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无人机(jī)发展技术难点分析

 

(一(yī))飞控系统

据(jù)《2016-2020年中国无人(rén)机行业深度(dù)调研(yán)及投(tóu)资前景预测报告(gào)》可知,飞控子系(xì)统是(shì)无(wú)人机完成起飞、空(kōng)中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过(guò)程的(de)核心系统,飞控对(duì)于无人(rén)机相当于驾驶员对于有人机的作用,我们认为是(shì)无人(rén)机最核心的技术之一。飞控一般包括传感器(qì)、机载计算机和伺(sì)服作动(dòng)设备三(sān)大(dà)部分,实现的(de)功能主要有无人机(jī)姿(zī)态稳(wěn)定和控制、无人机任务设(shè)备管理(lǐ)和(hé)应急控制三大类(lèi)。

其中,机身大量装(zhuāng)配的各种(zhǒng)传感器(包(bāo)括角(jiǎo)速率、姿态(tài)、位置、加速度、高度和空速(sù)等(děng))是飞控系(xì)统(tǒng)的(de)基础(chǔ),是保证飞机控制精(jīng)度(dù)的关(guān)键,在不(bú)同飞行环境下、不(bú)同用(yòng)途的(de)无人(rén)机对传(chuán)感器的配置(zhì)要求也不同(tóng)。未来(lái)对无人机态势(shì)感知、战场上(shàng)识别敌我、防区外交战(zhàn)能力(lì)等(děng)方面的需求,要(yào)求无人机(jī)传感器具有更高的探测精度、更高的分辨率,因此国外无人机传感器中大量应(yīng)用了(le)超光谱(pǔ)成像(xiàng)、合成孔径雷达、超(chāo)高(gāo)频穿透等新技术。

(二(èr))导航系(xì)统

导航系统向(xiàng)无(wú)人(rén)机提(tí)供(gòng)参考坐标系的位(wèi)置、速度、飞行(háng)姿态(tài),引导无人机按照指定航线飞行,相当于有人机系统中的领航员。无人机载(zǎi)导航系统主要分非自主(GPS等)和自主(惯性制导)两种,但分别有易(yì)受(shòu)干扰和误差积累增大的(de)缺点,而未来无人机的(de)发展(zhǎn)要求(qiú)障碍回避、物资或武器投放、自动进场着陆(lù)等功能(néng),需要高精度、高(gāo)可靠(kào)性(xìng)、高(gāo)抗(kàng)干扰(rǎo)性能,因此多(duō)种导航技术结合的“惯性+多传感器+GPS+光电导航系(xì)统”将是未来发展的方向。

(三)动力系统(tǒng)

不同用途的无人机对动力装置(zhì)的要求不同(tóng),但都希(xī)望(wàng)发动(dòng)机体积小(xiǎo)、成本低、工作可靠:

1、无人机目前广泛采(cǎi)用的(de)动力装置为活塞式发动机,但活(huó)塞式只适用于低速低空小型(xíng)无人机;

2、对于一(yī)次性使用的靶机(jī)、自杀式无(wú)人机或导弹,要求推重比高但寿(shòu)命可以短(duǎn)(1-2h),一般使用涡喷(pēn)式(shì)发动机;

3、低空(kōng)无人直升机一般使用涡轴发动机,高空长航时的大型无人(rén)机一般使用涡扇发动机(jī)(美(měi)国全球鹰(yīng)重达(dá)12t)

4、消费(fèi)级微型(xíng)无人(rén)机(jī)(多旋翼(yì))一般使(shǐ)用电池驱动的电动机,起飞质量不到100克、续航时间小(xiǎo)于一小(xiǎo)时。

往前(qián)看,我们认(rèn)为随着涡轮发(fā)动机推重比、寿命不断提高、油耗降低,涡轮将取(qǔ)代活塞成为无人机的主(zhǔ)力动力机型,太阳能、氢能等新能源电动机也(yě)有(yǒu)望(wàng)为(wéi)小型(xíng)无(wú)人机(jī)提供更持久的生存力。

(四(sì))数(shù)据链

据《2016-2020年中国(guó)无(wú)人机(jī)行业(yè)深度调研及投资前景预测报告(gào)》可知,数据(jù)链传(chuán)输系统是(shì)无(wú)人机的(de)重要技术组成(chéng),负(fù)责完成(chéng)对无人(rén)机遥控、遥测(cè)、跟踪(zōng)定位和传感器传输,上行数据链实现对无人(rén)机遥控(kòng)、下行(háng)数据链执行遥测、数据传(chuán)输功能。普通(tōng)无(wú)人(rén)机大多采(cǎi)用定制视距数据(jù)链,而(ér)中高空、长航时(shí)无人机则都会采(cǎi)用视距和超视距(jù)卫通数(shù)据链。

现(xiàn)代数据(jù)链技术的发展推(tuī)动者无人机数(shù)据(jù)链向着高速、宽带、保密、抗干扰的方向(xiàng)发展,无人机(jī)实用化能力将越(yuè)来越强(qiáng)。往前看(kàn),随(suí)着机(jī)载传感器、定位(wèi)的精(jīng)细程度和执行任务(wù)的复杂(zá)程(chéng)度不断上(shàng)升,对数(shù)据链的(de)贷(dài)款(kuǎn)提(tí)出了(le)很强的(de)要求,未来随着机载高速处理(lǐ)器的(de)突飞猛进,预(yù)计(jì)几年后现有射频数据链的传输速率将翻倍,未来在全天候要求低的领域可能还将(jiāng)出现激光(guāng)通讯(xùn)方式。从美国制(zhì)定的无(wú)人(rén)机通信(xìn)网络发展(zhǎn)战略(luè)上看(kàn),数(shù)据链系统从最初IP化的(de)传输(shū)、多机(jī)互连网络,正在向卫星网络转换传输,以及最(zuì)终的完全全(quán)球信息格栅(GIG)配置过(guò)渡(dù),为授权(quán)用户提供无缝全(quán)球信息资源交(jiāo)互(hù)能(néng)力,既支持固定用户、又支持移(yí)动(dòng)用户。(来源:中国投资咨(zī)询网(wǎng))

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