《无人机驾驶基础》课件-项目二、无人机系统组成

《无人机驾驶基础》工程测量技术专业项目二无人机概述无人机驾驶基础无人机系统组成双像无人机飞行原理01OPTIONOPTION项目二无人机概述无人机操纵和维护双像无人机管理与申报03OPTION04OPTION02工程测量技术专业1.1无人机简介项目二无人机概述无人机驾驶基础1.1无人机简介项目二无人机概述无人机的定义：全称无人驾驶飞行器，英文UnmannedAerialVehicle(UAV),是利用无线电遥控或自备程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机由飞行器和遥控器组成。无人机系统主要由飞机分系统、任务设备分系统、地面控制分系统和信息通讯分系统四部分组成。无人机的分类：

1、按照平台构型分类

2、按照用途分类3、按重量分类4、按活动半径分类5、按照飞行高度分类无人机驾驶基础项目二无人机概述1、按照平台构型分类按飞行平台构型分类无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。飞艇固定翼无人机旋翼式无人机直升机旋翼式无人机伞翼无人机旋翼式飞机无人机驾驶基础项目二无人机概述2、按照用途分类

军用无人机可分为侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等

民用无人机可分为巡查\监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。无人机驾驶基础项目二无人机概述3、按重量分类无人机按不同的重量可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。微型无人机：空机质量小于等于7kg，轻型无人机质量在7kg～116kg之间，且全马力平飞中，飞行速度小于100km/h，升限小于3000m。小型无人机：空机质量在116gk～5700kg之间。大型无人机：空机质量大于5700kg的无人机。无人机驾驶基础项目二无人机概述4、按活动半径分类超近程：15km以内近程：15-50km之间短程：50-200km之间中程：200-800km之间远程：大于800km。

无人机驾驶基础项目二无人机概述5、按照飞行高度分类超低空：0-100m低空：100-1000m中空：1000-7000m高空：7000-18000m超高空：大于18000m

无人机驾驶基础项目二无人机概述1.2无人机系统组成系统组成导航飞控动力装置飞行平台飞行器控制站通讯链路任务设备显示系统操纵系统地面机载电气系统无人机驾驶基础项目二无人机概述1.2无人机系统组成1、飞行平台无人机的飞行器平台是指无人机作为飞行器采用的主体平台技术，常见的飞行器平台包括固定翼平台和旋翼平台，其他的飞行器平台还有扑翼平台、变模态平台等。固定翼直升机多旋翼无人机驾驶基础项目二无人机概述（1）固定翼飞行平台固定翼飞机或定翼机常简称为飞机，是指由动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。固定翼飞行器主要由机身、发动机、机翼、尾翼、起落架五部分构成。无人机驾驶基础项目二无人机概述

固定翼无人机的机身的主要功能是装载设备、燃料等，同时，它还是其他部件安装的基础，即将机翼、尾翼和起落架等连接成一架完整的飞机。机身的结构形式有构架式、硬壳式和半硬壳式，一般由几个舱组成，以层板制成的隔框分开。以油动无人机为例，从机头到机尾依次是发动机、油箱、接收机和接收机电池、舵机。蒙皮隔框大梁椼条蒙皮隔框椼条补偿片无人机驾驶基础项目二无人机概述机翼是固定翼无人机在飞行时产生升力的装置，包括主翼和副翼两部分，副翼是机翼后缘靠外侧的可操纵的活动面，用于控制飞机的滚转运动，而靠内侧的襟翼是用于增加起飞着陆阶段的升力，放下襟翼飞机的升力增加。大型固定翼无人机的机翼内部还可用于放置油箱，安装发动机等，机翼下方还可以挂载物品，有的固定翼无人机还将起落架安装在机翼下方。通常机翼翼弦的25%-30%处是飞机的重心位置。机翼的形状（即翼形）由翼肋维持，翼肋由前缘、主梁和后缘连起来。无人机驾驶基础项目二无人机概述无人机驾驶基础项目二无人机概述飞机的滚转，主要由副翼来控制，可实现飞机在空中向左或向右的倾斜。在飞行时，驾驶员向左移动驾驶杆，飞机右侧的副翼就会向下偏转，使得右侧机翼升力增大。同时，左侧的副翼向上偏转，使得左侧机翼升力减小，飞机向左滚转。反之，驾驶员向右移动驾驶杆，飞机向右滚转。无人机驾驶基础项目二无人机概述无人机驾驶基础项目二无人机概述尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转，保证飞机能平稳飞行。无人机驾驶基础项目二无人机概述无人机驾驶基础项目二无人机概述水平尾翼简称平尾，是飞机纵向平衡、稳定和操纵的翼面。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成。升降舵是水平尾翼后部可以上下偏转的活动翼面。操纵升降舵可以使飞机保持水平或进入爬升、下滑状态,实现飞机的纵向操纵。水平尾翼主要产生仰俯力矩。无人机驾驶基础项目二无人机概述飞机的俯仰，主要由机尾的升降舵控制。在飞行中，驾驶员向后拉驾驶杆，升降舵向上偏转，水平安定面受到一个向下的力，导致飞机抬头向上飞行。反之，驾驶员向前推驾驶杆，升降舵会向下偏转，水平安定面受到一个向上的力，使机头下沉，飞机低头向下俯冲飞行。无人机驾驶基础项目二无人机概述垂直尾翼简称垂尾，起保持无人机的航向平衡、稳定和操纵作用。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。飞机的偏航，主要由机尾的方向舵控制。飞机在飞行时，驾驶员蹬右脚踏板，方向舵向右偏转，机尾受到向左的力，使得机头向右偏转，飞机向右偏航。同理，驾驶员蹬左脚踏板，方向舵向左偏转，机尾受到向右的力，飞机就会向左偏航。脚踏板在中立位时，方向舵也在中立位，飞机不会偏航。垂直尾翼主要是产生偏航力矩或保持方向稳定。无人机驾驶基础项目二无人机概述方向舵用于角度较小的转向，大角度转向需要借助副翼使飞机偏转产生离心力，同时使用升降舵保持机头向上完成大角度转向，这时飞机会在空中画一道优美的弧线。无人机驾驶基础项目二无人机概述起落架是用来支撑飞行器停放、滑行、起飞和着陆滑跑的部件，由支柱、缓冲器、刹车装置、机轮和收放机组成。（2）旋翼飞行平台无人机驾驶基础项目二无人机概述采用旋翼平台的无人机主要包括无人直升机、多旋翼无人机以及自转旋翼无人机。旋翼是一个能量转换部件，将旋转动能转换为旋翼拉力。飞行中，拉力的一部分用于支撑直升机，起到升力的作用；另一部分则为直升机的运动提供动力多旋翼飞行器主要由机架、桨叶、电机、电调、电池、遥控器和飞行辅助控制系统。无人机驾驶基础项目二无人机概述电池云台电机GPS模块图传无人机驾驶基础项目二无人机概述无人机驾驶基础项目二无人机概述无人机驾驶基础项目二无人机概述无人机驾驶基础项目二无人机概述气动布局多旋翼飞行器以旋翼的排列形式进行气动布局分类，从数量上有3旋翼、4旋翼等等，从结构和分布位置有十字形、Y型、X型等。

单从气动效率考虑，旋翼越大，效率越高，那么4旋翼肯定比6、8旋翼好。但是X型6、8旋翼的动力系统具备冗余能力，即在一个电机损坏的情况下可以继续飞行，这是优于其他布局的功能。无人机驾驶基础项目二无人机概述（3）其它飞行平台扑翼机变模态无人机无人机驾驶基础项目二无人机概述1.2无人机系统组成系统组成导航飞控动力装置飞行平台飞行器控制站通讯链路任务设备显示系统操纵系统地面机载电气系统无人机驾驶基础项目二无人机概述2、无人机动力系统无人机的发动机目前主要为活塞式发动机和电动机两种。大型、小型、轻型无人机广泛采用活塞式发动机；微型无人机普遍采用电动动力系统，主要由动力电机、电源、调速系统三部分组成。（1）动力电机俗称马达，将电能转换为动能。无刷电机旋翼飞行器主要采用外转子三项交流无刷同步电机。外转子电机外壳与轴一起旋转，短粗、扭矩大、转速低，适合带低速大奖；内转子电机外壳不转，轴转、细长、扭矩小、转速高，适合带高速小桨。无人机驾驶基础项目二无人机概述电机型号无人机驾驶基础项目二无人机概述电机的四位数型号其实是电机的尺寸。具体对应4位数，前面2位是电机转子直径，后面2位是电机转子高度，不是外壳。简单来说，前面2位越大，电机越肥，后面2位越大，电机越高。每个无刷电机都会标准多少kv值，是外加1v电压对应的每分钟空转转速，例如：1000kv电机，外加1v电压，电机空转时每分钟转1000转；外加2v电压，电机空转就2000转。无人机驾驶基础项目二无人机概述电机KV及匝数无人机驾驶基础项目二无人机概述（2）动力电池无人机驾驶基础项目二无人机概述无人机驾驶基础项目二无人机概述动力电池规格无人机驾驶基础项目二无人机概述无人机驾驶基础项目二无人机概述动力电池使用与维护无人机驾驶基础项目二无人机概述（3）电调电调全称电子调速器，英文是ESC，电调主要是提供驱动电机的指令，控制电机，完成规定的速度和动作等。电调的输入线与电池连接；输出线（有刷两根、无刷三根）与电机连接；信号线与接收机连接。电调（4）螺旋桨无人机驾驶基础项目二无人机概述多旋翼螺旋桨是定距的，较小，转速较高，外形负扭转明显；直升机螺旋桨是变距的，较大，转速较低，外形负扭转不明显。无人机驾驶基础项目二无人机概述螺旋桨规格无人机驾驶基础项目二无人机概述1.2无人机系统组成系统组成导航飞控动力装置飞行平台飞行器控制站通讯链路任务设备显示系统操纵系统地面机载电气系统无人机驾驶基础项目二无人机概述3、导航飞控系统无人机控制系统简称飞控系统或飞控，是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统，飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用。飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服动作设备三大部分，实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。飞控中的传感器种类较多、功能多样，主要有陀螺仪（飞行姿态感知）、加速计、地磁感应、气压传感器（悬停高度粗略检测）、超声波传感器（低空高度精确控制或避障）、光流传感器（悬停水平位置精确检测）、GPS模块（水平位置高度粗略检测）。无人机驾驶基础项目二无人机概述1.2无人机系统组成系统组成导航飞控动力装置飞行平台飞行器控制站通讯链路任务设备显示系统操纵系统地面机载电气系统无人机驾驶基础项目二无人机概述4、电气系统5、任务设备无人机电气系统分为机载电气系统和地面供电系统两部分。一般包括电源、配电系统、用电设备三个部分。按任务设备用途分类，可分为侦查、测绘、军用专用设备等。通常为光电平台、测绘雷达、激光测距、航拍相机等。无人机驾驶基础项目二无人机概述1.2无人机系统组成系统组成导航飞控动力装置飞行平台飞行器控制站通讯链路任务设备显示系统操纵系统地面机载电气系统无人机驾驶基础项目二无人机概述6、显示系统地面控制站内的飞行控制席位、任务设备控制席位、数据链管理席位都设有相应的显示装置。主要包括飞行参数综合显示、告警和地图航迹显示。飞行参数综合显示：飞行与导航信息、数据链状态、设备状态、指令信息。告警：灯光、颜色、文字、听觉、音调。一般分为提示、注意和警告三个级别。地图航迹显示：导航信息、航迹绘制、地理信息。无人机驾驶基础项目二无人机概述1.2无人机系统组成系统组成导航飞控动力装置飞行平台飞行器控制站通讯链路任务设备显示系统操纵系统地面机载电气系统无人机驾驶基础项目二无人机概