无人机的图像处理综述

无人机图像处理综述

摘要：目标识别与跟踪技术是无人作战机实施攻击的关键步骤，本文从无人作战机的自动目标识别与跟踪的基本概念入手，以成像传感器的目标识别与跟踪为例，介绍目标识别、检测、跟踪等关键技术。

关键词：无人战斗机目标识别图像处理识别技术

一、引言

无人战斗机在最近几年成为无人机的发展热点。它的设计概念介于有人战斗机与导弹之间。无人战斗机不是孤立存在的，它是整个无人战斗机系统的一部分。无人战斗机系统有其独特的组成方式和管理模式。目前，无人战斗机的开发刚刚处于起步阶段。为了发展无人战斗机，有许多关键技术值得注意，特别是目标识别技术。它主要包括视觉图像预处理，目标提取、目标跟踪、数据融合等问题。其中，运动目标检测可采用背景差法、帧差法、光流法等，固定标志物检测可用到角点提取、边提取、不变矩、Hough 变换、贪婪算法等，目标跟踪可以分析特征进行状态估计，并与其他传感器融合，用到的方法有卡尔曼滤波、粒子滤波器和人工神经网络等。还有很多方法诸如全景图像几何形变的分析或者地平线的检测等没有进行特征提取，而是直接将图像的某一变量加到控制中去。

实际应用中，上述问题的进一步解决受到很多因素的制约。由于无人机的动力、载重、装配空间等物理条件的限制以及飞行速度更快，使得算法处理需要更少的延时。而且，无人机稀疏的室外飞行环境使得适用于地面机器人的算法不适用于无人机。同时，模型的不确定性，噪声和干扰，都限制了实物实验的成功。所以，如何将地面机器人的视觉导航成果应用到无人机视觉导航中去，如何提高无人机的算法速度并不过分损失导航精度，如何面对无人机自身模型的不确定度以及外界噪声的干扰，如何适应无人机所处的标志物稀疏的飞行环境，这些问题都需要更进一步的探讨。

二、无人机图像处理技术现状

1979年，Daliy等人首先把雷达图像和Landsat.MSS图像的复合图像用于地质解释，其处理过程可以看作是最简单的图像融合。1981年，Laner和Todd 进行了Landsat. RBV和MSS图像融合试验。

到20世纪80年代中后期，图像融合技术开始引起人们的重视，陆续有人将图像融合技术应用于遥感多谱图像的分析和处理。

到20世纪80年代末，人们才开始将图像融合应用于一般图像融合(可见光、红外等)。多波段SAR雷达相继开发使得对多波段的SAR图像数据融合技术的研究成为可能，特别是美国宇航局1993年9月成功发射了全世界第一部多波段(L,C, X波段)、多极化、多投射角空间SAR之后，为多波段的SAR图像融合提供了坚实的物质基础。

20世纪90年代后，图像融合技术的研究呈不断上升趋势，应用的领域也遍

及遥感图像处理、可见光图像处理、红外图像处理、医学图像处理等。尤其是近几年，多传感器图像融合技术已成为计算机视觉、自动目标识别、机器人、军事应用领域的研究热点。

多传感器图像融合在无人机应用方面的研究越来越多。美军广泛使用了各种无人侦察机，特别是。‘捕食者”中高空长航时无人机和“全球鹰”高空无人机。20世纪90年代的波黑冲突中，“捕食者”因未装合成孔径雷达(SAR)，只能在云层下飞行，参战的3架无人机就被击中2架，暴露出仅用光电型传感器侦察的致命弱点。目前美军几乎所的机载雷达都具有合成孔径成像的工作模式。现在“捕食者”无人侦察机装载有光电、红外和合成孔径雷达等图像传感器，主要完成实时战场图像侦察，是美军现役的性能最好的远程无人侦察机。该机1996年首次应用AN/ZPQ-1型合成孔径雷达，对地面固定和移动目标进行实时成像侦察;再加上先进的‘。天球”光电/红外侦察平台(装有高分辨彩色电视摄像机、三代红外热像仪和激光测距/目标指示器)，因而首次在无人机平台上实现了全天候的实时图像侦察。PQ-4A“全球鹰”高空无人侦察机上的核心是休斯飞机公司负责研制的集成侦察传感系统。它是一个由具有移动目标识别功能的合成孔径雷达、高分辨率光电照相机、红外传感器等多种侦察仪器组成，采用现有商用技术的任务平台，能同时收集雷达和光电图像，通过集成的图像处理器进行实时处理。

无人机拍摄的相片

三、无人机图像识别技术发展趋势

无人侦察机活动图像实时传输的特点：有一定的速高比，图像内目标像素小，目标数量大，图像是满屏运动，帧间相关性较差，为了保证侦察图像信息远距离传输的高准确性和高可靠性，要求侦察图像信息必须分辨率高、失真小，而

且传输带宽尽可能窄。因此，中远程无人机侦察信息必须采用一种特殊的数字化压缩传输体制，选择合适的压缩算法，利用专用图像处理芯片来实现侦察信息安全传输。无人机高精度定位技术。对无人机的遥控遥测，导航定位及传播信息不仅要求实时性强，而且要求精度高，遥控指令完成对飞机及任务设备的实时控制，遥测信息实时反映飞机及任务设备的状态。导航定位信息必须有较高的实时性和精度。以往无人机系统是靠无人机综合测控系统的斜距/方位（R/A）数据或靠GPS系统独立定位的，目前无人机的导航定位技术向惯导、GPS和GLONASS组合导航定位的方向发展。现在无人机系统中大都已采用组合定位方式，这不仅提高了定位的实时性，同时也提高了定位精度。无人机抗截获传输技术。用于战场复杂电子环境中的无人机系统，为了提高系统的生存能力，需要进一步采取抗干扰和保密措施。研究全数字化扩频解扩技术，其中包括零中频处理技术、高增益的数字相关处理技术和高速信号处理技术。探讨跳频与直接序列扩频相结合抗截获信息传输技术，其中包括高速稳定的频率综合器技术和扩频跳频结合的捕获跟踪技术。单站多目标测控技术。包括多目标测控体制的研究；多目标测控、侦察信息融合技术研究；多目标控制处理技术研究；多目标的综合航迹参数处理显示技术研究；各军兵种使用的无人机获取的情报将融人CISR网，实现资源共享。无人机图像图像融合(Image Fusion)是以图像为研究对象的数据融合，是指在同一时间，将同一景物的不同波段或来自不同传感器的两个或两个以上的图像进行处理，形成一幅合成图像，以获取更多的关于目标信息的图像处理过程。图像融合在军事领域的应用主要是目标识别、目标跟踪、态势分析、威胁判断及辅助决策等方面。

不同类型传感器图像反映的对象的特征不尽相同。例如:可见光图像地物目标易于区分，雷达能提供高精度的距离信息，而红外传感器能提供形状信息等。多传感器图像融合研究的主要内容就是充分利用各种类型的图像资源，获得同时具有较高光谱信息和空间分辨率的目标信息，以利于目标的定位、识别、检测等后续处理。具体来说，通过对来自多个传感器的图像进行融合处理后，获得的融合图像包含了任何单一传感器均无法提供的信息。概括地说，图像融合具有以下优点:

(1)增加图像的标识度和可靠性。不同传感器对同一目标图像信息的置信度或精度是不同的，多通道提供的信息表现为冗余信息，这些冗余信息的融合可以减小整体对目标认识的不确定性，从而提高系统认识该特征的精确度。并且，当有传感器工作不正常或损坏时，提供冗余信息的多传感器能提高系统的可信赖性，即具有良好的鲁棒性。

(2)信息互补性。从多传感器获得的互补性信息经过融合，可获取单一传感器所无法得到的景物特征，融合后的图像包含了更为精确、全面、丰富的信息，更符合人或机器的视觉特性，更有利于对图像进行进一步分析处理。

(3)工作范围宽。在不利的环境条件下(例如烟、尘、云、雾、雨等)，通过多传感器图像融合可以改善检测性能。例如，在恶劣环境下，可见光图像质量差(甚至无法看清目标)，而红外传感器对烟、云、尘和雾却有较强的穿透能力，尽管信号会有些衰减，但仍然可获得较清晰的图像。

(4)抗干扰能力强。不论何种单一传感器，都有被干扰的可能，但是采用多传感器融合，被干扰的可能性大大降低。

(5)高性能价格比。随着传感器数目的增加，系统成本将增加，但其增加比例小于系统得到的信息量的增加比例，可以这么说，一个多传感器系统相对于多

个单传感器系统，可以用更小的费用获得更多的信息量。

通过无人机机载多传感器图像融合，能够使无人机更好地执行空中侦察、战场监视和战斗毁伤评估等任务。利用图像融合技术分析和综合利用无人机机载SAR、红外、激光、电视等传感器信息己成现代作战指挥系统的迫切需要。多平台和多传感器的图像融合与只使用一种传感器或只对不同传感器获得的信息进行简单的合成相比，对提高指挥系统的性能提供了许多潜在的有利因素为了我国的军事技术，迫切需要开展无人机机载多传感器图像融合技术的研究。

图3 无人机图像识别流程

图4 无人机图像识别样例

四、未来无人机发展趋势

无人机自主着陆的视觉识别与定位系统的研究是一个具有挑战性的课题，也是现在发展无人机新技术的迫切需要。由于个人能力有限，论文中难免存在不足之处。对今后的研究工作有以下几点想法:

1.无人机机载多传感器图像与非图像信息之间的融合。这是目前研究较少的领域。将目标的非图像信息，诸如角度、距离等位置信息应用到目标图像处理。将图像中提取的目标角度和速度信息与非图像信息融合。

2.视觉识别与定位系统、惯导系统、高度表系统和其它传感器之间的信息融合。

3.考虑通过卡尔曼滤波等技术获取角速度、线速度、角加速度等控制系统所需要的参数。

4.逐步设计并实现各硬件系统，从纯数字仿真逐渐转变为半实物、全实物仿真。

参考文献

[1]唐小明、夏明革、李炳荣等，无人机机载多传感器图像融合评述，海军航空工程学院学报，2005, 20 (5): 505-509

[2]丁萌，基于计算机视觉的无人机自主着陆方法研究，硕士学位论文，南京航空航天大学，2006年1月

[3]徐廷学，曹云峰，罗锋，某型无人机自动着陆系统研究，南京航空航天大学学报，1997,29(5): 523-52

[4]李邵燕，基于视觉的无人战斗机自主着陆研究，博士学位论文，北京航空航天大学，2004年1月

[5]何友、王国洪、路大信等，多传感器信息融合及应用，北京:电子工业出版社，2000年11月

[6]何友、夏明革、苏峰，等，图像融合技术检测低可观测目标评述，海军航空工程学院学报，2003, 18 (5): 500^-507

浅谈无人机的发展现状及发展趋势

浅谈无人机的发展现状及发展趋势研究 【摘要】随着世界科技的进步，计算机技术日新月异，人工智能、云计算已经得以实现，智能化、信息化和自动化的时代已经到来，无人飞机就是新科技下的产儿。无人机能有效的利用人工智能、自动驾驶和信号处理等高精尖核心技术，由于其体积小、航程远及无人驾驶等优势，现在广泛应用到军事领域，用于侦查、干扰，战场目标摧毁等，效果极佳，受到各国军事管理部门的重视。本文就无人机发展的现状及其未来可能出现的发展趋势进行研究，尝试解开无人机的面纱，让更多的人了解无人机。 【关键词】无人机；发展现状；发展趋势；军事领域 随着科技的发展，人们对未知领域的探索也拉开帷幕，面对着高风险、高强度的任务，人们开始利用无人机替代有人飞机来执行，这也是大势所趋，形势所迫。无人飞机其实就是一种由无线电遥控控制的设备，有的是利用预编程序操控，又被人称为遥控驾驶航空器。目前在军事领域发展较为迅速，在一些科技发达的国家已经得到广泛应用。本文对无人机的研究主要是以军用无人机为标本，因为它代表着最先进的无人机发展技术。 1、军用无人机的发展现状分析 对于无人飞机的研究和使用，最早出现在美国，1909年世界上第一架无人机在美国试飞，并取得了不错的成绩。接下来的几年里，英德两国也开始研究无人飞机，并且在1917年先后在此技术研究上取得成功。在无人机问世以来，军事领域显得兴趣盎然，现在对无人机的研究也多数是出于军事使用的目的。在20世纪60年代，无人机已经开始应用到军事领域，在美越战争中，美国就使用了这种无人机来进行军事侦察、空中打击和目标摧毁。但是，最经典的无人机作战运用，属于以色列人。在第四次中东战争中，以色列使用BQM-74C无人机，成功地摧毁了埃及沿运河部署的地空导弹基地。在以色列入侵黎巴嫩时，利用猛犬无人机摧毁了黎巴嫩一些重要的导弹基地。美国在出兵阿富汗和袭击恐怖组织的时候也大量使用了无人飞机，并且在使用中也收到了一定的效果。在20世纪末，很多的国家已经研制出新时代的军用无人机，并且纷纷应用到军事领域，用于战场情报侦察、低空侦察和掩护、战场天气预报、战况评估、电子干扰和对抗、目标定位摧毁等，一定程度上改变了军事战争和军事调动的原始形式。 2、军用无人机的类型研究 随着科学技术的发展，军用无人机的发展日趋成熟，它与有人机相比具有相当大的优势，比如，相对于有人机来说，无人机的操作简单，材料花费较小，关键是可以无飞行员亲自操作，伤亡率低；无人机顾名思义隐蔽性较好，不易暴漏，获取情报的真实度较高，生命力极强；另外，就是无人机的跑距离较短，易于起飞和降落。 就目前对无人机的研究来说，掌握此技术的国家已经有30多个，无人机的类型也有200种以上，军事无人飞机已经广泛应用到军事领域。就现在的军用无人飞机，按照及功能，可以划分为以下几个类型：靶机：主要用于训练飞行员和防空兵及测试其它防空兵器的性能；侦察机：主要用于战场相关情报的搜集和处理；诱饵机：主要是诱使敌雷达，进行空中打击；电子对抗机：主要是对敌机、指挥系统等开展电子干扰和信息侦；攻击机：主要是目标打击和战场摧毁；战斗机：用于空袭或者地面打击；其它无人机：比如激光照射、核幅射的侦察等。 3、军用无人机未来的发展趋势探究 虽然和平与发展是当代社会的主要特征，但是很多的国家在国防建设上并没有放缓脚步，而是在不断的升级军用武器及其它国防基础设施建设。军用飞机有其自身巨大的优势，在各国得到了前所未有的追捧和研究。新时代的战争不再是常规武器之间的较量，而是科学技术

无人机地面站

无人机地面站 地面站作为整个无人机系统的作战指挥中心，其控制内容包括 :飞行器的飞行过程，飞 行航迹，有效载荷的任务功能，通讯链路的正常工作，以及飞行器的发射和回收。 中文名：无人机地面站 外文名： UAV ground station 目录 概述 地面站的配置和功能概述 ?地面站的典型配置 ?地面站的典型功能 关键技术及典型解决方案 ?友好的人机界面 ?操作员的培训 ?一站多机的控制 ?开放性、互用性与公共性 ?地面站对总线的需求 ?可靠的数据链 无人机地面站发展的趋势 概述 近20 年来，无人机己发展成集侦察、攻击于一体，而未来的无人机还将具有全 自主完成远程打击甚至空空作战任务的攻击能力。同时，与无人机发展相匹配的地面 控制站 （GCS:Ground Control Station)将具有包括任务规划、数字地图、卫星数据链、图像处理 能力在内的，集控制、瞄准、通信、处理于一体的综合能力。未来地面站的功能将更为强大：不仅能控制同一型号的无人机群，还能控制不同型号无人机的联合机群。地面站系统具有开 放性和兼容性，即不必进行现有系统的重新设计和更换就可以在地面控制站中通过增加新的 功能模块实现功能扩展，相同的硬件和软件模块可用于不同的地面站。 地面站作为整个无人机系统的作战指挥中心，其控制内容包括：飞行器的飞行过程、飞行航迹、有效载荷的任务功能、通讯链路的正常工作，以及飞行器的发射和回收。GCS除了完成基本的飞行与任务控制功能外，同时也要求能够灵活地克服各种未知的自然与人为因素 的不利影响，适应各种复杂的环境，保证全系统整体功能的成功实现。未来的地面站系统还应实现与远距离的更高一级的指挥中心联网通讯，及时有效地传输数据、接收指令，在网络化的现代作战环境中发挥独特作用。

无人机地面站发展综述

无人机地面站发展综述 [摘要]主要介绍了无人机地面站的发展，包括无人机地面站典型的配置、功能及其关键技术。并展望了未来无人机地面站发展趋势。 1、概述 20年来，无人机己发展成集侦察、攻击于一体，而未来的无人机还将具有全自主完成远程打击甚至空空作战任务的攻击能力。同时，与无人机发展相匹配的地面控制站(GCS: Ground Contrul Station) 将具有包括任务规划，数字地图，卫星数据链，图像处理能力在内的集控制、瞄准、通信、处理于一体的综合能力。未来地面站的功能将更为强大:不仅能控制同一型号的无人机群，还能控制不同型号无人机的联合机群:地面站系统具有开放性和兼容性，即不必进行现有系统的重新设计和更换就可以在地面控制站中通过增加新的功能模块实现功能扩展;相同的硬件和软件模块可用于不同的地面站。 地面站作为整个无人机系统的作战指挥中心，其控制内容包括:飞行器的飞行过程，飞行航迹，有效载荷的任务功能，通讯链路的正常工作，以及飞行器的发射和回收。GCS除了完成基本的飞行与任务控制功能外，同时也要求能够灵活地克服各种未知的自然与人为因素的不利影响，适应各种复杂的环境，保证全系统整体功能的成功实现。未来的地面站系统还应实现与远距离的更高一级的指挥中心联网通讯，及时有效地传输数据，接收指令，在网络化的现代作战环境中发挥独特作用。 2典型地面站的配置和功能概述 2.1地面站的典型配置 目前，一个典型的地面站由一个或多个操作控制分站组成，主要实现对飞行器的控制、任务控制、载荷操作、载荷数据分析和系统维护等。其相互间的关系如图1所示。

(1)系统控制站。在线监视系统的具体参数，包括飞行期间飞行器的健康状况、显示飞行数据和告警信息。 (2)飞行器操作控制站。它提供良好的人机界面来控制无人机飞行，其组成包括命令控制台、飞行参数显示、无人机轨道显示和一个可选的载荷视频显示。 (3)任务载荷控制站。用于控制无人机所携带的传感器，它由一个或几个视频监视仪和视频记录仪组成。 (4)数据分发系统。用于分析和解释从无人机获得的图像。 (5)数据链路地面终端。包括发送上行链路信号的天线和发射机，捕获下行链路信号的天线和接收机。 数据链应用于不同的UAV系统，实现以下主要功能: —用于给飞行器发送命令和有效载荷; —接收来自飞行器的状态信息及有效载荷数据。 (6)中央处理单元:包括一台或多台计算机，主要功能如下: —获得并处理从UAV来的实时数据: —显示处理; —确认任务规划并上传给UAV; 一一电子地图处理; —数据分发: —飞行前分析; —系统诊断。 2.2地面站的典型功能 GCS也称为“任务规划与控制站”。任务规划主要是指在飞行过程中无人机的飞行航迹受到任务规划的影响;控制是指在飞行过程中对整个无人机系统的各个系统进行控制，按照操作者的要求执行相应的动作。地面站系统应具有以下几个典型的功能: (1)飞行器的姿态控制。在各机载传感器获得相应的飞行器飞行状态信息后，通过数据链路将这些数据以预定义的格式传输到地面站。在地面站由GCS计算机处理这些信息，根据控制律解算出控制要求，形成控制指令和控制参数，再通过数据链路将控制指令和控制参数传输到无人机上的飞控计算机，通过后者实现对飞行器的操控。 (2)有效载荷数据的显示和有效载荷的控制。有效载荷是无人机任务的执行单元。地面控制站根据任务要求实现对有效载荷的控制，并通过对有效载荷状态的显示来实现对任务执行情况的监管。 (3)任务规划、飞行器位置监控、及航线的地图显示。任务规划主要包括处理战术信息、研究任务区域地图、标定飞行路线及向操作员提供规划数据等。飞行器位置监控及航线的地图显示部分主要便于操作人员实时地监控飞行器和航迹的状态。 (4)导航和目标定位。无人机在执行任务过程中通过无线数据链路与地面控制站之间保持着联系。在遇到特殊情况时，需要地面控制站对其实现导航控制，使飞机按照安全的路线飞行。随着空间技术的发展，传统的惯性导航结合先进的GPS导航技术成为了无人机系统导航的主流导航技术。目标定位是指飞行器发送给地面的方位角，高度及距离数据需要附加时间标注，以便这些量可与正确的飞行器瞬时位置数据相结合来实现目标位置的最精确计算。为了精确确定目标的位置，必须通过导航技术掌握飞行器的

无人机的图像处理综述

无人机图像处理综述 摘要：目标识别与跟踪技术是无人作战机实施攻击的关键步骤，本文从无人作战机的自动目标识别与跟踪的基本概念入手，以成像传感器的目标识别与跟踪为例，介绍目标识别、检测、跟踪等关键技术。 关键词：无人战斗机目标识别图像处理识别技术 一、引言 无人战斗机在最近几年成为无人机的发展热点。它的设计概念介于有人战斗机与导弹之间。无人战斗机不是孤立存在的，它是整个无人战斗机系统的一部分。无人战斗机系统有其独特的组成方式和管理模式。目前，无人战斗机的开发刚刚处于起步阶段。为了发展无人战斗机，有许多关键技术值得注意，特别是目标识别技术。它主要包括视觉图像预处理，目标提取、目标跟踪、数据融合等问题。其中，运动目标检测可采用背景差法、帧差法、光流法等，固定标志物检测可用到角点提取、边提取、不变矩、Hough 变换、贪婪算法等，目标跟踪可以分析特征进行状态估计，并与其他传感器融合，用到的方法有卡尔曼滤波、粒子滤波器和人工神经网络等。还有很多方法诸如全景图像几何形变的分析或者地平线的检测等没有进行特征提取，而是直接将图像的某一变量加到控制中去。 实际应用中，上述问题的进一步解决受到很多因素的制约。由于无人机的动力、载重、装配空间等物理条件的限制以及飞行速度更快，使得算法处理需要更少的延时。而且，无人机稀疏的室外飞行环境使得适用于地面机器人的算法不适用于无人机。同时，模型的不确定性，噪声和干扰，都限制了实物实验的成功。所以，如何将地面机器人的视觉导航成果应用到无人机视觉导航中去，如何提高无人机的算法速度并不过分损失导航精度，如何面对无人机自身模型的不确定度以及外界噪声的干扰，如何适应无人机所处的标志物稀疏的飞行环境，这些问题都需要更进一步的探讨。 二、无人机图像处理技术现状 1979年，Daliy等人首先把雷达图像和Landsat.MSS图像的复合图像用于地质解释，其处理过程可以看作是最简单的图像融合。1981年，Laner和Todd 进行了Landsat. RBV和MSS图像融合试验。 到20世纪80年代中后期，图像融合技术开始引起人们的重视，陆续有人将图像融合技术应用于遥感多谱图像的分析和处理。 到20世纪80年代末，人们才开始将图像融合应用于一般图像融合(可见光、红外等)。多波段SAR雷达相继开发使得对多波段的SAR图像数据融合技术的研究成为可能，特别是美国宇航局1993年9月成功发射了全世界第一部多波段(L,C, X波段)、多极化、多投射角空间SAR之后，为多波段的SAR图像融合提供了坚实的物质基础。 20世纪90年代后，图像融合技术的研究呈不断上升趋势，应用的领域也遍

无人机导航定位技术简介与分析

无人机导航定位技术简介与分析 无人机导航定位工作主要由组合定位定向导航系统完成，组合导航系统实时闭环输出位置和姿态信息，为飞机提供精确的方向基准和位置坐标，同时实时根据姿态信息对飞机飞行状态进行预测。组合导航系统由激光陀螺捷联惯性导航、卫星定位系统接收机、组合导航计算机、里程计、高度表和基站雷达系统等组成。结合了SAR 图像导航的定位精度、自主性和星敏感器的星光导航系统的姿态测定精度，从而保证了无人飞机的自主飞行。 无人机导航是按照要求的精度，沿着预定的航线在指定的时间内正确地引导无人机至目的地。要使无人机成功完成预定的航行任务，除了起始点和目标的位置之外，还必须知道无人机的实时位置、航行速度、航向等导航参数。目前在无人机上采用的导航技术主要包括惯性导航、卫星导航、多普勒导航、地形辅助导航以及地磁导航等。这些导航技术都有各自的优缺点，因此，在无人机导航中，要根据无人机担负的不同任务来选择合适的导航定位技术至关重要。 一、单一导航技术 1 惯性导航 惯性导航是以牛顿力学定律为基础，依靠安装在载体(飞机、舰船、火箭等)内部的加速度计测量载体在三个轴向运动加速度，经积分运算得出载体的瞬时速度和位置，以及测量载体姿态的一种导航方式。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪。三自由度陀螺仪用来测量飞行器的三个转动运动;三个加速度计用来测量飞行器的三个平移运动的加速度。 计算机根据测得的加速度信号计算出飞行器的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。惯性导航完全依靠机载设备自主完成导航任务，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，不受气象条件限制，是一种自主式的导航系统，具有完全自主、抗干扰、隐蔽性好、全天候工作、输出导航信息多、数据更新率高等优点。实际的惯性导航可以完成空间的三维导航或地面上的二维导航。 2 定位卫星导航 定位卫星导航是通过不断对目标物体进行定位从而实现导航功能的。目前，全球范围内有影响的卫星定位系统有美国的GPS，欧洲的伽利略，俄罗斯的格拉纳斯。这里主要介绍现阶段应用较为广泛的GPS全球定位系统导航。

无人机武器系统及其发展应用综述+

无人机武器系统及其发展应用综述 摘要：主要介绍了无人机系统组成、发展历程、战场应用及其发展趋势，对 引言 21世纪，对战场信息的掌控程度主导着战争的成败，集侦察、情报传输和火力打击于一身的无人机已成为信息化战场的“新宠”。 1 无人机简介 1.1 无人机定义 无人机是一种由动力驱动、机上无人驾驶、可重复使用、利用无线电遥控设备或自备程序控制系统进行操纵的航空器。航空器的简称:英文常用Unmanned Aerial Vehicle表示，缩写为UA V。无人机与有人机、航模、导弹的区别见表1—3。 1.2 无人机系统组成及其功用 无人机武器系统是指无人机本身和完成战斗任务所用的必要设备、设施的全体，概括地讲，由飞行平台与任务设备两大部分组成。

机体通常由机翼、机身、尾翼等组成，为支持无人机在空中稳定飞行提供良好的 气动外形，为为其机载设备提供足够的装载空间。 起降装置用来保证无人机正常起飞和着陆。 动力装置包括发动机和保证其正常工作的附件和系统，它是无人机的动力源，使无人机获得速度和升力。 控制与导航系统是保障和规划无人机稳定地沿预定航线飞行，到达目标区域。其主要包括机载测量设备、飞行控制与管理设备、定位和导航设备、飞行指挥与航迹控制设备等。 数据链用来完成对无人机的遥控、遥测、跟踪定位及数据信息传输，构成天地回路，还能实现与上级及友邻部队的通信。分为机载和地面两部分，主要包括射频收发设备、调制解调设备、天线等。 任务设备是用来完成指定任务的装备，不同用途的无人机安装不同的任务设备。 此外，无人机武器系统一般还包括后勤保障系统，如运输设备、装卸设备、测试设备、地面电源、维修设备等。 1.3 无人机分类 历经70多年的发展，至今出现了各种各样的无人机。目前，从不同的角度出发对无人机的分类方法也多种多样。现介绍几种常用的分类方法，见图2。 图2 无人机分类 1.4 无人机的特点 与有人机相比，无人机有以下主要特点[无人机技术] ：1）成本低廉；2）重量轻尺寸小；3）机动性好；4）隐形性好，生存力强；5）适应性强；6）可在危险条件下执行任务。 图1 无人机武器系统组成框图

无人机发展现状以及未来趋势研究

无人机发展现状以及未来趋势研究 2014020912026 姚聪 【摘要】随着世界科技的进步，计算机技术日新月异，人工智能、云计算已经得以实现，智能化、信息化和自动化的时代已经到来，无人飞机就是新科技下的产儿。无人机能有效的利用人工智能、自动驾驶和信号处理等高精尖核心技术，由于其体积小、航程远及无人驾驶等优势，现在广泛应用到军事领域，用于侦查、干扰，战场目标摧毁等，效果极佳，受到各国军事管理部门的重视。本文就无人机发展的现状及其未来可能出现的发展趋势进行研究，尝试解开无人机的面纱，让更多的人了解无人机。 【关键词】无人机；发展现状；发展趋势；军事领域 随着科技的发展，人们对未知领域的探索也拉开帷幕，面对着高风险、高强度的任务，人们开始利用无人机替代有人飞机来执行，这也是大势所趋，形势所迫。无人飞机其实就是一种由无线电遥控控制的设备，有的是利用预编程序操控，又被人称为遥控驾驶航空器。目前在军事领域发展较为迅速，在一些科技发达的国家已经得到广泛应用。本文对无人机的研究主要是以军用无人机为标本，因为它代表着最先进的无人机发展技术。 1、军用无人机的发展现状分析 对于无人飞机的研究和使用，最早出现在美国，1909年世界上第一架无人机在美国试飞，并取得了不错的成绩。接下来的几年里，英德两国也开始研究无人飞机，并且在1917年先后在此技术研究上取得成功。在无人机问世以来，军事领域显得兴趣盎然，现在对无人机的研究也多数是出于军事使用的目的。在20世纪60年代，无人机已经开始应用到军事领域，在美越战争中，美国就使用了这种无人机来进行军事侦察、空中打击和目标摧毁。但是，最经典的无人机作战运用，属于以色列人。在第四次中东战争中，以色列使用BQM-74C无人机，成功地摧毁了埃及沿运河部署的地空导弹基地。在以色列入侵黎巴嫩时，利用猛犬无人机摧毁了黎巴嫩一些重要的导弹基地。美国在出兵阿富汗和袭击恐怖组织的时候也大量使用了无人飞机，并且在使用中也收到了一定的效果。在20世纪末，很多的国家已经研制出新时代的军用无人机，并且纷纷应用到军事领域，用于战场情报侦察、低空侦察和掩护、战场天气预报、战况评估、电子干扰和对抗、目标定位摧毁等，一定程度上改变了军事战争和军事调动的原始形式。 2、军用无人机的类型研究 随着科学技术的发展，军用无人机的发展日趋成熟，它与有人机相比具有相当大的优势，比如，相对于有人机来说，无人机的操作简单，材料花费较小，关键是可以无飞行员亲自操作，伤亡率低；无人机顾名思义隐蔽性较好，不易暴漏，获取情报的真实度较高，生命力极强；另外，就是无人机的跑距离较短，易于起飞和降落。 就目前对无人机的研究来说，掌握此技术的国家已经有30多个，无人机的类型也有200种以上，军事无人飞机已经广泛应用到军事领域。就现在的军用无

中国民用无人机当前市场背景概览综述 (2)

中国民用无人机当前市场背景概览综述目录页 1.无人机定义及分类 1。1无人机定义 1．２无人机分类 1。３无人机应用领域 2.无人机市场全球、国内发展背景综述 2.1全球无人机市场容量 2．2 国内无人机市场容量 3.国内民用无人机当前背景情况一览 3．1民用无人机起源 3。２民用无人机发展历程 3。３民用无人机行业现阶段宏观分析 3.4民用无人机行业商业模式分析 3。5民用无人机当前用户需求分析 3。6民用无人机行业当前主要参与者、投融资概况 3。7民用无人机产业链概况 3。８民用无人机专利申请情况 ３.9无人机飞手培训行业情况 4。工业级民用无人机爆发在即 4.１无人机＋行业的当前应用 4.２工业级无人机当前市场容量分析 ４。2。1农业植保 ４.2。２电力巡检 4．2.3森林防火 ４。2。４输油管道 ４。2。5警用需求 4.2。6快递物流 ４。3未来发展方向预测 5.民用无人机未来发展趋势及创新应用

前言: 中国民用无人机市场经历了30多年的发展．2010年之前,中国民用无人机市场规模小,增长缓慢,主要运用于灾害救援、地图测绘等专业领域市场。20１1年,以大疆创新为代表的中国消费级民用无人机企业,依靠多旋翼无人机迅速崛起，并在全球消费级无人机市场占有７０%的份额，成为“中国创造"的代表。2014年—20１５年，中国民用无人机受到社会舆论、资本市场的广泛关注。２016年是【民用无人机+】的时代元年，必将引爆各行各业! 1.无人机定义、分类及应用领域 1。1无人机定义 根据中国民用航空局飞行标准司规定: ●无人机驾驶航空器（UA:Uｎmaｎnｅd Airｃrａft），简称无人机,是一架由遥控站管理（包括远程操作或自主飞行)的航空器，也称遥控驾驶航空器。 ●无人机系统(UVS:UnmannｅｄAircｒaｆｔSysｔｅm)，也称无人机驾驶航空器系统,是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指挥与管制链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统。

无人机概述与系统组成

无人机概述及系统组成 无人机（ UAV）的定义 无人机驾驶航空器（UA： Unmanned Aircraft ），是一架由遥控站管理（包括远程操纵或自主飞行）、不搭 载操作人员的一种动力空中飞行器，采用空气动力为飞行器提供所需的升力，能够自动飞行或远程引导；既能一次性使用也能进行回收；能够携带致命性和非致命性有效负载。 以下简称无人机。 无人机系统的定义及组成 无人机系统（ UAS：Unmanned Aircraft System），也称无人驾驶航空器系统（RPAS：Remotely Piloted Aircraft System），是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指令与控制数据链路以及批准的 型号设计规定的任何其他部件组成的系统，无人机系统包括地面系统、飞机系统、任 务载荷和无人机使用保障人员。 无人机系统驾驶员的定义 无人机系统驾驶员，由运营人指派对无人机的运行负有必不可少职责并在飞行期间适时操纵飞行控制的人。 无人机系统的机长，是指在系统运行时间内负责整个无人机系统运行和安全的驾驶员。 无人机和航模的区别 一、定义不同 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。航 空模型是一种重于空气的，有尺寸限制的，带有或不带有动力装置的，不能载人的航 空器，就叫航空模型。 二、飞行方式不同 唯一的区别在于是否有导航飞控系统，能否实现自主飞行。通俗来说，无人机可以实现自主飞行，而航模不可以，必须由人来通过遥控器控制。也就是无人机的本身是带了“大脑”飞行，可能“大脑”受限于人 工智能，没有人脑灵光。但是航模的“大脑”始终是在地面，在操纵人员的手上。 三、用途不同 无人机更偏向于军事用途或民用特种用途，而航空模型更接近于玩具。昆明劲鹰无人机专业从事航测无人机设备的设计、生产、销售、及航测航拍服务，费用低、技术强、工期短、精度高，是中国技术顶尖

无人机的飞行控制与导航

无人机的飞行控制与导航 形形色色的无人机已经成为未来信息化、网络化战争基础性的作战装备,各国对于无人机系统的发展也不遗余力。然而很多人对于无人机系统及其技术全貌却并不一定有着清晰的了解。航空专家傅前哨将通过一系列文章,向你阐述无人机的相关技术及最新发展。 Q 无人驾驶飞行器系统都有些什么样的装备和设施? A 无人驾驶飞行器的使用需要一套专门的装置和设备。整个系统包括若干架无人驾驶飞机(或其它航空器)、地面控制系统(如遥控站)、地面支援保障设备以及起飞、回收装置等。例如,“猎人”军用无人机系统,共含8架可携带侦察设备的无人机、两个地面控制站、1个任务规划站、4个分离式接收站、1个发射回收装置等。无人驾驶的飞机、直升机、飞艇等主要由机体、动力装置、机载导航定位系统、飞行控制系统、起飞和回收装置以及有效载荷(如侦察设备、电子对抗设备、信息传输设备、机载武器等)组成。无人驾驶飞行器上没有乘员,因此领航员、驾驶员的任务需要由导航定位系统、飞行控制系统、自动驾驶仪等设备来完成。 Q 无人驾驶飞行器的控制方法有几种,各有什么优缺点? A 无人机的飞行控制方式较多,目前采用的主要有线控、有线电遥控、无线电遥控,程控等几种。 所谓线控,就是用手持的钢丝线对动力无人机进行操纵,此法多用于竞技航模。 有线电遥控是一种相对简单,且成本较低的操纵方式。地面站人员通过电缆或光缆将各种控制信号传输给无人机,操纵其飞行和工作,而无人机则通过电缆将侦测到的信息送回地面站。其缺点是受电缆长度,重量的限制,飞行器的航程和升限都不大,活动区域和观察范围较小。 一些小型的,微型的无人侦察机也采用目视遥控的方式进行操纵。这类无人机上大都安装有一部与手持式遥控器配套的小型多通道无线电接收机。机载接收机收到由地面遥控发射机发来的操纵指令后,将控制信号分配给各舵机,由其完成翼面,油门的控制,开启,关闭某些设备,完成对无人机的操纵。 超视距遥控的工作原理是,地面遥控站的人员通过目视、光学设备、雷达系统等,实时获取无人机的姿态,方位,距离,速度、高度等信息,并对其进行跟踪,定位和控制。当发现无人机偏离预定航线,空中姿态出现偏差或需要人为地改变其飞行状况时,地面站发出无线电遥控指令,操纵无人机恢复或调整其飞行轨迹,这种方式可称之为单向无线电遥控。某些无人机上装有机载数据采集与传输系统或专用的前视摄像装置,可通过数传电台或数据链向地面无线电测控站发送无人机自身的飞行数据等,并在地面站计算机上模拟显示出相关的仪表显示、飞机姿态、飞行航迹等。如果通过电视图像传输系统向地面遥控站发送现场的前视图像和座舱图像,地面站的人员还可根据无人机传回的图像和数据,监视、判断它的飞行情况,并通过遥控装置操纵其飞行,这种遥控方式被称为双向无线电遥控。现代无人机有许多机型都采用后一种遥控方式。而美国在20世纪70年代研制的F-15缩比自由飞模型和HiMAT无人驾驶研究机则采用了前一种遥控方式。 采用无线电遥控方式时,无人机的活动半径和飞行自由度主要受机载和地面遥控设备的发射功率、无线电波的传输距离以及飞行器本身性能的限制。受地球曲率、遥控设备发射功率等因素的影响,地面站的作用距离一般较短,往往只能用

无人机概述及系统组成

无人机概述及系统组成 无人机（UAV）的定义 无人机驾驶航空器（UA：Unmanned Aircraft），是一架由遥控站管理（包括远程操纵或自主飞行）、不搭载操作人员的一种动力空中飞行器，采用空气动力为飞行器提供所需的升力，能够自动飞行或远程引导；既能一次性使用也能进行回收；能够携带致命性和非致命性有效负载。 以下简称无人机。 无人机系统的定义及组成 无人机系统（UAS：Unmanned Aircraft System），也称无人驾驶航空器系统（RPAS：Remotely Piloted Aircraft System），是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统，无人机系统包括地面系统、飞机系统、任务载荷和无人机使用保障人员。 无人机系统驾驶员的定义 无人机系统驾驶员，由运营人指派对无人机的运行负有必不可少职责并在飞行期间适时操纵飞行控制的人。 无人机系统的机长，是指在系统运行时间内负责整个无人机系统运行和安全的驾驶员。 无人机和航模的区别 一、定义不同 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。航空模型是一种重于空气的，有尺寸限制的，带有或不带有动力装置的，不能载人的航空器，就叫航空模型。 二、飞行方式不同 唯一的区别在于是否有导航飞控系统，能否实现自主飞行。通俗来说，无人机可以实现自主飞行，而航模不可以，必须由人来通过遥控器控制。也就是无人机的本身是带了“大脑”飞行，可能“大脑”受限于人工智能，没有人脑灵光。但是航模的“大脑”始终是在地面，在操纵人员的手上。 三、用途不同 无人机更偏向于军事用途或民用特种用途，而航空模型更接近于玩具。昆明劲鹰无人机专业从事航测无人机设备的设计、生产、销售、及航测航拍服务，费用低、技术强、工期短、精度高，是中国技术顶尖的航测航拍无人机设计制造及航飞服务商。

双gpsins组合导航系统在无人机飞控系统的应用终审稿)

双G P S I N S组合导航系统在无人机飞控系统的 应用 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】

双GPS+INS组合导航系统在无人机飞控系统的应用 1背景 无人驾驶飞机是一种有动力、可控制、能携带设备、执行多种任务、并能重复使用的无人驾驶航空器，简称无人机(Unmanned AenM Vehicle缩写UAV)。自1913年世界上出现第一个自动驾驶仪以来，无人机受到越来越多国家的重视，发展迅猛。目前从事研究和生产无人机的有中国、美国、俄罗斯、以色列、法国、英国和南非等近3O个国家，无人机基本型数量已增加到多种。鉴于其独有的低成本、低损耗、零伤亡、可重复使用和高机动等诸多优势，其使用范围已拓宽到军事、民用和科学研究三大领域。在军事上可用于照相侦察、信号情报搜集、布撒雷达干扰箔条、防空火力诱饵、防空阵地位置标识、直升机航路侦察，为武器系统提供目标定位、目标指示、目标动态监视和目标毁伤评估的实时情报等；在民用上，可用于农作物种植和施播、救护定位、桥梁大坝检测、输油管、天然气管道、悬挂电缆、铁路、高压线的监视，公路交通及危险品的运输监视等；在科学研究上，可用于大气研究、对核生化污染区的取样与监控、新技术新设备与新飞行器的试验验证等。随着航空技术的发展以及对无人机越来越广泛的需求，无人机飞控系统向着高精度、小型化、数字化方向发展。高精度要求无人机的导航控制精度高、稳定性好、并且实时性要求高，能够适应复杂的外界环境，因此控制和信号处理算法比较复杂、计算速度快、精度高。小型化则对驾驶仪系统的重量和体积提出了更高的要求，要求处理和控制计算机的性能越高越好，体积越小越好。这些条件在设计系统时都要综合考虑以达到最优化的性能设计。

一种小型无人机飞控导航系统

一种小型智能化无人机飞控导航系统随着高新技术在武器装备上的广泛应用，无人机的研制正在取得突破性的进展。 世界上最近发生的几次局部战争，凸现出无人机在军事上的实用性。然而，飞控导航系统作为无人机的大脑和神经，在无人机的任务过程中扮演着关键角色。如何设计高可靠和智能化的飞控导航系统，是无人机设计师的终极目标。 目前，国内在起飞重量不超过300kg级的无人机上，飞行控制系统多采用PC104计算机结构或基于单片机两种分立式方案，重量重，体积大，集成化能力差。无人机的飞行控制主要采取两种形式：第一种是采取预先编制的控制程序，来自动控制飞行；第二种是由设置在地面、空中或舰船上的遥控指挥站来指挥。本文要给出了一种基于DSP集成式结构的小型智能型无人机导航飞控设计方案，将两种控制方式进行了有机结合，并已应用于某小型无人机上。经过试验，证明了该方法的可行性，为今后小型化、低成本无人机自动驾驶仪的设计提供了一种新的思路。 1. 系统设计原则 无人机系统应首先具备完整的惯性系统和定位系统，其次应当具有完备的飞行任务管理功能。为了增强飞行控制功能，应当保证不同飞行指令下的多模式的飞行控制能力，以便在人机交互的同时对飞机的稳定进行控制， 进行系统设计时，应当遵循在保证性能的同时尽量减小系统重量和缩小体积，硬件电路设计力求简捷和直接。要求性能与成本兼顾，并保证系统的可靠性。 2. 系统结构介绍 整个无人机系统由GPS/GLONASS接收天线及接收机、机载传感器、无线电接收系统、DSP机载计算机以及执行机构五部分组成。系统功能结构模块如图1所示。 其中GPS/GLONASS接收模块选用微小型接收装置；机载姿态传感器选用贴片式芯片；为了保证自主导航飞行时航向的精度，除了选取航向传感器外，还应用了一个光纤陀螺；无线电接收系统指的是无线电定位及与地面站（GCS）通讯时数据链路的机载接收装置；机载计算机包括3个DSP处理器：GPS接收解码DSP，导航DSP 和飞控DSP；舵机选用Futaba专用舵机。整个飞控导航系统体积仅为180×120×70 mm，总重量不超过1.5kg（包含安装壳体），如图2所示。

无人机发展现状及相关技术_邹湘伏

无人机 本文2006-03-20收到,作者分别系中南大学机电工程学院讲师、教授和副教授 无人机发展现状及相关技术 邹湘伏 何清华 贺继林 摘 要 较详细地论述了无人 机的发展现状以及无人机技术要素,并从无人机技术发展的角度分析了无人机的发展趋势。 关键词 无人机 无人机技 术 发展趋势 引 言 信息是决定现代和未来战争胜负的关键因素,谁能夺取信息优势,谁就能掌握战争的主动权。要打赢未来高技术条件下的信息化战争,只有最大限度地获取更多更准确的信息,为战争决策所用。无人机正是能够满足这一需求的有效手段。随着信息技术、电子技术、计算机技术等高新技术在航空领域的广泛应用以及现代战争的需要,无人机的应用范围和性能都将得到不断提高和扩展。本文针对国外近年出现的无人机新动向,就无人机的发展现状和无人机技术以及无人机的发展趋势进行了论述。1 无人机的发展现状 无人机的发展至今已有80余年的历史。最早的无人机就被人们用于军事侦察。迄今为止,无人机已经历了五次局部战争的实战使用考验。在20世纪60年 代的越南战争、70年代的中东战争、90年代的海湾战争和科索沃战争及本世纪的阿富汗战争中,无人机卓有成效地执行了多种军事任务,如照相侦察、撒传单、信号情报搜集、布撒雷达干扰箔条、防空火力诱饵、防空阵地位置标识、直升机航路侦察,为武器系统提供目标定位、目标指示、目标动态监视和目标毁伤评估的实时情报。无人机以突出的战绩使各国高层军事首脑对它刮目相看,对其作为军队战斗力倍增器的作用与地位及其潜在的军事价值取得了共识,从而为无人机的迅速发展提供了强大动力。据统计,从1990年到2010年,世界上小型无人机的数量将以每10年翻一番的速度发展。1990年为2.5万架,2000年已超过4万架。预计到2010年将达10万架以上,加上中型和大型无人机,数量将达到12万架,将超过全部有人驾驶飞机1倍以上。目前,世界各国军用无人机尤以美国和以色列发展最快,西欧和一些发展中国家也有不同程度的进展。目前全球无人机已发展到了200多种型号。当前军用无人机的种类繁多,还掺杂许多改型机,因此其分类标注和方法 也多种多样。一般以无人机续航时间(航程)或军事用途两种分类方法应用比较普遍。2 无人机的种类 根据军事用途分,无人机可分为以下几类。2.1 靶机 靶机是发展较早的无人机,主要是用来模拟各种飞机和导弹的飞行状态和攻击过程,鉴定各类航空武器的性能和训练战斗机飞行人员、高炮和地空导弹及雷达的操纵人员,也可研究空战和防空战术。随着武器性能的不断提高,促使靶机不断地更新换代。近年出现的有:美国特里达因 瑞安公司的高空高速AQM 281A 靶机、法国航空航天公司导弹分部的用于新一代空空导弹的CT-22靶机、英国空中加油公司的新式亚声速空中靶机(ASA T)、日本富士重工业公司用于空空导弹训练的空中发射一次性使用XJ AQM 21靶机等。此外,还有由空地导弹改成的靶机,如法国的CT -20和CT-30靶机,就是分别由AS -20空地导弹和AS-30空地导弹改成的,主要用于地空武器的研制试验和训练防空人员;澳大利亚的图尔纳(Turna )

无人机集群技术综述及发展应用

无人机集群技术综述及发展应用 摘要：无人机集群技术作为智能无人机领域的重要发展方向，可有效解决单机作业的不足，并能够适应日益复杂的无人机作业环境。本文从理论层面介绍了无人机集群的概念及发展现状，从智能算法、环境感知、任务规划、路径规划和自主避障等方面详细阐释了无人机集群的关键技术，并提出其面临的技术挑战，对未来发展方向做出一定判断。 关键词：无人机集群；智能算法；环境感知；任务规划；发展趋势 引言 无人机作为一种可通过自主控制或远程控制实现平稳飞行，并执行特定任务的无人驾驶飞行器，是目前广泛应用于军用和民用领域的空中机器人系统[ 1] 。以往传统的无人机作业，通常是指单机作业，而由于使用环境的日益复杂化，作战任务或特定用途的日益多样化，单机作业巳无法更好地满足使用方的需求，因此多机协同作业的科技理念应运而生，为实现多机协同而得以快速发展的智能集群技术也得到了科研工作者的重视。本文将从无人机集群技术的原理概述和国内外研究现状出发，

解析智能集群的关键技术和相关算法，并阐述其面临的技术挑战和 未来的发展应用。 l 无人机集群技术概述及发展现状 “ 集群”的概念最初起源于对生物学的研究，即对蚂蚁、蜜蜂等群居生活的昆虫集群性行为的探究。群居昆虫具有高度结构化的社会组织特性，通过其独特的信息交互方法实现信息的传递，并表现出集群化智能行为，使其可很好地完成远超个体能力的复杂工作任务。这种生物学行为给予科研工作者很大的启发，随之出现了集群智能方法，通过个体之间的协同工作来实现整体的复杂任务的顺利执行，在提高任务执行力的同时提高了算法的鲁棒性和计算能力。在此，给出集群的概念：集群是指拥有共同工作目标的多个实体构成的群组，集群会基于任务需求协调不同实体的行为，这些行为会根据不同个体的特定任务，随环境变化而进行动态调整 [ 2] 。 无人机的集群即借鉴了源自生物学研究的“集群”概念， 是指具备有限或完全自主能力的多架无人机，在有限的集中控制指令的条件下，通过相互之间的信息交互和协同工作，完成预期的 超越单机作业的复杂任务。集群技术使得无人机群中的单一个体都具备自主飞向任务区域且避免相互碰撞的能力，并且可以自动 处理个体任务，结合了人工智能、自主避障、路径

民用无人机行业发展现状及应用情况

民用无人机行业发展现状及应用情况 一、民用无人机行业发展现状 民用无人机的发展要归功于军用技术的民用化，与军用无人机的百年历史相比，民用无人机从20世纪80年代才开始起步，在近十年里得到了真正全面的发展。与军用无人机高空、高速、远程和高续航等要求不同，民用无人机技术要求低、更注重经济性，军用技术的民用化降低了无人机市场进入门槛和研发成本，使得民用无人机得以快速发展。 主要的军用无人机制造国如美国、以色列、欧洲和日本等均加快民用无人机产业化，民用无人机进入普及时代。 图表世界民用无人机不同领域销售额占比 资料来源：产研智库

图表不同用途民用无人机 资料来源：产研智库 民用领域对无人机的飞行速度要求通常在100公里/每小时以下，飞机高度在3000米以下，某些特殊应用飞行高度在4000-5000米。无人机已广泛应用于防灾减灾，搜索营救，边防巡逻，森林防火，气象探测和农作物估产，管道巡检等领域。由于小型无人机的航空特性和大面积巡查的特点，在洪水，旱情，地震和森林大火等自然灾害实时监测和评估方面具备特别优势。 民用无人机下游需求非常广泛，包括农业、电力石油、检灾、林业、气象、国土资源、安防、海洋水利、测绘、城市规划等多个行业。近年来无人机在民用市场的应用受到越来越多的关注，如农林植保和巡检两个领域，无人机需求较为迫切，且具备较大的市场规模。我们认为其它行业的潜在需求也将逐步显现，我国民用无人机市场空间巨大，将进入快速发展期。 二、中国民用无人机的应用情况 中国无人机起步较早，20世纪80年代，西北工业大学D-4固定翼无人机就对地图测绘和地质勘探做了尝试，但是民用无人机领域开发长期以来没有受到足够的重视。直到近年来由于需求牵引，尤其是灾害频发急需一种灾情监视评估和搜救手段，民用无人机才得到充分关注。

无人机地面站

概述 近20年来，无人机己发展成集侦察、攻击于一体，而未来的无人机还将具有全自主完成远程打击甚至空空作战任务的攻击能力。同时，与无人机发展相匹配的地面控制站（GCS:Ground Control Station)将具有包括任务规划、数字地图、卫星数据链、图像处理能力在内的，集控制、瞄准、通信、处理于一体的综合能力。未来地面站的功能将更为强大：不仅能控制同一型号的无人机群，还能控制不同型号无人机的联合机群。地面站系统具有开放性和兼容性，即不必进行现有系统的重新设计和更换就可以在地面控制站中通过增加新的功能模块实现功能扩展，相同的硬件和软件模块可用于不同的地面站。 地面站作为整个无人机系统的作战指挥中心，其控制内容包括：飞行器的飞行过程、飞行航迹、有效载荷的任务功能、通讯链路的正常工作，以及飞行器的发射和回收。GCS除了完成基本的飞行与任务控制功能外，同时也要求能够灵活地克服各种未知的自然与人为因素的不利影响，适应各种复杂的环境，保证全系统整体功能的成功实现。未来的地面站系统还应实现与远距离的更高一级的指挥中心联网通讯，及时有效地传输数据、接收指令，在网络化的现代作战环境中发挥独特作用。 地面站的配置和功能概述 地面站的典型配置 目前，一个典型的地面站由一个或多个操作控制分站组成，主要实现对飞行器的控制、任务控制、载荷操作、载荷数据分析和系统维护等。 (1)系统控制站。在线监视系统的具体参数，包括飞行期间飞行器的健康状况、显示飞行数据和告警信息。 (2)飞行器操作控制站。它提供良好的人机界面来控制无人机飞行，其组成包括命令控制台、飞行参数显示、无人机轨道显示和一个可选的载荷视频显示。 (3)任务载荷控制站。用于控制无人机所携带的传感器，它由一个或几个视频监视仪和视频记录仪组成。 (4)数据分发系统。用于分析和解释从无人机获得的图像。 (5)数据链路地面终端。包括发送上行链路信号的天线和发射机，捕获下行链路信号的天线和接收机。 数据链应用于不同的UAV系统，实现以下主要功能：用于给飞行器发送命令和有效载荷；接收来自飞行器的状态信息及有效载荷数据。 (6)中央处理单元。包括一台或多台计算机，主要功能：获得并处理从UAV来的实时数据；显示处理；确认任务规划并上传给UAV；电子地图处理；数据分发；飞行前分析；系统诊断。 地面站的典型功能 GCS也称为“任务规划与控制站”。任务规划主要是指在飞行过程中无人机的飞行航迹受到任务规划的影响；控制是指在飞行过程中对整个无人机系统的各个系统进行控制，按照操作者的要求执行相应的动作。地面站系统应具有以下几个典型的功能： (1)飞行器的姿态控制。在各机载传感器获得相应的飞行器飞行状态信息后，通过数据链路将这些数据以预定义的格式传输到地面站。在地面站由GCS计算机处理这些信息，根据控制律解算出控制要求，形成控制指令和控制参数，再通过数据链路将控制指令和控制参数传输到无人机上的飞控计算机，通过后者实现对飞行器的操控。 (2)有效载荷数据的显示和有效载荷的控制。有效载荷是无人机任务的执行单元。地面

无人机导航系统综述

无人机导航系统综述 摘要：本文首先简要介绍几种适用于无人机的导航系统及其实现原理，然后根据各种导航系统的优缺点，阐述近年来已成功应用或正在广泛研究的组合导航方法，最后对无人机导航技术的发展趋势进行分析与预测。 关键词：无人机；导航系统；组合导航；综述 Abstract: Firstly this paper briefly describes some of the navigation systems applicable for UA Vs and their principles of realization. Then some approaches of integrated navigation that has been applied or under research these years are listed based on the advantages and disadvantages of different navigation systems. In the end we analyze and anticipate the development trend of the navigation technology for UA Vs. Key words: UA V, navigation system, integrated navigation, survey 中图分类号: V279+.2 文献标识码: A文章编号: 引言 无人机导航是指无人机在飞行过程中确定其位置和方向的方法或过程，涉及数学、力学、光学、电子学、自动控制及计算机等多个学科[1]。 导航系统的性能直接关系到航行任务的完成[2]，因为无人机只能依靠飞行控制系统来实现自动飞行，而飞行控制系统的反馈输入来自于导航信号，即机载计算机对于当前位置和（或）速度的估计，如图1所示。 图1 无人机航迹跟踪工作方式示意图 虽然时至今日已有多种类型的无人机导航技术被研发和使用，但是在应用中需要根据实际需要选择最适合的导航技术。有时单一的导航技术不能满足性能指标的要求，此时需要借助于组合导航技术，将两种或两种以上的导航技术结合起来实现优势互补以提高导航系统的综合性能。 本文将首先简要介绍可应用于无人机的几种导航技术：惯性导航、卫星导航、多普勒导航、天文导航、地磁导航；然后列举出已被应用或理论上可行的组合导航方法；最后根据近年来对导航技术的研究成果分析和预测未来无人机导航技术的发展趋势。 2无人机导航技术的实现原理