电子科技大学无人机遥感概论期末论文.doc

电子科技大学无人机遥感概论期末论文
无人机概述及系统组成
姓名:邱晨曦
学号:20**********
专业:物联网工程
任课教师:李玉霞
【摘要】:本文主要介绍了无人机飞行器的飞行平台、动力装置、飞控系统、导航系统等,同时介绍了无人机地面控制站的组成及其功能以及无人机数据通信关键技术,最后阐述了无人机通信技术中的研究前沿和无人机在农业方面的发展趋势。
无人机飞行器概述
飞行平台
航空器依据获得升力的方式不同分为两大类,一类是轻语空气的航空器,依靠空气的浮力漂浮于空中,如气球、飞艇等;另一类是重于空气的航空器,其中包括非动力驱动和动力驱动两种类型。无人机系统飞行器平台主要使用的是重于空气的动力驱动的航空器。
从飞行器平台技术本身来讲,无人机和有人机并无本质的区别,但无人机系统飞行平台更加“简单”,这主要体现在以下几个方面:
(1)无须生命支持系统,平台规模尺度较小,更加简化
(2)无须考虑过载、耐久等人为因素,平台更加专业化
(3)为降低采购价格,相对于有人机在一定程度上放宽了可靠性指
标
(4)对场地、地面保障等依赖减小
(5)训练可大量依赖于模拟器,节省飞行器实际使用寿命。
动力装置
动力装置分类
无人机技术得到了越来越多因家的重视,日前无人机广泛采用的动力装置包括往活塞发动机和旋转活塞式发动机以及涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺桨发动机和涡轮轴发动机在内的然气涡轮发动机,但在微型无人机中普遍使用的电池驱动的电动机等。这些无人机动力装置可以分别应用于高空高速无人机、低空低速无人机、反辐射无人机、侦察监视无人机垂直起降无人机、长航时无人机、攻击无人机、无人战斗机等无人飞行器。为了满足不同需求,无人机助力装置功率,.
动力装置应用范围
无人机发动机类型的选择不但与无人机要求的性能有关,而且与当时的发动机技术水平、研制进度要求及用户的经济承受力等有关。从无人机动力装置的情况来看,活塞式发动机适用于低速、中低空的侦察、监视无人机及长航时无人机,飞机起飞质最较小一般为几百千克;祸喷发动机适用于飞行时间较短的中高空、高速侦察机及靶机、无人攻击机,起飞质最可达2500kg涡轴发动机适用于中低
空、低速短距,垂直起降无人机和倾转旋翼无人机,飞机起飞质量可达1000kg涡桨发动机适用于中高空长航时无人机,飞机起飞质量可达
3000kg涡扇发动机适用于高空长航时无人机和无人战斗机。飞机起飞质量可以很大,如“全球鹰’。微型电动机等微型动力适用于微型无人机,飞机起飞质量可少于100g。值得特别指出的是,虽然由于历史原因,目前多数无人机采用活塞发动机,但活塞发动机只适用于低速小型无人机,局限性较大;而推力变化范围大、耗油率低、高空性能好的涡扇发动机在无人机动力装置将占有重要地位。
飞控系统
飞控系统是无人机的核心控制装置,相当于无人机的大脑,是否装有飞控系统也是无人机区别于普通航空模型的重要标志。
飞行控制的目的是通过控制飞行器的姿态和轨迹来完成飞行器各种模态的控制任务,这主要通过飞行控制系统来完成。飞行控制系统作为飞行器机载设备的核心组成部分,能否正常工作直接影响着飞机飞行的各种性能和飞行安全。飞行控制系统在无人机上的功能主要有两个,一是飞行控制,即无人机在空中保持飞机姿态与航迹的稳定,以及按地面无线电遥控指令或者预先设定好的高度、航线、航向、姿态角等改变飞机姿态与航迹,保证飞机的稳定飞行,这就是通常所谓的自动驾驶。二是飞行管理,即完成飞行状态参数采集、导航计算、遥测数据传送、故障诊断处理、应急情况处理、任务设备的控制与管理等工作。这也是无人机进行无人飞行的基础。
整个无人机飞行控制系统可分为机载和地面遥控两个部分,机载部分主要负责采集飞机各项飞行参数、维持飞机的稳定飞行和姿态控制,地面部分主要负责飞行目标规划和各项数据分析。为了确保安全,防止自主飞行机构失控
,地面部分含有遥控操作器。机载飞行控制系统是核心,所以本文中的飞行控制系统均指机载飞行控制系统。
机载飞行控制系统主要由传感器或敏感元件、舵机和飞行控制器三部分组成。传感器包括电子罗盘、速度传感器、高度传感器和卫星导航接收机。舵机包括升降舵机、副翼舵机和风门舵机等。
传感器就是将非电物理量变换成电信号的一种装置。其原理式为:u=f(x);其中,为传感器输出电信号,为被测非电物理量。一般来讲,与呈线性关系。舵机是无人机上的执行机构,它的作用是将飞控器的输出电信号转变成机械位移量,带动舵面或发动机风门偏转,实现对飞机的姿态位置或发动机转速控制。舵机分为模拟舵机、数字舵机两种。模拟舵机根据输入电压与舵机位置反馈
电压