第三只“眼”看世界——无人机技术的发展
2019-10-21 22:00:46 阅读:460

摘要

       随着技术的发展,无人机系统已逐渐融入社会发展的各个方面,成为不可或缺的民用设备与军事装备。任务的多样化和性能的变化,促使无人机系统分类更细化,组成更复杂。


       当下全世界范围内拥有军用无人机的国家有50 多个,使用民用无人机的国家或地区不计其数。其中以美国、以色列为首等国家有着深厚的无人机研究基础和成熟的无人机使用经验。中国的无人机开发及应用后来居上,开发出了“翼龙”和“大疆”等多型无人机,在军用和民用市场上的国内外影响力不断增大。无人机具有成本低、对环境要求低等特点,具有十分广阔的军事和民用用途。相比有人飞机更加灵活,结构更加简单,可减少人员伤亡概率,有逐步取代有人飞机的发展趋势。



No.1

无人机的发展史


       无人机诞生于军事领域,无需考虑飞行人员损伤,相较有人飞机更加灵活,能执行各种各样的作战任务,使人们看到无人机在军事领域的发展价值。各国对无人机作为军队战斗力倍增器的作用与地位取得了共识,从而为无人机的迅速发展提供了强大的动力。无人机发展到今天,可以分类为军用和民用无人机两部分,其中现役军用无人机的定位是军事侦察、火力打击等等。在发展过程中军用无人机在载重能力、飞行速度、飞行高度、巡航时间、作战半径等性能参数上有很大提高。

       无人机也向民用方向发展。在遥感航拍、抗震救灾、农林业、环境监测、通信中继和快递服务等领域得到了广泛的应用。民用无人机在生产生活中起到重要作用,还衍生出消费级无人机,即以多旋翼无人机为主的简单无人机,可用于影视拍摄,也具有娱乐功能。



No.2

无人机发展现状


       无人机经过几十年的发展,技术经过多次革新,在能源、飞行控制、机身结构方面技术更加成熟。


2.1 军用无人机发展现状

       在无人机快速发展的潮流下, 多个无人机强国都相继研制出先进的军用无人机型号。我国在无人机项目上起步虽然较晚,但近几年来发展迅速,涌现出多个型号的军用无人机,与世界顶尖水平的差距正在拉近。例如我国自主研发的“翼龙”无人机,外形和尺寸与美国“捕食者”无人机相似,部分性能指标达到“捕食者”水平,还有部分性能仍需改进。

       军用无人机还能胜任小型低烈度战场上的火力打击任务,可执行危险度高、灵活性强,不适宜人类执行的任务。详细地说可执行战场情报侦察,对敌火力打击,诱使敌方雷达开机掩护我方兵力,信息传输等任务,在未来的一段时间军用无人机还有充足的发展空间和广阔的市场需求。


2.2 民用无人机发展现状

       民用无人机发展始于20世纪80 年代, 以军用无人机在战争中成功使用和展现出的特点为开端,无人机开始在民用领域崭露头角。

       在我国,无人机进入大众视野,大疆等等品牌的消费级无人机发展迅速,多种型号的消费级无人机可用于航拍,影视拍摄和娱乐。总而言之,我国民用无人机迎来发展高潮,市场发展迅速,并占据一定的国外市场。2016 年我国无人机出口70 亿,2017 预计超过90 亿。

       我国民用无人机在近几年出现井喷式发展,其现象并非无迹可寻,也是一定原因促成的结果。其原因主要在于飞控系统开源,开源使得无人机制造领域的入行门槛降低。我国形成完整无人机产业链、技术逐渐成熟、生产成本下降、市场需求居高不下,也是民用无人机快速发展的原因。



No.3

无人机关键技术


       军用无人机的技术发展依托于无人机的作战定位,随着作战定位改变而改变,并且与战争格局息息相关。当前无人机的控制方式仍然以操纵员遥控和预编程控制为主。因此无人机飞行控制的精确度直接影响任务的可行性和无人机执行任务的精度。反步控制、反馈线性化以及智能PID 控制是目前无人机主要的飞行控制技术。在无人机的通信能力方面,无人机目前主要使用数据链共享模式,将单个无人机纳入整个系统形成体系;动力方面,一般采用电力或轻型高效燃料。

       无人机系统主要包括机体平台、动力系统、飞控导航、通信系统、云台、图传、地面台和载荷几个部分。



No.4

无人机发展趋势


4.1 军用无人机发展趋势

4.1.1 隐身化

       目前有人作战飞机逐步隐身化,中美俄新一代主战飞机都采用隐身设计,无人机也在向隐身方面发展。

4.1.2 高度智能化

       未来无人机将着重提升自主运行能力,既可以人工对无人机远程控制,也可以自主工作。无人机将具备按照预先编制程序或指令完成预先设定的任务,同时面对突发事件自主做出反应以应对出现危险的能力。

4.1.3 多功能化

       未来无人机应该升级为可执行多方面综合任务的机型,兼顾全天候侦察无人机、察打一体无人机、无人预警机的特点,能适应战场的复杂程度。在同一平台上根据任务需要安装不同模块,能够提高作战效能,降低无人机生产成本,实现一机多用。


4.2 民用无人机发展趋势

4.2.1 信号传输能力

       提高民用无人机的信号传输能力,即可增大无人机工作半径,提高在恶劣环境或信号较弱区域的工作能力。另外,提高民用无人机可以增强与控制终端的联系, 可以实现终端同时控制多无人机, 完成多无人机协同工作, 提高完成任务的成功概率。

4.2.2 提高防撞性能

       提高防撞能力,可保障无人机在复杂环境中执行工作的稳定性。对于操作不当发生的误碰误撞,提高无人机防撞能力能有效解决该问题。

4.2.3 机载设备小型化

       机载设备小型化可以减小无人机起飞载荷,增大无人机航程,这或者增加更多载荷,提高完成任务的灵活性;此外提高云台的稳定性,可以使航拍相机所得图像更稳定,提高工作效能。


结语

       随着技术的不断发展,无人机系统在续航能力、自主化水平、可靠性等方面都将获得极大的提升。未来无人机系统将逐渐融入海陆空天各大领域,实现与有人飞行器、舰艇、陆上装备的协同使用。探索无人机系统应用方向,探讨无人机新技术和新挑战,对于无人机系统的发展具有积极的意义。


*内容参考:

《无人机的发展现状与趋势》 姚思浩 《实验研究》

*图片来源:百度



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