無(wú)人機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)-無(wú)人機(jī)導(dǎo)航

五、無(wú)人機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航是把飛行器從出發(fā)地引導(dǎo)到目的地的過(guò)程。一般需要測(cè)定的導(dǎo)航參數(shù)有位置、方向、速度、高度和航跡等。目前用于無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航技術(shù)有：無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、圖像匹配導(dǎo)航、天文導(dǎo)航和組合導(dǎo)航等。1.無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航（RadioNavigation）借助于無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射和接收，測(cè)定飛行器相對(duì)于導(dǎo)航臺(tái)的方位、距離等，以確定飛行器的導(dǎo)航參數(shù)。其特點(diǎn)是受氣候條件限制少，作用距離遠(yuǎn)，精度高，設(shè)備簡(jiǎn)單可靠，應(yīng)用廣。無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航根據(jù)測(cè)量參數(shù)不同分為測(cè)向無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航、測(cè)距無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航、測(cè)距差無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航和測(cè)速無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航。2.無(wú)人機(jī)導(dǎo)航五、無(wú)人機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)2.慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航是通過(guò)測(cè)量飛行過(guò)程中的加速度（注：加速度是指一段時(shí)間內(nèi)速度的變化量與這段時(shí)間的比值，反應(yīng)速度變化的快慢），經(jīng)過(guò)運(yùn)算得到無(wú)人機(jī)當(dāng)時(shí)速度和位置的一種綜合性導(dǎo)航技術(shù)，這是應(yīng)用較為廣泛的導(dǎo)航方式。慣性導(dǎo)航原理簡(jiǎn)述：在二自由度慣性導(dǎo)航中，無(wú)人機(jī)上裝有陀螺平臺(tái)，平臺(tái)始終平行于地面，在平臺(tái)上沿南—北方向和東—西方向分別放置一個(gè)加速度計(jì)，如圖2-34所示，飛行起點(diǎn)為原點(diǎn)，無(wú)人機(jī)開(kāi)始飛行后，加速度計(jì)，隨時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的直線(xiàn)加速度，最終計(jì)算得到速度和位移。2.無(wú)人機(jī)導(dǎo)航五、無(wú)人機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)3.衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星導(dǎo)航是利用導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，求出無(wú)人機(jī)相對(duì)衛(wèi)星的位置，再根據(jù)已知的衛(wèi)星相對(duì)地面的位置，計(jì)算出無(wú)人機(jī)在地球上的位置。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)航衛(wèi)星、地面臺(tái)站和用戶(hù)定位設(shè)備三個(gè)部分組成。目前世界上已有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有：美國(guó)的衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星網(wǎng)（GLONASS）、歐洲的“伽利略”導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)和中國(guó)的“北斗”導(dǎo)航定位衛(wèi)星系統(tǒng)（BDS）。2.無(wú)人機(jī)導(dǎo)航五、無(wú)人機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)4.圖像匹配導(dǎo)航由于地表特征一般很難發(fā)生變化，所以預(yù)先拍攝地表圖片保存在無(wú)人機(jī)中，當(dāng)無(wú)人機(jī)飛過(guò)時(shí)，通過(guò)辨別原圖和當(dāng)前地表特征來(lái)判斷飛行位置，從而進(jìn)行導(dǎo)航。圖像匹配導(dǎo)航分為地形匹配導(dǎo)航和景象匹配導(dǎo)航兩種。圖像匹配導(dǎo)航的關(guān)鍵數(shù)據(jù)原圖稱(chēng)為數(shù)字地圖。5.天文導(dǎo)航天文導(dǎo)航是以已知準(zhǔn)確空間位置的自然天體為基準(zhǔn)，通過(guò)天體測(cè)量?jī)x器被動(dòng)地探測(cè)天體位置，經(jīng)解算確定測(cè)量點(diǎn)所在載體的導(dǎo)航信息。常用的天文導(dǎo)航儀器有星體跟蹤器、天文羅盤(pán)和六分儀等。6.組合導(dǎo)航組合導(dǎo)航，是無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、圖像匹配導(dǎo)航和天文導(dǎo)航等一個(gè)或幾個(gè)與慣性導(dǎo)航組合在一起，形成的綜合導(dǎo)航系統(tǒng)。因?yàn)閼T性導(dǎo)航能夠提供比較多的導(dǎo)航參數(shù)，還能夠提供全姿態(tài)信息參數(shù)，所以一般組合導(dǎo)航中以慣性導(dǎo)航為主。2.無(wú)人機(jī)導(dǎo)航六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)2.回收系統(tǒng)傘降回收，由主傘和減速傘（阻力傘）二級(jí)傘組成降落傘，回收方式較為普通。使用傘降方式回收的無(wú)人機(jī)在回收時(shí)，先由無(wú)人機(jī)接收地面站發(fā)送的回收指令，無(wú)人機(jī)開(kāi)始無(wú)動(dòng)力飛行，減速降高到合適值時(shí)，減速傘打開(kāi)，減小無(wú)人機(jī)下降過(guò)程的速度直到合適高度速度時(shí)主傘打開(kāi)，充氣完成的主傘懸掛無(wú)人機(jī)慢慢著陸，著陸瞬間開(kāi)關(guān)接通主傘脫離。2.無(wú)人機(jī)發(fā)射回收系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)空中回收，用有人機(jī)回收無(wú)人機(jī)，使用這種回收方式的前提是有人機(jī)上必須有空中回收系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)上必須有減速傘、主傘、鉤掛傘、吊索和可旋轉(zhuǎn)的脫落機(jī)構(gòu)。它的工作過(guò)程是地面站給無(wú)人機(jī)發(fā)出遙控指令，無(wú)人機(jī)接收指令，減速傘打開(kāi)，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)，無(wú)人機(jī)開(kāi)始下降；當(dāng)無(wú)人機(jī)在減速傘作用下降到合適高度和速度時(shí)，主傘和鉤掛傘打開(kāi)，鉤掛傘高于主傘，吊索方向指向前進(jìn)的方向。此時(shí)有人機(jī)逆風(fēng)進(jìn)入，鉤住無(wú)人機(jī)鉤掛傘和吊索，主傘自動(dòng)脫離無(wú)人機(jī)，有人機(jī)空中懸掛運(yùn)走無(wú)人機(jī)。這種回收方式的好處是不會(huì)損傷無(wú)人機(jī)，不足之處是成本過(guò)高，不能大范圍使用。2.無(wú)人機(jī)發(fā)射回收系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)起落架滑跑著陸，與有人機(jī)相似，無(wú)人機(jī)起落架滑跑著陸受到地面環(huán)境條件的限制，不同之處在于：（1）在跑道要求方面，無(wú)人機(jī)比有人機(jī)要求低。（2）有些無(wú)人機(jī)特意將起落架局部設(shè)計(jì)成較脆弱的結(jié)構(gòu)，用以吸收無(wú)人機(jī)著陸時(shí)撞地能量。（3）有些無(wú)人機(jī)會(huì)在尾部裝上尾鉤，在回收著陸滑跑過(guò)程中，尾鉤勾住地面的攔截鎖，通過(guò)攔截索的彈性變形吸收無(wú)人機(jī)的動(dòng)能，降低速度縮短滑跑距離。2.無(wú)人機(jī)發(fā)射回收系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)撞網(wǎng)回收，用阻攔網(wǎng)系統(tǒng)回收無(wú)人機(jī)是目前世界小型無(wú)人機(jī)較普遍采用的回收方式之一。阻攔網(wǎng)系統(tǒng)通常由阻攔網(wǎng)、能量吸收裝置和自動(dòng)引導(dǎo)設(shè)備組成。能量吸收裝置與攔阻網(wǎng)相連，其作用是吸收無(wú)人機(jī)撞網(wǎng)的能量，免得無(wú)人機(jī)觸網(wǎng)后在網(wǎng)上彈跳不止，以致?lián)p傷。自動(dòng)引導(dǎo)設(shè)備一般是一部置于網(wǎng)后的電視攝像機(jī)，或是裝在攔阻網(wǎng)架上的紅外接收機(jī)，由它們及時(shí)向地面站報(bào)告無(wú)人機(jī)返航路線(xiàn)的偏差。2.無(wú)人機(jī)發(fā)射回收系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)“天鉤”回收，和撞網(wǎng)回收相似，回收時(shí)控制無(wú)人機(jī)飛向繩索，利用無(wú)人機(jī)翼尖掛鉤鉤住繩索回收。氣墊著陸，這種方式不需要起落架和降落傘，無(wú)人機(jī)在著陸前打開(kāi)氣囊，發(fā)動(dòng)機(jī)把空氣壓入氣囊，壓宿空氣從囊口噴出，在機(jī)腹下形成高壓空氣區(qū)—?dú)鈮|，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)著陸時(shí)的緩沖目的。但需要注意的是，依靠氣囊直接著陸，緩沖能力有限，只適用于微小型無(wú)人機(jī)。垂直著陸回收，同垂直起飛方式一樣，對(duì)場(chǎng)地要求不高，且旋翼無(wú)人機(jī)和固定翼無(wú)人機(jī)垂直著陸方式不同。（1）旋翼無(wú)人機(jī)垂直著陸，以旋翼作為產(chǎn)生升力的部件，旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，控制旋翼轉(zhuǎn)速能控制升力大小使無(wú)人機(jī)垂直著陸。（2）固定翼垂直著陸：同固定翼垂直起飛的兩種方式相同，實(shí)質(zhì)上是以發(fā)動(dòng)機(jī)推力直接抵消重力。2.無(wú)人機(jī)發(fā)射回收系統(tǒng)3.6.1無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)，是指裝備到無(wú)人機(jī)上用以實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行所要完成的特定任務(wù)的設(shè)備、儀器及其子系統(tǒng)。1.軍用任務(wù)載荷軍用無(wú)人機(jī)安裝的光電偵察設(shè)備主要有CCD、前視紅外儀、合成孔徑雷達(dá)、激光測(cè)距和激光雷達(dá)等。1.無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)2.民用任務(wù)載荷

航空照相機(jī)、攝像機(jī)、紅外熱像儀、搭載藥箱、噴灑設(shè)備或者GPS定位系統(tǒng)等任務(wù)載荷的無(wú)人機(jī)，可以完成很多人難以完成的任務(wù)。1.無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)發(fā)射回收系統(tǒng)保證無(wú)人機(jī)順利完成起飛升空，并在執(zhí)行完任務(wù)后保證無(wú)人機(jī)從天空安全降落到地面。多旋翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人直升機(jī)的發(fā)射回收一般采用垂直起降的方式。固定翼無(wú)人機(jī)常采用以下發(fā)射回收方式：1.發(fā)射系統(tǒng)手拋發(fā)射，這種發(fā)射方式簡(jiǎn)單可靠但是受到重量限制，是所有發(fā)射方式中最簡(jiǎn)單的，由操作手投擲到空中，一般適用于微、小型低速無(wú)人機(jī)，靠無(wú)人機(jī)自身動(dòng)力起飛。2.無(wú)人機(jī)發(fā)射回收系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)零長(zhǎng)發(fā)射，一臺(tái)或者多臺(tái)助飛火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為助推器產(chǎn)生推力，使安裝在零長(zhǎng)發(fā)射裝置上的無(wú)人機(jī)發(fā)射升空，助飛火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間只有幾秒，無(wú)人機(jī)飛離發(fā)射裝置后，助飛火箭將被拋離機(jī)體，此時(shí)無(wú)人機(jī)由機(jī)上的主發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生升力并完成飛行任務(wù)。一般適用于中小型無(wú)人機(jī)，如美國(guó)的“火蜂”、“獵人等”。2.無(wú)人機(jī)發(fā)射回收系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)彈射式發(fā)射，是將彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，使無(wú)人機(jī)加速到安全起飛速度。比如在壓縮空氣、橡皮筋或者液壓等彈射裝置產(chǎn)生的彈力作用下，使安裝在軌道式發(fā)射裝置上的無(wú)人機(jī)發(fā)射升空，當(dāng)無(wú)人機(jī)飛離發(fā)射裝置后，由無(wú)人機(jī)上的主發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生升力并完成飛行任務(wù)。2.無(wú)人機(jī)發(fā)射回收系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)起落架滑跑起飛，無(wú)人機(jī)起落架滑跑起飛受到地面環(huán)境條件的限制，與有人機(jī)起飛方式機(jī)相似，不同的地方在于以下兩點(diǎn)。（1）無(wú)人機(jī)起落架可以采用可棄式起落架，只在起飛階段用到起落架，起飛后便拋棄，減輕無(wú)人機(jī)重量，等到回收時(shí)用其他回收方式。

（2）輕、微型無(wú)人機(jī)一般采用固定起落架，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。而遠(yuǎn)航飛行的大、小型無(wú)人機(jī)則采用可收放起落架，以減少飛行過(guò)程中因起落架產(chǎn)生的阻力。

起落架滑跑起飛幾乎適用于任何類(lèi)型的無(wú)人機(jī)。2.無(wú)人機(jī)發(fā)射回收系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)空中發(fā)射，無(wú)人機(jī)一般由直升機(jī)攜帶在兩側(cè)或者懸掛在固定翼翼下和機(jī)腹的掛架上，由有人駕駛無(wú)人機(jī)攜帶無(wú)人機(jī)到空中，當(dāng)達(dá)到無(wú)人機(jī)預(yù)定所需高度和速度時(shí)，先啟動(dòng)無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)再將無(wú)人機(jī)投放至空中。但無(wú)人機(jī)空中發(fā)射成本較高，除任務(wù)特別要求外一般不采用。2.無(wú)人機(jī)發(fā)射回收系統(tǒng)六、無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷系統(tǒng)與發(fā)射回收系統(tǒng)垂直起飛，這種起飛方式對(duì)