KellyYin0816
共5条回答178浏览
-
-
浅谈多旋翼无人机任务系统的优秀论文
前言： 随着无人机产品的不断增加，市场之间的竞争力，也逐渐的提升，对此本项目研究出了更适合于工业控制、自动化装备等领域产品的多旋翼无人机，产品不仅定位合理，同时与其他产品存在一定的差异，该任务系统，是指先进智能装备数据链的无人多旋翼任务，存在较高的能量利用效率、载荷运输性能，是其它无人机产品，在技术方面不能相比的;制定合理的市场规划，会给企业带来一定的经济效益。
1 多旋翼无人机定义概述
我们常称无人飞行载具，为无人飞机系统，主要是利用无线电智能遥控设备，以及自带的控制程序装置，对于不载人的飞机进行操控。其中广义的无人机，包括狭义无人机以及航模。
多旋翼飞行器，主要由动力系统、主体、控制系统组成，动力系统包括电机、动力、电子调速器、桨;主体部分包括机架、脚架、云台;控制系统包括由遥控接收器、遥控组成的手动控制;地面站，以及由主控、GPS、IMU、电子陀螺、LED显示屏组成的飞行控制器。其中四旋翼，是一种4输入6输出的欠驱动系统;通过PID、，鲁棒、模糊、非线性、自适应神经网络控制。近年来，对于系统的控制功能的研究趋势，为大荷载、自主飞行、智能传感器技术、自主控制技术、多机编队协同控制技术、微小型化等方向。其中一些关键技术为，数学模型的建立、能源供给系统、飞行控制算法、自主导航智能飞行。
2 控制系统改进发展阶段
多旋翼无人飞行器的控制系统，最初是由惯性导航系统，借助了微机电系统技术，形成了EMES惯性导航系统;经过对于EMES去噪声的研究，有效的降低了其传感器数据噪音的问题，最后经过等速度单片机、非线性系统结构的研究、应用，最终在2005年，制作出了性能相对稳定的多旋翼无人机自动控制飞行器。对其飞行器的评价，可从安全性、负载、灵活性、维护、扩展性、稳定性几方面要素进行分析。具有体积小、重量轻、噪音小、隐蔽性强、多空间平台使用、垂直起降，以及飞行高度不高、机动强、执行任务能力强的特点;在结构方面，不仅安全性高、易于拆卸维护、螺旋桨小、成本低、灵活控制的特点。
3 技术原理
系统组成
无人多旋翼任务系统，总体技术方案框图如图1所示;如图所示，无人多旋翼任务系统，由无人机、地面工作站构成。无人机，由多旋翼无人机、任务载荷组成;地面工作站，由数据链通信单元、工业控制电脑、飞行控制摇杆等组成。
系统技术原理
多旋翼无人机，通过对于螺旋桨微调的推力，实现稳定的飞行姿态控制、维持。经过上述，对于多旋翼无人机、常规直升机、固定翼飞机的对比，可以明显的看出，多旋翼无人机，在任务飞行方面，具有多能量的优势，从而更好的执行完成飞行任务，改善了飞行姿态维持，消耗大量能量的缺陷，从而更好的保证了其能量利用率，直接产生续航时间、载荷运输性能的提升;在结构方面，做了大量的简化，省去了传动机构，使其运行噪音、故障概率、维护成本大大的降低。
无人机，与地面工作站之间的通信，通过设备数据链实现连接，起到通信中介的作用，同好也是无人机、地面工作站之间，实现地空信息交换的重要桥梁环节。以往无人机，对于地空信息的转换连接，只是普通的点对点通信，收到信号传输距离的影响，性能发挥受到严重的影响，只能实现一些简单遥控数据信号的传输。
但是本项目，对于无人多旋翼任务系统的研究，是通过数据链协议MAVLink的研究后，将其合理的嵌入到控制核心、地面数据链的ARM平台中，有效的改善了以往低空信息传输环节存在的问题，将其遥测、遥信、遥控、遥调、遥视这五遥很好的进行了统一，保证了通信之间的无障碍，从根本上解决了无人机和地面工作站的数据通信问题。其中涉及到的.五遥;其中遥测，是指对于远方的电压、电流、功率、压力、温度等模拟量进行测量;其中遥信，是指对于远方的电气开关、设备，以及机械设备的工作、运行等状态进行监视;遥控，是指对于远方电气设备、电气机械化装置工作状态的控制、保护;遥调，是指对于远方所控设备的工作参数、标准流程等进行设定、调整;遥视，是指对于远方设备的安全运行状态的监视、记录。
传统的无人机，在飞行时需要通过人工对于遥控器的操作，对其飞行姿态进行的控制，体现出其自动程序的不完善，功能单调等缺陷。但是本项目对于无人机的研究，在地面工作站，通过飞行任务规划软件的配套，有效的改善了以往功能单一的缺点，直接增加了其功能性。其中飞行任务规划软件，具备GoogleMap高速API接口，实现对于无人机飞行航线，在三维地图上的简易规划，同时也能对其航线进行启动，使其实现自动巡航、执行飞行任务、返航等操作。
4 技术关键点及创新点
技术关键点：
地空信息的的数据通信。
先进智能装备数据链协议MAVLink的应用，能够对其所有数据进行有效的整合，并全部归纳在数据链路中，整合五遥操作，有效的降低了多种通信制式、通信模块存在等方面的问题，提高了通信效率，保证了通讯功能得以有效发挥。
解决飞行姿态操控问题
嵌入式操作系统，在ARM处理器平台上的应用，加上陀螺仪等传感器、卡尔曼滤波等先进算法，从而更好的保证了控制系统的功能增加，除此之外，不仅实现了无人操作飞行，在飞行操纵方面，也有效的降低了能耗，增加了能量利用率。
在工业控制领域应用的扩展
本项目以同一载具+多种载荷的建设、研究思路，针对于型号相同的多旋翼飞行器，设计一样的数据、电气、机械接口的任务载荷，实现快速更换载荷，使其飞行任务之间，能够良好、稳定的切换、衔接，保证该系统的实用性，同时也减少了任务执行的成本。
增强地面工作站功能
通过C/S架构、C#语言、.net平台、三维GoogleMap、SQL数据库，以及地面任务规划软件、分析数据分析软件，从而更好的增强地面工作站的功能，以及自动化、智能化的程度,更好的为用户操作，带来更多的便利。
项目的技术创新性
在无人机、地面站，在植入数据链MAVLink的同时，加强整体系统功能的改进，有效的实现了五遥的综合统一。
卡尔曼滤波、四元数算法，加上嵌入式ARM平台，对其飞行姿态实现有效控制。
同一载具+多种载荷思路的研究，实现了无人机，对任务执行模式的有效转换。
同时地面任务规划软件、分析数据分析软件的应用，提高了系统的控制功能，以及系统智能化程度。
5 总结
综上所述，通过对于无人多旋翼任务系统的分析，发现我国针对于此方面的研究，仍存在很多不完善的地方，该项目通过C/S架构、C#语言、先进智能装备数据链、分析数据分析软件等，照比以往的无人机飞行器，在系统功能改进方面，实现了遥测、遥信、遥控、遥调、遥视的统一;在任务执行模式方面，实现了灵活转换;在飞行姿态方面，实现了智能操控;是在已有多旋翼飞控技术的基础上，有效的规避了其以往的缺陷，同时自主飞行控制软件编程，这种飞控任务的提供，有效的实现了飞行中，自主导航智能飞行。
-
-
-
行业主要上市公司：北方导航(600435)、洪都航空(600316)
本文核心数据：中国无人机市场结构、农林植保无人机发展情况
无人机在中国的起步较晚，且最开始主要用于中国军用领域。2014年，中国无人机行业贡献度主要以军用无人机为主，贡献率高达90%，而民用领域则仅占10%左右。但民用领域的需求规模在近两年得到较大的释放，尤其是2016年，无人机在消费级以及工业级层面得到了消费者以及行业客户的认可，并部分实现了规模化生产，民用领域无人机规模陡升，增速在50%-70%之间。
而根据公开资料显示，2020年我国民用无人机市场中，农林植保类无人机占比最多，占到了42%。电力巡检、物流运输、安防无人机的占比分别为19%、16%和14%，其他无人机占比9%。
应用领域广阔
农林植保无人机指用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人机由飞行平台(固定翼、单旋翼、多旋翼)、GPS飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或GPS飞控实现喷洒作业，可喷洒药剂、种子、粉剂等。
在林业中的应用主要可以分为事前预防、事中解决控制和时候补救三个方面。
高效节能易操作等优势明显
目前无人机在农作物的播种(授粉)、洒药、施肥，以及长势和病虫害的监测等方面无论与人工相比，亦或是与传统机械相比均具有明显优。以洒药为例，无人机撒药与手工撒药相比一方面可以提高效率节约资源，另一方面也可以提高食品安全和环境保护。
2020年大疆基本占领国内市场
我国农林植保型无人机发展起步较晚，直到2005年我国才开始自行研制农林植保无人机，并于2010年首次投入使用。直到2013年5月份，在国家农业部发布的《关于加快推进现代职务保护体系建设的意见》中明确指出加强农业航空建设，农林植保型无人机才进入了快速发展阶段。截至目前，我国农林植保领域的无人机市场基本被大疆公司占据，市占率在9成左右。
由于农林植保无人机在播种、授粉、撒药、施肥等方面能够极大得提升效率、节约资源等优势，近年来，国家不断出台相关政策，支持农林植保无人机的发展。
2020年农林植保无人机市场规模约68亿元
目前农业病虫害的预防多是靠经验总结，病虫害检测往往具有滞后性。这就导致我国的农产品用药不当或者用药过量，结果农产品中农药残留量往往超标，严重影响消费者的身体健康，也影响我国农产品在国际上的竞争力。除此之外，我国农业用地的土壤湿度的检测往往也具有滞后性，土壤严重缺水时才进行灌溉。这样一方面造成水资源的浪费，
另一方面耽搁农作物的生长，最终影响农作物的产量。我国是农业大国，有18亿亩的耕地，这为工业无人机在农林植保方面提供了广阔的空间。历经10年探索，我国植保无人机保有量和作业面积大幅增加。根据Frost&Sullivan披露的数据，2020年我国农林植保无人机市场规模在68亿元左右。
综合来看，考虑到我国国土面积辽阔，耕地、林地等自然资源丰富，而伴随着现代化的进程，务农务林人数有一定程度的减少，机械化、现代化、智能化转型是必行之路，因此农林植保无人机应用前景广阔。
以上数据来源于前瞻产业研究院《中国无人机行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
-
-
-
目前，很多飞手有接受AOPA认证机构培训考取合格证的需求，在接受培训前会有很多疑问，比如无人机的基础知识，培训学什么，考试靠什么。昆明俊鹰无人机针对这些疑问准备了简洁易懂的解答。什么是无人机？无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。无人机都有哪些？从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。什么是多旋翼无人机？拥有三个及三个以上旋翼的飞行器。什么是直升机无人机？由一个或两个具有动力的旋翼提供升力并进行姿态操作的飞行器。什么是固定翼无人机？由固定在机身上具有翼型的机翼，通过与来流的空气发生相对运动产生升力的飞行器。多旋翼无人机的优势：（1）体积小、重量轻、噪音小、隐蔽性好，适合多平台，多空间使用；（2）可以垂直起降，不需要弹射器、发射架进行发射；（3）飞行高度低，具有很强的机动性，执行特种任务能力强；（4）结构简单控制灵活，成本低，螺旋桨小，安全性好，拆卸方便，且易于维护。无人机应用在哪些领域？航空摄影、货物运输、政府民生、石油勘测、遥感航测。多旋翼运用领域：城市管理、农业、地质、气象、电力、电力巡检、抢险救灾、视频拍摄等行业。直升机运用领域？城市管理、农业、地质、气象、电力、电力巡检、抢险救灾、视频拍摄等行业。飞手的工作范围都有哪些？对飞机的组装与维护，飞行前的检查及飞行中对飞机的安全负责。无人机如何进行航拍？通过搭载云台与拍摄系统，进行第一人称视角的飞行。无人机起飞之前应该注意哪些检查？对飞机的检查：部件的衔接是否牢靠，布线是否安全，机载设备是否工作正常对地面的检查：地面通讯、操作系统工作是否正常；对环境的检查：周围环境是否适合作业及起降场地是否合理，空域有无申报。什么是地面站？架设在地面进行对无人机实时的监测及航线设定等预操作。什么是美国手？左手上下油门，左右方向，右手上下升降，左右副翼。什么是日本手？左手上下升降，左右方向，右手上下油门，左右副翼。什么是飞行记录本？记录从模拟器开始练习至目前的飞行经历的记录本。什么是GPS模式？对飞行器操作增加了由gps卫星进行的精确定位，可以精准定高和定点。什么是手动模式？GPS不参与飞行工作，飞行器不能定点和定高，由飞控本身的传感器进行增加稳定飞行操作的模式。学习无人机技术对我们有哪些帮助？成为一名经验丰富的飞手之前，首先应该清楚如何避免坠机？当无人机在高空飞行时，由于复杂的环境因素，当无人机处于失控的状态，一旦危险出现，可以挽回不必要的损失。个人自学时候着重学习什么？模拟器的练习、地面站的基本操作。模拟器是什么？借助电脑平台还原真实飞行。学习无人机门槛要求？年满17周岁、中等学历以上、身体健康、无犯罪记录。AOPA是什么？航空器拥有者与驾驶员协会。驾驶员合格证是否国际通用？中国（包括香港、澳门和台湾）的唯一合法代表。除在中国得到官方认可外，在全世界都是通用的。考核过后多久可以拿到证件？考试过后1个月的周期。证件有效期是多久？2年。无人机驾驶员需求量？目前全国对无人机驾驶员、机长的需求量大约在10万左右，但是真正符合资质的人目前只有2000余人。驾驶员、机长、教员三者的区别？驾驶员：视距内飞行（无人机驾驶员或无人机观测员与无人机保持直接目视视觉接触的操作方式，航空器处于驾驶员或观测员目视视距内半径500米，相对高度低于120米的区域内）机长：除视距内还可通过操作地面站进行对无人机在目视视距以外的运行教员：了解教学法等可进行对驾驶员及机长的培训。通过培训后，能用无人机进行什么样的工作？农业植保、遥感测绘、影视航拍等行业。通过学习薪酬待遇如何？通常飞手实习在3000+转正后上不封顶。什么是有基础班？入学前达到相对机型飞行技术标准要求，通过短期强化培训取得AOPA驾驶员合格证的学员。什么是无经验班？入学前对无人机简单了解，有过GPS模式飞行经历，以及想从事无人机行业的爱好者（就业）和企业培养人才为重点，通过中长期培训取得AOPA驾驶员合格证的学员。旋翼机型与固定翼机型考核项目都是什么？多旋翼或直升机：1.起飞，2.慢速自旋一周（360°），3.水平八字4降落固定翼：1.起飞（逆风）2.四边航线，3.水平八字，4.模拟发动机失效，5.降落（逆风）理论课都讲什么？1.无人机概述与系统组成2.民航法规与术语3.空域的飞行与申报4.航空气象与飞行环境5.无人机分类及主流布局形式6.无人机构造7.飞行原理与性能8.通信链路与任务规划9.所使用的无人机系统特性10.无人机飞行手册及其他文档实操课都讲什么？1.模拟飞行2.飞机拆装、维护、维修和保养3.地面站设置与飞行前准备4.起飞与降落训练5.紧急情况下的操纵和指挥拆装课都有哪些内容？无人机机械位的拆装，电子设备的安装及调试。口试都考哪些？飞行器的维护使用与拆装，飞行前检查，遥控器的使用与设置地面站都考哪些？航校规划、飞行中紧急事故的处理操作等理论未通过怎么办？与下期培训班学员一起进行考试，理论未通过不能参加实操考试。实操未通过怎么办？与下期培训班学员一起进行考试。多旋翼练习用什么机型？劲鹰650四轴练习机、劲鹰1000型八轴航拍航测无人机、劲鹰1600大型载重旋翼飞行平台直升机练习用什么机型？亚拓700L 、亚拓550L。固定翼练习用什么机型？劲鹰1型汽油航测航拍无人机、劲鹰2型垂直起飞固定翼无人机、劲鹰3型可垂直起飞悬停固定翼无人机。
-
-
-
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。下面是我为大家精心推荐的无人机应用技术论文，希望能够对您有所帮助。
无人机航测技术的应用分析
【摘 要】以生产项目为例，以无人机航测的技术流程为主线，介绍了无人机航测技术方面的应用分析。
【关键词】无人机、航测技术
【Abstract】Production project as an example, the unmanned aerial technology process, introduced the UAV aerial application analysis.
【Key woerds】UAV、aerial surveying technology
中图分类号：V279+.2文献标识码：A 文章编号：
0 引言
无人机航测遥感技术是继卫星遥感、飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术，在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种机动灵活、可以实现快速响应的一种航测技术。但也存在影像重叠度不规则、像幅小、影像倾角大、旋偏角大，影像有明显畸变等问题，这些情况都对现有无人机航测技术提出了挑战。
本文从生产案例出发，以无人机航测技术为主线，对生产过程中无人机航测出现的一些问题进行了分析探讨。
1 生产实践
主要技术依据
《无人机航摄系统技术要求》(CH/Z3002-2010);
《低空数字航空摄影规范》(CH/Z3005-2010);
《低空数字航空摄影测量内业规范》(CH/Z 3003-2010);
《低空数字航空摄影外业规范》(CH/Z 3004-2010) ... ...
数据源及预处理
数据源
本测区选用无人机航空摄影获取的真彩色影像，航摄面积为10平方公里。航摄仪采用Canon EOS 5DMarkⅡ，焦距为：35mm，相幅大小为：5616×3744，像元分辨率为。影像地面分辨率为米。
遥感影像预处理
无人机航空摄影采用的相机为非量测型相机，因此，在进行空中三角测量恢复影像空中姿态时，需要对相机进行像片畸变差改正。(相机畸变改正在四维公司检校完成)
无人机航测总体作业流程
无人机航空摄影
本次无人机航摄分两个架次进行，由GPS领航数据计算相对飞行高度。飞行质量和影像良好，影像清晰度高、色彩均匀、饱和度良好，能够表达真实的地物信息，可以满足1:2000成图要求。
像片航向重叠度为75%，旁向重叠一般为35%-45%，旋偏角一般控制在12度以下。
像片控制测量
像控点精度要求
像控点对最近基础控制点的平面位置中误差不大于米，高程中误差不大于米。
像控点布点方案
项目布点方案确定为双模型布点，全部布设为平高点。
像控点测量
在像控测量之前，首先对测区内收集到的已知控制点进行联测，检核控制点情况;为满足后续像控测量，联测已知点的同时加密了2个控制点。联测采用GPS静态相对定位方式施测，采用边连式的布网形式。全网共联测已有已知点4个，新设控制点2个，观测时具体技术参数依据规范，像控点采用GPS实时动态定位(RTK)的方法进行测量，满足要求。
空中三角测量
本项目采用Virtuozo工作站进行空三加密，根据航飞及影像分布情况，将空三区域分为两个加密区域网采用自动与手动相结合的方式进行空三加密，即采用自动匹配进行像点量测，剔除粗差。人工调整直至连接点符合规范要求，检查点平面中误差为米，高程中误差为米，最终加密成果符合1:2000数据采集要求。
数据采集
在空三完成后，利用空三成果进行单模型定向时我们发现有模型无法定向的情况，第一架次无法建立的模型有29个，占总模型数的4%。第二架次有67个无法建立的模型占总模型数的9%。主要原因为无人机航摄姿态不稳定导致的飞行倾角、旋偏角过大，航线弯曲、像片比例不一致等现象都是导致单模型定向精度差的原因。考虑到1:2000地形图精度要求，我们提出了如下解决方案：在测图定向超限点的周围进行野外实测用来检核分析数据并进行必要的修正。
项目精度报告
根据1:2000精度要求对测绘产品检进行了精度的统计，统计了3幅地形图，其中高程精度中误差最大为米，最小为米，从统计的结果看，粗差率比较高，有的达到了5%，平面精度中误差为米。
2 结 论
(1)无人机航空摄影测量技术应用于地形图的生产存在不确定性，比如，区域网整体加密精度评定良好，但单模型定向精度存在超限情况，在测图过程中表现为测图定向点和立体模型套合差大、接边误差大等，可以通过外业实测进行补充测量、验证。
(2)利用无人机航测进行航空摄影测量时，应采用试验区的作业方法，即在确定布点方案前选取一定面积的试验区进行布点方案试验，分析精度指标后确定作业方案。
(3)目前，无人机航测技术主要应用于载人飞机航测技术的补充方面，如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域，在载人机不便或无法完成的情况下，由无人机来完成。
参考文献：
[1] 范承啸，韩俊，熊志军，赵毅。 无人机遥感技术现状与应用[J] 测绘科学 2009，34(5)：214-215;
[2] 崔红霞，李杰，林宗坚，储美华。非量测数码相机的畸变差检测研究[J] 测绘科学2005，30(1)：105-107;
[3] 连镇华。无人机航摄相片倾角对立体高程扭曲的影响分析[J] 地理空间信息2010，8(1)：20-22;
作者简介：徐锦前(1982-)，男，辽宁铁岭人，工程师，主要从事摄影测量和地理信息系统建库等测绘工作。
点击下页还有更多>>>无人机应用技术论文
-
