无人机设计手册及主要技术教学提纲

无人机设计手册及主要技术

内容简介

独家《无人机设计手册》分上、下两册共十二章。

上册包括无人机系统总体设计，气动、强度、结构设计，动力装置，发射与回收系统，飞行控制与管理系统。

下册包括机载电气系统，指挥控制与任务规划，测控与信息传输，有人机改装无人机，综合保障设计，可靠性、维修性、安全性和环境适应性以及无人机飞行试验等。有关无人机任务设备、卫星中继通信的设计以及正在发展的无人机技术等内容，有待手册再版时编入，使无人机设计手册不断成熟和丰富。

适用人群

本手册是国内第一部较全面系统阐述无人机设计技术的工具书，不仅可作为无人机的设计参考，也可以作为院校无人机教学、无人机行业的工程技术人员和管理人员的参考书，并可供无人机部队试验人员使用。希望本手册的出版能对我国无人机研制工作的技术支持有所裨益。

作者简介

祝小平，现任西北工业大学无人机所总工程师，主要从事无人机总体设计、飞行控制与制导系统设计等研究工作。主持了工程型号、国防预研等国家重点项目多项，获国家和部级科学技术奖9项，其中国家科技进步一等奖1项，国防科技进步一等奖4项，获技术发明专利10项，荣立“国防科技工业武器装备型号研制”个人一等功，发表论著150多篇。先后入选国家级“新世

纪百千万人才工程”、国防科技工业“511人才工程”和教育部“新世纪优秀人才支持计划”，获得“ 国防科技工业百名优秀博士、硕士”、“国防科技工业有突出贡献的中青年专家”、“陕西省有突出贡献专家”和“科学中国人(2009)年度人物”等荣誉称号。

无人机相关GJB标准-融融网

gjb 8265-2014 无人机机载电子测量设备通用规范

gjb 4108-2000 军用小型无人机系统部队试验规程

gjb 5190-2004 无人机载有源雷达假目标通用规范

gjb 7201-2011 舰载无人机雷达对抗载荷自动测试设备通用规范

gjb 5433-2005 无人机系统通用要求

gjb 2347-1995 无人机通用规范

gjb 6724-2009 通信干扰无人机通用规范

gjb 6703-2009 无人机测控系统通用要求

gjb 2018-1994 无人机发射系统通用要求

无人机主要技术

一、动力技术

续航能力是目前制约无人机发展的重大障碍，业内人士也普遍认为消费级多旋翼续航时间基本维持在20min左右，很是鸡肋。逼得用户外出飞行不得不携带多块电池备用，造成使用操作的诸多不便，为此有诸多企业在2016年里做出了新的尝试。

1. 氢燃料电池

高原地区的高海拔会导致低含氧量、低气压和低气温,这些因素对无人机工作的影响非常大，特别是动力系统方面。今年5月底，武汉众宇动力团队在新疆胜利达坂地区，顺利完成了对氢燃料电池系统在高原应用中功效的一系列测试，验证了燃料电池在低气压、低含氧环境中的性能变化的预计结果，也测试了系统在同时面临低气压、低气温环境的工况变化，证实了之前实验室模拟计算的结果，用氢燃料电池作为无人机的动力系统，将使其能够有效应对高海拔、高气压的困难作业环境。

2. 无线充电

伦敦帝国理工学院博士研究助理，Samer Aldhaher找到了一种方法，可以通过无线充电装置提供电力给小型无人机。该款无线充电底座是由一个双层印刷电路板（PCB）组成，上面蚀刻有无线电发射器。另外它还有一个

13.56MHz逆变器，它能够为电路板提供电流。为了能够接收到无线电波，无人机外部还缠绕有导电铜箔胶带。但目前只能让无人机飞到距离无线充电底座12.7厘米高，也不能飞得太远，因为模型机上缺少板载电源，如果它飞得离充电装置太远的话，就会关闭了。

3. 太阳能续航

据外媒报道，无人机(UAV)太阳能解决方案开发商Alta Devices宣布，将为无人机制造商C-Astral研发的新一代无人机提供太阳能技术，该技术将有助

于提升无人机的续航能力，这款新型太阳能电池以31.6%的太能效率打破了世界记录，可以使无人机至少可以再多飞行两个小时，与此同时这款太阳能供电技术还可以做到延长无人机的飞行时间而不会影响高性能飞机设计。

4. 核能供电电池

俄罗斯萨马拉科罗廖夫大学新闻办日前宣布，该校科研人员正在研制一种核能电池，使用期可达100年。其中的新技术利用多孔碳化硅结构保护放射性元素，能在保证安全的同时，让核能电池工作很长时间。在无人机领域，不少无人飞行器的研制者对此类电池兴趣非常大，因为对他们来说，电源体轻且单位功率大对于满足持续工作的要求极为重要。此外，碳化硅材料不仅能够抗寒，还能经受住近350摄氏度的高温，装有这种电池的传感器在机械制造领域也极具价值。

二、导航技术

无人机准确地知道自己“在哪儿”、“去哪儿”，几乎是类似于人类“从哪里来、到哪里去”的哲学问题，在无人机的任何发展阶段都是绕不开的问题。

1. 定位技术

目前无人机多采用GPS定位，信号容易受到干扰。未来研究方向包括利用多信息源定位，如TV、收音机、Wi-Fi 等等信息定位，弥补GPS定位的不足，今年无人机RTK技术的突破，十分引人关注。

我们知道无人机的飞行航线依赖于导航定位系统，可以根据定位系统所得到的信息让无人机在指定的时间内完成航行任务，而其精准度与所搭载的定位技术直接挂钩，基于RTK技术的无人机定位系统可以通过实时获取导航卫星信号和RTK差分定位信息，为无人机飞行作业提供高精度定位支持。

RTK的中文全称是实时动态差分法，是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的种新的常用的GPS测量方法，与之前的GPS定位技术相比，采用了载波相位动态实时差分方法，可以在野外实时得到厘米级定位精度，这项技术在植保无人机的作业方面更有效果，比如极飞P20V2采用的军用级别RTK 定位技术，让航线的精度达到厘米级，不仅让喷洒更精准，也能更好的避开障碍物。

2. 避障技术

让飞行中的无人机“长眼镜”，能够识别飞行路径上的障碍物，并准确绕飞或悬停，是实现无人机智能化的重要一步。今年无人机避障技术将在这些方面实现突破。

夜间避障：比如极飞为了方便夜间作业，采用了主动近红外照射技术，简单来说就是加了一个特殊的“手电筒”和并改造了“手电筒”眼睛，双目是由两个黑白镜头组成，从380-1080nm波段都可以成像，也就意味着不仅能“看见”可见光，还能看见人眼也看不见的红外线。无人机会主动发射近红外线光

线，虽然人眼看不到，但能作为夜晚的光源，双目的每一个镜头就能接收到环境中的红外线的反馈，经过双目计算后就可以「感知」到环境和障碍物了。而且避障距离和白天相比没有变化，都是30米(角度：水平FOV65°)。

双目立体视觉功能：在当前的无人机领域，“双目立体视觉功能”（简称双目功能）日益受到重视，成为了诸多新品的标配和宣传点。大疆创新发布的精灵Phantom 4就运用了立体视觉定位系统，由双目视觉传感器和一组超声波传感器组成，从根本上解决了悬停的精度，实现了复杂环境下稳定飞行的功能。

四维雷达技术：传统的民用雷达大多只能提供二维的信息，但是，人们都生活在三维的空间里，二维信息是远远不够的。举例来说，现在的民用雷达都无法测量车子的高度，而这对于无人驾驶、无人机等方面的应用就有很大的局限性。位于美国俄亥俄州的公司Oculii，开发了世界上第一个可以商用的四维雷达，使得无人机在三维空间，获取上下左右的空间信息。

三、通讯技术

无人机通信技术长久以来都是行业研究的重点和难点，怎么样才能保障通信的安全和便捷，也是众多专家研究的关键领域。

1. 5G通讯技术

瑞典网络巨头爱立信在8月份宣布，已经携手中国移动进行了全球首次

5G无人机现场测试。试验结果表明，无人机可和手机一样在不同的小区间切换，且能和手机和谐共处、共享基站资源，充分证明了无人机网络的商用可行性，并且伴随着中国移动成功牵头5G系统设计，项目名为R15“5G System Architecture”，该项目将制定《5G系统总体架构及功能》及《5G系统基本流程》两个基础性标准，预计在2017年12月完成，这也从侧面印证了无人机5G通信将在2017年搭载着春风获得全新的发展。

2. Wifi通讯技术

诸如Google和Facebook等公司都在做太阳能Wi-Fi无人机，也在通过实际飞行对机身进行测试，日前，俄“前瞻研究”基金与研究自动控制的科研人员共同研制了代号为“猫头鹰”的无人机，负责携带无线通信设备向偏远地区传输无线数据，其相当于一座无线网络传输平台，飞行中携有无线通话及视频信号自主转发器。这样一来，它在相关空域持续巡航时，就能通过传输无线数据给当地带来无线通信网络，更有于人们生活的便捷性。

回顾2016年，无人机在定位、通讯、动力等方面都有巨大的技术突破，而其他领域的成果也颇为丰厚，整体看来自2015年元年的起步，到2016年全年的基础，展望明年整个无人机行业将在一个新的起点上获得巨大的腾飞。

四、飞控技术

飞控是无人机的大脑，也是整体最为关键的部分，如何保持机体平稳飞行，不断升级产品质量，是各家企业在市场竞争中的关键所在。

纵观现在的飞控市场，包括大疆，零度等无人机企业，都有提供一体化飞控系统方案，也出现如拓攻等新加入飞控市场的企业。大疆有NAZA，A2，A3等不同等级的飞控，多家植保无人机如，埃森、全球鹰等正在使用。拓攻则有T1-A，临沂风云等植保无人机企业使用的正是这一款。这些一体化的飞控都是一个完整的飞控产品，有主控、GPS、PMU、OSD等组件，同时提供开放的SDK，无人机厂商可以针对自身的需求进行二次开发。

如今，一体化飞控的需求主要集中在农业植保、安防和巡检领域，这都是大家熟知的应用领域，需求庞大且现今技术已经可以满足主要需求。而在不久的将来，会有越来越多的无人机厂商加入到市场开拓中，通过利用市场上已有的一体化飞控系统，释放出更多的时间去开发新的应用领域。

五、芯片技术

世界着名芯片制造商如三星、英特尔均以纷纷进驻无人机行业，研发集无线通信、传感器集成和空间定位等功能于一体的高性能芯片，使无人机能够获得和个人电脑一样的处理能力。

今年，在加州圣克拉拉(Santa Clara)举行的“Embedded Vision Summit”会议上，几家芯片公司展示了自己的设计，已经和谷歌展开合作的Movidius正是其中之一，公司宣称它是第一块USB深度学习模组。Movidius 芯片的功耗只有1瓦特，它可以为无人机、摄像头、机器人提供神经网络功能。

高通已经发布面向骁龙神经网络处理引擎(Snapdragon Neural Processing Engine)的软件开发者工具包，它可以让智能手机、无人机、其它设备更智能，能够追踪目标、识别声音。英特尔、ARM、CEVA、益华计算机(Cadence Design Systems)也试图在芯片中加入深度学习功能。谷歌是深度学习的领先者，它已经推出了开源Tensor Flow深度学习软件，支持低能耗8位处理器，这种处理器对移动应用至关重要，且这些技术的突破有望在2017年使无人机的整体性能更上一个台阶。

六、VR技术

目前市面上已有不少厂家将无人机与VR结合在一起，比如国外的Aerix，国内的亿航等等企业，将VR技术应用在无人机上，在第一时间将无人机拍到的画面实时展示在使用者眼前。用户只要转动头部便能改变镜头角度，再配合遥控器控制无人机，使用者即使身处地面，也能感受翱翔天际的快感，不仅可以让用户通过VR眼镜来操控航拍，还能让用户通过虚拟现实获得新的操作乐趣。

VR就是一个充满前景的方向。可是VR技术目前并不成熟，依托无人机小摄像头和手机带来的VR体验可是说是非常糟糕，但是我们也不能否认厂家的努力和创新，只是无人机行业的门槛很高，需要长期的技术积累才能做出一款完善的产品。VR是充满前景的产业，或许在2017年无人机与VR技术的结合将更加完善和便捷。

七、摄像技术

航拍、自拍是消费级无人机的大卖点，如何获取更清晰的拍摄水平，满足消费者日益提高的需求，是业内苦心钻研的课题。

仅仅是4K已经无法满足航拍爱好者了，今年美国公司Queen B Robotics，推出的新款无人机Exo360,是世界上第一台可以拍摄360全景4K 视频的无人机.而大疆时隔两年之后发布了新款Inspire无人机：Inspire 2，相较于前一版本的Inspire无人机，在硬件方面又有了许多升级，最明显是搭载双摄像头，为了确保无人机的速度不会对视频拍摄质量和画面的稳定性造成影响，还下调了时速。

或许在2017年，为了迎合市场需求的升级，还会有更多的企业加大对摄像技术的研发，我们很有可能在短时间内就会通过无人机拍摄到更加清晰美丽的景色。

八、空管技术

1.美国航天局（NASA）同空间技术公司联手组成团队开发无人机空中交通管制系统的原型产品。

2.随后，美国一家公司发布了测试版本的无人机动态地理空间限制系统软件。该系统是为了确保无人机在500英尺高度下，安全规范飞行而设计的。

3.在第三届AOPA（Aircraft Owners and Pilots Association，航空器拥有者及驾驶员协会）国际飞行训练展会上，中国AOPA联合多家企业开发的针对轻小无人机的“U Cloud”无人机监管系统宣布上线。

4.近日，诺基亚与阿拉伯联合酋长国民航总局(UAE GCAA)建成战略合作关系，计划建成一个管理城市内外无人机交通的全面生态系统，用于管理城市内及周边的无人机，并能够将其与人、载人飞行器以及各类联网设备进行交互协调。

第一章无人机系统总体设计

一、概论

二、无人机系统的战术技术要求

三、无人机系统总体方案设计

四、经济性设计

第二章气动、强度、结构设计

一、气动设计

二、飞行性能计算和操作特性分析

三、载荷、强度和刚度

四、无人机结构设计

五、重量平衡与控制

第三章动力装置

一、概述

二、活塞式发动机

三、涡轮喷气发动机

四、涡轮风扇发动机

五、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机

六、螺旋桨

第四章发射与回收系统

一、概述

二、发射系统设计

三、回收系统设计

第五章飞行控制与管理系统

一、概述

二、飞行控制系统设计

三、机载计算机

四、伺服作动设备

五、机载传感器及测量设备

六、导航与制导设计

七、飞行仿真

八、任务设备的控制管理

九、接口设计

第六章机载电气系统

一、概述

二、供电系统的选型和设计

三、配电系统的布局和设计

四、与电气系统有关的其他设计

第七章指挥控制与任务规划

一、概述

二、操纵与控制

三、参数综合显示

四、地图航迹显示

五、任务规划

六、情报处理与分发

七、系统间信息互联

附录地图数据处理

第八章测控与信息传输

一、总体设计

二、终端处理机设计

三、收发信机设计

四、天线与伺服设备设计

五、操纵、监视及电源设备设计

六、结构设计

第九章有人机改装无人机

一、概述

二、总体方案设计

三、飞行控制与任务系统设计

四、发动机控制系统设计

五、电气系统设计

六、无线电测控系统设计

七、结构改装设计

八、改装与调试

九、综合试验

第十章综合保障设计

一、概述

二、综合保障设计准则

三、综合保障设计功能要求

四、综合保障设备

五、专用保障

六、地面训练与模拟设备

第十一章可靠性、维修性、安全性和环境适应性

一、可靠性

二、维修性

三、安全性

四、环境适应性

第十二章无人机飞行试验

一、飞行试验分类

二、飞行实验内容与方法

三、飞行试验安排

四、飞行试验的结果评定

无人机设计手册及主要技术

无人机设计手册及主要技术内容简介独家《无人机设计手册》分上、下两册共十二章。上册包括无人机系统总体设计，气动、强度、结构设计，动力装置，发射与回收系统，飞行控制与管理系统。下册包括机载电气系统，指挥控制与任务规划，测控与信息传输，有人机改装无人机，综合保障设计，可靠性、维修性、安全性和环境适应性以及无人机飞行试验等。有关无人机任务设备、卫星中继通信的设计以及正在发展的无人机技术等内容，有待手册再版时编入，使无人机设计手册不断成熟和丰富。适用人群本手册是国内第一部较全面系统阐述无人机设计技术的工具书，不仅可作为无人机的设计参考，也可以作为院校无人机教学、无人机行业的工程技术人员和管理人员的参考书，并可供无人机部队试验人员使用。希望本手册的出版能对我国无人机研制工作的技术支持有所裨益。作者简介祝小平，现任西北工业大学无人机所总工程师，主要从事无人机总体设计、飞行控制与制导系统设计等研究工作。主持了工程型号、国防预研等国家重点项目多项，获国家和部级科学技术奖9项，其中国家科技进步一等奖1项，国防科技进步一等奖4项，获技术发明专利10项，荣立“国防科技工业武器装备型号研制”个人一等功，发表论著150多篇。先后入选国家级“新世纪百千万人

才工程”、国防科技工业“511人才工程”和教育部“新世纪优秀人才支持计划”，获得“ 国防科技工业百名优秀博士、硕士”、“国防科技工业有突出贡献的中青年专家”、“陕西省有突出贡献专家”和“科学中国人(2009)年度人物”等荣誉称号。无人机相关GJB标准-融融网 gjb 8265-2014 无人机机载电子测量设备通用规范 gjb 4108-2000 军用小型无人机系统部队试验规程 gjb 5190-2004 无人机载有源雷达假目标通用规范 gjb 7201-2011 舰载无人机雷达对抗载荷自动测试设备通用规范 gjb 5433-2005 无人机系统通用要求 gjb 2347-1995 无人机通用规范 gjb 6724-2009 通信干扰无人机通用规范 gjb 6703-2009 无人机测控系统通用要求 gjb 2018-1994 无人机发射系统通用要求无人机主要技术一、动力技术续航能力是目前制约无人机发展的重大障碍，业内人士也普遍认为消费级多旋翼续航时间基本维持在20min左右，很是鸡肋。逼得用户外出飞行不得不携带多块电池备用，造成使用操作的诸多不便，为此有诸多企业在2016年里做出了新的尝试。

无人机教学方案

无人机教学方案一、培训需求分析：国内无人机近几年来发展比较快，而除军事用途外，由于无人机成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等的优势，使得无人机在航空拍照、地质测量、高压输电线路巡视、油田管路检查、高速公路管理、森林防火巡查、毒气勘察、缉毒和应急救援、救护等民用领域应用前景极为广阔。因此技术先进、性能各异、用途广泛的各种新型无人机种不断出现。我国的无人机发展速度极快，相关需求急剧增加，很多生产和装备使用无人机单位的操控人才十分紧缺，而国内能够系统培养无人机操控员的机构非常稀少。据初步估算，我国2018年需要的无人机操作维护人员可达20万。二、培训的目标 1、通过理论教学、地面站控制、遥控器使用、通讯设备的维护和使用、电池的维护与使用、机体的组装等课程培养初级的无人机飞手。 2、通过任务飞行、航空摄影、航空测量、农业植保机操作、弹射器架设及使用、后期软件教学等方面培养初级的项目实操人才。 3、通过带领学员亲自参与项目实操，强化后期处理能力，提升学员艺术修养，了解无人机项目操作全过程等方面培养专业的项目管理人才。三、培训内容 1、初级飞手培训教程（有基础）

10天，合计30天。注：无基础的需要在实操飞行方面多培训2、初级的项目实操培训教程（在初级飞手培训教程的基础上增设如下内容）

3、专业的项目管理人才（至航拍等实际项目进行跟踪实操航测、农业植保，抢险救灾的、电力巡线、主要对电力架线、少经历5个实操项目），进一步加强学员的实际操作能力及项目成本控制能力。深入了解各种机型的性能和使用方向，充分掌控项目运营过程中人员和机型的调配。预计需要1个月的时间。 4、教员培训三、培训对象 1、根据培训内容及计划，主要的培训对象为在校大学生或者希望投身于无人机事业的年轻人。 2 、对有无人机应用需求的企业，但没有驾驶证的员工进行统一的企业培训。四、培训方法 1、理论教学方面主要是通过讲授、演示、实际动手操作、项目分析等方式对学员进行系统教学。 2、实际飞行方面主要通过1个教员带3个学员的方式对学员进行训练，为了保证训练质量。每位学员飞行时间控制在5分钟。五、注意事项

无人机教学方案

无人机教学方案一、培训需求分析：国内无人机近几年来发展比较快，而除军事用途外，由于无人机成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等的优势，使得无人机在航空拍照、地质测量、高压输电线路巡视、油田管路检查、高速公路管理、森林防火巡查、毒气勘察、缉毒和应急救援、救护等民用领域应用前景极为广阔。因此技术先进、性能各异、用途广泛的各种新型无人机种不断出现。中国的无人机发展速度极快，相关需求急剧增加，很多生产和装备使用无人机单位的操控人才十分紧缺，而国内能够系统培养无人机操控员的机构非常稀少。据初步估算，中国需要的无人机操作维护人员可达20万。二、培训的目标 1、经过理论教学、地面站控制、遥控器使用、通讯设备的维护和使用、电池的维护与使用、机体的组装等课程培养初级的无人机飞手。 2、经过任务飞行、航空摄影、航空测量、农业植保机操作、弹射器架设及使用、后期软件教学等方面培养初级的项目实操人才。 3、经过带领学员亲自参与项目实操，强化后期处理能力，提升学员艺术修养，了解无人机项目操作全过程等方面培养专业的项目管理人才。

三、培训内容 1、初级飞手培训教程（有基础）注：无基础的需要在实操飞行方面多培训10天，合计30天。2、初级的项目实操培训教程（在初级飞手培训教程的基础上增设

如下内容） 3、专业的项目管理人才主要对电力架线、电力巡线、抢险救灾的、农业植保，航测、航拍等实际项目进行跟踪实操（至少经历5个实操项目），进一步加强学员的实际操作能力及项目成本控制能力。深入了解各种机型的性能和使用方向，充分掌控项目运营过程中人员和机型的调配。预计需要1个月的时间。 4、教员培训

无人机各模块详解与技术分析

无人机各模块详解与技术分析如今无人机成为了展会最大的热点之一，大疆（DJI）、Parrot、3D Robotics、AirDog 等知名无人机公司都有展示他们的最新产品。甚至是英特尔、高通的展位上展出了通信功能强大、能够自动避开障碍物的飞行器。无人机在2015年已经迅速地成为现象级的热门产品，甚至我们之前都没有来得及细细研究它。与固定翼无人机相比，多轴飞行器的飞行更加稳定，能在空中悬停。主机的硬件结构及标准的遥控器的结构图如下图。四轴飞行器系统解析图

遥控器系统解析图以上只是标准产品的解剖图，有些更加高级的如针对航模发烧友和航拍用户们的无人机系统，还会要求有云台、摄像头、视频传输系统以及视频接收等更多模块。飞控的大脑：微控制器在四轴飞行器的飞控主板上，需要用到的芯片并不多。目前的玩具级飞行器还只是简单地在空中飞行或停留，只要能够接收到遥控器发送过来的指令，控制四个马达带动桨翼，基本上就可以实现飞行或悬停的功能。意法半导体高级市场工程师介绍，无人机/多轴飞行器主要部件包括飞行控制以及遥控器两部分。其中飞行控制包括电调/马达控制、飞机姿态控制以及云台控制等。目前主流的电调控制方式主要分成BLDC方波控制以及FOC正弦波控制。新唐的MCU负责人表示：多轴飞行器由遥控，飞控，动力系统，航拍等不同模块构成，根据不同等级产品的需求，会采用到不同CPU内核。例如小四轴的飞行主控，因功能单纯，体积小，必须同时整合遥控接收，飞行控制及动力驱动功能；中高阶多轴飞行器则采用内建DSP 及浮点运算单元的，负责飞行主控功能，驱动无刷电机的电调（ESC）板则采用MINI5(＄1.0889)系列设计。低阶遥控器使用SOP20 封装的4T 8051 N79E814；中高阶遥控器则采用Cortex-M0 M051系列。另外，内建ARM9及H.264视频边译码器的N329系列SOC则应用于2.4G 及5.8G的航拍系统。在飞控主板上，目前控制和处理用得最多的还是MCU而不是CPU。由于对于飞行控制方面主要都是浮点运算，简单的ARM Cortex-M4内核32位MCU都可以很

多旋翼无人机知识手册

[键入文字] V1.1版翎航智能科技工作室培训教材多旋翼无人机知识手册

前言随着多旋翼无人机的应用日趋广泛，多旋翼无人机的入门门槛越来越低，“到手飞”、个人航拍机等对操作人员的要求几乎是零，对毫无基本常识和经验的人来说也可以操作。但这些都为人身和财产安全埋下了巨大的隐患，出于以上考虑，本教材阐述了多旋翼无人机的基本原理、总结了飞行过程中的注意事项、操作方法、以及如何规避风险。这是一本适合飞行初学者的教材，旨在普及航空知识、和飞行常识等基本理论，根据经验提出在飞行中应该注意的问题和如何规避风险、应急处置等。本教材的材料有些基于无人机方面的书籍，有些则基于航模飞行的经验，很多都是十分难得的第一手资料，因此可以作为飞行初学者的基础教程，也可以作为以拓宽知识面、开拓思路为主要目的的广大无人机爱好者的学习资料。由于水平有限，时间仓促，书中疏漏之处在所难免，敬请读者朋友批评指正，以使我们在再版时修订。作者

目录前言................................................................................................... - 2 - 目录................................................................................................... - 3 - 第一章绪论 ....................................................................................... - 4 - 第二章系统组成及原理.................................................................... - 7 - 第三章飞行器 ................................................................................. - 18 - 第四章操作方法实例...................................................................... - 26 - 第五章其他细节 ............................................................................. - 45 - 第六章多旋翼无人机的作用与意义 .............................................. - 53 - 第七章与多旋翼无人机有关的航空法规及航空气象 ................... - 54 - 总结................................................................................................... - 66 - 参考文献 ........................................................................................... - 66 -

无人机专业参考课程教学大纲.doc

无人机专业参考教学大纲一、教学对象针对应届大学毕业生、航模协会成员、种植大户、合作社成员。二、教学目的通过对学员的培训，掌握国家对飞航手的具体要求，达到操作标准，保证培训效果，维护自身利益。三、教学重点学员各阶段的教学项目和教学目标四、教学难点学员实际动手能力五、教学手段和方法采用多媒体课件、课堂具体讲解和课后作业练习。六、教学内容（一）、理论培训

（二）、实操培训

七、教学实施（一）教学实施建议 1．遵循航模飞行规律，注重感知体验。要遵循无人机感知规律与学员认知特点，以学员为主体，注重其实践体验。要探索行之有效的教学策略与方法，积极创设开放的教学情境，营造浓郁的教学氛围，激发学员学习兴趣，引导学员主动参与飞行实践，开展合作学习，感受飞行魅力，愉悦身心。 2．加强课程建设，注重衔接融合。教师应善于把握课程要求，按照模块化的教学思路合理选择课程内容，组织教学。要指导与鼓励学员主动学习探究，关注航飞与自然、社会、文化之间的有机联系。要注重不同模块间的交叉融合，加强航飞课与产业文化、职业文化的衔接，突出职业教育特色。 3．运用信息技术，创新教学方法。教师在教学过程中应重视现代教育技术与课程的整合，收集开发数字化教学资源，合理应用网络与多媒体技术，创新教学方式，活跃课堂教学，努力推进信息技术在教学中的应用，提高教学质量。 4. 充分利用资源，拓展教学领域。

教师要密切关注教学与社会生活的联系，关注现代航飞发展的新动态，利用本地区具有地域特点和民族特色的文化优势和艺术资源，不断充实教学内容与教学资源。鼓励教师开展教学创新，改革教学方法与手段，灵活运用现代教育技术，整合各种文化、艺术资源，创设具有研究性、启发性的教学情境，拓宽学员学习视野，激发学习热情。（二）教学设施建议 1．学校应配备相应的教材、报刊和数字化教学资源，为教师提高业务水平和学生拓展学习创造条件。 2．学校应根据航模教育设施设备国家基本标准以及公共基础课教学和航飞活动的实际需要配备专用教室、活动场地和相关器材设备。（三）教材编写建议教材编写应以本教学大纲为依据，按照教学目标要求，突出多样性、灵活性及实效性特点。教材要遵循航飞技巧规律，以学员为本，适应学员的认知特点，考虑不同地区的实际情况，密切结合学员的生长实践经验。教材内容的选取要坚持社会主义先进文化导向，弘扬中华民族优秀文化，兼顾传统与现代、经典与通俗、国内与国外、基础与拓展，富有生活气息、积极意义与人文内涵，体现经典性、代表性和综合性。教材的呈现方式要符合航飞特点和学员的认知规律，配备数字化教学资源，图、文、声、像并茂，激发学生学习热情。九、考核与评价

无人机硬件解读

在今年CES上无人机成为了展会最大的热点之一，大疆(DJI)、Parrot、3D Robotics、AirDog等知名无人机公司都有展示他们的最新产品。甚至是英特尔、高通的展位上展出了通信功能强大、能够自动避开障碍物的飞行器。无人机在2015年已经迅速地成为现象级的热门产品，甚至我们之前都没有来得及细细研究它。与固定翼无人机相比，多轴飞行器的飞行更加稳定，能在空中悬停。主机的硬件结构及标准的遥控器的结构图如下图。四轴飞行器系统解析图

新唐的MCU负责人表示:多轴飞行器由遥控,飞控,动力系统,航拍等不同模块构成,根据不同等级产品的需求，会采用到不同CPU内核。例如小四轴的飞行主控,因功能单纯,体积小,必须同时整合遥控接收,飞行控制及动力驱动功能；中高阶多轴飞行器则采用内建DSP及浮点运算单元的,负责飞行主控功能，驱动无刷电机的电调(ESC)板则采用MINI5系列设计。低阶遥控器使用SOP20封装的4T8051 N79E814；中高阶遥控器则采用Cortex-M0M051系列。另外,内建ARM9及H.264视频边译码器的N329系列SOC则应用于2.4G及5.8G的航拍系统。在飞控主板上，目前控制和处理用得最多的还是MCU而不是CPU。由于对于飞行控制方面主要都是浮点运算，简单的ARM Cortex-M4内核32位MCU都可以很好的满足。有的传感器MEMS芯片中已经集成了DSP，与之搭配的话，更加简单的8位单片机也可以做到。高通和英特尔推的飞控主芯片

无人机教学方案

无人机教学方案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

注：无基础的需要在实操飞行方面多培训10天，合计30天。 2、初级的项目实操培训教程（在初级飞手培训教程的基础上增设如下内容）

3、专业的项目管理人才主要对电力架线、电力巡线、抢险救灾的、农业植保，航测、航拍等实际项目进行跟踪实操（至少经历5个实操项目），进一步加强学员的实际操作能力及项目成本控制能力。深入了解各种机型的性能和使用方向，充分掌控项目运营过程中人员和机型的调配。预计需要1个月的时间。 4、教员培训三、培训对象 1、根据培训内容及计划，主要的培训对象为在校大学生或者希望投身于无人机事业的年轻人。 2、对有无人机应用需求的企业，但没有驾驶证的员工进行统一的企业培训。四、培训方法

无人机设计手册及主要技术

无人机设计手册及主要技术 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

无人机设计手册及主要技术内容简介独家《无人机设计手册》分上、下两册共十二章。上册包括无人机系统总体设计，气动、强度、结构设计，动力装置，发射与回收系统，飞行控制与管理系统。下册包括机载电气系统，指挥控制与任务规划，测控与信息传输，有人机改装无人机，综合保障设计，可靠性、维修性、安全性和环境适应性以及无人机飞行试验等。有关无人机任务设备、卫星中继通信的设计以及正在发展的无人机技术等内容，有待手册再版时编入，使无人机设计手册不断成熟和丰富。适用人群本手册是国内第一部较全面系统阐述无人机设计技术的工具书，不仅可作为无人机的设计参考，也可以作为院校无人机教学、无人机行业的工程技术人员和管理人员的参考书，并可供无人机部队试验人员使用。希望本手册的出版能对我国无人机研制工作的技术支持有所裨益。作者简介祝小平，现任西北工业大学无人机所总工程师，主要从事无人机总体设计、飞行控制与制导系统设计等研究工作。主持了工程型号、国防预研等国家重点项目多项，获国家和部级科学技术奖9项，其中国家科技进步一等奖1项，国防科技进步一等奖4项，获技术发明专利10项，荣立“国防科技工业武器装备型号研制”个人一等功，发表论着150多篇。先后入选国家级“新世纪百千万人才工程”、国防科技工业“511人才工程”和教育部“新世纪优秀

人才支持计划”，获得“国防科技工业百名优秀博士、硕士”、“国防科技工业有突出贡献的中青年专家”、“陕西省有突出贡献专家”和“科学中国人(2009)年度人物”等荣誉称号。无人机相关GJB标准-融融网 gjb8265-2014无人机机载电子测量设备通用规范 gjb4108-2000军用小型无人机系统部队试验规程 gjb5190-2004无人机载有源雷达假目标通用规范 gjb7201-2011舰载无人机雷达对抗载荷自动测试设备通用规范 gjb5433-2005无人机系统通用要求 gjb2347-1995无人机通用规范 gjb6724-2009通信干扰无人机通用规范 gjb6703-2009无人机测控系统通用要求 gjb2018-1994无人机发射系统通用要求无人机主要技术一、动力技术续航能力是目前制约无人机发展的重大障碍，业内人士也普遍认为消费级多旋翼续航时间基本维持在20min左右，很是鸡肋。逼得用户外出飞行不得不携带多块电池备用，造成使用操作的诸多不便，为此有诸多企业在2016年里做出了新的尝试。 1.氢燃料电池高原地区的高海拔会导致低含氧量、低气压和低气温,这些因素对无人机工作的影响非常大，特别是动力系统方面。今年5月底，武汉众宇动力团队在新

无人机设计手册及主要技术

无人机设计手册及主要技术容简介独家《无人机设计手册》分上、下两册共十二章。上册包括无人机系统总体设计，气动、强度、结构设计，动力装置，发射与回收系统，飞行控制与管理系统。下册包括机载电气系统，指挥控制与任务规划，测控与信息传输，有人机改装无人机，综合保障设计，可靠性、维修性、安全性和环境适应性以及无人机飞行试验等。有关无人机任务设备、卫星中继通信的设计以及正在发展的无人机技术等容，有待手册再版时编入，使无人机设计手册不断成熟和丰富。适用人群本手册是国第一部较全面系统阐述无人机设计技术的工具书，不仅可作为无人机的设计参考，也可以作为院校无人机教学、无人机行业的工程技术人员和管理人员的参考书，并可供无人机部队试验人员使用。希望本手册的出版能对我国无人机研制工作的技术支持有所裨益。作者简介祝小平，现任西北工业大学无人机所总工程师，主要从事无人机总体设计、飞行控制与制导系统设计等研究工作。主持了工程型号、国防预研等国家重点项目多项，获国家和部级科学技术奖9项，其中国家科技进步一等奖1项，国防科技进步一等奖4项，获技术发明专利10项，荣立“国防科技工业武器装备型号研制”个人一等功，发表论著150多篇。先后入选国家级“新世纪百千万人才工程”、国防科技工业“511人才工程”和教育部“新世纪优秀人才支持计划”，获得“ 国防科技工业百名优秀博士、硕士”、“国防科技工业有突出贡献的中青年专家”、“省有突出贡献专家”和“科学中国人(2009)年度人物”等荣誉称号。无人机相关GJB标准-融融网 gjb 8265-2014 无人机机载电子测量设备通用规 gjb 4108-2000 军用小型无人机系统部队试验规程 gjb 5190-2004 无人机载有源雷达假目标通用规 gjb 7201-2011 舰载无人机雷达对抗载荷自动测试设备通用规 gjb 5433-2005 无人机系统通用要求 gjb 2347-1995 无人机通用规

无人机数据传输系统手册

1.概论：无人机，即无人驾驶的飞机。是指在飞机上没有驾驶员，只是由程序控制自动飞行或者由人在地面或母机上进行遥控的飞机。它装有自动驾驶仪、程序控制系统、遥控与遥测系统、自动导航系统、自动着陆系统等，通过这些系统可以实现远距离飞行并得以控制。无人机与有人驾驶的飞机相比而言，重量轻、体积小、造价低、隐蔽性好，特别宜于执行危险性大的任务，因此被广泛应用。二、无人机的特点及技术要求无人机没有飞行员，其飞行任务的完成是由无人飞行器、地面控制站和发射器组成的无人机系统在地面指挥小组的控制一下实现的。据此，无人机具有以下特点: （1）结构简单。没有常规驾驶舱，无人机结构尺寸比有人驾驶飞机小得多。有一种无尾无人机在结构上比常规飞机缩小40%以上。重量减轻，体积变小，有利于提高飞行性能和降低研制难度。（2）安全性强。无人机在操纵人员培训和执行任务时对人员具有高度的安全性，保护有生力量和稀缺的人力资源。可以用来执行危险性大的任务。（3）性能提高。无人机在设计时不用考虑飞行员的因素。许多受到人生理和心理所限的技术都可在无人机上使用，从而突破了有人在机的危险，保证了飞行的安全性。（4）一机多用，稍作改进后发展为轻型近距离对地攻击机。（5）采用成熟的发动机和主要机载设备，以减少研制风险与经费投入，

加快研制进度。联合研制以减小投资风险、解决经费不足有利于扩大出口及扬长技术与设备优势。（6）研制综合训练系统。技术要求有: （1）信息技术包括信息的收集和融合，信息的评估和表达，防御性的信息战、自动目标确定和识别等；（2）设备组成包括低成本结构、小型化及模块化电子设备、低可见性天线、小型精确武器、可储存的高性能发动机及电动作动器等；（3）性能实现包括先进的低可见性和维护性技术、任务管理和规划、组合模拟和训练环境等。三、无人机系统按照功能划分，主要包括四部分: （1）飞行器系统包括空中和地面两大部分。空中部分包括：无人机、机载电子设备和辅助设备等，主要完成飞行任务。地面部分包括：飞行器定位系统、飞行器控制系统、导航系统以及发射回收系统，主要完成对飞行器的遥控、遥测和导航任务，空中与地面系统通过数据链路建立起紧密联系。（2）数据链系统包括：遥控、遥测、跟踪测量设备、信息传输设备、数据中继设备等用以指挥操纵飞机飞行，并将飞机的状态参数及侦察信息数据传到控制站。（3）任务设备系统包括：为完成各种任务而需要在飞机上装载的任务设备。（4）后勤保障系统如检测设备，维修设备，运输设备，后勤设备等。