無(wú)人機(jī)技術(shù)原理第一章無(wú)人機(jī)前沿技術(shù)無(wú)人機(jī)的智能化智能無(wú)人機(jī)概念無(wú)人機(jī)平臺(tái)上無(wú)人駕駛，因此，仿人工智能的感知環(huán)境和操控?zé)o人機(jī)的“智能化”技術(shù)，必然是無(wú)人機(jī)的發(fā)展方向。智能化技術(shù)主要體現(xiàn)在：1)智能感知與規(guī)避，通過(guò)智能方法（模糊算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法）對(duì)無(wú)人機(jī)各種傳感器收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，識(shí)別、決策等。2)智能故障識(shí)別，通過(guò)智能方法自動(dòng)監(jiān)測(cè)故障，自動(dòng)辨識(shí)故障度，自動(dòng)隔離故障，并通過(guò)飛行控制系統(tǒng)重構(gòu)方法和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)控制自修復(fù)。3)智能路徑規(guī)劃，使用智能算法，重新規(guī)劃最優(yōu)的路徑。4)智能飛行控制，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于飛行控制上，使其產(chǎn)生智能的控制飛行效果。“智能無(wú)人機(jī)”的發(fā)展，我們?cè)O(shè)想可分三個(gè)階段：（1）初級(jí)智能無(wú)人機(jī)，指具有一定的感受、識(shí)別、推理和判斷能力，可以根據(jù)外界條件的變化，在一定范圍內(nèi)自行修改程序、自主控制的無(wú)人機(jī)；（2）專用智能無(wú)人機(jī)，指對(duì)于一定專門任務(wù)要求研制的智能無(wú)人機(jī)，能夠在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中，根據(jù)環(huán)境變化，自動(dòng)調(diào)整航線和控制任務(wù)設(shè)備，獨(dú)立完成專門作業(yè)任務(wù)；（3）高級(jí)智能無(wú)人機(jī)，指不但具有感覺(jué)、識(shí)別、推理和判斷能力，而且根據(jù)所感知的外界條件的變化，自行修改程序的原則不是由人規(guī)定的，而是無(wú)人機(jī)自己通過(guò)學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲得修改程序的原則。智能無(wú)人機(jī)通常運(yùn)用人工智能技術(shù)及模擬人的思維方法，即具有與人腦的思維過(guò)程有一定的相似性的求解過(guò)程，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。高級(jí)智能無(wú)人機(jī)應(yīng)具有故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)、故障辨識(shí)的自修復(fù)控制技術(shù)，具有自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)控制能力。無(wú)人機(jī)的智能化智能無(wú)人機(jī)的感知能力無(wú)人機(jī)平臺(tái)上無(wú)人駕駛，因此，仿人工智能的感知環(huán)境和操控?zé)o人機(jī)的“智能化”技術(shù)，必然是無(wú)人機(jī)的發(fā)展方向。無(wú)人機(jī)要提高對(duì)環(huán)境的感知能力包括：1)視覺(jué)（光、色、圖像、夜視、光流、物體、三維視覺(jué)、變焦），無(wú)人機(jī)對(duì)環(huán)境的“第一視覺(jué)”感知和識(shí)別能力；2)觸覺(jué)（接觸、壓覺(jué)、滑動(dòng)覺(jué)），無(wú)人機(jī)對(duì)碰撞、起飛、著陸、滑跑的感知與量級(jí)測(cè)算能力；3)力覺(jué)（力、力矩），無(wú)人機(jī)對(duì)大氣壓力、空氣動(dòng)力力矩的感知與測(cè)量能力；4)接近覺(jué)（接近感知、距離)，無(wú)人機(jī)對(duì)障礙物的相對(duì)距離和接近速度的感知與測(cè)量能力；5)外部環(huán)境感知覺(jué)（溫度、風(fēng)力、雨水、霧霾），無(wú)人機(jī)適應(yīng)熱、冷能力，抗風(fēng)能力，抗雨水能力，霧霾識(shí)別能力；6)環(huán)境地理識(shí)別覺(jué)（地理位置、地理特性），無(wú)人機(jī)對(duì)所飛行經(jīng)過(guò)點(diǎn)的地理三維坐標(biāo)、相對(duì)高度的測(cè)量能力，對(duì)地理環(huán)境的特性（如平原、山脈、河流、海洋、森林）的感知能力。無(wú)人機(jī)的智能化無(wú)人機(jī)自主避障技術(shù)1.無(wú)人機(jī)常用測(cè)距傳感器無(wú)人機(jī)自主避障依賴于無(wú)人機(jī)相對(duì)于障礙物或飛行物之間距離的及時(shí)、精確的測(cè)量，這就需要測(cè)距傳感器。1)紅外測(cè)距傳感器2)激光測(cè)距傳感器3)光流傳感器4)超聲波測(cè)距傳感器5)測(cè)距雷達(dá)6)視覺(jué)避障無(wú)人機(jī)的智能化無(wú)人機(jī)自主避障技術(shù)2.無(wú)人機(jī)的規(guī)避系統(tǒng)與自動(dòng)控制無(wú)人機(jī)感知與規(guī)避系統(tǒng)包含感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和航跡規(guī)劃系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)環(huán)境感知與規(guī)避的實(shí)現(xiàn)，主要是由無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)完成的。當(dāng)無(wú)人機(jī)在預(yù)定航線計(jì)劃下運(yùn)行中遇有障礙物或飛行物沖突可能時(shí)，就需要重新規(guī)劃航線，完成如圖所示的過(guò)程控制。無(wú)人機(jī)自身軌跡重新規(guī)劃與控制無(wú)人機(jī)的編隊(duì)飛行編隊(duì)無(wú)人機(jī)的用途

無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)主要優(yōu)勢(shì)有：擴(kuò)大搜索范圍、提高偵查精度、提升整體作戰(zhàn)能力以及減小飛行阻力，增加飛行距離等。無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)飛行執(zhí)行任務(wù)，可以在一定程度上提高單機(jī)單次作戰(zhàn)任務(wù)的成功概率。在軍事偵察、目標(biāo)打擊、通信中繼、電子對(duì)抗、戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估和干擾誘騙等方面，無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)飛行可以提高單次完成任務(wù)的效率，因而無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)成為重要的發(fā)展趨勢(shì)。

無(wú)人機(jī)在編隊(duì)飛行執(zhí)行任務(wù)時(shí)，不僅需要解決單無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中必須的通信、數(shù)據(jù)融合、飛行控制等技術(shù)，還需要解決隊(duì)形保持、防撞避障、航跡規(guī)劃等問(wèn)題；需要協(xié)調(diào)整體編隊(duì)的執(zhí)行任務(wù)的效率和可靠性。無(wú)人機(jī)的編隊(duì)飛行編隊(duì)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)1.無(wú)人機(jī)的隊(duì)形結(jié)構(gòu)形式（1）相鄰無(wú)人機(jī)保持距離隊(duì)形，即機(jī)群中每一架無(wú)人機(jī)對(duì)與其相鄰的（包括前、后、左、右）無(wú)人機(jī)保持一定的距離，避免無(wú)人機(jī)之間的碰撞，如圖1所示，這是一種比較寬松的組織形式，保持一定的隊(duì)形。（2）“長(zhǎng)機(jī)-僚機(jī)”編隊(duì)，如圖2所示，這種隊(duì)形是將無(wú)人機(jī)群分為長(zhǎng)機(jī)和僚機(jī)，以“長(zhǎng)機(jī)帶僚機(jī)”來(lái)預(yù)設(shè)的編隊(duì)結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)機(jī)的航向速度、航向角和高度跟蹤，來(lái)調(diào)整僚機(jī)，達(dá)到保持編隊(duì)隊(duì)形的目的。（3）美國(guó)Saber等人從編隊(duì)隊(duì)形快速定位和隊(duì)形穩(wěn)定的角度考慮，提出了基于虛擬長(zhǎng)機(jī)和幾何中心的編隊(duì)結(jié)構(gòu)，虛擬結(jié)構(gòu)的編隊(duì)方式一般多采用虛擬長(zhǎng)機(jī)的辦法來(lái)協(xié)調(diào)其它飛機(jī)，這種方式可以避免“長(zhǎng)機(jī)-僚機(jī)”方式的干擾問(wèn)題，也避免了在編隊(duì)飛行過(guò)程中出現(xiàn)故障或戰(zhàn)斗損失時(shí)需要重新計(jì)算出所有編隊(duì)飛機(jī)位置的麻煩，但合成虛擬長(zhǎng)機(jī)和傳輸其位置，需要高通信質(zhì)量和高計(jì)算能力。圖1相鄰制約編隊(duì)形式圖2“長(zhǎng)機(jī)-僚機(jī)”隊(duì)形的跟隨形式無(wú)人機(jī)的編隊(duì)飛行編隊(duì)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)2.無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)的控制技術(shù)編隊(duì)無(wú)人機(jī)的航跡規(guī)劃是基于每一架無(wú)人機(jī)（大部分是相同的）的飛行性能、能源量、任務(wù)裝備性能以及自然地理環(huán)境等條件下，考慮編隊(duì)飛行的隊(duì)形保持、碰撞避免、安全飛行等各種約束條件，計(jì)算并選擇最優(yōu)或次優(yōu)的飛行航跡，盡最大可能地提升協(xié)同編隊(duì)作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)，完成預(yù)期作戰(zhàn)任務(wù)。多無(wú)人機(jī)編隊(duì)穩(wěn)定安全飛行在很大程度上取決于機(jī)群之間的信息交換和處理。無(wú)人機(jī)群與地面站之間信息傳輸，可以針對(duì)每項(xiàng)任務(wù)，創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)管理器和定制的任務(wù)規(guī)劃器，形成自主無(wú)人機(jī)群的執(zhí)行任務(wù)規(guī)劃。要想保持無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行時(shí)隊(duì)形，需要進(jìn)行編隊(duì)飛行控制。有人飛機(jī)引導(dǎo)無(wú)人機(jī)群作戰(zhàn)形式反制無(wú)人機(jī)技術(shù)無(wú)人機(jī)自我約束控制技術(shù)反制無(wú)人機(jī)探測(cè)技術(shù)飛行端約束中國(guó)空管和民航管理?xiàng)l例生產(chǎn)端的安全管控《工業(yè)和信息化部關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范民用無(wú)人機(jī)制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》1.對(duì)于高空無(wú)人機(jī)的探測(cè)技術(shù)2.無(wú)線電偵測(cè)無(wú)人機(jī)技術(shù)3.光電偵測(cè)無(wú)人機(jī)技術(shù)4.聲波偵測(cè)無(wú)人機(jī)技術(shù)5.綜合偵測(cè)無(wú)人機(jī)技術(shù)

反制無(wú)人機(jī)攔擊技術(shù)1.電子干擾反制無(wú)人機(jī)技術(shù)2.無(wú)線電劫持無(wú)人機(jī)技術(shù)3.模擬GPS電子欺騙反制無(wú)人機(jī)技術(shù)4.高射槍炮反制無(wú)人機(jī)技術(shù)5.導(dǎo)彈反制無(wú)人機(jī)技術(shù)6.激光反制無(wú)人機(jī)技術(shù)7.聲波反制無(wú)人機(jī)技術(shù)8網(wǎng)捕無(wú)人機(jī)技術(shù)無(wú)人機(jī)的新構(gòu)型無(wú)人機(jī)由于成本低、相對(duì)體積小，無(wú)重大事故，因此，引起更多的人思考、設(shè)計(jì)和創(chuàng)造新形式的飛行器，如圖所示為各種構(gòu)型的無(wú)人機(jī)。形形色色的無(wú)人機(jī)無(wú)人機(jī)的新構(gòu)型非常規(guī)布局固定翼無(wú)人機(jī)1.鴨式布局2.無(wú)尾式布局3.多翼布局4.飛翼式布局非常規(guī)布局旋翼無(wú)人機(jī)單旋翼布局無(wú)人機(jī)通常稱為無(wú)人直升機(jī)。多旋翼無(wú)人機(jī)通常指多個(gè)螺旋槳無(wú)人機(jī)，有四軸螺旋槳形式、六軸螺旋槳形式、八軸螺旋槳形式和更多的偶數(shù)螺旋槳無(wú)人機(jī)。垂直起降組合式無(wú)人機(jī)傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)也是為了解決垂直起降問(wèn)題，但其旋翼可以兩用自旋翼無(wú)人機(jī)這種無(wú)人機(jī)的主旋翼并無(wú)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，而是依賴無(wú)人機(jī)前進(jìn)（通常安裝有一個(gè)尾推螺旋槳）時(shí)的阻力帶動(dòng)旋翼自轉(zhuǎn)。無(wú)人機(jī)的新構(gòu)型微型無(wú)人機(jī)

微型無(wú)人機(jī)又稱微型飛行器（MAV），通常指小于15cm或重量小于250g、并具有自主控制導(dǎo)航能力、可執(zhí)行一定任