無人機四大系統(tǒng)作用及發(fā)展趨勢

無人機是無人駕駛飛機的簡稱，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置的不載人飛機，可以在無人駕駛的條件下完成復雜空中飛行任務和各種負載任務，可以被看做是“空中機器人”。其中飛控系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈是無人機系統(tǒng)的關鍵技術，是現(xiàn)階段無人機廠商獲取競爭力的因素。下面重點介紹下四大系統(tǒng)的作用和發(fā)展趨勢。

飛控系統(tǒng)

飛控系統(tǒng)是無人機完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務和返場回收等整個飛行過程的系統(tǒng)。飛控對于無人機相當于駕駛員對于有人機的作用，是無人機的關鍵技術之一。飛控一般包括傳感器、機載計算機和伺服作動設備三大部分，實現(xiàn)的功能主要有無人機姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機任務設備管理和應急控制三大類。其中，機體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，是保證飛機控制精度的關鍵。在不同的飛行環(huán)境下，不同用途的無人機對傳感器的配置要求也不同。

飛控系統(tǒng)發(fā)展趨勢

未來對無人機態(tài)勢感知等方面的需求會要求無人機傳感器具有更高的探測精度和分辨率，因此國內(nèi)外無人機傳感器中大量應用了超光譜成像、合成孔徑雷達、超高頻穿透等新技術。

導航系統(tǒng)

導航系統(tǒng)向無人機提供參考坐標系的位置、速度、飛行姿態(tài)，引導無人機按照指定航線飛行，相當于有人機系統(tǒng)中的領航員。無人機載導航系統(tǒng)主要分為自主（慣性制導）和非自主（GPS等）兩種，但分別有誤差積累增大和易受干擾的缺點，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、高抗干擾性能，因此多種導航技術結合的“慣性+多傳感器+GPS+光電導航系統(tǒng)”將是未來發(fā)展的方向。

動力系統(tǒng)

雖然不同用途的無人機對動力裝置的要求不同，但都希望發(fā)動機具有體積小、成本低、工作可靠等特點。無人機目前普遍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；對于一次性使用的靶機，要求推重比高但壽命可以短(1-2h)，一般使用渦噴式發(fā)動機；低空無人直升機一般使用渦軸發(fā)動機，高空長航時的大型無人機一般使用渦扇發(fā)動機；微型無人機一般使用電池驅動的電動機，一般起飛質量小于10Kg、續(xù)航時間小于一小時。

動力系統(tǒng)發(fā)展趨勢

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生存力。

數(shù)據(jù)鏈

數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)是無人機的重要技術之一，負責完成對無人機遙控、遙測、跟蹤定位和傳感器傳輸，上行數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)對無人機遙控、下行數(shù)據(jù)鏈執(zhí)行遙測、數(shù)據(jù)傳輸功能。普通無人機大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈，而中高空、長航時無人機則都會采用視距和超視距衛(wèi)通數(shù)據(jù)鏈。現(xiàn)代數(shù)據(jù)鏈技術的發(fā)展推動著無人機數(shù)據(jù)鏈向著高速、寬帶、抗干擾等方向發(fā)展，無人機實用化能力也會越來越強。

隨著機載傳感器、定位的精確程度和執(zhí)行任務的復雜程度不斷提高，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，預計現(xiàn)有射頻數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率將會得到大幅提升，未來在全天候要求低的領域可能還將出現(xiàn)激光通訊方式。

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