无人机四大系统的功能及发展方向

  无人机是无人驾驶飞机的简称，是利用无线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功能和发展方向。

  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。飞控一般来说包括传感器、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。

  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。

  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。无人机载导航系统大致上可以分为自主（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、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。

  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。

  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能短(1-2h)，通常用涡喷式发动机；低空无人直升机通常用涡轴发动机，高空长航时的大型无人机通常用涡扇发动机；微型无人机通常用电池驱动的电动机，一般起飞质量小于10Kg、航时小于一小时。

  随着涡轮发动机推重比、寿命逐步的提升、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。

  数据链传输系统是无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、抗干扰等方向发展，无人机实用化能力也会慢慢的强。

  随着机载传感器、定位的精确程度和执行任务的复杂程度逐步的提升，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，预计现有射频数据链的传输速率将会得到大幅度的提高，未来在全天候要求低的领域可能还将出现激光通讯方式。