无人机一直是比较高端的技术之一,对于无人机的研究我国也是比较重视,我国国产的一架新型的舰载型无人机第1次飞行已经成功了,那么在这次无人机的研发当中究竟有哪些技术取得了比较重大的突破呢?首先,这次我国的无人机研发大大的提高了相应无人机的各项性能,以及这架无人机执行任务的能力也获得了质的突破,可以说是一架技术十分高超的舰载型无人机,在多项技术上都取得了进步,就比如它安装了很多先进的装置,比如着舰引导等等,还可以自主进行起降,可以执行多种任务,比如侦查和监管,当然是用于海上的任务。除此之外,这架无人机还可以船载试飞,并且这个实验已经成功了,从多种因素上看,此次我国制造的这架无人机性能是非常杰出的。这架无人机在制造完成之后也克服了很多不利的因素,就比如工作环境的恶劣,众所周知,海上的环境是瞬息万变的,同时一些海域的环境也比较恶劣,面对电磁比较繁琐等方面的因素,该无人机都可以得到比较好的克服,同时我们还可以发现这架直升机对于多种结构比如燃油,电汽等等都做了改装,性能也是变得更加杰出,它的精度以及抗风能力都非常杰出,可以说这架无人机代表的水平已经比较高超了。从无人机的研发中就可以看出我国的研究人员是非常具有创新能力以及毅力的,在面对各种各样的困难都可以完美的克服,对于无人机的研究和改进也非常具有想法,可以说这架无人机的顺利研发离不开研究人员的艰辛努力。相信在未来的发展中,我国能够研制出越来越杰出的无人机。
1、无人机(UAV)的概念
无人机(Unmanned Aerial Vehicle)就是利用无线遥控或程序控制来执行特定航空任务的飞行器,指不搭载操作人员的一种动力空中飞行器,采用空气动力为飞行器提供所需的升力,能够自动飞行或远程引导;既能一次性使用也能进行回收。
2、无人机系统的一般组成
无人机系统包括地面系统、飞机系统、任务载荷和无人机使用保障人员。
3、无人机的一般分类
按用途分:
劲鹰航拍无人机、无人侦察机、靶机、特种无人机、诱饵无人机等。
按飞行方式分:
固定翼无人机、旋翼无人机、扑翼无人机、飞艇。
4、无人机的飞行控制
无人机上没有驾驶员,所以无人机和飞行靠“遥控”或“自控飞行”。
(1)遥控飞行
遥控即对被控对象继续远距离控制,主要无线电遥控。
遥控信号:遥控站通过发射机向无人机发送无线电波,传递指令,无人机上的接收机接收并译出指令的内容,通过自动驾驶仪按指令操纵舵面,或通过其他接口操纵机上的任务载荷。遥控站设有搜索和跟踪雷达,他们测量无人机在任意时刻相对地面的方位角、俯仰角、距离和高度等参数,并把这些参数输入到计算机,计算后就能绘出无人机的实际航迹,与预定航线比较,就能求出偏差,然后发送指令进行修正。
此外,无人机还装备有无线电应答器,也叫信标机。它能在收到雷达的询问信号后,发回一个信号给雷达。由于信标机发射的信号比无人机发射的雷达信号要强得多,起到增加跟踪雷达的探测距离。
下传信号:遥控指令只包含航迹修正信号是显然不够的,在飞行中无人机会受到各种因素的影响,无人机的飞行姿态也在不断变化,所以指令还需要包括对飞行姿态的修正内容。
无人机上的传感器一直在收集自身的姿态信息,这些信息通过下传信号送到遥测终端,遥测终端分析这些信息后就能给出飞行姿态的遥控修正指令。
遥控飞行的利弊:
利:有利于简化无人机的设计,降低制造成本。
弊:受无线电作用距离的限制,限制通讯距离通常只可达到320KM~480KM;容易受到电子干扰。
(2)自控飞行
自控飞行不依赖地面控制,一切动作都自动完成的飞行。为此,机上需要有一套装置来保证飞行航向和飞行姿态的正确,这套装置就是导航装置。通常的导航装置有:
1.惯性导航
在机载设备上,它一般简称惯导。惯性导航是以牛顿力学为基础,依靠安装在载体内部的加速度计测量载体在三个轴向的加速度,经积分运算后得到载体的瞬时速度和位置,以及测量载体的姿态的一种导航方式。惯性导航完全依赖机载设备自主完成导航任务,工作时不依赖外界信息,也不向外界辐射能量,不易受到干扰,不受气象条件限制。
惯导系统是一种航位推算系统。只要给出载体的初始位置及速度,系统就可以实时地推算出载体的位置速度及姿态信息,自主地进行导航。纯惯导系统会随着飞行航时的增加,因积分积累而产生较大的误差,导致定位精度随时间增长而呈发散趋势,所以惯导一般与其他导航系统一起工作来提高定位精度。
2.卫星导航
全球定位系统(GPS)由美国建立的一套定位系统,可以提供全球任意一点的三维空间位置、速度和时间,具有全球性、全天候、连续的精密导航系统。
全球卫星导航分为三部分,包括空间卫星部分、地面监控、卫星接收机部分。在飞机上安装卫星接收机就能得到自身的位置信息和准确到纳秒级的时间信息。
现在全球在使用的卫星导航系统还有:俄罗斯的glonass,欧洲的伽利略系统,还有中国正在建立的北斗系统。
3.多普勒导航
多普勒导航是飞行器常用的一种自主导航系统,它的工作原理是多普勒效应。
多普勒导航系统由磁罗盘或陀螺仪、多普勒雷达和导航计算机组成。磁罗盘或陀螺仪类似指北针,用于测出无人机的航向角,多普勒雷达不停沿着某个方向向地面发射电磁波,测出无人机相对地面的飞行速度以及偏流角。根据多普勒雷达提供的地速和偏流角数据,以及磁罗盘或陀螺仪提供的航向数据,导航计算机就可以不停地计算出无人机飞过的路线。
多普勒导航系统能用于各种气象条件和地形条件,但由于测量的积累误差,系统会随着飞行的距离增加而使误差加大,所以一般用于组合导航中。
4.组合导航
组合导航是指组合使用两种或两种以上的导航系统,达到取长补短,提高导航性能。目前飞行器上实际使用的导航系统各基本上都是组合导航系统,如GPS/惯性导航、多普勒/惯性导航等,其中应用最广的是GPS/惯性导航组合导航系统。
5.地形辅助导航
地形辅助导航是指飞行器在飞行过程中,利用预先存储的飞行路线中某些地区的特征数据,与实际飞行过程中测量到的相关数据进行不断比较来实施导航修正的一种方法。其核心是将地形分成多个小网格,将其主要特征,如平均标高等输入计算机,构成一个数字化地图。
地形辅助导航技术就是利用机载数字地图和无线高度表作为辅助手段来修正惯导系统的误差,从而构成新的导航系统。它与导航方法的根本区别在于数字地图对主导航系统仅能起到辅助修正作用。
地形辅助系统可分为地形匹配、景象匹配等。
◆地形匹配:也称地形高度相关。其原理是地球表面上任意一点的地理坐标都可以根据其周围地域的等高线或地貌来当值确定。飞行一段时间后,既可以得到真航迹的一串地形标高。将测得的数据与存储的数字地图进行相关分析,确定飞机航迹对应的网格位置。因为事先确定了网格各点对应的经纬度值,这样就可以使用数字地图校正惯导。
◆景象匹配:也称景象相关。它与地图匹配的区别是,预先输入到计算机的信息不只是高度参数,还包含了通过摄像等手段获取的预定飞行路径的景象信息,将这些景象数字化后存储在机载设备上。飞行中,通过机载摄像设备获取飞行路径中的景象,与预存数据比较,确定飞机的位置。
自控飞行的利弊:
利:航程加大;自主工作,不需要与地面站联系。
弊:繁琐的自主导航系统和控制系统,增加了重量,提高了成本。
(3)遥控与自控结合
当代无人机在不同的飞行段,交替地采用遥控或自控飞行,这样可以充分利用遥控和自控两种控制方式各自的优势,克服彼此的缺陷。
5、无人机的起飞和着陆
有人驾驶飞机的起飞和降落是飞行中的两大“难关”,无人驾驶飞机则更是如此。
(1)无人机的起飞
1.母机投放
由有人把无人机带上天,在适当的地方投放起飞,这种方法简易易行,运用灵活,成功率高,并且可增加无人机的航程。
2.火