随航空技術的快(kuài)速發展,中國已成為(wèi)重要的無人(rén)機制造國,我國“翼龍”、“彩虹”、“天穹”、“利劍”等系列無人(rén)機,科研水平均達到世界前列。
目前無人(rén)機行業企業主要可分(fēn)為(wèi)主機廠、配套企業、民(mín)參軍三類。主機廠主要包括航天彩虹、中航沈飛等國際知名無人(rén)機研制企業;配套企業如(rú)航天電子(zǐ)、北方導航主要為(wèi)主機廠提供零配件及軟硬件技術支持。同時(shí),無人(rén)機産業作(zuò)為(wèi)促進我國民(mín)參軍領域重要一(yī)環,也(yě)有許多民(mín)營企業,如(rú)山東礦機等大力參與到行業發展。
無人(rén)機的分(fēn)類
無人(rén)機按照應用領域可分(fēn)為(wèi)軍用無人(rén)機與民(mín)用無人(rén)機。軍用無人(rén)機主要包括偵查無人(rén)機、攻擊無人(rén)機、誘餌無人(rén)機以及貨運無人(rén)機,與有人(rén)機相比具有人(rén)員(yuán)零傷亡、性能(néng)優越、成本低(dī)等顯著特點,已逐步成為(wèi)現(xiàn)代戰争重要武器(qì)。民(mín)用無人(rén)機應用場(chǎng)景日益豐富,可進一(yī)步分(fēn)為(wèi)工業級無人(rén)機以及消費級無人(rén)機,消費級無人(rén)機多用于個(gè)人(rén)航拍,工業級級無人(rén)機則多用于農(nóng)林植保、電力巡檢、測繪、安防、物流等。
無人(rén)機的四大分(fēn)系統
無人(rén)機系統發展至今,已經演變為(wèi)由飛行器(qì)分(fēn)系統、地面站(zhàn)分(fēn)系統、任務(wù)載荷分(fēn)系統、綜合保障分(fēn)系統4大分(fēn)系統組成。
無人(rén)機遙測系統原理(lǐ)
地面遙測系統無人(rén)機遙測系統主要實現(xiàn)采集、分(fēn)析并處理(lǐ)來(lái)自無人(rén)機下(xià)傳至地面站(zhàn)的遙測數據(包括無人(rén)機的飛行狀态及任務(wù)載荷設備的工作(zuò)狀态)。無人(rén)機飛行狀态包括航向角、滾轉角、俯仰角、高度、速度、電池電壓、油門、舵機電壓等飛行參數,實時(shí)準确的獲取遙測數據保證地面站(zhàn)對無人(rén)機有效監控。
地面保障系統地面保障系統包含飛機平台的保障系統和地面系統的保障系統,一(yī)般由維修保障信息支持系統、訓練系統及保障資源組成。它是對無人(rén)機系統進行綜合保障的“後方基地”,用來(lái)實現(xiàn)對無人(rén)機和地面控制站(zhàn)的日常維護和飛行保障,并對整個(gè)綜合保障系統的使用人(rén)員(yuán)及維護人(rén)員(yuán)進行培訓。
飛行器(qì)分(fēn)系統
飛行器(qì)平台無人(rén)機的飛行平台主要分(fēn)為(wèi)固定翼無人(rén)機平台和旋翼無人(rén)機平台。固定翼無人(rén)機平台由動力裝置産生(shēng)前進的推力,進而由機體(tǐ)上(shàng)固定的機翼産生(shēng)升力。與固定翼為(wèi)相對,旋翼無人(rén)機平台則由一(yī)個(gè)或多個(gè)旋翼與空氣進行相對運動的反作(zuò)用而獲得升力,其中,具有三個(gè)及以上(shàng)旋翼軸的無人(rén)機平台被稱為(wèi)多軸無人(rén)機平台。
動力系統無人(rén)機的飛行速度、飛行高度等參數與動力系統直接相關(guān)。不同用途的無人(rén)機對動力裝置的要求不同,如(rú)活塞式适用于低(dī)速低(dī)空小型無人(rén)機;對于靶機、自殺式無人(rén)機或導彈,要求推重比高但(dàn)壽命可以短,一(yī)般使用渦噴式發動機。飛控系統飛控系統是無人(rén)機的“神經中樞”,是最核心的技術之一(yī)。
飛控系統一(yī)般包括傳感器(qì)、機載計算(suàn)機和伺服作(zuò)動設備三大部分(fēn),實現(xiàn)的功能(néng)主要有無人(rén)機姿态穩定和控制、無人(rén)機任務(wù)設備管理(lǐ)和應急控制三大類。
導航系統與有人(rén)機不同,無人(rén)機在無線電靜默時(shí)無法通過駕駛員(yuán)的主觀判斷來(lái)确定位置,同時(shí)無人(rén)機的自動化(huà)和智能(néng)化(huà)要求也(yě)高于有人(rén)機,因此,無人(rén)機需要更為(wèi)精确和可靠的導航系統。慣性導航系統和衛星導航系統向無人(rén)機提供參考坐标系的位置、速度、飛行姿态,引導無人(rén)機按照指定航線飛行,相當于有人(rén)機系統中的領航員(yuán)。電氣系統無人(rén)機機載電氣系統主要由主電源、應急電源、電氣設備的控制與保護裝置及輔助設備組成。
電氣系統一(yī)般包括電源、配電系統、用電設備三個(gè)部分(fēn),其中電源和配電兩者統稱為(wèi)供電系統。供電系統的功能(néng)是向無人(rén)機各用電系統或設備提供滿足預定設計要求的電能(néng)。電氣系統是保證無人(rén)機上(shàng)各種用電設備正常工作(zuò)的關(guān)鍵,當電氣系統出現(xiàn)故障時(shí),會導緻無人(rén)機失去控制,偏離預設軌道。
地面站(zhàn)分(fēn)系統
指揮控制系統主要用于對無人(rén)機飛行進行控制和管理(lǐ),監視(shì)無人(rén)機平台的飛行狀況,并對無人(rén)機進行遙控操作(zuò)。控制内容包括飛行器(qì)的飛行過程、飛行航迹、有效載荷的任務(wù)功能(néng)、通訊鏈路(lù)的正常工作(zuò),利用無人(rén)機武器(qì)平台的傳感器(qì)獲取發現(xiàn)目标和通過輔助決策反饋攻擊目标,完成單一(yī)作(zuò)戰任務(wù),以及飛行器(qì)的發射和回收。
數據鏈系統數據鏈系統是無人(rén)機系統的“神經鏈路(lù)”,是連接飛行器(qì)和地面控制人(rén)員(yuán)或信息中心的紐帶。數據鏈分(fēn)為(wèi)上(shàng)行數據鏈(從控制站(zhàn)到無人(rén)機)和下(xià)行數據鏈(從無人(rén)機到控制站(zhàn)),上(shàng)行數據鏈的主要功能(néng)是發送飛行路(lù)徑數據、任務(wù)指令等,然後儲存到飛機自動飛行控制系統、任務(wù)載荷中。下(xià)行數據鏈的主要功能(néng)是發送飛機的基本參數信息(位置信息、油量等),以及任務(wù)載荷所采集的數據到控制站(zhàn)。
情報(bào)分(fēn)發系統無人(rén)機情報(bào)分(fēn)發系統的主要功能(néng)是及時(shí)響應情報(bào)定制單元的情報(bào)要求,并準确及時(shí)地将無人(rén)機情報(bào)指令分(fēn)發至各個(gè)作(zuò)戰單元,實現(xiàn)對作(zuò)戰單元的作(zuò)戰支持。無人(rén)機情報(bào)質量關(guān)鍵在于無人(rén)機監視(shì)偵察平台、中繼無人(rén)機的情報(bào)傳輸、情報(bào)處理(lǐ)站(zhàn)的情報(bào)産品以及主控端的情報(bào)分(fēn)發過程。
發射和回收系統發射和回收系統分(fēn)為(wèi)發射設備和回收設備。對于不能(néng)垂直起飛,也(yě)沒有合适跑道可供使用的無人(rén)機來(lái)說(shuō),發射方式分(fēn)為(wèi)手抛發射、彈射車發射、火(huǒ)箭助推發射等。不具備垂直飛行能(néng)力以及沒有裝備輪式或滑撬進行滑降着陸的無人(rén)機通常需要回收設備。回收方式包括回收傘回收,氣囊着陸回收,撞網回收,繩鈎回收等等。回收傘回收是最常見的,回收傘安置在無人(rén)機上(shàng),在指定高度打開,使無人(rén)機減速并安全着落;氣囊回收是指在無人(rén)機的機腹下(xià)裝有氣囊,當無人(rén)機降落時(shí),壓縮空氣從儲氣罐進入氣囊,部分(fēn)壓縮空氣從氣囊開口中噴出,使得機腹下(xià)形成暫時(shí)的高壓區(原理(lǐ)類似于氣墊船),從而避免了(le)無人(rén)機直接撞擊地面,減少損壞。
任務(wù)載荷分(fēn)系統
任務(wù)載荷系統是指為(wèi)完成任務(wù)而裝備到無人(rén)機上(shàng)的設備,直接決定了(le)無人(rén)機的功能(néng)。無人(rén)機的大小和載重能(néng)力決定了(le)它可以裝備什(shén)麽樣的任務(wù)載荷,而無人(rén)機執行任務(wù)的能(néng)力主要由各種類型的任務(wù)載荷決定,因此任務(wù)載荷是無人(rén)機執行任務(wù)能(néng)力的關(guān)鍵,不同功能(néng)類型的無人(rén)機之間(jiān)差别較大。
光電光電偵察傳感器(qì)是利用電磁波中的可見光波段及紅(hóng)外波段,主要采取被動接收的方式獲取偵察區域圖像。光電和紅(hóng)外成像偵察任務(wù)載荷是無人(rén)機使用的傳統偵察監視(shì)設備,它們都是采用被動方式獲取目标信息。無人(rén)機機載光電/紅(hóng)外載荷具有體(tǐ)積小、質量較輕、功耗低(dī)、壽命長、可靠性高、耐沖擊性好(hǎo)的特點,可以晝夜在多數氣候條件下(xià)完成監視(shì)和目标捕獲等任務(wù),能(néng)被動工作(zuò)、隐蔽性強。但(dàn)是光電偵察載荷容易受到雲、霧等氣候的影響,并且作(zuò)用距離有限。目前,無人(rén)機最合适的光電偵察傳感器(qì)是CCD攝像機,它不僅能(néng)獲取高分(fēn)辨率的圖像情報(bào),而且易于和紅(hóng)外焦平面陣列結合形成多光譜成像系統。
SARSAR即合成孔徑雷達成像。雷達成像傳感器(qì)分(fēn)為(wèi)多普勒波束銳化(huà)雷達成像、合成孔徑雷達成像(SAR)及逆合成孔徑雷達成像( ISAR )。前兩種成像模式為(wèi)飛行器(qì)載雷達成像,後一(yī)種為(wèi)地基雷達成像。無人(rén)機使用的雷達成像傳感器(qì)主要是合成孔徑雷達。合成孔徑雷達根據合成孔徑原理(lǐ)獲得方位向高分(fēn)辨率,以脈沖壓縮技術獲得距離向高分(fēn)辨率。雷達成像傳感器(qì)的主要特點是側視(shì)偵察、探測距離較遠(yuǎn),具有多種工作(zuò)模式,具有全天時(shí)、全天候的偵察能(néng)力,能(néng)發現(xiàn)可見光不能(néng)透過的遮擋物後面的目标,并且其理(lǐ)論方位分(fēn)辨率是常數,與波長、載機飛行高度和雷達作(zuò)用距離無關(guān)。
武器(qì)系統無人(rén)機的武器(qì)裝備根據所執行的任務(wù)大緻可分(fēn)為(wèi)對地攻擊武器(qì),對空作(zuò)戰武器(qì)和激光、微波等定向能(néng)武器(qì)。裝備無人(rén)機的空地武器(qì)要求重量輕、精度高、威力大、可有效攻擊多種目标。無人(rén)機由于“無人(rén)”,因此可以省去為(wèi)防止武器(qì)對人(rén)體(tǐ)産生(shēng)傷害而需采取的保護措施,也(yě)可以将更多的載荷用于裝載武器(qì)。
無人(rén)機行業産業鏈
無人(rén)機屬于高科技産品,擁有較為(wèi)複雜的産業鏈。按照上(shàng)下(xià)遊可以分(fēn)為(wèi)産品研發制造試驗、飛控系統、動力系統、周邊設備的研發制造、整機組裝、産品銷售及産品服務(wù)等環節。
上(shàng)遊主要是無人(rén)機硬件和軟件的供應商(shāng),包括機身(shēn)複合材料、載武器(qì)裝備、操縱控制裝備、發射回收裝置及其他零部件等設計和生(shēng)産。
中遊是整機制造商(shāng),集合無人(rén)機的各零部件,負責無人(rén)機整機制造和銷售。
下(xià)遊主要是用戶端,包括軍用和民(mín)用兩個(gè)市(shì)場(chǎng)。軍用市(shì)場(chǎng)客戶主要包括國内軍方裝備采購(gòu)部門和軍貿公司。主要涉及作(zuò)戰和偵察,作(zuò)戰包括軍事(shì)打擊、信息對抗、通信中繼和空中預警等,偵查主要通過安裝光電、雷達等各種傳感器(qì),實現(xiàn)全天候的綜合偵察能(néng)力,為(wèi)部隊提供實時(shí)情報(bào)支持.民(mín)用市(shì)場(chǎng)主要包括工業級和消費級。工業級包括商(shāng)業、公共管理(lǐ)及科研活動。消費級包括航拍和娛樂(yuè)、休閑等日常活動。下(xià)遊運維服務(wù)環節也(yě)已經形成系統的市(shì)場(chǎng),包括售後服務(wù)和衍生(shēng)服務(wù)等。售後服務(wù)領域包括了(le)維修服務(wù)、保險服務(wù)以及培訓服務(wù)等;衍生(shēng)服務(wù)包括租賃服務(wù)、金(jīn)融服務(wù)、用戶社交、垂直媒體(tǐ)等。
目前,軍用無人(rén)機數量及種類較多,代表了(le)無人(rén)機最高技術水平。民(mín)用無人(rén)機主要集中在科學研究和政府相關(guān)部門内,産業鏈下(xià)遊尚未完全形成規模化(huà)且長期穩定的商(shāng)業客戶群體(tǐ)。
疫情期間(jiān)無人(rén)機廣泛應用
在新(xīn)冠疫情期間(jiān),無人(rén)機因其具備高效無休、零接觸等優良特性,成為(wèi)阻斷疫情傳播利器(qì),工業無人(rén)機在安防巡檢、農(nóng)業植保、照明測溫、消殺作(zuò)業、物流配送、宣傳喊話(huà)等方面發揮重要作(zuò)用。同時(shí)受國内5G建設逐步完善加持,無人(rén)機工業用途與優勢得到很好(hǎo)發揮與驗證。無人(rén)機産業扶持政策、相關(guān)标準及規範的制定預計逐步完善,進一(yī)步增強産業的投資信心,強化(huà)我國5G+無人(rén)機産業布局。
無人(rén)機5G應用的産業生(shēng)态從無人(rén)機應用場(chǎng)景和通信需求、終端通信能(néng)力、無線技術等方面初步成熟,無人(rén)機在5G應用領域的持續創新(xīn),包括物流、巡檢、安防、救援、測繪、農(nóng)業植保、送貨、勘探、直播、編隊飛行甚至自主飛行等場(chǎng)景的網聯化(huà)智能(néng)化(huà)建設,提升航拍等各種各樣的個(gè)人(rén)及行業業務(wù)體(tǐ)驗,構成一(yī)個(gè)全新(xīn)的、豐富多彩的“網聯天空”。(來(lái)源:樂(yuè)晴智庫)