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无人机涉及的技术领域及其发展分析

 

摘    要: 随着科学技术的发展,有效的推动了现代无人机技术的发展,并且在越来越多的领域中得到广泛应用。近些年来,无人机的发展势头有增无减,且应用领域不断拓展,因此对其各项技术指标提出了较高的要求。本文将会对现代无人机技术研究现状进行分析,重点探究无人机涉及的技术领域及其未来的发展趋势,以期更好的推动现代无人机技术的发展。

无人机涉及的技术领域及其发展分析

  关键词: 现代无人机技术; 现状; 发展趋势;

  在现代和未来发展中,信息技术发挥着决定性的作用,无人机不仅可以为相关决策提供全面、准确的信息,而且还可以有效推动各行各业的发展。如今,随着高新技术的发展,有效的拓宽了无人机的应用范围,而且相关性能得到有效提升,为推动不同行业、不同领域的发展奠定了良好的基础。

  1、 现代无人机技术研究现状

  无人机最早出现在军事领域,英国于1914年就对无人机进行了研究,主要是无人靶机,侧重于军事训练。1917年美国研发并成功试飞第一架无人机,随后推动了无人机的快速发展,而且在对朝鲜战争和越南战争中负责侦查等军事活动。20世纪50年代无人机开始在我国获得发展,主要用于加强我国的科学研究及国防建设,如航空摄影、军事侦察等。如今,随着计算机技术、无线电技术及控制技术等的发展,进一步推动了无人机的发展速度,其不仅在空中侦察、电子对抗、定位目标、监视战场、战况评价、散发传单和营救飞行员等军事领域得到广泛应用,而且在摄影测量、大地测绘、警用安防、资源探测、环保监视等民用领域也得到广泛应用,并取得了比较不错的应用效果。

  2、 无人机涉及的技术领域

  2.1、 控制技术

  2.1.1、 导航技术

  不管是在民用还是军用领域,无人机都需要准确地知道自己“去哪儿”、“在哪儿”,为了满足上述要求,就需要无人机具备高效的算法和精密的硬件,以期更好的开展导航工作。

  2.1.2 、测速技术

  如今,世界各国比较公认的精确测速方案是将“超声波”、“视觉(光流)”和“惯导”等有效的结合在一起,AR.Drone是多旋翼飞行器,并且是最早采用该项技术的无人机,其能够有效提高无人机的可操控性。

  2.1.3 、定位技术

  (1)GPS载波相位定位。如今,Swift Navigation公司所研发的Piksi和日本东京海洋大学所研发的RTKLIB开源项目都引用了GPS载波相位定位技术。(2)多信息源定位。最近英国军方BAE研发了NAVSOP的定位技术,其主要是借助收音机、TV、Wi-Fi等信息完成定位工作,有效弥补了GPS中存在的缺陷和不足。

  2.1.4 、避障技术

  在无人机飞行过程中,为了能够对飞行路径上的障碍物进行有效识别,并可以准确悬停或绕飞,就需要引入避障技术。在无人机智能化发展过程中,常用的无人机避障技术有:(1)昊翔Typhoon H:Realsense(单目+结构光)一般需要借助“主动立体成像原理”来对人眼的视差进行模仿,然后通过射出一束红外光,并依靠右红外传感器和左红外传感器来对这束光的位置进行追踪,最后借助三角定位原理来对3D图像中的“深度”信息进行计算;(2)零度Xplorer 2:激光雷达TOF(Time of flight)测距一般是借助飞行时间法3D成像,其需要对目标连续发送光脉冲,并借助传感器来接收从物体反射回来的光,该过程可以通过对光脉冲的飞行往返时间进行探测来计算目标距离。

  2.2、 通讯技术

  2.2.1 、4G/5G通讯技术

  北京无人机联盟与4G联盟组织在2013年6月17日联合举办了无人机联盟与4G联盟交流研讨会,这样不仅可以强化北京无人机联盟和4G联盟之间的技术交流与沟通,而且还深度挖掘了4G设备仪器与无人机机载载荷的聚焦点,以期更好的推动北京IT产业的发展。中国移动在2015年研发了4G“超级空战队”设备,其能够实现航拍影像即拍即传。

  与现在LTE网络标准进行对比可以发现,5G速度提升了将近250倍,并有效推动了无线通讯行业的发展。如今,5G技术开始在智能手机、医疗设备、汽车、无人机或其他设备等越来越多的领域中得到广泛应用。

  2.2.2、 Wifi通讯技术

  德国卡尔斯鲁厄理工学院在2013年研发了新型无线广域网技术,其使以往最快的Wi Fi速度纪录被打破,并让1公里范围内的用户下载速度达到40GB/s。与普通Wi Fi路由器相比,新型无线广域网技术的传输距离更远,范围更广,因此在光纤布放不方便的农村、无人机航拍的图片上传等领域得到广泛应用。

  3 、现代无人机技术发展趋势

  3.1、 小型化、智能化、数字化

  如今,随着智能技术、微电子产业和纳米技术的发展,未来无人机将会朝着体积更加小巧的方向发展,并具备隐身、自动敌我识别、人工智能控制等功能。

  3.2、 监控实时化、全天候、高分辨率

  借助光电、雷达等技术,无人机机载设备能够实现监控信息的实时传送,并有效提高其灵敏度和分辨率。

  3.3 、设计模块化、集成化

  现代无人机技术集飞行器、通信系统、各种传感器、指挥和控制系统为一体。如果对其进行模块化设计后,可以根据不同任务要求来进行随意组装,不仅可以满足即装即用和一机多用等要求,而且还可以达到携带方便、使用灵活的目的。

  综上所述,随着科学技术和市场经济的发展,无人机具有非常广阔的发展前景,而且在影视拍摄、航空测绘、电力巡视、农业植保、紧急救援、灾害观测、物流运输等领域得到了广泛的应用,并取得了比较理想的应用效果,为无人机日后的发展奠定了良好的基础。

  参考文献

  [1] 付博辰.简述现代无人机技术研究现状和发展趋势[J].科学与信息化,2018,9(3):74-75.
  [2] 田志伟,薛新宇,李林.植保无人机施药技术研究现状与展望[J].中国农机化学报,2019,11(1):116-117.
  [3] 郭书宇.轻小型无人机航摄技术现状及发展趋势[J].数码设计(下),2018,4(11):167-168.

  原文出处:王超.现代无人机技术研究现状和发展趋势研究[J].科技风,2020(17):12.

 

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