無人機技術(shù)原理第一章無人機前沿技術(shù)無人機的智能化智能無人機概念無人機平臺上無人駕駛，因此，仿人工智能的感知環(huán)境和操控?zé)o人機的“智能化”技術(shù)，必然是無人機的發(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，通過智能方法（模糊算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法）對無人機各種傳感器收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，識別、決策等。2)智能故障識別，通過智能方法自動監(jiān)測故障，自動辨識故障度，自動隔離故障，并通過飛行控制系統(tǒng)重構(gòu)方法和技術(shù)，實現(xiàn)無人機控制自修復(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?！爸悄軣o人機”的發(fā)展，我們設(shè)想可分三個階段：（1）初級智能無人機，指具有一定的感受、識別、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、自主控制的無人機；（2）專用智能無人機，指對于一定專門任務(wù)要求研制的智能無人機，能夠在執(zhí)行任務(wù)過程中，根據(jù)環(huán)境變化，自動調(diào)整航線和控制任務(wù)設(shè)備，獨立完成專門作業(yè)任務(wù)；（3）高級智能無人機，指不但具有感覺、識別、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，而是無人機自己通過學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗來獲得修改程序的原則。智能無人機通常運用人工智能技術(shù)及模擬人的思維方法，即具有與人腦的思維過程有一定的相似性的求解過程，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。高級智能無人機應(yīng)具有故障自動監(jiān)測、故障辨識的自修復(fù)控制技術(shù)，具有自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)控制能力。無人機的智能化智能無人機的感知能力無人機平臺上無人駕駛，因此，仿人工智能的感知環(huán)境和操控?zé)o人機的“智能化”技術(shù)，必然是無人機的發(fā)展方向。無人機要提高對環(huán)境的感知能力包括：1)視覺（光、色、圖像、夜視、光流、物體、三維視覺、變焦），無人機對環(huán)境的“第一視覺”感知和識別能力；2)觸覺（接觸、壓覺、滑動覺），無人機對碰撞、起飛、著陸、滑跑的感知與量級測算能力；3)力覺（力、力矩），無人機對大氣壓力、空氣動力力矩的感知與測量能力；4)接近覺（接近感知、距離)，無人機對障礙物的相對距離和接近速度的感知與測量能力；5)外部環(huán)境感知覺（溫度、風(fēng)力、雨水、霧霾），無人機適應(yīng)熱、冷能力，抗風(fēng)能力，抗雨水能力，霧霾識別能力；6)環(huán)境地理識別覺（地理位置、地理特性），無人機對所飛行經(jīng)過點的地理三維坐標(biāo)、相對高度的測量能力，對地理環(huán)境的特性（如平原、山脈、河流、海洋、森林）的感知能力。無人機的智能化無人機自主避障技術(shù)1.無人機常用測距傳感器無人機自主避障依賴于無人機相對于障礙物或飛行物之間距離的及時、精確的測量，這就需要測距傳感器。1)紅外測距傳感器2)激光測距傳感器3)光流傳感器4)超聲波測距傳感器5)測距雷達(dá)6)視覺避障無人機的智能化無人機自主避障技術(shù)2.無人機的規(guī)避系統(tǒng)與自動控制無人機感知與規(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)。無人機環(huán)境感知與規(guī)避的實現(xiàn)，主要是由無人機控制系統(tǒng)來完成的。當(dāng)無人機在預(yù)定航線計劃下運行中遇有障礙物或飛行物沖突可能時，就需要重新規(guī)劃航線，完成如圖所示的過程控制。無人機自身軌跡重新規(guī)劃與控制無人機的編隊飛行編隊無人機的用途

無人機協(xié)同作戰(zhàn)主要優(yōu)勢有：擴大搜索范圍、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。無人機協(xié)同編隊飛行執(zhí)行任務(wù)，可以在一定程度上提高單機單次作戰(zhàn)任務(wù)的成功概率。在軍事偵察、目標(biāo)打擊、通信中繼、電子對抗、戰(zhàn)場評估和干擾誘騙等方面，無人機協(xié)同編隊飛行可以提高單次完成任務(wù)的效率，因而無人機協(xié)同作戰(zhàn)成為重要的發(fā)展趨勢。

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

反制無人機攔擊技術(shù)1.電子干擾反制無人機技術(shù)2.無線電劫持無人機技術(shù)3.模擬GPS電子欺騙反制無人機技術(shù)4.高射槍炮反制無人機技術(shù)5.導(dǎo)彈反制無人機技術(shù)6.激光反制無人機技術(shù)7.聲波反制無人機技術(shù)8網(wǎng)捕無人機技術(shù)無人機的新構(gòu)型無人機由于成本低、相對體積小，無重大事故，因此，引起更多的人思考、設(shè)計和創(chuàng)造新形式的飛行器，如圖所示為各種構(gòu)型的無人機。形形色色的無人機無人機的新構(gòu)型非常規(guī)布局固定翼無人機1.鴨式布局2.無尾式布局3.多翼布局4.飛翼式布局非常規(guī)布局旋翼無人機單旋翼布局無人機通常稱為無人直升機。多旋翼無人機通常指多個螺旋槳無人機，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)螺旋槳無人機。垂直起降組合式無人機傾轉(zhuǎn)旋翼無人機也是為了解決垂直起降問題，但其旋翼可以兩用自旋翼無人機這種無人機的主旋翼并無動力驅(qū)動，而是依賴無人機前進(jìn)（通常安裝有一個尾推螺旋槳）時的阻力帶動旋翼自轉(zhuǎn)。無人機的新構(gòu)型微型無人機

微型無人機又稱微型飛行器（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