无人机系统组成

齐麟航空科技有限公司 无人机系统组成无人机系统组成 为读者介绍各个系统的功能 要记住所有分系统都不是孤立的 而是构成全系统的一部分 控制站控制站 控制站通常是地面的 或舰载的 也可能是机载的位于母机上 控制站是飞行操控中心 实现人机交互 一般是无人机任务预规划中心 如果是这样 该站成为任务规划与控制站 有时也有这种情况 任务规划在指挥中心完成 然后将数据传输给控制站进行执行 这种 应用方式通常比较少 通过控制站 控制人员利用上行通信链路给飞机发送指令 控制飞机飞行 操控所携带的 各个任务载荷 同样 通过下行通信链路 飞机回传信息和图像到达操控人员面前 信息 包括载荷数据 机上各个分系统的状态信息 监测数据 位置信息等 飞机的发射与回收 可通过主控制站或基于卫星的控制站 辅助的 完成 控制站经常集成有与外界联系的通信系统 主要完成获取天气信息 各个系统间的网络信 息传输 接收上级下达的任务 给上级或其他部门回报信息等 任务载荷任务载荷 任务载荷的类型和性能是由所完成的任务决定的 包括 1 简单的载荷子系统由固定焦距无稳定平台的摄像机构成 2 视频成像系统具有较强的功能 其焦距较长 具有局部放大能力 可摇摆倾斜 带有 陀螺仪稳定的转台 3 高功率雷达 包括供电单元 一些功能更强的无人机在一个任务载荷单元中或多个任务载荷单元 可携带多个不同类型 的载荷 通过对于来自不同传感器数据的处理和融合 提高信息获取能力 或者得到单从 一传感器不能获得的信息 无人飞机无人飞机 飞机的主要功能是承载任务载荷到达工作地点 同时也搭载飞机飞行所需的子系 这些子 系统包括通信链路 增稳与控制设备 发动机以及燃油 发供电设备 飞机机体 还有用 于发射 任务载荷 回收等装置 齐麟航空科技有限公司 飞机结构设计还需考虑的主要因素是作用距离 飞行速度 续航时间 这些性能是根据任 务需求提出的 续航时间和飞行距离要求将决定燃油携带量 高性能低油耗的要求将对动 力系统的效率 飞机动力学结构优化等提出要求 飞行速度要求从根本上决定了采用哪种飞机的类型 包括轻于空气的飞行器 重于空气的 固定翼 工作在高空的飞机 旋翼机 可变形机 军事上的长续航 远程监视任务决定了 要选大展炫比固定翼 工作在高空的飞机 他要求从较长跑道起飞 以获得起飞需要的速 度 这速度是由低空气阻力 高机翼载荷所要求 无人作战飞机要求工作在较高的速度上 他要求具有低展炫比 可以长距离滑跑起飞 也 可以空中发射 无人机主要的民用领域应用要求飞机在执行任务期间 大部分飞机速度在 70km h 或低于 该速度 很多应用要求飞机具有悬停能力 如电力线巡查 悬停能力可以更好的完成任务 如警察 消防人员对突发事件的控制 一些军事应用要求飞机悬停或很慢的速度飞行 如海军假目标 陆军的核生化监测 激光 目标指示 空军基地安全防护 未爆炸的检测与排除等 无论是军事还是民用 只要是船 上或限定区域工作 都需要飞机垂直起降 导航系统导航系统 对于操控人员 需要实时地知道任何时刻飞机的位置 对于飞机来说 当自主飞行时 也 需要飞机在飞行过程中在任何时刻知道自己的位置 这是任务预规划时的内容 也是系统 性能恶化后 飞机紧急返回的基础 对于全自主飞行模式 即无需进行控制站与飞机之间 的任何通信 飞机上必须搭载足够数量的导航设备 过去 飞机需要携带高性能 复杂 笨重昂贵的惯性导航 简称惯导 系统 或者是低成 本一般性能的惯导系统 但是都需要通过传输链路 由地面站对导航数据进行频繁更新 这些更新数据来源于无线电跟踪或者是地理特殊是识别定位 现在 可以利用全球定位系统 它是利用卫星进行定位 大大减轻了导航定位的复杂性 GPS 接受机重量轻 体积小 价格低 可以连续更新定位信息 因此目前只有非常简单的 惯导系统还需求 对于非自主飞行模式 或者 GPS 被阻断的情况 飞机与地面控制站之间的连续通信就很重 要 其它后备导航手段包括 1 雷达跟踪 飞机上安装有异频雷达收发机 可以响应控制站的扫描雷达发射的信息 这样飞机的方位和距离就可以显示在控制站雷达显示器上 2 无线电跟踪 带有数据的无线电信号从飞机上发送给地面控制站 地面控制站在方位 上跟踪这个信号 就可确定方位 同时 距离是根据编码信号从飞机到控制站之间传输所 需时间来确定 3 直接估计 计算机获取速度矢量和飞行时间 就可以计算出飞机的位置 如果飞机携 齐麟航空科技有限公司 带电视摄像机搜索地面 可根据图像中地理特征信息和地面上的已知位置 确定飞机位置 为了减轻操控强度 即使不能自主飞行 自动化程度也应尽可能地提高 发射 回收和吊装设备发射 回收和吊装设备 1 发射设备 对于不能垂直起飞 也没有合适跑道可供使用的无人机来说 该设备是必 需的 通常是将无人机锁定在倾斜滑道上 通过推力使无人机在滑道上加速 直到无人机 获得飞行所需达到的速度 2 回收设备 不具备垂直飞行能力的无人机通常需要回收设备 除非利用轮式或滑撬进 行滑降着陆 该设备通常采用回收伞形式 该伞安置在无人机上 在指定高度打开 为了 回收安全需要有效的着陆手段 3 吊装设备 除非是轻便的轻型飞机 一般无人机都需要一种手段将飞机运送到发射车 上 通信链路通信链路 通信系统主要的 也是最重要的需求是提供控制站与飞机之间数据链路 上行和下行 传 输媒介通常是无线电波 但也是激光束 或光纤传输的光波 数据链路的主要功能是 1 上行 从控制站到无人机 发送飞行路径数据 然后储存到飞机自动飞行控制系统中 当人在飞行控制环路中时 实时发送飞行控制命令到自动飞行控制系统 发送控制命令到机载任务载荷和附属设备 发送相关的位置更新信息到飞机惯导 自动飞行控制系统 2 下行 从无人机到控制站 发送有关飞机的位置信息到控制站 发送任务载荷图像和数据到控制站 发送飞机状态信息 如油量 发动机温度等到控制站 无线通信系统的功耗 处理复杂性 天线设计及其复杂性 重量 成本等将由以下因素决 定 1 无人机测控作用距离 2 下传任务载荷和状态数据的综合需求 3 传输安全要求 接口接口 尽管无人机系统的部分单元或分系统在其它应用中独立工作 但这些单元或子系统需要有 机协调 才能使全系统获得较好的性能 在一个系统之内 分系统之间必须集成工作 各 齐麟航空科技有限公司 个分系统之间必须集成工作 各个分系统之间的接口功能需要给予较大关注 例如 无线通信子系统在控制站和无人机之间构建了接口连接 但是其设备分别安装在控 制站和无人机