民用无人机综述教材课程.ppt

民用无人机现状、发展趋势及无人机关键技术 王 强 2016年4月 无人机： 定义： 有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器 特点： 无驾驶舱，但安装有自驾仪、飞行姿态控制等设备 起飞方式：以助推、垂直起降、喷射起飞等 降落方式：降落伞、拦阻索、接收网等方式回收，可多次使用 结构种类： 按照动力来源，分为电动和油动； 按机型结构，分为固定翼、单旋翼、多旋翼和热动力飞行器； 按起飞方式可分为助跑起飞、垂直起飞垂直降落；等等。 1.1.1 固定翼无人机 由机翼产生升力，机翼位置和掠角等参数在飞行过程中保持不变。 优点：翔性能好，续航长，航程远，飞行高度高，飞行速度快等优点，适合应用于农田营养信息获取、灾害预警、成熟度估测等。 缺点：受天气影响大，气流变化剧烈的时候不宜飞行。 1.1.2单旋翼直升机 通过主桨切割空气产生推力，尾桨保证平衡 优点：无需跑道助跑; 可垂直起降和稳定悬停; 飞行灵活性和可靠性相对于固定翼要高很多。 1.1.3多旋翼飞行器 定义： 以三个或者偶数个对称非共轴螺旋桨产生推力上升，以各个螺旋桨转速改变带来的飞行平面倾斜实现前进、后退、左右运动，以螺旋桨转速次序变化实现自转、垂直起飞降落。 优点： 场地限制小，可空中稳定悬停； 飞行稳定性优越； 动力学结构简单； 价格低廉。 采用锂聚合物电池供电，自动化程度高，飞行平稳，操作技术要求低。 由于结构所限，载质量一般不高(10 kg左右)，续航时间较短(15-20 min)。 1.2无人机植保作业优点 作业高度低，飘移少，可空中悬停，无需专用起降机场； 旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，防治效果好； 远距离遥控操作，喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险，提高了喷洒作业安全性等； 无人直升机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少可以节约50％的农药使用量，节约90％的用水量，这很大程度上降低了资源成本。 1.3.2国内外民用无人机应用现状 欧美 欧美一直在无人机技术上处于领先地位，然而由于政策与法律原因，无人机发展受到一定限制。 日本 日本的雅马哈无人机公司有30年的历史，是农用无人机领域公认做得很好的公司。其产品可实现短时间内更换油箱，补充药剂，定高飞行完全傻瓜式操作。 我国 耕地面积小，在南方丘陵多，大量存在小地块、梯田等不适合大型航空机械作业的耕地地形，无人机无疑成为一个很好的解决方向。 但目前作业机械与飞行器结合很差，无法体现无人机高效的作业能力。飞行器操控人员都需要航模操作经验或者至少四个月的培训，限制了农用无人机的普及。 1.4未来发展方向 (1)提升农用无人机自动化水平，降低飞行中人为因素。开发离地高度锁定技术，降低对操作人员的操作要求。 (2)科学规划农用无人机作业流程，改变人机协作方式，切实提升作业效率。 (3)优化飞行算法，提升飞行稳定性和抗风险能力。 (4)提升产品服务质量。 (5)开发变量作业农机具，降低损耗和污染。 (6)开发低碳环保、环境友好的新能源无人机。 认清差距才能更好地改进产品。向日韩农用航空设备学习经验，弥补不足，可以迅速提升自己的水平。 2 无人机关键技术 无 人 直 升 机 的 关 键 技 术 可 总 结 为 以 下 几 个方面： 直升机数学模型的建立 飞行控制 人工智能技术 动力技术 通信技术 关键技术 2.1直升机数学模型的建立 为实现对无人直升机的有效控制 ，飞行控制系统要求提供直升机在各种飞行状态下准确的数学模型。 直升机结构的非对称性 本身结构力的耦合较为严重 结构的非流线性 受到的非定常空气动力 1.难以获得准确的气动性能参数 2.数学模型难以建立 * *