第一章無人機(jī)概述無人機(jī)操控技術(shù)無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)規(guī)劃教材目錄01認(rèn)識(shí)無人機(jī)02國(guó)家對(duì)無人機(jī)在高校發(fā)展的政策支持P04P1

2目錄01認(rèn)識(shí)無人機(jī)02國(guó)家對(duì)無人機(jī)在高校發(fā)展的政策支持P04P1

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無人機(jī)（UnmannedAircraft，UA），是由控制站管理（包括遠(yuǎn)程操縱或自主飛行）的航空器，也稱遠(yuǎn)程駕駛航空器(RemotelyPilotedAircraft，RPA)。英文也常用UAV來表示(UnmannedAerialVehicle)。

1.1

無人機(jī)無人機(jī)系統(tǒng)，也稱無人駕駛航空器系統(tǒng)，是指由無人機(jī)、相關(guān)的遙控站、所需的指揮與管制鏈路以及批準(zhǔn)的型號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)定的任何其他部件組成的系統(tǒng)。簡(jiǎn)稱：UAS(UnmannedAircraftSystem)。1.2

無人機(jī)系統(tǒng)

無人機(jī)與航空模型區(qū)別：

1.2

無人機(jī)系統(tǒng)無人機(jī)航空模型定義無人飛行載具

在視距內(nèi)，視距距離不超過500米

飛控有智能化的飛控系統(tǒng)

無智能化的飛控系統(tǒng)，必須由人來通過遙控器控制人機(jī)界面

有地面站

僅有操縱手柄

任務(wù)用途有任務(wù)載荷系統(tǒng)，主要執(zhí)行軍用和民用的各種比較復(fù)雜的任務(wù)

一般無載荷系統(tǒng)，側(cè)重于航空模型運(yùn)動(dòng)、競(jìng)賽、愛好者研究交流以及個(gè)人娛樂

人員資質(zhì)包括觀測(cè)員、視距內(nèi)駕駛員、超視距駕駛員和教員，大多數(shù)還需要執(zhí)照無資質(zhì)要求

主管單位民航局和AOPA管理，適用航空類法規(guī)

航空運(yùn)動(dòng)管理中心管理，適用體育類法規(guī)

無人機(jī)與航空模型區(qū)別：

1.2

無人機(jī)系統(tǒng)1.3

無人機(jī)分類

按照不同的平臺(tái)，無人機(jī)包括固定翼、旋翼機(jī)、垂直起降固定翼、無人飛艇等。根據(jù)飛行場(chǎng)地和任務(wù)需求，選用不同種類的無人機(jī)進(jìn)行作業(yè)。1.3.1

固定翼

固定翼無人機(jī)就是指飛機(jī)的機(jī)翼固定不動(dòng)，靠機(jī)翼的空氣動(dòng)力特性而產(chǎn)生升力的一種機(jī)型。

1.3.2

旋翼機(jī)

旋翼機(jī)是指通過飛機(jī)機(jī)翼（槳葉）旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生升力的一種機(jī)型，主要包含多旋翼、直升機(jī)、自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。1.3.3

垂直起降固定翼

垂直起降固定翼無人機(jī)是近三年新研發(fā)出來的一款無人機(jī)機(jī)型，單純從結(jié)構(gòu)上看可以看做是多旋翼和固定翼的結(jié)合體，它既有多旋翼起降簡(jiǎn)單、沒有場(chǎng)地要求的優(yōu)點(diǎn)，又有固定翼長(zhǎng)航時(shí)、大載重的優(yōu)點(diǎn)，很適合做行業(yè)的測(cè)繪、監(jiān)測(cè)、管路巡查等工作。目錄01認(rèn)識(shí)無人機(jī)02國(guó)家對(duì)無人機(jī)在高校發(fā)展的政策支持P04P1

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國(guó)家對(duì)無人機(jī)在高校發(fā)展的政策支持《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范民用無人機(jī)制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》

到2025年，民用無人機(jī)產(chǎn)值達(dá)到1800億元,年均增速25%以上

強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，在產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)和安全三個(gè)層面開展技術(shù)創(chuàng)新，提升民用無人機(jī)安全性和技術(shù)水平

支持有條件的普通高校和職業(yè)院校設(shè)立無人機(jī)相關(guān)專業(yè)，建立多層次多類型的無人機(jī)人才培養(yǎng)和服務(wù)體系

《中國(guó)制造2025》

推進(jìn)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展

我國(guó)有229所高等職業(yè)學(xué)校設(shè)立專業(yè)代碼為560610的無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)

無人機(jī)發(fā)展前景系統(tǒng)未來將是航空業(yè)最蓬勃發(fā)展的部分

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國(guó)家對(duì)無人機(jī)在高校發(fā)展的政策支持第二章無人機(jī)系統(tǒng)無人機(jī)操控技術(shù)無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)規(guī)劃教材目錄01操作人員02航空器P04P1

203地面系統(tǒng)P2304任務(wù)載荷P2805數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)P35目錄01操作人員02航空器P04P1

203地面系統(tǒng)P2304任務(wù)載荷P2805數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)P35

按照不同的操作距離，操作人員分為視距內(nèi)駕駛員、超視距駕駛員、教員三個(gè)等級(jí)。無人機(jī)主要靠地面操作人員通過遙控器或者地面控制站操控?zé)o人機(jī)進(jìn)行飛行，根據(jù)機(jī)型和任務(wù)的不同選擇不同的操作方式。1.1

操作人員

能夠視距內(nèi)飛行的駕駛員叫視距內(nèi)駕駛員。視距內(nèi)飛行指的是以操作人員為圓心，半徑500米、高度120米的空間范圍內(nèi)。1.1.1

視距內(nèi)駕駛員

不僅可以視距內(nèi)飛行，而且可以超視距飛行的駕駛員，叫超視距駕駛員。超視距飛行指的是以操作人員為圓心，半徑500米、高度120米的空間范圍外。1.1.2

超視距駕駛員

具有帶飛資質(zhì)，可以指導(dǎo)學(xué)員進(jìn)行超視距飛行，并且可以在其飛行經(jīng)歷記錄本上簽字證明其飛行經(jīng)歷的無人機(jī)等級(jí)叫教員。1.1.3

教員

一般無人機(jī)的起降階段都是由遙控器進(jìn)行操控的，但是隨著科技的發(fā)展，飛控的穩(wěn)定性和智能程度越來越高，大有地面站操控代替遙控器操控的趨勢(shì)。

除了起降階段，視距內(nèi)飛行也都是由遙控器進(jìn)行操控的。

現(xiàn)在比較常見的視距內(nèi)飛行的案例，主要有：無人機(jī)培訓(xùn)訓(xùn)練、航拍、電力巡線操作。1.1.4

遙控器操作

地面控制站操作主要是指操作人員不通過遙控器，直接通過地面控制站操控?zé)o人機(jī)飛行，而且大有完全替代遙控器飛行的趨勢(shì)。

地面控制站操控?zé)o人機(jī)飛行主要應(yīng)用在超視距飛行階段，或者需要應(yīng)用地面站進(jìn)行航線規(guī)劃的行業(yè)應(yīng)用上，主要有：無人機(jī)培訓(xùn)地面站培訓(xùn)、航測(cè)、超遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)。1.1.5

地面控制站操作目錄01操作人員02航空器P04P1

1

03地面系統(tǒng)P2204任務(wù)載荷P2705數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)P342.1

航空器飛行器按在大氣層內(nèi)或大氣層外飛行可分為航空器和航天器。航空器輕于空氣的航空器氣球飛艇重于空氣的航空器固定翼航空器旋翼航空器直升機(jī)多旋翼旋翼機(jī)撲翼機(jī)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)根據(jù)產(chǎn)生升力的原理：2.2

固定翼無人機(jī)平臺(tái)

固定翼無人機(jī)即平常我們看到的飛機(jī)，它的機(jī)翼是固定不動(dòng)的，由飛機(jī)上安裝的發(fā)動(dòng)機(jī)或者螺旋槳產(chǎn)生前進(jìn)的推力或者拉力，機(jī)翼產(chǎn)生升力。它只能向前飛行，不能夠懸停或者向后飛行。

2.2

固定翼無人機(jī)平臺(tái)常規(guī)的固定翼無人機(jī)主要的機(jī)體結(jié)構(gòu)包含：機(jī)身、機(jī)翼、尾翼、起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)等。

機(jī)身主要功能是裝載任務(wù)設(shè)備、燃料等。2.2

固定翼無人機(jī)平臺(tái)機(jī)翼是固定翼無人機(jī)產(chǎn)生升力的部件，尾翼是用來配平、穩(wěn)定和操縱固定翼無人機(jī)飛行的部件。2.3

旋翼無人機(jī)平臺(tái)

旋翼無人機(jī)平臺(tái)，即無人機(jī)通過旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)獲得升力，從而實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)的一類無人機(jī)平臺(tái)。根據(jù)旋翼數(shù)量的不同，可以分為直升機(jī)和多旋翼兩大類。

直升機(jī)具有可以垂直升降、可以懸停、可以小速度前飛或后飛等特點(diǎn)，但是，直升機(jī)也具有飛行時(shí)長(zhǎng)較短、航程較短等缺點(diǎn)。2.3

旋翼無人機(jī)平臺(tái)

直升機(jī)產(chǎn)生升力的原理和固定翼的機(jī)翼是一樣的，但是運(yùn)行的方式不一樣。固定翼的機(jī)翼是固定不動(dòng)的，通過飛行器向前飛行而產(chǎn)生機(jī)翼與氣流的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生升力；但是，直升機(jī)是由旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生旋翼與氣流的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生升力的。直升機(jī)在產(chǎn)生升力的同時(shí)，也產(chǎn)生了一個(gè)和旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反的反扭力，這個(gè)力可以使直升機(jī)機(jī)體產(chǎn)生自旋，為了克服自旋現(xiàn)象，需要在機(jī)尾增加一個(gè)小的旋翼，即尾翼。2.3

旋翼無人機(jī)平臺(tái)

多旋翼無人機(jī)，是一種具有三個(gè)及以上旋翼軸的直升機(jī)。和直升機(jī)相比，具有以下特點(diǎn)：1、直升機(jī)通過改變螺距改變升力，多旋翼通過改變每個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速改變升力；直升機(jī)需要尾槳抵消反扭力，多旋翼可以兩兩旋翼相互抵消。直升機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多旋翼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。直升機(jī)飛行速度快、機(jī)動(dòng)性好，多旋翼飛行速度慢、比較平穩(wěn)。直升機(jī)翼尖速度大，沖擊力大，多旋翼翼尖速度較小，沖擊力小。2.3

旋翼無人機(jī)平臺(tái)2.4

變模態(tài)無人機(jī)平臺(tái)

變模態(tài)無人機(jī)平臺(tái)，是指即有固定翼平臺(tái)的特點(diǎn)，又有旋翼平臺(tái)的特點(diǎn)，這里特指最近兩年新興起的機(jī)型：垂直起降固定翼無人機(jī)平臺(tái)。

2.5

撲翼無人機(jī)平臺(tái)

撲翼無人機(jī)平臺(tái)是指通過向鳥類那樣上下?lián)鋭?dòng)翅膀而產(chǎn)生升力的一種航空器，屬于仿生學(xué)的機(jī)械。由于其涉及工程力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)的問題太過復(fù)雜，很少有市場(chǎng)化的無人機(jī)被應(yīng)用。

目錄01操作人員02航空器P04P1

103地面系統(tǒng)P2204任務(wù)載荷P2705數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)P343.1

遙控器

地面系統(tǒng)主要是指遙控器和地面控制站，同時(shí)有條件的團(tuán)隊(duì)還包括配備的地勤人員。

遙控器由駕駛員操縱，能夠控制飛機(jī)起降和飛行的遙控設(shè)備。市面上常見的遙控器控制原理都是一樣的，主要使用2.4GHz發(fā)射頻率，配套使用一個(gè)接收機(jī)，能夠接收遙控器發(fā)射的信號(hào)。3.1

遙控器

控制無人機(jī)最少需要4個(gè)通道，能夠保證無人機(jī)正常飛行，還有的遙控器設(shè)置很多其他的備用開關(guān)，用戶可以自定義功能。

3.2

地面控制站

地面控制站主要是控制無人機(jī)航線飛行，并可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無人機(jī)的狀態(tài)。地面控制站沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般一款飛控對(duì)應(yīng)一款地面站軟件，軟件還分APP版和PC版。地面控制站主要需要兩大硬件：一是可以安裝軟件的電腦、手機(jī)等載體；二是地面電臺(tái)，可以通過電臺(tái)向無人機(jī)發(fā)射控制信號(hào)。

3.3

地勤配備

有些特殊的任務(wù)團(tuán)隊(duì)會(huì)配備一定的地勤人員，比如航拍團(tuán)隊(duì)會(huì)配備一名觀察員，主要負(fù)責(zé)觀察飛機(jī)飛行時(shí)是否容易發(fā)生危險(xiǎn)，同時(shí)兼任維護(hù)地面秩序的職能；植保團(tuán)隊(duì)也會(huì)配備一些地勤人員，主要負(fù)責(zé)飛機(jī)的加藥、換電池、飛機(jī)的清潔等。

目錄01操作人員02航空器P04P1

1

03地面系統(tǒng)P2204任務(wù)載荷P2705數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)P344.1

航拍（航拍、直播、取證）

任務(wù)載荷應(yīng)該按行業(yè)分類，航拍，即航空拍攝或者航空攝影，是指在空中拍攝的鏡頭畫面。航拍無人機(jī)的誕生，徹底改變了航拍方式，電影、電視、大型晚會(huì)、體育賽事的直播，快手、抖音等APP視頻的錄制，環(huán)境監(jiān)察人員執(zhí)法取證，都離不開航拍無人機(jī)的應(yīng)用。掛載設(shè)備主要是可見光吊艙。4.2

航測(cè)（正攝、傾斜）

航測(cè)，現(xiàn)在也叫攝影測(cè)量與遙感。無人機(jī)航拍可廣泛應(yīng)用于國(guó)家重大工程建設(shè)、災(zāi)害應(yīng)急與處理、國(guó)土監(jiān)察、資源開發(fā)、新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)等方面，尤其在基礎(chǔ)測(cè)繪、土地資源調(diào)查監(jiān)測(cè)、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)字城市建設(shè)和應(yīng)急救災(zāi)測(cè)繪數(shù)據(jù)獲取等方面具有廣闊前景。

主要掛載的載荷有：正攝相機(jī)、傾斜攝影相機(jī)、激光、雷達(dá)等。4.3

農(nóng)林植保（噴藥、彌霧、農(nóng)情調(diào)查）

農(nóng)林植保是指利用無人機(jī)對(duì)農(nóng)作物或森林植被進(jìn)行藥物或肥料噴灑，以達(dá)到保護(hù)作物不受病蟲侵害的目的。

主要掛載的載荷是藥箱和噴桿。4.4

環(huán)境監(jiān)測(cè)（可見光、激光雷達(dá)、紅外）

環(huán)境監(jiān)測(cè)目前應(yīng)用主要有兩方面：河道監(jiān)測(cè)和大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)。河道監(jiān)測(cè)是沿河道飛行繪制河道及周圍環(huán)境的圖像，和航空測(cè)繪有一定的交叉；大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)是掛載空氣監(jiān)測(cè)載荷，升空到指定高度，監(jiān)測(cè)該位置的大氣環(huán)境。4.5

電力（電線、電塔、太陽(yáng)能板）

電力行業(yè)主要應(yīng)用是電力巡線，其中包含巡線、巡塔、巡太陽(yáng)能板，應(yīng)用的吊艙有可見光吊艙、可見光高倍吊艙、紅外吊艙。4.6

安防（喊話、照明、滅火彈、煙霧彈）

安防系統(tǒng)廣泛應(yīng)用武警、交警、公安、救援隊(duì)等單位，載荷包括喊話、救援脫鉤、照明、滅火彈、煙霧彈、監(jiān)測(cè)、跟蹤等。目錄01操作人員02航空器P04P1

103地面系統(tǒng)P2204任務(wù)載荷P2705數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)P345.1

數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)遙控、遙測(cè)、跟蹤定位和傳感器傳輸。數(shù)據(jù)鏈分為上行數(shù)據(jù)鏈和下行數(shù)據(jù)鏈。

上行數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)侵笇⒌孛嬷噶顐魉徒o無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)遙控，主要用72M、433M、2.4G；5.1

數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)

下行數(shù)據(jù)鏈就是所謂的圖傳系統(tǒng)，將任務(wù)載荷收集到的數(shù)據(jù)傳送給地面，實(shí)現(xiàn)地面控制人員對(duì)任務(wù)的實(shí)時(shí)了解，主要用1.2G、2.4G、5.8G。普通無人機(jī)大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈，而中高空、長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)則都會(huì)采用“視距數(shù)據(jù)鏈”甚至是“超視距衛(wèi)星通訊數(shù)據(jù)鏈”。

5.2

數(shù)據(jù)鏈傳輸頻率

目前我國(guó)工信部無線電管理局初步制定了《無人機(jī)系統(tǒng)頻率使用事宜》，其中規(guī)定：