器P04 P1 1 03 地面系5.1 数据链传输系统 数据链传输系统负责完成对无人机系统遥控、遥测、跟踪定位和传感器传输。数据链分为上行数据链和下行数据链。 上行数据链是指将地面指令传送给无人机，实现对无人机遥控，主要用72M、433M、2.4G；5.1 数据链传输系统 数据链传输系统负责完成对无人机5.1 数据链传输系统 下行数据链就是所谓的图传系统，将任务载荷收集到的数据传送给地面，实现地面控制人员对任务的实时了解，主要用1.2G、2.4G、5.8G。普通无人机大多采用定制视距数据链，而中高空、长航时无人机则都会采用“视距数据链”甚至是“超视距卫星通讯数据链”。 5.1 数据链传输系统 下行数据链就是所谓的图传系统，5.2 数据链传输频率 目前我国工信部无线电管理局初步制定了无人机系统频率使用事宜，其中规定： 840.5845MHz频段可用于无人机系统的上行遥控链路，其中，841845MHz也可采用时分方式用于无人机系统的上行遥