当前位置：首页 > news >正文

003：无人机概述

news 2024/10/25 7:29:20

摘要：本文介绍无人机的定义和分类、无人机系统定义、民用无人机驾驶员分类和应用领域。

一、无人机的定义和分类

1.无人机定义

无人机是一种能够在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务的飞行器，可以被视为“空中机器人”。它利用先进的遥控、遥测技术和自备的程序控制装置，能够按照预定的航线或任务指令进行飞行和操作。

2.无人机分类

（1）按飞行平台构型分类

固定翼无人机：类似于传统飞机，拥有一对固定的机翼，通过前进的速度和机翼产生的升力实现飞行。它们通常用于长时间、高速度的飞行任务，适合广泛的地理区域监测。
旋翼无人机：包括多旋翼（如四轴、六轴、八轴等）和单旋翼无人机。它们具有垂直起降的能力，机动性强，适合短距离、低速度的精确作业，如影视拍摄、农业喷洒和基础设施检查。
无人飞艇：利用氦气等轻气体实现浮力，适用于长时间、低速的巡航任务，常用于气象监测和通信中继。
伞翼无人机：类似于滑翔伞，依靠空气动力实现飞行，具有成本低、操作简便的特点，多用于娱乐和低成本的环境监测。
扑翼无人机：模仿鸟类或昆虫的飞行方式，通过扑动机翼产生升力和推力，通常用于科研、侦察和隐蔽任务。

（2）按用途分类

军用无人机：包括侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等。例如，全球鹰（Global Hawk）是一种高空长航时的侦察无人机，广泛用于战场监视和情报收集。
民用无人机：包括航拍无人机、测绘无人机、植保无人机、气象无人机、安防测绘无人机、巡检无人机等。例如，大疆的“精灵”系列无人机广泛用于摄影、农业和测绘。

（3）按尺度分类（参考民航法规）

微型无人机：空机重量小于 0.25 千克，飞行真高不超过 50米，最大平飞速度不超过 40 千米/小时，无线电发射设备符合微功率短距离技术要求，全程可以随时人工介入操控的无人机。适用于娱乐、家庭安保和小型任务。
轻型无人机：是指空机重量不超过 4 千克且最大起飞重量不超过7 千克，最大平飞速度不超过 100 千米/小时，具备符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被监视能力，全程可以随时人工介入操控的无人机，但不包括微型无人机。适合农业、物流和中短程监视任务。
小型无人机：是指空机重量不超过 15 千克且最大起飞重量不超过25 千克，具备符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被监视能力，全程可以随时人工介入操控的无人机，但不包括微型、轻型无人机。
中型无人机：最大起飞重量不超过 150 千克的无人机，但不包括微型、轻型、小型无人机。
大型无人机：最大起飞重量超过 150 千克的无人机。通常用于战略侦察、长航时任务和大型货物运输。

（4）按活动半径分类

超近程无人机：活动半径在15km以内，适合个人娱乐和家庭安防。
近程无人机：活动半径在15~50km之间，适用于农业监测、影视拍摄。
短程无人机：活动半径在50~200km之间，广泛用于警用巡逻和环境监测。
中程无人机：活动半径在200~800km之间，如中航工业的翼龙（Wing Loong）无人机，用于军事侦察和打击。
远程无人机：活动半径大于800km，例如美国的全球鹰无人机，适用于长航时侦察和战略任务。

（5）按任务高度分类

超低空无人机：任务高度一般在0~100m之间，适合地形跟踪、超低空侦察。
低空无人机：任务高度一般在100~1000m之间，广泛用于农业、林业和环境监测。
中空无人机：任务高度一般在1000~7000m之间，适用于常规侦察和巡逻任务。
高空无人机：任务高度一般在7000~18000m之间，如全球鹰无人机，用于高空长航时侦察。
超高空无人机：任务高度大于18000m，通常用于战略侦察和特殊任务。

二、无人机系统

无人机系统是指由一架或多架无人机、相关的地面站（也称为遥控站或任务规划与控制站）、所需的指令与控制数据链路，以及根据批准的型号设计规定所需的其他任何部件组成的系统。这个系统能够实现无人机的远程操纵、自主飞行、任务执行和信息传输等功能。

1.飞行器系统

飞行器系统是无人机的主体部分，负责执行飞行任务。它主要由以下几个关键组件构成：

机体结构：无人机的支撑和保护结构，通常采用轻质高强度材料制成，如碳纤维复合材料等，以减轻重量并提高飞行效率。机体结构包括机身、机翼、尾翼等部分，它们共同决定了无人机的飞行性能和稳定性。
动力装置：为无人机提供飞行所需的动力。常见的动力装置包括电动机、燃油发动机等。电动机具有低噪音、低排放、易于维护等优点，而燃油发动机则具有更高的能量密度和更长的续航时间。
飞行控制与管理设备：包括传感器、机载计算机、自动驾驶仪等。传感器用于实时监测无人机的姿态、位置、速度等飞行参数；机载计算机则负责处理这些传感器数据，并根据预定的飞行计划和指令控制无人机的飞行；自动驾驶仪则用于实现无人机的自主飞行和避障功能。

2.地面控制系统

地面控制系统是无人机系统的指挥和控制中心，主要负责无人机的起飞、飞行、任务执行和返航等过程的监控和控制。它通常由以下几个部分组成：

地面站：地面控制系统的核心部分，用于接收和显示无人机的飞行参数和任务执行情况，并向无人机发送控制指令。地面站通常配备有高精度的显示器、键盘、鼠标等输入设备，以及专业的控制软件。
通信设备：用于实现地面控制系统与无人机之间的通信和数据传输。通信设备通常采用无线电或卫星通信方式，确保在复杂的飞行环境中保持稳定的通信连接。
监控设备：用于实时监测无人机的飞行状态和任务执行情况。监控设备通常包括雷达、光学望远镜、红外热像仪等，可以实现对无人机的全方位、多角度的监控。

3.通信链路系统

通信链路系统是无人机系统与地面控制系统之间实现数据传输和指令控制的桥梁。它主要由以下几个部分组成：

上行数据链路：用于将地面控制系统的控制指令和数据发送给无人机。上行数据链路通常采用加密通信方式，确保控制指令和数据的安全性和可靠性。
下行数据链路：用于将无人机的飞行参数、任务执行情况和传感器数据等发送给地面控制系统。下行数据链路同样需要保证数据传输的实时性和准确性。
中继设备：对于长航时或远距离飞行的无人机，可能需要通过中继设备来实现地面控制系统与无人机之间的通信和数据传输。中继设备通常包括卫星中继、地面中继站等。

4.载荷系统

载荷系统是无人机执行任务的关键部分，它根据任务需求搭载不同的传感器、相机、激光雷达等设备，用于获取目标区域的信息和数据。载荷系统通常由以下几个部分组成：

传感器：用于实时监测目标区域的环境参数和物体特征。常见的传感器包括光学传感器、红外传感器、雷达传感器等。
相机：用于拍摄目标区域的图像和视频。相机通常具有高分辨率、广角镜头等特性，可以实现对目标区域的清晰拍摄和监控。
激光雷达：用于获取目标区域的三维地形和物体信息。激光雷达通过发射激光束并接收反射回来的信号来测量物体的距离和形状等信息。

三、民用无人机驾驶员分类

1.视距内驾驶员

定义：无人机视距内驾驶员是指操作无人机时，无人机必须在操控员的视线范围内的驾驶员。这一范围内的作业半径通常不超过500米，人机相对高度不超过120米。
技能要求：视距内驾驶员需要掌握飞行前检查、正常飞行程序操作以及应急飞行程序操作等基本技能。他们通常接受至少40小时的理论课程和44小时的飞行培训，以确保能够安全、有效地在视距内操控无人机。
资质与权限：视距内驾驶员的驾驶员证不具有完成任何独立飞行任务的资质，也不具有飞行航线规划的决策权等。他们需要在机长的指挥下才能进行飞行任务，适用于简单的飞行任务和娱乐飞行。

2.超视距驾驶员

定义：无人机超视距驾驶员（机长）则允许在视线以外操控无人机，操作半径和飞行高度都可以超过视距内驾驶员的限制。
技能要求：超视距驾驶员需要掌握更高级的技能，包括地面站和航线规划等。他们通常需要接受至少40小时的理论课程和56小时的飞行培训，涵盖飞行前检查、正常飞行程序操作、应急飞行程序操作以及地面站操作、航线规划等高级课程。
资质与权限：超视距驾驶员可以独立完成飞行任务，并具有飞行航线的规划权。他们适合执行复杂的飞行任务，如巡检、物流等，是无人机应用领域的精英和领导者。此外，他们还有权向相关部门申请作业空域，确保无人机作业的安全顺利进行。

3.教员

定义：无人机教员是负责无人机教学、培训和管理的专业人员，他们在无人机培训领域发挥着至关重要的作用。
职责：无人机教员的主要职责包括理论教学、实操训练、课程设计、组织考试与评估、教学研究以及无人机管理和教学资源管理等。他们需要确保学员掌握扎实的理论基础和飞行技能，同时提高他们的安全意识。
技能要求：无人机教员需要具备丰富的无人机操作经验和教学经验。他们不仅要熟悉无人机的系统组成、飞行原理、航空法规等理论知识，还要具备指导学员在模拟或实际飞行中操作训练的能力。此外，他们还需要不断钻研改进教学方法，提高教学质量与水平。
资质：成为一名无人机教员需要具备相关从业资格证，即由中国民航局颁发的具有教员等级的无人机执照。这一执照的考取流程包括在有无人机教员培训资质的无人机培训机构报名参加培训、通过理论考试和实操考试等步骤。