1、无（wú）人机(UAV)的（de）概（gài）念

无人机（Unmanned Aerial Vehicle）就是利用无线遥控或程序控（kòng）制来执行特定航空任务的飞行器，指不搭（dā）载（zǎi）操作人（rén）员的一（yī）种动力空中飞行器（qì），采用空气动力为飞行器提供所需的升力（lì），能（néng）够自动飞行或远程引导；既能一（yī）次性（xìng）使用也能进行回收。

2、无人机系统的一般组（zǔ）成（chéng）

无人机系统（tǒng）包括地面（miàn）系统、飞机（jī）系统、任务载荷和（hé）无人机使用保障人员。

3、无人机（jī）的一般分类

按用途分：

劲鹰航拍无人机、无（wú）人侦（zhēn）察（chá）机（jī）、靶机、特种无人机、诱饵（ěr）无人（rén）机等。

按飞行方式分：

固定翼无人机（jī）、旋翼无（wú）人机（jī）、扑（pū）翼无人（rén）机、飞艇。

4、无（wú）人机的飞（fēi）行（háng）控（kòng）制（zhì）

无人机（jī）上没有驾驶员，所（suǒ）以无人机和飞行（háng）靠“遥控（kòng）”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（zhǔ）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（bō），传递（dì）指令，无人机上的（de）接（jiē）收机接收并译出（chū）指令（lìng）的内容，通过（guò）自动驾驶仪按指（zhǐ）令操纵舵面（miàn），或通过（guò）其（qí）他接口操纵机上的（de）任务载荷。遥控站（zhàn）设有（yǒu）搜索和跟（gēn）踪（zōng）雷达（dá），他们测量无人机在任意时刻相对地面（miàn）的方位角、俯仰角、距离和高（gāo）度等参数，并把这些参数（shù）输（shū）入到（dào）计算机，计算后就能（néng）绘出无人机（jī）的实际（jì）航迹（jì），与预（yù）定航线比较，就能（néng）求出偏差，然（rán）后发送指令进行修正（zhèng）。

此外，无人机（jī）还装备有无线电（diàn）应答（dá）器，也叫信标机。它能在收到（dào）雷达的询问信号后（hòu），发（fā）回一个信号给（gěi）雷达。由于信标机（jī）发（fā）射的信号比无人机发射的雷达信号要强得多，起（qǐ）到（dào）增加跟踪雷达的探测距离。

下传（chuán）信号：遥控指令只包含航迹修（xiū）正信号是（shì）显然不（bú）够（gòu）的，在飞行中无人机会（huì）受（shòu）到各种因素的影响，无（wú）人（rén）机的飞（fēi）行姿态（tài）也在（zài）不（bú）断变化，所以指（zhǐ）令还需要包括对飞行姿态的修（xiū）正内容。

无人机上的传感器一（yī）直（zhí）在收集自身的姿态信息（xī），这些信息通过下传（chuán）信号送到（dào）遥测终端，遥测终端分析（xī）这些信息后就能给出（chū）飞行姿态的遥控（kòng）修正（zhèng）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（bì）：受无（wú）线电作用距离的限制，限制通（tōng）讯距离（lí）通（tōng）常只可达到320KM~480KM；容易受到电子干扰。

（2）自控飞行（háng）

自控飞行不（bú）依赖（lài）地面控制，一切（qiē）动作都（dōu）自动完成（chéng）的飞（fēi）行。为此（cǐ），机上需要有一（yī）套装置（zhì）来保证飞行航向和飞行（háng）姿（zī）态的正确，这套装置就是导航（háng）装置。通常的导航装置有：

1.惯性导（dǎo）航

在机（jī）载设备上（shàng），它（tā）一般简称惯导。惯（guàn）性（xìng）导航是以牛顿力学（xué）为基础，依靠安装在载体（tǐ）内部的加速度计（jì）测量载（zǎi）体（tǐ）在三个（gè）轴向的加速（sù）度，经积分运算后得到载（zǎi）体（tǐ）的瞬（shùn）时速（sù）度和位置，以及测（cè）量载（zǎi）体的姿（zī）态（tài）的一种导航方式。惯性（xìng）导航完全依（yī）赖（lài）机载设备（bèi）自主完成导航任务（wù），工作时不依赖外（wài）界信（xìn）息，也不向外界辐射（shè）能量，不易受到干扰，不受气象条件限（xiàn）制。

惯导系统是一种航位推算系统。只要给出载（zǎi）体的初始位置及速度，系统就（jiù）可（kě）以实时地推算出载体的位置速度及姿态（tài）信息，自（zì）主地进行导航。纯惯导系统会随着飞（fēi）行航（háng）时的增加，因积分积累而（ér）产生较大（dà）的（de）误差，导致（zhì）定（dìng）位精（jīng）度随时（shí）间增（zēng）长而呈（chéng）发散趋势，所以惯导一般与其他导航（háng）系统一起工作来提（tí）高定位精度（dù）。

2.卫星导航

全球定位系统（GPS）由美（měi）国建立的一套定位系统（tǒng），可（kě）以（yǐ）提供全（quán）球任意一点的（de）三维空间位置（zhì）、速度和时间（jiān），具有（yǒu）全球性、全（quán）天候（hòu）、连续的（de）精密导（dǎo）航系统。

全球卫星导（dǎo）航分为三部分，包括空间卫星部（bù）分、地（dì）面（miàn）监控、卫星接（jiē）收机部分。在飞（fēi）机上（shàng）安（ān）装卫星（xīng）接收机（jī）就能（néng）得（dé）到自身的位置信息和精（jīng）确（què）到纳秒级的时间信息。

现在全球在使用的（de）卫星导航（háng）系统还有：俄罗斯的glonass,欧洲的伽利（lì）略系统，还有（yǒu）中国正在建立的北斗（dòu）系统。

3.多普（pǔ）勒导航（háng）

多普勒导航是（shì）飞行器常用的一种（zhǒng）自主导航系统，它的工（gōng）作原理是多普勒效应。

多普勒（lè）导航系统由磁罗盘或（huò）陀螺仪、多普（pǔ）勒雷达（dá）和（hé）导航计算机组成。磁罗（luó）盘或陀螺仪类似（sì）指北针，用于测出无人机的航（háng）向角，多普（pǔ）勒雷达（dá）不停沿着某个（gè）方向（xiàng）向（xiàng）地面发射电磁波，测出无人机相对地（dì）面的飞行速度以及偏流角。根据多普勒（lè）雷（léi）达提（tí）供的地（dì）速和偏流角数据，以及磁（cí）罗盘（pán）或陀螺仪提（tí）供的航向数据，导航计算机就（jiù）可以不停地计算出无人机飞（fēi）过的路线。

多普勒导航系统能用于各种气象条件（jiàn）和地（dì）形条件，但由于测量的积累误差（chà），系统（tǒng）会随着飞行的距离增加（jiā）而使误差加大（dà），所以一般用于（yú）组合导航中（zhōng）。

4.组合导航

组（zǔ）合（hé）导航是（shì）指组合（hé）使用两种或两种以上的导航系统，达（dá）到取长补（bǔ）短，提（tí）高导航性能（néng）。目前飞行器上实（shí）际（jì）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（háng）等（děng），其中（zhōng）应用最广的是GPS/惯（guàn）性导（dǎo）航组合导航系统。

5.地形辅助导航

地形辅助（zhù）导（dǎo）航（háng）是指飞行器（qì）在飞行过程中，利用（yòng）预先存储的（de）飞行路线中某些（xiē）地区的（de）特征数据，与实际飞行过程中（zhōng）测量到（dào）的（de）相关数据进行不断比较（jiào）来实（shí）施导（dǎo）航修正（zhèng）的（de）一种方法。其核心（xīn）是将地形分成多个小网格，将其主要特征，如平（píng）均标高等（děng）输入计（jì）算机，构（gòu）成（chéng）一个数字化地（dì）图。

地形辅助导航技术（shù）就是利（lì）用机（jī）载数字（zì）地（dì）图和（hé）无线高度表作为辅助手（shǒu）段来修正惯导系统的误（wù）差（chà），从（cóng）而（ér）构成（chéng）新的导（dǎo）航（háng）系统。它（tā）与导（dǎo）航方法的根本区别在于（yú）数字地图（tú）对（duì）主导航系统（tǒng）仅能起到辅助修正作用。

地形辅助系统可分（fèn）为地形匹配、景象（xiàng）匹配等。

◆地形匹配：也（yě）称地（dì）形（xíng）高（gāo）度相关。其原（yuán）理是地球表（biǎo）面上任意一点（diǎn）的（de）地理坐标都可以根据其周围地域的等（děng）高线或地貌来当值（zhí）确（què）定。飞（fēi）行一段（duàn）时间后（hòu），既可以得到真航迹的一串地形标高。将测得的数据与存（cún）储的（de）数字地图进行相关分析，确定飞机（jī）航迹对应（yīng）的（de）网格位置。因为事先确定了网格各点（diǎn）对应的经（jīng）纬度（dù）值，这样就可以使（shǐ）用数字地图校正（zhèng）惯（guàn）导。

◆景象匹（pǐ）配：也称景象相（xiàng）关。它与地图匹配的区别是，预先输（shū）入到计算（suàn）机的信息（xī）不只是高（gāo）度（dù）参数，还包含了（le）通过摄像等（děng）手（shǒu）段获取的预定飞行路径的景象信（xìn）息，将这些（xiē）景（jǐng）象（xiàng）数字化后存储在机载设备（bèi）上。飞行中（zhōng），通过（guò）机（jī）载（zǎi）摄像设备获取飞行（háng）路（lù）径中的景象，与预存数据比较，确（què）定（dìng）飞机的（de）位置。

自控飞行的利弊（bì）：

利：航程加大（dà）；自主工作，不需要与地面站联系。

弊：复杂的自主（zhǔ）导航系统和控制系统，增加了重量，提高了成本（běn）。

（3）遥控与自控结（jié）合

现代无人机在不同的飞行段，交替地采用（yòng）遥控或自（zì）控飞（fēi）行，这样可以（yǐ）充分利用遥（yáo）控和自控两（liǎng）种控制（zhì）方式各自的优（yōu）势，克服彼此的缺陷。

5、无人机的起（qǐ）飞和着（zhe）陆

有人驾驶飞机的起飞和降落（luò）是飞（fēi）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（mǔ）机投放（fàng）

由有人把无人机带上天，在适当的地方投放起（qǐ）飞，这种方法简单易行，运用灵活，成功率高，并且可增（zēng）加（jiā）无人机的（de）航程。

2.火箭助推

借助固体火（huǒ）箭助推（tuī）器（qì），无（wú）人机从发射架（jià）上起飞（fēi）。这种起飞方式（shì）占用的发射场地（dì）很小，适合（hé）前沿阵地、山区（qū）或船（chuán）上使用。

3.起飞跑车

将无人机安装在带轮的小车上（shàng），靠无人机的发动机推进，当达（dá）到速度后，无人机脱离小（xiǎo）车升（shēng）空。

这种方式（shì）可以使用（yòng）现成的机（jī）场条件起飞，无需（xū）复杂的起（qǐ）落架，起飞跑车的（de）结构简（jiǎn）单、经（jīng）济（jì）。

4.垂直起飞

利用直升机的起飞原理起飞（fēi）。如：劲鹰2型固定翼垂直起（qǐ）飞无人机，可垂直起落、悬停、大载重、高限时。

5.起落（luò）架滑跑起飞

与有人驾（jià）驶（shǐ）飞机一（yī）样（yàng），使用本身的起落架滑跑（pǎo）起飞。

6.手（shǒu）发射（shè）

这（zhè）种发射方式最（zuì）简单，由一人（rén）或两人把（bǎ）握（wò），靠（kào）无人（rén）机自身动力起飞。

(2)无人机（jī）的着陆

1.起落架轮滑着陆

与有人驾驶飞机一样（yàng），使用本身的起落（luò）架降（jiàng）落。一般大（dà）型无人机（jī）才采用这种方式。

2.降落伞着陆

无人机（jī）采用降落伞（sǎn）悬（xuán）吊回收。这种方式适合小型无人（rén）机，对于大型无人机，由于伞降回（huí）收的可（kě）靠性不高（gāo），操纵（zòng）困难，损（sǔn）失率高。

3.空中回（huí）收

使用（yòng）大飞机在空（kōng）中（zhōng）回收无人机的方式目前只有（yǒu）美国采用。采用（yòng）这种回收方式，在大飞机上必须有空（kōng）中（zhōng）回收系统。无人机除了有阻力伞和（hé）主伞外，还需（xū）有钩挂伞与吊索和可旋转的脱落（luò）机（jī）构（gòu）。大飞机用挂钩挂住无人机的钩挂伞和吊索，用绞盘绞起无人机，空中（zhōng）悬挂运走。这种（zhǒng）回（huí）收方式不会损伤（shāng）无人（rén）机，但每（měi）次回收都要出动大飞（fēi）机，费（fèi）用高，对大飞机（jī）飞（fēi）行（háng）员的（de）驾驶技（jì）术要求高。

4.拦截网回收

用拦截网（wǎng）系统回收无人（rén）机是目前世界小型无人机普（pǔ）遍（biàn）采用的（de）回收方式之一。拦截网系统通常由拦截网、能量吸收装置（zhì）和（hé）自动引（yǐn）导设备（bèi）组成（chéng）。能量吸收（shōu）装（zhuāng）置（zhì）与拦截（jié）网相连（lián），其作用是吸收无人机撞网的能量，避免无人机（jī）触网后在网上（shàng）弹跳（tiào）不停受损。自动引导设备一般是一部置于（yú）网后的电视摄像机，或是装在拦（lán）截（jié）网架上的红（hóng）外（wài）接收机，由它们及时向（xiàng）地（dì）面（miàn）站（zhàn）报告无人（rén）机（jī）返航路线偏差。

5.气垫着陆

无人（rén）机机腹四周装（zhuāng）上“橡胶（jiāo）裙（qún）边”，中间有一（yī）个带孔的气囊。发动机把空气（qì）压（yā）入气（qì）囊，压（yā）缩空气从（cóng）气囊孔喷（pēn）出，在机腹下形成高压空气区—气垫。

气垫着陆最大的优（yōu）点（diǎn）是：无人机（jī）能在未经平（píng）整的地面（miàn）、泥地、冰雪地或水（shuǐ）上（shàng）着陆（lù），不（bú）受地形条件限制。其次大小无人机都可以使用，回收率高。

6、无（wú）人机飞行平（píng）台（tái）

无（wú）人机的飞行平（píng）台主要由六大部分组成：机身、机翼、尾翼、起落装置、飞行自动控制系统和动力（lì）系统。

1.机身

机身主要用来装（zhuāng）载发动机、燃油、任务设备、电源、控制操纵系（xì）统等，并通过它将机翼、尾翼、起落架等部件（jiàn）连（lián）成一个整体（tǐ）。

2.机翼

机（jī）翼（yì）是飞行器用来（lái）产生升（shēng）力的主（zhǔ）要（yào）部件。固定翼无人机的机（jī）翼（yì）有（yǒu）平直（zhí）翼、后掠翼（yì）、三角翼（yì）等。下（xià）图（tú）是一些常见（jiàn）的机翼：

平直翼比较适（shì）用于低速飞行器，后（hòu）掠翼和三（sān）角翼比较适合高速飞（fēi）行（háng）器。

机翼上一般（bān）还有副翼，用于控制飞机的倾斜，但（dàn）左（zuǒ）右副翼偏转（zhuǎn）方向不同时，就会（huì）产生滚（gǔn）装力矩，是飞行器产生倾斜运动。

3.尾（wěi）翼

尾（wěi）翼分垂直（zhí）尾（wěi）翼和（hé）水平尾翼（yì）两部分。对于一些结构比较特殊的无人机来说，可能（néng）会不（bú）设（shè）垂直尾翼或水平尾翼。

垂直尾（wěi）翼：垂（chuí）直安装在机（jī）身尾部，主要（yào）功能为保持机体的方（fāng）向平衡和操纵。通常（cháng）垂直尾翼后缘有用（yòng）于（yú）操纵（zòng）方向（xiàng）的方向舵。

水平尾翼：水平（píng）安装（zhuāng）在机身尾部，主要（yào）功能（néng）为（wéi）了保（bǎo）持俯仰平衡（héng）和俯仰操纵。

4.起落装（zhuāng）置

起落装置的功用是使（shǐ）无人机（jī）在地面或水面（miàn）进行起飞、着陆（lù）、滑行和停（tíng）放（fàng）。

起落装置对（duì）于无人机来说是形式最多样的一（yī）部分，这（zhè）是因为无人机有（yǒu）多种（zhǒng）发射/回收方式。大（dà）型无人（rén）机的起落装（zhuāng）置包含起落架和改（gǎi）善起落（luò）性（xìng）能的装置两（liǎng）部分，起飞（fēi）后起落架收起，减少飞行阻（zǔ）力；多数无人机的起落架很简单，飞行时也不收起；对于采用弹射、拦阻（zǔ）网（wǎng）等方（fāng）式进行发（fā）射（shè）/回收（shōu）的小型无人机就（jiù）不（bú）需要起落（luò）架；对于（yú）采用手（shǒu）掷发射（shè）的（de）小型无（wú）人（rén）机，就没有起落装置（zhì）；伞降回收的无人（rén）机着（zhe）陆装置可以说就是降（jiàng）落伞。

5.飞（fēi）行自（zì）动（dòng）控制系统

飞行自动（dòng）控制系统（tǒng）包括控制指令自（zì）动（dòng）形成装置和（hé）传输操（cāo）纵装（zhuāng）置。指令自动（dòng）形成装置包括自（zì）动（dòng）驾驶仪和相（xiàng）关（guān）的（de）传感（gǎn）器（qì）、导（dǎo）航设备；传输（shū）操（cāo）纵（zòng）装置包括从控制指令输出点到水平（píng）尾翼、副翼、方向舵（duò）等操（cāo）纵面，用来传递操纵（zòng）指（zhǐ）令，改（gǎi）变飞行状态的（de）所有装置（zhì）。

6.动力（lì）装置（zhì）

飞（fēi）机动力装（zhuāng）置是用来产（chǎn）生拉力（如螺旋桨飞机）或推力（如喷气（qì）式（shì）飞机），使飞（fēi）机（jī）前进的装置。现（xiàn）代无人机的动力主（zhǔ）要分为（wéi）涡轮喷气发动机和涡轮（lún）风扇发动（dòng）机两类（lèi）。 （来源（yuán）：互联（lián）网综合（hé）编辑）

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