无人机学位论文

12月23日 《无人驾驶飞机》 梁德旺 央视国际 2003年12月24日 14：31 主讲人简介： 梁德旺教授， 现任南京航空航天大学副校长。1987年毕业于南京航空航天大学航空发动机专业，长期从事飞行器的总体气动力学、航空宇航推进系统的研究。先后数十次获得中国宇航科技基金奖一等奖，。1991年被国务院评为“做出突出贡献的博士学位获得者”。 内容简介： 回顾航空百年史，我们来看以战斗机为代表的军用飞机的发展史。在过去是以活塞式发动机为动力的亚声速飞行时代，当前是以喷气式发动机为动力的超音速时代，那么未来将是无人战斗机的时代。那么什么是无人机？无人机是动力驱动，能够自主飞行，可重复使用，而且是无人驾驶的航空飞行器。那无人机同巡航导弹有若干共同之处，但也有很大区别。巡航导弹是携带战斗部对敌实施一次性攻击的武器，而无人机则可携带不同装备，执行不同任务，可多次回收使用。无人机兼有有人战斗机和导弹的优点，它和导弹一样没有人员的伤亡和被俘危险，又因不存在人的生理限制，可超长时间续航，也可以超高机动飞行；并且又因其目标特征小，具有很强的突防能力和生存力。同时它又和有人机一样，可多次使用，活动空间大，可执行多种任务，而无人机与有人机相比成本低得多。 下面给大家介绍一下无人机的应用。无人机的应用大致可以分为四个方面；一个我们把它称为软杀伤，也是在电子对抗战争中间使用的无人机。硬杀伤就是进行无人攻击，对地也好，对空也好，都是硬杀伤的。那么反辐射无人机，是对雷达进行攻击，它是个自杀式的。在侦察方面，无人机到目前战争中用得更多还是在战场的侦察，可以进行光学侦察，带航空相机，CCD摄像机、红外行扫仪。另外在民用方面就更广了，森林防火，边防的缉私，航空拍照，地面的勘探等等，都可以使用无人机。 第三个方面，无人机主要的关键技术是无人机的起飞和着陆技术。大家知道，有人机都是采用的轮式起降，都有起落降。而无人机不一样，由于没有人在上面，很多的方式都可以采用。例如有起飞车滑跑起飞，有采用火箭助推。着陆方面的技术有撞网回收和拦阻网回收。 最后一个方面想给大家介绍一下无人机的发展趋势。未来无人机的发展将在高空、高速、隐身、长航时无人机方面得到发展。因为美国人现在提出了无人战斗机的概念，也研制出了X-45和X-47无人战斗机，各个国家也在相继和即将开展无人战斗机的研制。另外未来的战争将会往空间发展，高度发展。所以是一个高超声速无人机的技术，也将会得到比较大的发展。 《无人驾驶飞机》 （全文） 老师们，同学们，大家好，今天我给大家介绍一下《无人驾驶飞机》。1903年12月17日，美国莱特兄弟驾驶“飞行者1号”成功地飞行了四次，在最后的一次飞行中间，飞行59秒，距离260米，它标志着人类飞天梦的实现。 回顾航空百年史，我们来看以战斗机为代表的军用飞机的发展史。应该说在过去是以活塞式发动机为动力的亚声速飞行时代。当前是以喷气式发动机为动力的超音速时代。那么未来将是无人战斗机，或者说是无人机的时代。所以今天我们将在这儿来介绍一下无人机的发展情况。什么是无人机？大家可能都会问到这个问题。我们说所谓无人机，它是动力驱动，能够自主飞行，可重复使用，而且一定是无人驾驶，也一定是航空飞行器，或者说是飞机。 首先我们来看一下无人机和有人机有什么样的区别。所谓无人机，我刚才说了首先是无人驾驶，有人机当然是有人驾驶；那么无人机可以按照我们事先规划的航线来进行飞行，而有人机是驾驶员驾驶飞行；相对有人机而言，无人机的性能比较简单，而有人机由于有人在上面，它人员的支持系统和生命保障系统，那么飞机要复杂得多。这里大家可以看到的一张画面，就是驾驶舱里面的各种各样的仪表，而无人机没有这么多仪表；另外相对而言，无人机小，而且轻。小的无人机才十克，那么当然也有11吨重的无人机，而有人机再也没有10克或者说100公斤这样的飞机存在。 我们接下来看一下无人机与航模的主要区别。大家讲，航模也是无人驾驶。的确在飞机上也没有人驾驶，但是它们两者是截然不同的。首先无人机是自主驾驶，自主飞行，而航模，飞机上没有人，但是遥控操纵，对于无人机来讲可以超视距、程序控制，而航模是视距内范围里，也就是在我们目视范围里，我们人员进行控制。另外从系统上来讲，无人机系统复杂，而航模相对来讲要简单得多。另外对无人机来讲，它有高速、中速和低速飞行无人机，而航模由于是人员操作，我们目视看的速度，我们反映的速度都不可能快，所以航模不可能是高速的，它只能是低速。另外无人机与巡航导弹它们之间有什么区别。无人机和巡航导弹都是无人驾驶，都是自主飞行。但是无人机，它可以带不同的装备，执行不同的任务。而巡航导弹，它带的战斗部，对敌攻击，而且是一次性使用。无人机可以重复多次使用。 接下来我们看一下无人机系统的组成，首先它是飞行器平台。无人机，它一定有一个飞行器与之相应。第二它有无线电遥控、遥测装置。我们大家从图上可以看到的有两幅画面，一个是一个主控站，竖起来的是一个天线来对飞机进行遥控、遥测。那么右边的这幅画面，就是主控站里面的一些设备。在这个主控站里面，我们可以对无人机的航线进行规划，可以对无人机进行操纵，可以对无人机的整个飞行姿态进行遥控、遥测，随时掌握飞机在空中的姿态和飞行状况，还可以来执行相应的任务。无人机的组成系统中间有一个发射回收系统。那么飞机要上天，也要回来，因为多次使用，所以它有与之相适应的发射系统和回收系统。另外，无人机要执行相应的任务，比方说战场侦察、战场评估、对地攻击等等，那么也就要带相应的，通常称的任务设备。所以在无人机上通常对无人机，我们有几个指标的考核，除了它的飞行参数以外，一个是任务载重，就是说能载多少重的任务设备，能飞多长的时间，就是我们通常讲的续航时间。 下面我们来看一下无人机的分类。简单地说无人机可以分为军用和民用两大类无人机。那么在军用无人机中间又可以分为无人侦察机、无人战斗机、靶机、微型无人机和无人直升机。下面我们将逐一地看一下各类飞机的情况。 这个大家看到的是以色列研制的“苍鹭”无人机，它的翼展米，机长米，升限也就是说它能飞到的高度是7500米到13500米，起飞重量1100公斤，巡航速度110到212公里/每小时，它的任务重量，就是能载任务设备的重量是250公斤，续航时间50个小时，专门用于侦察和监视。这是“搜索者”无人机，也是以色列研制的，它的翼展是米，机长是米，它的最大起飞重量是372公斤，可以飞行14个小时，任务重量是63公斤，这个也是一个战略无人机。大家可以看到的，它是美国的“纳蚊”，翼展米，机长米，升限达到7600米，起飞重量六百多公斤，最大速度259公里/每小时，在空中续航40小时，那么也是用于侦察和监视。美国在这个飞机的基础上，又发展了“捕食者”无人机。大家从画面上可以看到，这个形状很相似，跟纳蚊有很多相似之处，就是捕食者是在这个基础上发展的。那么大家看到“捕食者”的头部形状要比“纳蚊”大。为什么？这是因为，在这个飞机里面装有卫星天线。这个大家可能都很关心，好多同学都知道的，这就是“全球鹰”无人侦察机，这是在无人侦察机方面，我简单的给大家看了一些画面。在我们国家也研制了有相应的无人侦察机，特别是战术无人侦察机，比方说爱生系列的，云笛、云燕等等，也有相应的无人机。 那么无人战斗机方面，现在在研的，有美国的X-45和X-47.那么这个大家看到的是X-45，它的翼展是米，它的起飞重量是6804公斤，最大速度213公里/每小时，有效载荷907公斤。这个是X-47的无人战斗机，大家可以看到画面是X-47的首飞镜头。X-47，它的翼展是米，机长米，起飞重量2495公斤，有效重是252公斤。大家可以看到这个飞机马上要着陆了，而且都是轮式起降。因为这个轮式起降在目前国际上，无人机发展中间是比较热的一种起降技术。靶机是无人机中一个系列之一。那么现在看到的是我国研制的“长空一号”无人靶机的一个打靶情况。那么这个靶机翼展米，机长米，升限18000千米，起飞重量2345公斤，最大时速可以达到920公里。 微型无人机是近几年，或者说上个世纪90年代才产生的一种微小型无人机。这个是美国在进行微型无人机的试飞。那么大家可以看到，微型无人机相对来讲简单多了，它可以手一抛，飞机就出去了，然后来进行它的自主控制和飞行控制。大家要注意，这不是航模，我刚才讲了，它还是自主飞行的。 这个是无人直升机，这个是“翔鸟”无人直升机的一个飞行镜头。那么这个地方，我们大家看到，它的机长是米，所谓的机长是指旋翼的长度，升限达到3000千米，巡航速度每小时150公里，有效载重是50公斤，续航时间四个小时，这是关于无人机的一个简单的介绍。 下面我想给大家说一下无人机的发展过程。第一架无人机是什么时候、在什么情况下产生的。当初是在1935年，德国在希特勒的领导下，希特勒为了发动第二次世界大战，就命令他的空军开展火箭的研究。一个方面就是外形像飞机一样的火箭研究。第二种是弹道式的飞行轨迹是抛物形的火箭研究，而且在波罗的海的乌采顿岛上修建了佩内明德试验场进行试飞。那么1942年6月，再一次把这个工程提出来了，在1942年的12月24日实现了首飞。这个地方大家看到的是由冯×布劳恩主持研制的叫V-1无人轰炸机。那么冯×布劳恩是什么人呢？二次大战之后，他到了美国，后来主持了美国的阿波罗空间计划。那么再后来进一步的发展，就形成了V-2无人机，应该说V-2无人机的产生，在无人机技术方面是一个里程碑。同时无人机的发展使得航空器中间的另一个就是导弹诞生了，因为第一个无人轰炸机，当年二次大战期间，德国人为了打击英国，向英国伦敦投放了五千架V-1无人机。因为大家知道，当初的无人机技术水平和现在的无人机技术水平是不可比拟的，所以无论是打击精度还是怎么样都不可能和现在比，如果现在投入五千架的轰炸机将会是个什么样的，我想现在的伦敦可能就不是这个样子了。 有了第一个无人机以后，我们下面就来看看无人机的发展，分了三个阶段：第一个阶段就是在上世纪五、六十年代，形成了一个无人靶机的研制时期，所以我们把它简称靶机时代。那么在上世纪五、六十年代，世界处在一个冷战时期，一些超级大国在加紧进行军备竞赛，研制出了一批高性能的飞机和导弹。如何对这些飞机和导弹的性能进行检验和鉴定，也是我们通常在航空装备进行设计定型的时候，它必须要进行打靶试验。那么打什么？于是就提出了要研制无人靶机来适应航空装备，武器装备鉴定需要，靶机就在这个时候诞生和形成发展起来的。 第一架靶机是美国的“火峰1型”靶机，它是涡轮喷气发动机推进，高亚音速，全金属机体结构。机长大概有七米，翼展米，起飞重量1134公斤，最大的平飞速度是1112公里/每小时。这里我给大家展示的是中国的第一架靶机，这个就是我们学校研制的长空靶机，这个靶机的机长是米，起飞重量2060公斤，最大的平飞速度是每小时920公里，高度范围是在相对地面50米到18000米。 第二个阶段是无人侦察机的诞生。在越南战争期间，有人军用侦察机应该说得到了广泛地应用，特别是像美国的U-2侦察机，SR-71等等有人侦察机，但是在这个期间，U-2侦察机在越南、前苏联和我国的上空接连被击落下来，应该说损失是很惨重的，而且美国人在外交上也很被动。于是美国人就提出来了，要研制无人侦察机。那么这样的话，就可以减少人员的伤亡。于是美国人首先把火蜂靶机改装成无人驾驶侦察机，把它称为Ryan147，那么这个就是Ryan147无人侦察机。它的机长是米，翼展米，起飞重量1430公斤，最大的平飞速度612米/秒，高度达到18000米。那么中国的第一架无人侦察机是什么样子的，大家可以看到这是长虹无人机。它的机长米，翼展米，起飞重量1085公斤。这个无人侦察机是通过母机挂在这个机翼下面，在空中进行发射的，所以应该说无人机空中发射的还不是太多。 第三个阶段是无人机飞速的发展阶段。也就是上世纪九十年代以后，在这个时期有些什么特点？第一个是现代战争中间无人机在广泛地应用。可以说无人机从辅助、支援这么一个作战转为了一个主战，就是说主要来进行打仗用的一个武器装备，这是一个很大的变化，飞跃的变化。第二个小型无人机崭露头角，尤其是在中东战争，应该说它起到一个非常好的战例。在贝卡谷地战役中间以色列利用了小型的无人飞机，来诱导（叙利亚）的防空、堤防雷达的开机，很典型的一个战例。第三个无人机的发展系列化，出现了三大发展热点，一个是长航时无人机、无人战斗机和微型无人机。在这个时候美国的“全球鹰”也研制出来了。另外一个特点，就是各个国家相继成立了无人机专业化部队。那么以前它不是一个专门的部队在用，而是由空军或者哪个部队在用，那么后面就形成了专门的无人机部队。这是讲到了无人机的三个发展阶段。 下面跟大家介绍一下推动无人机快速发展的背景和原因，第一个原因我想跟大家介绍的就是政治上的原因。在越南战争中间，大家都知道，美国在越战中间是输得很惨的。那么我们先不说地面部队，我们先来说一下美国在越南战争期间，空军是怎么样个状况，它有2600多架飞机被击落，其中有五千多名的飞行员被俘，或者是死于战争，应该说就这一点损失是非常大的，所以可以说丧亡惨重。人们厌战、反战情绪高涨。所以引起了政治危机，这就是政治上它必须解决这个问题。如何减少人员伤亡，必须无人化，这就提出来了，要研制无人机。第二个经济上的考虑。给大家看到的是一个有人驾驶飞机的成本，就是各种有人驾驶飞机的单价，大家看到了这是成倍的增长。F22达到了一亿美元的价格，单机价格。那么轰炸机，价格更是惊人了。像B2隐身轰炸机，它的造价是亿美元。那么我们做了一个简单的对比，我们南京长江二桥的建设，花了亿人民币，这两个价格，就是一架B2隐身机轰炸机的价格跟我们建设一座长江大桥的经费是差不多的。 另外无人机的使用费用比较低，因为无人机体积比较小，重量也比较轻，那么造价成本都很低，有的是降低三分之一，有的可以说是一个数量级。另外无人机特别无人战斗机可以长期保存在仓库里面，十年或者更长的时间。这样的话，使用维护费用大大减少。据军方估计可以减少80％，另外在飞行方面，大家可能讲了，你不用，你怎么训练，无人机的训练它跟有人机不太一样，有人机，飞行员必须到空中去飞，飞一次要四万美元，一个小时，就要四万美元的价格，包括人员保养等等。而无人机可以在虚拟的坐舱里面进行训练。因为我人不在飞机上，我是在操纵键盘。那这样的话，我就可以用虚拟的训练系统，所以费用大大减少。同时无人机，一个人可以同时控制几架甚至数十架的无人机，而驾驶员不可能在空中一个人开两架飞机。所以我们对飞行员的培养，这个费用也可以大大减少，所以说无人机的使用费用是很低的。 另外无人机的发展，我个人认为战争的需求是无人机快速发展的一个推动力。在冷战期间，形成了靶机。而越南战争期间无人侦察机又诞生了。中东战争小型的无人机崭露头角，在海湾战争中大量地使用了小型无人机。而在科索沃战争中间，中空长航时无人机初露锋芒。在阿富汗和伊拉克战争中间更是发挥了威力，在阿富汗战争中间，捕食者首次发射导弹，也是无人机首次进行导弹发射，对地面攻击。那么未来呢，大家可以看到高空、高速、隐身、长航时无人机是一个大的需要。另外无人作战飞机高超声速无人机，以及微型无人机都是一个很大的需求。所以战争的需求是无人机得以发展的一个推动力。另外无人机它有超长的使用特性，特别是小型无人机，它快速机动、隐蔽性好。大家可以看到这个画面，我们可以看到，战士在战场前沿就可以利用无人机看到敌方阵地上的情况，甚至可以看到对方的哪个士兵在使用什么装备，正对着哪个方向进行开火，都会看得很清楚，而且都是实时的。那么这张图上我们大家可以看到是一个在巷战中间，微小型无人机应用的一个示意图。那么战士们在这个地方可以把无人机抛出去，它到了对面看另外一条街上，敌方的步兵情况是怎么样子，所以来进行巷战，应该说无人机这种非常机动的使用性能使得它也得以快速发展。 第四个给大家介绍一下无人机的应用。我这里有一个表大家可以看到，无人机的应用大致可以分为四个方面；一个我们把它称为软杀伤，也是在电子对抗战争中间使用的无人机。那么在软杀伤中间，我们可以看到，可以进行雷达信号干扰，比方说我装的铝箔到了以后，空中把它撒出来，那么对方的雷达就看到，当时屏幕可能就没有亮点了，就是一团杂乱的信号，对敌方的雷达进行干扰。那么也可以带一些干扰机，我不放东西，我发射跟你的雷达同频率的、同频段的电磁信号，让你接收不到，发现不了我方的飞机，这样的话，就可以隐蔽下进行攻击。另外还有光电干扰，比方说打的闪光、激光等等进行干扰，这是软杀伤的。目的干吗？就是为自己能够争取到更多的时间，可以这么讲，在作战中间哪怕是几秒，都是非常关键的。 那么硬杀伤就有无人战斗机。这个大家知道，就是进行无人攻击，对地也好，对空也好，都是硬杀伤的。那么反辐射无人机，是对雷达进行攻击，它是个自杀式的。在侦察方面，应该说无人机到目前战争中用得更多还是在战场的侦察，可以进行光学侦察，带航空相机，CCD摄像机、红外行扫仪，所谓红外行扫仪，就可以不管是在白天还是晚上，不管你是隐蔽的，还是不隐蔽的，通过它的红外特征来进行侦察，了解敌方的情况，特别是用得比较多的战场评估。什么叫战场评估？当我们把导弹打到我们想打的这个目标以后，打住了没有，打了以后，损伤情况怎么样，这个时候我们就要把无人机派过去进行侦察，了解打过以后情况是怎么样子的，来决定要不要再一次实施打击，这个就叫做战场评估。所以说无人机的应用，我这里还仅仅举的是军用方面的用途。那在民用方面就更广了，森林防火，边防的缉私，航空拍照，地面的勘探等等，都可以使用无人机。刚才已经大概地把无人机的应用做了一个介绍。 太长了，这里装不下了，我给你发到邮箱里吧！

抄遥控直升机的说明书

刘飞，男，河北定州人，教授、博导，浙江大学农业信息技术研究所副所长、农业农村部光谱检测重点实验室副主任，主要从事智慧农业信息感知技术与装备、数字农业与农业物联网、农用无人机、土壤-植物-农产品系统矿质营养/重金属/农残信息多源波谱数字化技术、农业农村信息化的教学、研究和产业化推广工作。1. 教育工作经历：2017-至今，浙江大学教授/博导、副所长、副主任2013-2017，浙江大学讲师、副教授/博导、副所长2012-2013，日本北海道大学访问学者2011-2013，浙江大学博士后2006-2011，浙江大学生物系统工程系研究生2002-2006，中国农业大学农业工程系本科2. 科研项目成果及社会工作：智慧田园与生态健康实验室主要从事智慧农业信息感知、数字田园与生态健康的基础理论方法、数字化高新技术、产业化技术与系统装备的研发和应用。主持国家重点研发计划课题、863课题子项目、国家自然科学基金面上项目和青年基金项目，教育部留学回国人员科研启动基金项目、浙江省公益性项目、浙江省自然科学基金项目、中央高校基本科研业务费专项、中国博士后科学基金特别资助、面上项目、浙江省科协育才工程项目等多项。出版专著《农用无人机技术及其应用》、《农业物联网技术及其应用》、《光谱及成像技术在农业中的应用》，参编“十一五”国家级规划教材《精细农业》，“十一五”浙江省重点教材《地球空间信息学基础》，《物联网与食品质量安全》、国际编著《Agricultural Automation: Fundamentals and Practices》。多次赴美国、日本、法国、加拿大、澳大利亚、韩国、北京等地参加国际学术会议并作大会报告；担任中国科协第292次青年科学家论坛执行主席。为Food and Bioprocess Technology，Transactions of the ASABE，Food Control，Applied Soft Computing，Analytica Chimica Acta，Biosystems Engineering，Computers and Electronics in Agriculture等10多本国际SCI期刊审稿人；美国ASABE会员、中国农业工程学会农业系统工程委员会和农业航空分会委员、中国农业机械学会人工智能分会和编辑工作委员会委员、中国系统工程学会农业系统工程专业委员会委员、中国仿真学会青年工作委员会委员、中国人工智能学会会员。3. 论文和专利成果：在Analytical Chemistry, Analytica Chimica Acta, Trends in Analytical Chemistry, Environmental Pollution, Food Chemistry, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Journal of Food Engineering, Food and Bioprocess Technology, Transactions of the ASABE、农业工程等期刊发表多篇学术论文，获授权发明专利40多项。4. 科技奖励荣誉：国家科技进步奖二等奖 1项（2015）教育部科技进步奖一等奖2项（2019、2014）浙江省科学技术奖一等奖 3项（2016、2014、2012）第十届大北农科技奖--智慧农业奖（2017）第十九届中国专利优秀奖（2017）中国农业工程学会第七届青年科技奖（2017）全国百篇优秀博士学位论文提名奖（2013）全国第四届“青年科学之星”银奖（2011）竺可桢奖学金（浙江大学学生最高荣誉）（2009）5. 招生招聘：长期招聘从事数字农业与农业物联网、农用无人机低空遥感与植保作业、多源波谱检测、土壤污染与生态修复、农产品重金属及农残检测等方向的本科生、硕士、博士和博士后加入浙江大学智慧田园与生态健康实验室/课题组。联系人：刘老师，Email：，电话：。（）

刘飞，河北定州人，博士，浙江大学生物系统工程与食品科学学院 讲师/硕导/求是青年学者，主要从事数字农业和农业物联网信息感知技术与装备的研究。