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射/回收方式。大型无人机的起落装置包含起落架和改善起落性能的装置两部分,起飞后起落架收起,减少飞行阻力;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、拦阻网等方式进行发射/回收的小型无人机就不需要起落架;对于采用手掷发射的小型无人机,就没有起落装置;伞降回收的无人机着陆装置可以说就是降落伞。

(5) 飞行自动控制系统

飞行自动控制系统包括控制指令自动形成装置和传输操纵装置。指令自动形成装置包括自动驾驶仪和相关的传感器、导航设备;传输操纵装置包括从控制指令输出点到水平尾翼、副翼、方向舵等操纵面,用来传递操纵指令,改变飞行状态的所有装置。

(6) 动力装置

飞机动力装置是用来产生拉力(如螺旋桨飞机)或推力(如喷气式飞机),使飞机前进的装置。现代无人机的动力主要分为涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机两类。

8、数据链

无人机的数据链路用于在无人机飞行过程中,连接飞行器平台和地面操控指挥人员与设备的信息桥梁,基本功能是传递地面遥控指令,遥测接收无人机的飞行状态信息和传感器获取的情报。无人机数据链路的概念如下图:

无人机数据链路在功能上包括一条用于地面控制站对飞行器及机上设备控制的上行链路(也叫指挥链路)和一条用于接收无人机下行链路。上行链路一般带宽为10kbps~200kbps,无论何时地面控制站请求发送命令,上行链路必须保证随时传送。下行链路提供两个通道,一条用于向地面控制站传递当前的飞行速度、发动机转速以及机上设备状态等信息(也称为遥测信道),这个信道带宽较小,类似于指挥链路。第二信道用于向地面控制站传递传感器信息,大概带宽为300kbps~10mbps。

有时,无人机数据链还使用通信卫星进行数据传输,下图是美国无人机全球鹰的通讯结构。

无人机视距状态空地直接链路根据传输距离可采用不同的波段,中远距离使用C/X波段,中近距离使用Ku/Ka波段,向地面部队通信使用L波段。下表给出了全球鹰通信系统的性能参数:

由上可看出,采用Ku、X波段和各种PSK调制方式通信,可获得较高的通信速率,能够传递测控信息和探测数据。采用UHF波段时,通信链路一般式低速链路而且只能满足测控信息传输。在采用Ku、X波段通信时虽然能够获得较高的通信速率,但其天线尺寸、重量较大,难于满足中小型无人机的载荷要求。

在这种通信模式下,发射和回收分队通过视距数据链控制全球鹰的发射和回收。地面控制站在飞机起飞后借助Ku波段卫星通信链接,对全球鹰进行控制或接收传感器数据。

9、任务载荷

任务载荷是指安装在无人机上用于完成特定任务的设备或产品。这些任务载荷分为3大类:侦察监视类载荷、通信类载荷和武器类载荷。

9.1侦察监视类载荷

(1)光学照相机 光学照相机(PC)是一种古老的光化作用成像设备,也是最早装上无人机使用的侦查设备。其最大优点是具有极高的分辨率,目前其它成像探测器还无法达到。但其缺点是需要回收冲洗,不能满足实时情报的军事需要。现在正逐步被电视摄像机取代。 (2)红外行扫描器

红外行扫描器(IRLS)是一种热成像装置,它利用扫描镜收集地面红外辐射并投射到红外探测器上,形成红外图像信号,如果用其调制光源并记录在感光胶片上,就构成了红外照相机;也可以用这种红外图像信号调制视频通道,经过数据传输系统发回地面接收站。

红外行扫描器属于机载无源探测夜视设备,其最大的优点是能探测地面物体自然的红外辐射而不借助环境光的照射,因此可进行夜间监视和侦察,不仅自身隐蔽性好,而且不受一般目视伪装的欺骗。

红外行扫描仪同样存在实时性差的问题,趋向于被前视红外器件所代替。 (3)前视红外设备

前视红外(FLIR),即热成像器(TI),是一种通过光学系统把景物红外辐射成像在红外敏感器件阵列上,并转换为视频电信号的红外成像探测器。前红外技术复杂、造价高,但它是高性能昼夜全天候无人侦察机不可替代的设备,它通常与电视摄像机或激光测距器/照射器综合成多探测转塔,昼夜执行多种任务。 (4)电视摄像机

无人机上使用的电视摄像机都是电荷耦合器件(CCD)电视摄像机。它是一种体积小、质量轻、功耗低、灵敏度高、抗冲击振动和寿命长。目前在昼间图像情报探测设备中占统治地位。

(6) 合成孔径雷达(SAR) 无人机传统上一直使用轻、小型光电成像探测设备,但他们的不足之处在于探测距离短,受云雾雨雪气象条件限制,也不能探测距离,而这些都是机载雷达的长处。但雷达属于有源探测设备,一般体积、重量和功耗较大,很少有无人机能承受得了。 目前专家们认为无人机有源成像探测设备的发展方向是合成孔径雷达(SAR)。合成孔径雷达采用侧视天线阵,利用载机向前运动的多普勒效应,仿真特大天线或孔径。它发射信号到目标并测量回波能量,利用多普勒效应构成高分辨率图像,实际上是一条回波地图,各像素的亮度代表雷达返回天线的强度。同时,飞机速度越快,多普勒频移越大,距离分辨率也越高。逆合成孔径雷达(ISAR)是利用目标而不是无人机(发射机)移动造成的多普勒效应来产生合成孔径,导出相对无人机的周期性移动。额外增加信息处理,合成孔径雷达就具有逆合成孔径雷达和活动目标指示器(MTI)的功能。

合成孔径雷达特别适合高空长航时战略侦察无人机。因为飞得高,雷达观测范围扩大,受地形掩蔽影响小,并且能减少防空高炮和地空导弹的威胁。 合成孔径雷达的小型化、轻量化和增强处理能力是未来发展方向。 (7) 多探测转塔

多探测器转塔是把前视红外、电视摄像机、激光测距/照射器等2、3种探测器综合进转塔形式的多轴陀螺稳定平台(万向支架)内的无人机多任务光电探测系统。各种探测器都有自己的独特优点以及应用范围。如电视摄像机具有较高的分辨率和彩色图像,但仅能工作于昼间,而前红外最适合夜间探测目标,二者结合就能够24小时昼夜执行监视和侦察任务。但电视摄像机和前红外都是无源成像探测器,他们不能测量目标的距离,如果与激光测距器和激光照射器这种有源精确制导设备结合就能成为精确制导武器的瞄准系统。探测器以及平台和稳定系统都装进开有1个或数个光窗的保护罩内。转塔通常装载无人机的机

身下部,能相对无人机转动。

9.2通信类载荷

无人机经常被用于执行通信中继和通信情报了任务。

通信中继是把无人机作为一个机载通信节点,有效地扩展扩展其现在的陆地通信范围,满足战术通信需求方面占有优势。

通信情报包括3方面的内容:对发射源进行定位、接收信号和对接收到的信号进行分析。

9.3武器弹药类载荷

武器载荷是用于打击目标的武器。主要是小型炸弹、各种制导炸弹和导弹。

10、飞行管理计算机系统

由于无人机只能通过遥控、程序控制或者两者结合的控制方式进行控制,因此,要适应当前环境的变化,保持稳定的飞行,完成侦察和攻击任务,要求飞行管理计算机必须具备良好的自主控制能力,并能根据现场态势的变化,调整飞行计划,协调任务分配,需求最优航迹。飞行管理计算机系统功能包括:

(1) 数据融合:接收基本传感器传送的数据,实现数据的综合处理和数据融合,使资

源共享。

(2) 任务决策:当无人机发现目标并经过目标识别和态势评估后,进行实时决策,即

根据当前态势和系统环境来判断我方状态是否适合攻击;当做出攻击决策后,根据当前情况,生成最优飞行轨迹,同时选择最优武器来获取最佳的杀伤效果。

(3) 任务协调:无人要完成侦察和攻击任务,首先要实现目标的检测和识别,包括运

动目标和静止目标的识别,因此要对侦察任务和飞行任务进行协调控制。当检索到目标后,根据飞机自身的性能和飞行过程中的导航数据、大气数据等,实时生成最优轨迹,同时协调火控、飞控、推进控制系统,使无人机迅速调整飞行状态,