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無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，主要是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝備操縱的不載人飛機。

無人機起源

無人機做早在20世紀20年代出現(xiàn)的，1914年***次世界大戰(zhàn)中有人研制一種不用人駕駛，而用無線電操縱的小型飛機?，F(xiàn)代***是推動無人機發(fā)展的基本動力。世界***架無人機誕生于1917年，而無人機真正投入作戰(zhàn)始于越南***，主要用于***偵查。

1982年以色列與敘利亞在貝卡谷***中，以色列使用無人機進行偵察、干擾。誘敵，無人機的作用再次被重視和開發(fā)。

1991年初的海灣***中無人機已成為“必須有”的戰(zhàn)場能力，六套先鋒無人機系統(tǒng)參展。提供了***、近實時。全天時的偵察、監(jiān)視、目標捕獲、攔截和戰(zhàn)損評估。

科索沃***是歷次***中無人機架次相當多的一次，也是發(fā)揮作用相當大的一次。

1995年***次俄羅斯車臣反恐***和1999年第二次俄羅斯車臣反恐***中，俄軍使用了無人偵察機對**進行偵察和監(jiān)視，尤其在第二次車臣***中，俄軍的“蜜蜂”無人偵察機偵察了大量叛軍資料，為俄軍精確打擊提供準確資料。

前述***中，無人機擔(dān)當?shù)闹饕莻刹斓慕巧?，在阿富?**中，美國用“捕食者”作為載機，發(fā)射了“AGM-114C”“海爾法”空地導(dǎo)彈，***在實戰(zhàn)中實現(xiàn)了無人機發(fā)射導(dǎo)彈直接對地定點攻擊，進一步發(fā)展了作戰(zhàn)無人機的功能，也是對無人作戰(zhàn)飛機的實戰(zhàn)使用進行了驗證，真正開始了無人化***的起步。

無人機的種類

按功能無人機可以分為***無人機和民用無人機兩大類。

***無人機又分為信息支援、信息對抗、火力打擊三大類;而民用無人機包括檢測巡視類無人機、通信中繼類無人機、遙感繪制類無人機和時敏目標打擊類無人機。本文重點討論民用無人機系統(tǒng)。

從技術(shù)角度，民用無人機一般可以分為：無人固定翼機)、無人直升機、無人多旋翼飛行器等。

1、固定翼無人機：

***：續(xù)航時間長、航程遠、飛行速度快、飛行高度高、負載能力強

缺點：起降受場地限制、不能在空中懸停

2、直升機無人機

***：載荷較大、可垂直起降、空中懸停、靈活性強

缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、維修成本高、續(xù)航時間短

3、多旋翼無人機

***：操作靈活、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、起降方便、可在空中懸停

缺點：續(xù)航時間短、負載能力弱、飛行速度慢

無人機主要硬件結(jié)構(gòu)

1、芯片

一個高性能FPGA芯片就可以在無人機上實現(xiàn)雙CPU的功能，以滿足導(dǎo)航傳感器的信息融合，實現(xiàn)無人飛行器的相當優(yōu)控制。

2、慣性傳感器

伴隨著應(yīng)用加速計、陀螺儀、地磁傳感器等設(shè)備廣泛應(yīng)用，MEMS慣性傳感器開始大規(guī)模興起，6軸、9軸的慣性傳感器也逐漸取代了單個傳感器，成本和功耗也進一步降低。

3、WIFI等無線通信

wifi等通信芯片用于控制和傳輸圖像信息，通信傳輸速度和質(zhì)量已經(jīng)可以充分滿足幾百米的傳輸需求。

4、電池

電池能量密度不斷增加，使得無人機在保持較輕的重量下，續(xù)航時間能有25-30分鐘，達到可以滿足一些基本應(yīng)用的程度，此外，太陽能電池技術(shù)使得高海拔無人機可持續(xù)飛行一周甚至更長時間。

5、云臺

安裝、固定攝像機的支撐設(shè)備，它要保證無人機在各種環(huán)境下做到穩(wěn)定拍攝。

6、飛機機體

包含螺旋槳、電機馬達、機體外殼等

7、相機等

包括4K、3D、高像素攝像頭等。

無人機主要系統(tǒng)

無人機系統(tǒng)主要由三部分組成，分別為飛行器平臺、控制站與通訊鏈路。

飛行器平臺：包括飛行機體結(jié)構(gòu)、動力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、通信系統(tǒng);

控制站：包括顯示系統(tǒng)、操縱系統(tǒng);

通訊鏈路：包括機載通訊與地面通訊。

1、飛控系統(tǒng)

飛控系統(tǒng)是無人機的“駕駛員”，是無人機完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)和返場回收等整個飛行過程的**系統(tǒng)。

飛控一般包括傳感器、機載計算機和伺服作動設(shè)備三大部分，實現(xiàn)的功能主要有無人機姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大類。其中，機身大量裝配的各種傳感器(包括角速率、姿態(tài)、位置、加速度、高度和空速等)是飛控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是保證飛機控制精度的關(guān)鍵。未來要求無人機傳感器具有更高的探測精度、更高的分辨率，因此**無人機傳感器中大量應(yīng)用了超光譜成像、合成孔徑雷達、超高頻穿透等新技術(shù)。

現(xiàn)有飛控系統(tǒng)是開源與閉源系統(tǒng)的結(jié)合。國內(nèi)***的無人機廠商，為了提高系統(tǒng)的化，則大部分在開源系統(tǒng)的基礎(chǔ)上演化出自己的閉源系統(tǒng)。相比開源系統(tǒng)，無人機廠商自身的閉源系統(tǒng)加入了許多優(yōu)化算法、簡化了調(diào)參與線束，變得更加簡單易用。

2、導(dǎo)航系統(tǒng)

導(dǎo)航系統(tǒng)是無人機的“眼睛”，多技術(shù)結(jié)合是未來方向。

導(dǎo)航系統(tǒng)向無人機提供參考坐標系的位置、速度、飛行姿態(tài)，引導(dǎo)無人機按照**航線飛行，相當于有人機系統(tǒng)中的領(lǐng)航員。

目前無人機所采用的導(dǎo)航技術(shù)主要有慣性導(dǎo)航、定位衛(wèi)星導(dǎo)航、地形輔助導(dǎo)航、地磁導(dǎo)航、多普勒導(dǎo)航等。

無人機載導(dǎo)航系統(tǒng)主要分非自主(GPS等)和自主(慣性制導(dǎo))兩種，但分別有易受干擾和誤差積累增大的缺點，而未來無人機的發(fā)展要求障礙回避、物資或武器投放、自動進場著陸等功能，需要高精度、高可靠性、高抗干擾性能，因此多種導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合的“慣性 + 多傳感器 +GPS+ 光電導(dǎo)航系統(tǒng)”將是未來發(fā)展的方向。

3、動力系統(tǒng)

目前民用工業(yè)無人機以油動為主，消費級無人機以電動為主。

不同用途的無人機對動力裝置要求也不同。低速、中低空小型無人機傾向于活塞發(fā)動機，低速短距、垂直起降無人機傾向渦軸發(fā)動機，小型民用無人機則主要采用電動機、內(nèi)燃機或噴氣發(fā)動機。

渦輪有望逐步取代活塞，新能源發(fā)動機提升續(xù)航能力。

級無人機目前***采用的動力裝置為活塞式發(fā)動機，但活塞式只適用于低速低空小型無人機。隨著渦輪發(fā)動機推重比、壽命不斷提高、油耗降低，渦輪將取代活塞成為無人機的主力動力機型。

太陽能、氫能等新能源電動機也有望為小型無人機提供更持久的動力。

4、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)(通信系統(tǒng))

數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)(通信系統(tǒng))是無人機和控制站之間的橋梁，是無人機的真正價值所在。

上行通信鏈路主要負責(zé)地面站到無人機的遙控指令的發(fā)送和接收。

下行通信鏈路主要負責(zé)無人機到地面站的遙測數(shù)據(jù)、紅外或電視圖像的發(fā)送和接收。

普通無人機大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈，而中高空、長航時無人機則采用超視距衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)鏈。

現(xiàn)代數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展推動者無人機數(shù)據(jù)鏈向著高速、寬帶、保密、抗干擾的方向發(fā)展。隨著機載傳感器、定位的精細程度和執(zhí)行任務(wù)的復(fù)雜程度不斷上升，對數(shù)據(jù)鏈的帶寬提出了很強的要求，未來隨著機載高速處理器的突飛猛進，預(yù)計幾年后現(xiàn)有射頻數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率將翻倍，未來可能還將出現(xiàn)激光通訊方式。