【智能制造i】无人机
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无人驾驶飞机简称“无人机”,英文缩写为“UAV”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为:无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。无人机按应用领域,可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机。民用方面,无人机+行业应用,是无人机真正的刚需;目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。2013年11月,中国民用航空局(CA)下发了《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》,由中国AOPA协会负责民用无人机的相关管理。根据《规定》,中国内地无人机操作按照机型大小、飞行空域可分为11种情况,其中仅有116千克以上的无人机和4600立方米以上的飞艇在融合空域飞行由民航局管理,其余情况,包括日渐流行的微型航拍飞行器在内的其他飞行,均由行业协会管理、或由操作手自行负责。
发展简史
研制背景
无人机最早在20世纪20年代出现,1914年第一次世界大战正进行得如火如荼,英国的卡德尔和皮切尔两位将军,向英国军事航空学会提出了一项建议:研制一种不用人驾驶,而用无线电操纵的小型飞机,使它能够飞到敌方某一目标区上空,将事先装在小飞机上的炸弹投下去。这种大胆的设想立即得到当时英国军事航空学会理事长戴·亨德森爵士赏识。他指定由A.M.洛教授率领一班人马进行研制。无人机当时是作为训练用的靶机使用的。是一个许多国家用于描述最新一代无人驾驶飞机的术语。从字面上讲,这个术语可以描述从风筝,跋叩缫?胤苫,到V-1飞弹从发展来的巡航导弹,但是在军方的术语中仅限于可重复使用的比空气重的飞行器。
发展前景
高空长航时化
老式的无人机滞空时间短,飞行高度低,侦察监视面积小,不能连续获取信息,甚至会造成情报“盲区”,不适应现代战争的需要。为此美国陆军研制了“蒂尔”II超高空长航时无人机。
隐形无人机化
为了对付日益增强的地面防空火力的威胁,许多先进的隐形技术被应用到无人机的研制上。一是采用复合材料、雷达吸波材料和低噪声发动机。如美军“蒂尔”II无人机除了主梁外,几乎全部采用了石墨合成材料,并且对发动机出气口和卫星通信天线作了特殊设计,飞行高度在300米以上时,人耳听不见;在900米以上时,肉眼看不见。二是采用限制红外光反射技术,机身表面涂上能够吸收红外光的特制油漆并在发动机燃料中注入防红外辐射的化学制剂。三是减小机身表面缝隙,减少雷达反射面。四是采用充电表面涂层还具有变色的特性:从地面向上看,无人机具有与天空一样的颜色;从空中往下看,无人机呈现与大地一样的颜色。
空中预警化
美军认为,21世纪的空中侦察系统主要由无人机组成。美军计划用预警无人机取代E-3和E-8有人驾驶预警机,使唤其成为21世纪航空侦察的主力。
空中格斗化
攻击无人机是无人机的一个重要发展方向。由于无人机能预先靠前部署,可以在距离所防卫目标较远的距离上摧毁来袭的导弹,从而能够有效地克服“爱国者”或C-300等反导导。值得注意的是,无人机属于遥控武器之列,其必须由操作人员选定目标并激活、瞄准和发射相关武器。因此,无人机不属于自主武器。
集群智能蜂群化
蜂群无人机化,1月10日,美国国防部突然公布了一段官方视频,展示了去年10月在中国湖进行的一次无人机集群智能测试。这段视频上,3架大黄蜂战斗机用特种吊舱一次释放了103架微型无人机。从地面操纵人员的显示屏上清楚看到那些无人机(绿色点)根据目标/指令(红色点)自主编队并实施追踪的画面。它们时而根据目标编队,时而根据指令快速移动,也可以根据环形指令排成一个圈,把一个区域围得水泄不通。按照国防部的消息,这些“命令”是下达给“蜂群”的,而不是其中任何一个个体。“蜂群”之间彼此会不停地“交谈”,在没有个体指挥官情况下形成“蜂群智能”。在组成集群过程中,果个别无人机发生故障或损失,剩余无人机会根据参与组网的无人机实际数量做出反应,自主调整编队形式,继续完成既定任务目标,这是无人机智能集群技术最为诱人的特征之一,即具备系统性的高生存力。这些无人机并不是经预设程序的协调行动的个体,而是像自然界中类似鸟群的动物群体那样,共享决策的分配大脑,相互协调行动。预示美国正进入机器人战争的新时代。
工作流程
(1)开始界面:快捷实现任务的规划,进入任务监控界面,实现航拍任务的快速自动归档,各功能划分开来,实现软件运行的专一而稳定。
(2)航前检查:为保证任务的安全进行,起飞前结合飞行控制软件进行自动检测,确保飞机的GPS、罗盘、空速管及其俯仰翻滚等状态良好,避免在航拍中危险情况的发生。
(3)飞行任务规划:在区域空照、导航、混合三种模式下进行飞行任务的规划。
(4)航飞监控:实时掌握飞机的姿态、方位、空速、位置、电池电压、即时风速风向、任务时间等重要状态,便于操作人员实时判断任务的可执行性,进一b保证任务的安全。
(5)影像拼接:航拍任务完成后,导航航拍影像进行研究区域的影像拼接。
应用
民用
警用、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业,无人机的用途广泛。
应用领域:电力巡检工作原理:装配有高清数码摄像机和照相机以及GPS定3系统的无人机,可沿电网进行定位自主巡航,实时传送拍摄影像,监控人员可在电脑上同步收看与操控。推荐理由:采用传统的人工电力巡线方式,条件艰苦,效率低下,一线的电力巡查工偶尔会遭遇“被狗撵”“被蛇咬”的危险。无人机实现了电子化、信息化、智能化巡检,提高了电力3路巡检的工作效率、应急抢险水平和供电可靠率。而在山洪暴发、地震灾害等紧急情况下,无人机可对线路的潜在危险,诸如塔基陷落等问题进行勘测与紧急排查,丝毫不受路面状况影响,既免去攀爬杆塔之苦,又能勘测到人眼的视觉死角,对于迅速恢复供电很有帮助。
应用领域:农业保险工作原理:利用集成了高清数码相机、光谱分析仪、热红外传感器等装置的无人机在农田上飞行,准确测算投保地块的种植面积,所采集数据可用来评估农作物风险情况、保险费率,并能为受灾农田定损,此外,无人机的巡查还实现了对农作物的监测。推荐理由:自然灾害频发,面对颗粒无收的局面,农业保险有时候是农民们的一根救命稻草,却因理赔难,又让人多了一肚子苦水。无人机在农业保险领域的应用,一方面既可确保定损的准确性以及理赔的高效率,又能监测农作物的正常生长,帮助农户开展针残缘拇胧,以减少风险和损失。
应用领域:环保工作原理:无人机在环保领域的应用,大致可分为三种类型。
一:环境监测:观测空气、土壤、植被和水质状况,也可以实时快速跟踪和监测突发环境污染事件的发展;
二,环仓捶ǎ夯芳嗖棵爬用搭载了采集与分析设备的无人机在特定区域巡航,监测企业工厂的废气与废水排放,寻找污染源;
三,环境治理:利用携带了催化剂和气象探测设的柔翼无人机在空中进行喷撒,与无人机播撒农药的工作原理一样,在一定区域内消除雾霾。推荐理由:无人机开展航拍,簿眯郧浚还可采用远红外夜拍等模式,实现全天候航监测,无人机执法又不受空间与地形限制。时效性强,机动性好,巡查范围广,尤其是在雾霾严重的京津冀地区,使得执法人员可及时排查到污染源,一定程度上减缓雾霾的污染程度。
应用领域:影视剧拍摄工作原理:无人机搭载高清摄像机,在无线遥控的情况下,根据节目拍摄需求,在遥控操纵下从空中进行拍摄。推荐理由:无人机实现了高清实时传输,其距离可长达5公里,而标清传输距离则长达10公里;无人机灵活机动,低至一米,高至四五千米,可实现追车、升起和拉低、左右旋转,甚至贴着马肚子拍摄等,极大地降低了拍摄成本。影视圈使用无人机的成功案例比比皆是,无论是新晋导演韩寒的处女秀《后会无期》,还是炙手可热的节目《爸爸去哪儿》,抑或是经典大片《哈利·波特》系列、《007天幕坠落》《变形金刚4》等,都能的缓蠓⑾治奕嘶的踪影。此外,俄罗斯索契冬奥会以及央视的钱塘江大潮等重要事件的报道中,无人机也功不可没。
应用领域:确权问题工作原理:大到两国的领土之争,小到农村土地的确权,无人机都可上阵进行航拍。推道碛桑阂缘鲇愕褐争为例,无人机灵活机动,无需出动一兵一卒,就可记录下日本在我国钓鱼岛周围实施的图谋不轨的小动作。实际上,有些国家内部的边界确权问题,还牵扯到不同的种族,调派无人机前去采集边界数据,有效地避免了潜在的社会冲突。
应用领域:街景工作原理:利用携带拍摄装置的无人机,开展大规模航拍,实现空中俯瞰的效果。推荐理由:谷歌和腾讯街景都“Out”了,那一辆辆的街景车一遍一遍地压马路,说不定哪天就把你我的正脸给拍进去了,但无人机就大不一样了,其拍摄的街景m片不仅有一种鸟瞰世界的视角,还带有些许艺术气息。别忘了,在常年云遮雾罩的地区,遥感卫星不够灵光的时候,无人机可要冲锋陷阵。
应用领域:快递工作原理:无人机可实现鞋盒包装以下大小货物的配送,只需将收件m的GPS地址录入系统,无人机即可起飞前往。推荐理由:这早已不是天方夜谭,美国的亚马逊,中国的顺丰都在兴冲冲地忙着测试这项业务,而美国达美乐披萨店,已在英国成功地空运了首个披萨外卖。据悉,亚马逊宣称无人机会在30分钟内将货物送达1.6公里范围内的客户手中。据说顺丰m发无人机送货的目的,是为了解决偏远地区送货难的问题(小编暗自思忖,不怕它有去无回吗…)。无人机送快递,如果能不落到用户脑袋上的话,还算是个新颖的好点子,至少,在婚礼上用无人机来送戒指的话,还有点小惊喜。
应用领域:灾后救援工作原理:利用搭载了高清拍摄装置的无人机对受灾地区进行航拍,提供一手的最新影像。推荐理由:无人机动作迅速,起飞至降落仅7分钟,就已完成了100,000平方千米的航拍,对于争分夺秒的灾后救援工作而言,意义非凡。此外,无人机保障了救援工作的安全,通过航拍的形式,避免了那些可能存在塌方的危险地带,将为合理分配救援力量、确定救灾重点区域、选择安全救援路线以及灾后重建选址等提供很有价值的参考。此外,无人机可实时全方位地实时监测受灾地区的情况,以防引发次生灾害。 其实,无人机又岂止有八大热门应用领域,十大二十大已然不止,还有诸如劲鹰无人机测绘方面的巨大优势。
应用领域:遥感测绘工作原理:首先说遥感,就是遥远的感知,广义来说,就是你没有到目标区域去,利用遥控技术,进行当地情况的查询。狭义上讲,就是卫星笃及航飞图片。测绘遥感,就是利用遥感技术,在计算机上面进行计算并且能够达到测绘目的行为。
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