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1、精选优质文档-倾情为你奉上民用无人机资料2015.1.12目录1. 无人机基本知识由遥控设备或自备程序控制装置操纵的不载人飞机。简称无人机。多数是专门设计的，也有用有人驾驶飞机或导弹改装的。与有人驾驶飞机相比，其结构简单、重量轻、尺寸小、成本低和使用费用低、机动性高、隐蔽性好，并能完成有人驾驶飞机不宜执行的某些任务。微电子技术、信息技术、控制和导航技术及新材料的发展，推动了无人机的发展。1.1. 无人机基本组成无人机的使用需要一整套专用装置和设备，无人机与这些设备构成一个完整的系统，称为无人机系统。该系统包括无人机、机外遥控站和起飞、回收装置等。无人机包括机体、动力装置、机上飞行控制系统、有效
2、载荷及用于起飞和回收的装置等。无人机的机体与有人驾驶飞机大致相同，但不需要生命保障等系统，结构比较简单、轻便，广泛采用非金属材料。动力装置的类型因无人机的性能和用途而异，有小型涡轮喷气发动机、活塞式航空发动机、冲压喷气发动机和火箭发动机等，其特点是成本低和要求寿命短。机上飞行控制系统包括自动驾驶仪、程序控制装置、遥控和遥测设备、电视摄像机、自动导航设备、计算机、自动起飞和着陆系统等。有效载荷包括侦察与测试设备、电子对抗设备和武器等。无人机可根据不同用途选装上述设备和加装其他专用设备。 1.2. 无人机种类及特点无人驾驶飞行器是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器。无人驾
3、驶飞行器结构简单、使用成本低，不但能完成有人驾驶飞机执行的任务，更适用于有人飞机不宜执行的任务，如危险区域的侦察、空中救援指挥和遥感监测。按照系统组成和飞行特点，无人驾驶飞行器可分为固定翼型无人机、无人驾驶直升机和无人驾驶飞艇等种类。固定翼型无人机（见图1）通过动力系统和机翼的滑行实现起降和飞行，遥控飞行和程控飞行均容易实现，抗风能力也比较强，是类型最多、应用最广泛的无人驾驶飞行器。其发展趋势是微型化和长航时，目前微型化的无人机只有手掌大小，长航时无人机的体积一般比较大，续航时间在10小时以上，能同时搭载多种遥感传感器。起飞方式有滑行、弹射、车载、火箭助推和飞机投放等；降落方式有滑行、伞降和撞
4、网等。固定翼型无人机的起降需要比较空旷的场地，比较适合林业和草场监测、矿山资源监测、海洋环境监测、城乡结合部的土地利用监测以及水利、电力等领域的应用。图1:固定翼型无人机无人驾驶直升机（见图2）的技术优势是能够定点起飞、降落，对起降场地的条件要求不高，其飞行也是通过无线电遥控或通过机载计算机实现程控。但无人驾驶直升机的结构相对来说比较复杂，操控难度也较大，所以种类不多，实际应用也比较少。图2：无人驾驶直升机飞艇（见图3）是通过艇囊中填充的氦气或氢气所产生的浮力以及发动机提供的动力来实现飞行。它的出现和应用比飞机还要早，1884年世界上最早的实用飞艇试飞成功。此后，飞艇作为当时最为成功的载人飞行
5、器登上历史舞台，并在空中称霸一时。飞艇的飞行因为受大风和雷雨的气候条件影响比较大，到20世纪30年代，随着飞机的逐渐完善化和实用化，飞艇被飞机取代。但是无人驾驶飞艇独特的技术优势，使人们从未放弃对它的开发和应用，大型飞艇可以搭载1000公斤以上的载荷飞到20000米的高空，留空时间可以达一个月以上；小型飞艇可以实现低空、低速飞行，作为一种独特的飞行平台能够获取高分辨率遥感影像，同时，无人驾驶飞艇系统操控比较容易，安全性好，可以使用运动场或城市广场等作为起降场地，特别适合在建筑物密集的城市地区和地形复杂地区应用，如城市地形图的修测、补测，数字城市建立时的建筑物精细纹理的采集、城市交通监测、通讯中
6、继等领域。图3：飞艇1.3. 无人机日常维护1.3.1. 无人机及设备检查1.3.1.1. 外观检查首先在起飞前应该就飞机和设备的外形做一次检查，这个步骤不可以省略，特别是在上一次有损伤的情况下。这部分的工作主要有检查整体外形是否有损伤变形或者损失，然后是检查飞机的连杆和舵面是否牢靠，继而是对机载设备进行类似的外观检查。发现变形则进行休整，舵机是否有问题（舵机齿轮很容易损坏要注意检查）。做完这一步才可以往下走。1.3.1.2. 粗调在确定外观检查通过后，对电子设备进行下一步的调试。先把机载电池接上，打开系统电源开关，启动遥控器调试舵面，看各个舵是否反向和不良损坏，确认无误后，打开平衡仪开关，（
7、此时遥控器不要打舵）模拟飞行横滚，俯仰，左右转，观察飞机的平衡仪动作，舵面是否与动作对应，如果飞机左转，平衡仪会打使飞机向右的舵，如果飞机抬头，平衡仪会打使飞机俯冲的舵。发现遥控器的舵面反向，在遥控器上调整，相关内容可以参阅使用机型说明书。如果是平衡仪反向，例：飞机左转，平衡仪打了使飞机向左的舵，则应该再地面控制站的软件上调整，具体参考使用机型地面站软件说明书。1.3.1.3. 细调打开地面站软件，链接刀无人机飞控，对飞控各参数进行检查。具体操作是，承接上面的步骤，打开GCS，装载地图，连接到无人机，发送自检命令，让无人机对内部参数进行初步的自检。然后读出各个参数，与先前的记录进行校验。如发现
8、错误的参数，经确认后，将其改正，发送给无人机。打开微波发射机和视频的电源，再地面站接收机上，选择对应的频道，同时开启视频盒电源，并切换刀模式。如果图像监控屏幕再对应频道收不到图像，则应检查相应的电路，电源，摄像头或照相机的视频信号是否送入发射机连接情况。确认无误后，将规划好的航线通过数据链导入到无人机中。设定当前位置的回家点和打伞点。1.3.1.4. 了解环境起飞前应该选择好的场地。场地的标准为：空域开阔，视线良好，周围不可以有高压线，地势平坦，周围无水塘，同时不可离任务区域太远。考虑刀无线电传输，应尽量找到地势较高的空地，以便接收无人机发送的信号。同时周围尽可能远离大功率无线发射站，以免收到
9、干扰。在找到合适的场地后，对场地进行初步的勘察，包括，查看起降线上是否有树木，附近是否有不可接近的地域，测试该地域的风速，要对当时的场地有初步的认识。1.3.2. 地面站检查地面站再起飞前要进行检查和地图制作。首先对任务进行规划，地图制作需要对任务区域进行初步认识，了解地理环境，如区域的地势，山脉，是否有飞行禁区等。然后再进行任务规划，地图制作和航线的设计。做完这些工作后。对地面站设备进行检查，连接飞行数据链和视频通道，检验飞机的传输情况，地面遥控器的拉距测试。1.4. 无人机相关法律法规无人机行业法律法规主要指民用无人机法规。2003年5月1日，我国开始施行通用航空飞行管制条例，明确规定无人
10、机用于民用业务飞行时，须当作通用航空飞机对待。从2005年开始，按民航部门的要求，无人机都必须加装空管应答机，并具备防撞功能。2009年以来，我国民航主管部门颁布了多个管理文件：关于民用无人机管理有关问题的暂行规定和民用无人机适航管理工作会议纪要，主要解决无人机的适航管理问题；民用无人机空中交通管理办法主要解决无人机的空域管理问题；民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定主要解决无人机的驾驶员资质管理。2013年出台的民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定指出，重量小于等于7公斤的微型无人机，飞行范围在目视视距内半径500米、相对高度低于120米范围内，无须证照管理，但应尽可能避免遥控飞机进
11、入过高空域；重量等指标高于上述标准的无人机以及飞入复杂空域内的，驾驶员需纳入行业协会甚至民航局的监管。按照国家民航局的规定，今年4月起，无人机驾驶员资质及训练质量管理由中国航空器拥有者及驾驶员协会（中国AOPA）负责，这也是我国首次对无人机驾驶员的资质培训提出要求，分析人士认为这迈出了无人机正规化管理第一步。2010-2013年中国无人机相关主要政策汇总时间相关部门政策2009民用航空局关于民用无人机管理有关问题的暂行规定2010-1民用航空局关于加快通用航空发展的措施2010-9民用航空局关于印发通用航空民用机场收费标准的通知2010-10国务院国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定2
12、010-10国务院国家“十二五”规划2010-11空管委关于深化中国低空空域管理改革的意见2011-4民用航空局民航发展第十二个五年规划2011-8民用航空局中国民用航空局规章立法后评估规定2012-3工业和信息化部高端装备制造业“十二五”发展规划2012-7国务院“十二五”国家战略性新兴产业发展规划2012-7国务院关于促进民航业发展的若干意见2012-12民用航空局通用航空发展专项资金管理暂行办法2013-1国务院促进民航业发展重点工作分工方案2013-5民用航空局民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定2. 无人机飞行操作资格2.1. 无人机驾驶资质2.1.1. 无须证照监管情况下列情况
13、下，无人机系统驾驶员自行负责，无须证照管理： A 在室内运行的无人机； B 在视距内运行的微型无人机； C 在人烟稀少、空旷的非人口稠密区进行试验的无人机；2.1.2. 行业协会监管情况 下列情况下，无人机驾驶员必须持有行业协会签发训练合格证,才可进行无人机飞行操作： A 在视距内运行的除微型以外的无人机 B 在隔离空域内超视距运行的无人机； C 在融合空域运行的微型无人机；D 在融合空域运行的轻型无人机； E 充气体积在4，600立方米以下的遥控飞艇；2.1.3. 局方管理在民用航空局监管空域范围内的无人机驾驶员应拥有相应空域无人机驾驶执照、体检合格证等资格证件，具体飞行空域执照要求如下：A
14、在融合空域3，000米以下运行的小型无人机驾驶员， 应至少持有私用驾驶员执照（仅带有轻于空气航空器等级的除外）； B在融合空域3，000米以上运行的小型无人机驾驶员， 应至少持有带有飞机或直升机等级的商用驾驶员执照； C在融合空域运行的大型无人机驾驶员，应至少持有带有飞机或直升机等级的商用驾驶员执照和仪表等级； D在融合空域运行的大型无人机机长，应至少持有航线 运输驾驶员执照； E在融合空域运行的充气体积在4，600立方米以上的 遥控飞艇驾驶员，应至少持有带有飞艇等级的商用驾驶员执照； 2.2. 无人机驾驶技能2.2.1. 航空知识要求无人机操作员必须接受并记录培训机构工作人员提供的地面训练，
15、完成下列与所申请无人机系统等级相应的地面训练课程并通过理论考试。 A通用航空法规以及机场周边飞行、防撞、无线电通信、 夜间运行、高空运行等知识； B气象学，包括识别临界天气状况，获得气象资料的程 序以及航空天气报告和预报的使用； C航空器空气动力学基础和飞行原理； D无人机主要系统，导航、飞控、动力、链路、电气等 知识； E无人机系统通用应急操作程序； F所使用的无人机系统特性。2.2.2. 飞行技能与经历要求无人机操作员必须至少在下列操作上接受并记录了培训机构提供的针对所申请无人机系统等级的实际操纵飞行或模拟飞行训练。 A 对于机长： 1）空域申请与空管通讯，不少于4小时； 2）航线规划，不
16、少于4小时； 3）系统检查程序，不少于4小时； 4）正常飞行程序指挥，不少于20小时； 5）应急飞行程序指挥，包括规避航空器、发动机故障、 链路丢失、应急回收、迫降等，不少于20小时；6）任务执行指挥，不少于4小时。 B 对于驾驶员： 1）飞行前检查，不少于4小时； 2）正常飞行程序操作，不少于20小时； 3）应急飞行程序操作，包括发动机故障、链路丢失、 应急回收、迫降等，不少于20小时。 3. 无人机应用范围目前，民用领域中，国土测绘、地质勘测、灾害监测、气象探测无人机、电力巡检无人机、空中交通管制无人机、边境控制无人机、通信中继无人机、农药喷洒无人机的研究和应用在国内外都在不断的发展中。进
17、行国土测绘与对海洋、高压线路、灾情及气象等进行监视，对无人机的技术要求是不一样的。3.1. 电力巡检装配有高清数码摄像机和照相机以及GPS定位系统的无人机，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。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，提高了电力线路巡检的工作效率、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，
18、对于迅速恢复供电很有帮助。3.2. 农业检测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。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，帮助农户开展针对性的措施，以减少风险和损失。3.3. 环保领域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
19、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，环境执法：环监部门利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。无人机开展航拍，持久性强，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。3.4. 国土测绘遥感无人机航测系统是根据不同类型的遥感任务，研发相应的机载遥
20、感设备、传感器、控制系统，根据遥系统定位航摄点、摄影比例尺、重叠度等参数以及飞行控制系统实时提供的飞行高度、飞行速度等数据，自动计算并自动控制遥感传感器的工作，使获取的空间数据在精度、比例尺、重叠度等方面满足遥感的技术要求。相比较传统的测绘手段，无人机测绘能够凭借其激动灵活等特点，再国土测绘领域发挥重要的作用。通过快速获取测绘无人机航摄数据，能够快速掌握测区的详细情况，应用与国土资源动态监测与调查、土地利用和覆盖图更新、土地利用动态变化监测、特征信息分析等。高分辨率的航空影像还可应用于区域规划等。3.5. 水利检测在陆地上，遥感无人机可应用于洪涝监测、河道管理、河道污染检测等。无人机可根据地形
21、和河流情况，确定航线，并进行凌情应急监测、滩区洪水灾害监测、水污染等突发事件等。此外，遥感无人机还可以应用于海岸带调查，如填海造地，水产养殖，海岸带变迁等情况，近海岛礁监测、船只、藻类、浮标等目标识别，以及海洋环境监测等。3.6. 应急救灾无人机航空遥感系统可用于资源调查、环境监测、灾害应急救援等多个领域。下面就无人机航空遥 感系统在洪涝灾害监测评估、气象灾害监测、地质灾害巡查与防护、地震灾害救援与灾情评估等方面的应用 进行简单介绍。3.6.1. 洪涝灾害监测目前,洪涝灾害监测方法主要是通过地面上的水文实测站点获取的水文数据分析整个流域的汛情。这 些点上的分布特征,难于形成完整的面上信息。利用
22、无人机航空遥感系统拍摄的灾情信息比其他常规手段更加快速、客观和全面。其主要应用包括: (1) 利用航拍结果,进行对比分析,详细分析汛情的发展,研究汛情的变化情况,把握汛情现状和发展趋势。(2) 在航片上提取洪水范围,评估灾害损失情况。(3) 结合地形数据可以确定水位和水深,结合土地利用数据库可以确定不同的土地淹没类型和面积。3.6.2. 森林防火监测森林火灾发生时火场上空能见度极低，即使是航护飞机能达到火场上空，观察员也无法详细观察到 地面火场情况，而在这种情况下飞行又存着安全隐患。无人机能够克服航护飞机的这一不足，通过搭载摄 像设备和影像传输设备，可随时执行火警侦察和火场探测任务。地面人员通
23、过接收来自无人机的微波信号， 随时掌握火场动态信息。无人机可以全天候地在空中对林区进行勘查，及时发现火情、报告火场位置、采取 行动将火灾消灭在初期；无人机配备彩色CCD 任务载荷，按预定航迹对林区进行空中巡查。并将空中巡查获 取的图像数据实时传回地面测控站，地面测控站将实时图像通过网络传给防火值班部门。对于可疑点或区域 ，通过遥控指令可改变无人机飞行航迹及飞行高度进行详查，详查图像通过无线链路实时传回地面。对已出 现火情的地区进行空中火情态势观察，使灭火指挥部门迅速有效地组织、布署灭火队伍，提高灭火作战效率 ，防止救火人员的伤亡。3.6.3. 气象灾害监测利用无人机航空遥感系统提供的灾情信息和
24、图像数据可以进行灾害损失评估与灾害过程监测,估计灾害发生的范围,准确计算受灾面积及其灾害损失评估。对于雨雪、冰冻灾害可以对低温的发生强度以及低温冷害的分布范围实施实时动态监测,并且能够迅速地研究低温冷害发生发展的一般规律,为相关部门及时采取有效救灾措施提供及时全面的信息。3.6.4. 地质灾害监测我国是地质灾害最为严重的国家之一 。无人机航空遥感系统提供的地质灾害区图像包括地质、地 貌、土壤、水文、土地利用和植被等信息,这些信息构成地质灾害灾情评估的基础数据,对于提高该区域地质灾害管理和灾情评估的科学性、准确性和有效性非常重要,而且可以大大提高减灾、抗灾、防灾的效率和现代化水平。对于山体滑坡和
25、泥石流等重大地质灾害,可以分析灾害严重程度及其空间分布,帮助政府分配紧急响应资源,快速准确地获取泥石流环境背景要素信息,而且能够监测其动态变化,为准确的预报提供基础数据。3.6.5. 地震灾害监测地震具有突发性和强破坏性的特点,地震灾害的救援过程中,情报的时效性非常关键。地震发生以后,必须快速掌握地震灾害早期综合情报,快速调查清楚地震灾害造成的损失,以便迅速准确地制定救灾决策和实施措施,把灾害造成的损失减少到最小。但是,由于震后通讯、交通中断,而且,地震后往往余震 不断,采用常规手段无法快速了解灾情信息。 无人机航空遥感系统可以快速获取地震灾区信息,利用其搭载的传感器真实记录灾区地球表面的自然地貌、人工景观以及人类活动的痕迹,能够准确客观、全面地反映地震后灾区的全面景观,为震害调查、损失快速评估提供科学依据,而且可以确定极震区位置、灾区范围、宏观地震烈度分布、建筑物和构筑物破坏概况以及急需抢修的工程设施等,以便为震后速报灾情、快速评估地震损失、救灾减灾提供决策。专心-专注-专业