无人机四大系统的作用及发展趋势.docx

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1、无人机四大系统的作用及发展趋势目录1 .序言12 .飞控系统11. 1.飞控系统是无人机的“驾驶员”一一更精确、更清晰12. 2.飞控系统发展趋势23 .导航系统21. 1.导航系统是无人机的“眼晴”一一多技术融合是发展方向23. 2.导航系统发展趋势34 .动力系统31. 1.动力系统一一涡轮有望逐步取代活塞，新能源发动机提升续航能力34. 2.动力系统发展趋势45 .数据链45.1. 数据链是“放风筝的线”一一向高速率高带宽发展45. 2.数据链发展趋势46. 2022-2030无人机行业十大发展趋势56. 1.技术趋势56. 2.市场趋势71 .序后无人机是无人驾驶飞机的简称，是利用无线

2、电遥控设备和自备的程序控制 装置的不载人飞机，可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负 载任务，可以被看做是“空中机器人”。其中飞控系统、导航系统、动力系统、 数据链是无人机系统的关键技术，是现阶段无人机厂商获取竞争力的因素。下 面重点介绍下四大系统的作用和发展趋势。2 .飞控系统2.1. 飞控系统是无人机的“驾驶员”更精确、更清晰飞控系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行 过程的系统。飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用，是无人机的关 键技术之一。飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分，实 现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备

3、管理和应急控制三大 类。其中，机体大量装配的各种传感器（包括角速率、姿态、位置、加速度、 高度和空速等）是飞控系统的基础，是保证飞机控制精度的关键。在不同的飞 行环境下，不同用途的无人机对传感器的配置要求也不同。飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞 行过程的核心系统，飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用，是无人 机最核心的技术之一。飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大 部分，实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急 控制三大类。其中机体大量装配的各种传感器（包括角速率、姿态、位置、加速度、高 度和空速等）是飞控系统的基础，是保

4、证飞机控制精度的关键。在不同飞行环 境下，不同用途的无人机对传感器的配置要求也不同。未来对无人机态势感 知、战场上识别敌我、防区外交战能力等方面的需求，要求无人机传感器具有 更高的探测精度、更高的分辨率，因此国内外无人机传感器中大量应用了超光 谱成像、合成孔径雷达、超高频穿透等新技术。2. 2.飞控系统发展趋势未来对无人机态势感知等方面的需求会要求无人机传感器具有更高的探测 精度和分辨率，因此国内外无人机传感器中大量应用了超光谱成像、合成孔径 雷达、超高频穿透等新技术。3.导航系统3.1. 导航系统是无人机的“眼睛”多技术融合是发展方向导航系统向无人机提供参考坐标系的位置、速度、飞行姿态，引导

5、无人机 按照指定航线飞行，相当于有人机系统中的领航员。无人机载导航系统主要分 非自主（GPS等）和自主（惯性制导）两种，但分别有易受干扰和误差积累增 大的缺点，而未来无人机的发展要求障碍回避、物资或武器投放、自动进场着 陆等功能，需要高精度、高可靠性、高抗干扰性能，因此多种导航技术结合的 “惯性+多传感器+GPS+光电导航系统”将是未来发展的方向。导航系统向无人机提供参考坐标系的位置、速度、飞行姿态，引导无人机 按照指定航线飞行，相当于有人机系统中的领航员。无人机载导航系统主要分 为自主（惯性制导）和非自主（GPS等）两种，但分别有误差积累增大和易受 干扰的缺点，而未来无人机的发展要求障碍回避

6、、物资或武器投放、自动进场 着陆等功能，需要高精度、高抗干扰性能，因此多种导航技术结合的“惯性+多 传感器+GPS+光电导航系统”将是未来发展的方向。3. 2.导航系统发展趋势未来无人机的发展要求障碍回避、物资或武器投放、自动进场着陆等功 能，需要高精度、高抗干扰性能，因此多种导航技术结合的“惯性+多传感器 +GPS+光电导航系统”将是未来发展的方向。注重激发学生的学习兴趣，培养学生动口动脑的能力和自主探究的能力， 有效实现教学目标。4.动力系统3.1. 动力系统涡轮有望逐步取代活塞，新能源发动机提升 续航能力不同用途的无人机对动力装置的要求不同，但都希望发动机体积小、成本 低、工作可靠：无人

7、机目前广泛采用的动力装置为活塞式发动机，但活塞式只适用于低速 低空小型无人机；对于一次性使用的靶机、自杀式无人机或导弹，要求推重比高但寿命可以 短（l-2h）, 一般使用涡喷式发动机；低空无人直升机一般使用涡轴发动机，高空长航时的大型无人机一般使用 涡扇发动机（美国全球鹰重达12t）；微型无人机（多旋翼）一般使用电池驱动的电动机，一般起飞质量小于 IOKg、续航时间小于一小时。随着涡轮发动机推重比、寿命不断提高、油耗降低，涡轮将取代活塞成为 无人机的主力动力机型，太阳能、氢能等新能源电动机也有望为小型无人机提 供更持久的生存力。虽然不同用途的无人机对动力装置的要求不同，但都希望发动机具有体积

8、小、成本低、工作可靠等特点。无人机目前普遍采用的动力装置为活塞式发动 机，但活塞式只适用于低速低空小型无人机；对于一次性使用的靶机，要求推 重比高但寿命可以短一般使用涡喷式发动机；低空无人直升机一般使 用涡轴发动机，高空长航时的大型无人机一般使用涡扇发动机；微型无人机一 般使用电池驱动的电动机，一般起飞质量小于IOkg、续航时间小于一小时。4. 2.动力系统发展趋势随着涡轮发动机推重比、寿命不断提高、油耗降低，涡轮将取代活塞成为 无人机的主力动力机型，太阳能、氢能等新能源电动机也有望为小型无人机提 供更持久的生存力。5.数据链4.1. 数据链是“放风筝的线”向高速率高带宽发展数据链传输系统是无

9、人机的重要技术之一，负责完成对无人机遥控、遥 测、跟踪定位和传感器传输，上行数据链实现对无人机遥控、下行数据链执行 遥测、数据传输功能。普通无人机大多采用定制视距数据链，而中高空、长航 时无人机则都会采用视距和超视距卫通数据链。现代数据链技术的发展推动着无人机数据链向着高速、宽带、保密、抗干 扰的方向发展，无人机实用化能力将越来越强。随着机载传感器、定位的精准 程度和执行任务的复杂程度不断上升，对数据链的带宽提出了很强的要求，未 来随着机载高速处理器的突飞猛进，预计几年后现有射频数据链的传输速率将 翻倍，未来在全天候要求低的领域可能还将出现激光通讯方式。数据链传输系统是无人机的重要技术之一，负

10、责完成对无人机遥控、遥 测、跟踪定位和传感器传输，上行数据链实现对无人机遥控、下行数据链执行 遥测、数据传输功能。普通无人机大多采用定制视距数据链，而中高空、长航 时无人机则都会采用视距和超视距卫通数据链。现代数据链技术的发展推动着 无人机数据链向着高速、宽带、抗干扰等方向发展，无人机实用化能力也会越 来越强。5. 2.数据链发展趋势随着机载传感器、定位的精确程度和执行任务的复杂程度不断提高，对数 据链的带宽提出了很强的要求，未来随着机载高速处理器的突飞猛进，预计现 有射频数据链的传输速率将会得到大幅提升，未来在全天候要求低的领域可能 还将出现激光通讯方式。6. 2022-2030无人机行业十

11、大发展趋势民用无人机行业在2010前后发力，特别是消费类无人机经过2014-2017 的爆炸式发展以后，带动了民用其他行业和专业无人机的发展，然而，自 2018年后，消费类无人机市场疲软下滑，行业与专业无人机快速发展，现在 市场规模已超过了消费类，那么接下来的5-10年，消费类和行业&专业民用无 人机的发展趋势如何呢？无人机行业的资深人士通过行业信息数据以及行业市场调研报告而撰写， 从技术和市场的角度得出的2022-2030无人机行业十大发展趋势。6. 1.技术趋势1 ,技术向小型化、微型化、“加”长续航、网络集群化方向发展；2020年中，美国军方再次采购“黑黄蜂” 3微型无人机，该无人机重量

12、 33g,续航时间可达25分钟，几乎没有噪音，能传输实时视频和高清图像，提 供即时的隐蔽态势感知能力，为排级或小规模单位提供情报、监视和侦察能 力。2021年初，深圳一家公司在第十五届阿布扎比国际防务展上也发布了一 款微型无人机“蜂鸟”，重量35g,也能够实现类似“黑黄蜂”的功能。由一家挪威公司研发生产的黑黄蜂价格达到4万美元，中国产的价格肯定 要低。很明显，在微型无人机领域，竞争的赛道已经打开，由此也引领者无人 机向军用方面的不断深入发展。技术上，小型化，微型化，以及通过不同渠道和方式给无人机增“加”续 航的技术也将不断发展，大家以前看到的无人机编队飞行表演也将趋之平常。 这一技术也将在某些

13、特定领域的网络化和集群化方面得到应用和发展。2 .UAV+AI将成为标配，车载无人机将有望开启新赛道；同样，随着前期技术的沉淀和应用的大面积爆发，AI这个以前看似深奥的 技术现在已经随处可见，无人机上也将不可避免的出现AI标配化。具体体现在无人机配备的相机Al化，以及具有Al的智能避障，还有在电 力线巡检等行业和专业领域的Al应用。当然，未来还有一些其他形式的AI。比亚迪于2020年6月注册了一家新公司研发无人机，行业也曾传说吉利 等车商也在研发无人机，甚至有新能源汽车等造车新势力也曾联系咨询车载无 人机解决方案；包括华为也有自己的无人机（芯片）解决方案。车载无人机可能是一个新的领域，有望在未

14、来5年开启真正的赛道，在这 个新的领域可能会诞生新的王者。3,载人低空无人机将加快发展，但五年内仍将难以规模化商用，个别例 外；载人低空无人机的概念国外早就有了，但第一个实现其可能性的是中国的 亿航，亿航2016年发布了概念机184,2018年发布了真正可乘坐的184,后来 研发了可坐两人的比较稳定的216机型。2019年德国公司Volocopter的C轮融资得到了美光科技的领投。 Volocopter是一家制造电动垂直起降飞机的公司，其产品符合当今航空交通工 具的安全标准，且超过直升机的安全标准。VOk）CoPter正寻求实现自主和按需 提供的空中出租车服务的商业化。尽管载人无人机是解决地面

15、交通拥堵问题，实现低空交通的最佳方式，但 由于政策法规和稳定性要求，载人低空无人机在未来五年内仍然难以规模化商 用，可能有个别公司进行实验性质或者在限定区域开展体验式飞行。但低空载 人无人机的规模化商用还需至少十年以上。4 .技术瓶颈不再，个人/公司都可能制造出性能较好的无人机；经过十多年技术的发展，无论是消费类，还是行业和专业无人机，无论是 飞控还是图传，或者电池和软件系统等几大关键技术已经非常稳定，各类芯片 和零配件也均能通过大众渠道购买，民用无人机的底层软硬件技术已经相当成 熟，只要你愿意（包括现在一些专业发烧友），随时可以组装、制造出自己喜 欢的无人机，并且可以实现稳定飞行。5 .创新

16、被期待，特别是消费类无人机；经过大疆的创新式发展与推动，消费类无人机被大家所接受，但是后面由 于大疆几乎垄断了消费类无人机市场，创新被扼杀，从2018年以来，市场上 再也没能见到一款让大多数消费者心动的无人机;行业无人机虽然也像雨后春笋般涌现，但是依然还停留在组装和应用阶 段，没有系统级的创新产品出现；无人机是一个高大上的行业，尽管目前已经达到了一个较高的水平，但行 业实质已经走到了严重的创新衰竭阶段，无论是消费类还是行业内，都在期待 创新。6. 2.市场趋势6 .无人机芯片同样严重短缺，由于全球芯片的严重短缺，汽车行业的芯片 已经严重到停工停产；无人机方面其实也非常严重。大疆加之被制裁，其各种芯片的供应更是受到影响；默默坚持数