常见的无人机系统的构成.ppt

无人机系统的构成 Unmanned Aerial Vehicle，缩写：UAV，俗称无人机、无人航空器，广义上指不需要驾驶员登机驾驶的各式遥控或自主智能航空器。现世界先进无人机主要为军用，多用于侦察、观测和高危攻击任务等。 Page 1 无人驾驶航空器: UAS：Unmanned Aircraft System，也称无人驾驶航空器系统（RPAS： Remotely Piloted Aircraft Systems），是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统。 Page 2 无人机系统: 由运营人指派对无人机的运行负有必不可少职责并在飞行期间适时操纵飞行控制的人。 Page 3 无人机系统驾驶员: 系统组成 飞行器 飞行平台 动力装置 导航飞控 电气系统 任务设备 控制站 显示系统 操纵系统 通讯链路 机载 地面 Page 4 无人机系统组成图示: 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。 Page 5 按飞行平台构型分类: Page 6 按飞行平台构型分类: Page 7 固定翼无人机平台: 采用常规+前拉布局的大白2型测绘无人机 采用V尾+尾推布局的收割者军用无人机 Page 8 固定翼无人机平台: 采用飞翼布局的法国神经元无人机 采用联翼布局的翔龙无人机 Page 9 固定翼无人机飞行原理: 飞机飞行时承受的四种作用力： A升力 B 推力  C 重力 D 阻力  飞机三道假想的轴线： A-垂直（偏航）、B-纵轴（滚转）C-侧轴俯仰） Page 10 固定翼无人机飞行原理: A-副翼降下，升力增加； B-副翼升起，升力下降。  A-机尾运动（向下）。 B-机尾下降，机头升起。 Page 11 固定翼无人机飞行原理: 飞翼布局控制原理简单示意图 Page 12 旋翼无人机飞行原理: Page 13 动力系统 无人机的发动机以及保证发动机正常工作所必需的系统和附件的总称。 无人机使用的动力装置主要有活塞式发动机、涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机、涡轴发动机、冲压发动机、火箭发动机、电动机等。目前主流的民用无人机所采用的动力系统通常为活塞式发动机和电动机两种。 Page 14 动力系统：活塞式发动机 活塞式发动机也叫往复式发动机，由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成主要结构。活塞式发动机属于内燃机，它通过燃料在气缸内的燃烧，将热能转变为机械能。活塞式发动机系统一般由发动机本体、进气系统、增压器、点火系统、燃油系统、启动系统、润滑系统以及排气系统构成。 Page 15 动力系统：电动机 目前大、中型无人机广泛采用的动力装置为活塞式发动机系统。而出于成本和使用方便的考虑，小、微型无人机中普遍使用的是电动动力系统，电动系统主要由动力电机、动力电源、调速系统三部分组成。 Page 16 导航飞控系统——导航系统 获得必要的导航要素：高度、速度、姿态、航向； 给出满足精度要求的定位信息：经度、纬度； 引导飞机按规定计划飞行； 接收控制站的导航模式控制指令并执行；并具有指令导航模式与预定航线飞行模式相互切换的功能； 具有接收并融合无人机其它设备的辅助导航定位信息的能力； 配合其它系统完成各种任务。 向无人机提供相对于所选定的参考坐标系的位置、速度、飞行姿态，引导无人机沿指定航线安全、准时、准确的飞行。因此导航系统之于无人机相当于领航员之于有人机。 Page 17 导航飞控系统——飞控系统 无人机姿态稳定与控制； 与导航系统协调完成航迹控制； 无人机起飞（发射）与着陆（回收）控制； 无人机飞行管理； 无人机任务设备管理与控制； 应急控制； 信息收集与传递。 无人机完成起飞、空中飞行、执行任务、返场回收等整个飞行过程的核心系统，对无人机实现全权控制与管理，因此飞控系统之于无人机相当于驾驶员之于有人机，是无人机执行任务的关键。 Page 18 导航飞控系统——传感器 GPS：进行位置定位 COMPASS：磁罗盘。 确定飞行器磁航向 飞控主控：对无人机实现全权控制与管理 IMU：惯性测量单元。 测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。 Page 19 导航飞控系统——传感器 空速管：主要是用来测量飞行速度的，同时还兼具其它多种功能。 视觉定位系统：光流传感器+超声波传感器 Page 5 导航飞控系统——执行机构 无人机执行机构都是伺服作动设备，是导航飞控系统的重要组成部分。其主要功能是根据飞控计算机的指令，按规定的静态和动态要求，通过对无人机各控制舵面和发动机风门等的控制，实现对无人机的飞行控制。 电动伺服执行机构 电液伺服执行机构 气动伺服执行机构 舵机 Page 5 Page 20 Pag