微小型无人系统技术

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微小型四旋翼无人机研究进展及关键技术浅析

S tationary F ly ing Ou tstretched Robot)
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国内开展了微小型四旋翼无人机的相关技术研究。主要两种四旋翼, 图 4所示四旋翼机身由两支空心铝竿构成; 动力设备采用 Dragan flyer ! 旋翼、瑞士 M axon 电机以及自行设计的齿轮减速装置; 飞行控制系统主要包括飞行控制计算机、旋翼转速伺服控制子系统、传感器子系统、无线通信子系统。图 5 所示四旋翼采用玻纤板结构, 重量轻, 且不易损坏。螺旋桨采用 10 in( 1 in = 2. 54 c m ) GW S 三叶正反桨, 经过多次飞行试验证明该桨抗撞击力强, 不易折断。视频采集模块可以实时传输视频 (图像压缩, 可以通过 W iF i实时传输 ) , 数据加载卡可记录飞行数据。下一步的研究目标是实现在室外环境中高精度姿态稳定控制、全自主航点飞行、碰撞规避等实验。
图 2 X 4 F ly er 图 3 X 4 F lyer M ark I 四旋翼平台 F ig . 3 X 4 F lye rM a rk I M ark II四旋翼平台 F ig . 2 X 4 F lye rM ark II
1 . 1 微小型四旋翼原型探索研究与开发主要介绍瑞士洛桑联邦科技学院 ( EPFL ), 澳大利亚国立大学 ( AUN ) 以及国内某大学在微小型四旋翼无人机原型探索方面的研究进展。瑞士洛桑联邦科技学院 OS4项目 ( Omn id irect ional
。 OS4四旋翼无
人机是由电力驱动的 (见图 1) , 可在室内 /外环境全自主飞行。 OS4原型是全自主四旋翼平台, 该项目的研究目标是设计和开发一个自主控制四旋翼直升机系统。此外, EPFL 还研究了 OS4的避障问题 , 使用 4个超声波传感器探测障碍物、一个超声波传感器测高度, 并在 M atlab /S m i u link仿真环境下进行了 OS4 避障模型的测试, 设计了避障控制器、基于位置和速度控制的 5 种不同避碰方法, 并做了相关测试实验证明, OS4在仿真环

无人机载微小型SAR发展概述

无人机载微小型SAR发展概述一、概念与特点无人机载微小型SAR是一种将合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar）与无人机技术相结合的新型雷达系统。

合成孔径雷达是一种通过合成大量波束来实现高分辨率成像的雷达技术，其优点是具有较长探测距离、不受气象条件限制等特点。

而无人机则具有机动性强、能够获取到低空视角的优势。

将二者结合，可以实现在更低的高度上获取高分辨率、大覆盖区域的土地、海洋等目标的成像。

二、技术发展在硬件研发方面，主要涉及到无人机平台的选择与改进、SAR天线的设计和制造等。

无人机平台的选择应考虑其飞行能力、操作性、飞行稳定性等因素，同时还需要根据SAR系统的需求进行各种特定的改进和优化。

SAR天线的设计要考虑到天线重量、体积等因素，并且要保证天线的指向精度和发射/接收效率。

在算法优化方面，主要涉及到SAR信号处理、成像算法、运动补偿等。

由于无人机飞行状态的不稳定性，需要对所获得的数据进行运动补偿，以消除飞行引起的模糊效应。

同时，基于合成孔径雷达原理的信号处理和成像算法也需要进行优化，以提高成像质量和分辨率。

三、应用领域无人机载微小型SAR具有广泛的应用前景。

首先，在军事领域，无人机载微小型SAR可以用于目标探测、识别和跟踪，提供实时的地面情报，为军事行动提供支持。

其次，在灾害监测与预警领域，无人机载微小型SAR可以通过对地表的成像来获取地质、水文等信息，实现对地质灾害、洪涝等自然灾害的监测与预警。

再次，在资源勘探领域，无人机载微小型SAR可以通过对地表的高分辨率成像，实现对矿产资源、森林资源等的勘探与评估。

此外，无人机载微小型SAR还可以应用于边境巡逻、环境监测等领域。

综上所述，无人机载微小型SAR作为一种将无人机技术与合成孔径雷达技术相结合的新型雷达系统，具有潜在的应用前景。

随着硬件和算法技术的不断发展，无人机载微小型SAR的性能将会得到进一步提升，广泛的应用领域也将得到扩展。

微型无人飞机

GIT佐治亚理工学院
Vanderbilt大学
“Bug”微型机器昆虫
"微星"

"微星"的设计重量是100克，总电功耗是15瓦。它的机身重为7克，处理/存储电子组件重量6克，照相机/镜头总重4克。
“微星”的组成及机载电子设备的功耗和重量
名称电动机+螺旋桨数据传输系统+天线机身电池
功耗/重量 7W/13.5g 2W/6.5g 7g 13W/44.5g
研究新型机翼，提高飞机升阻比、增大飞机有效载荷，实现 MAV超低速、大攻角飞行。可以通过控制，设法取代副翼等操纵面，实现滚转、转弯等机动和实现其他非常规机动飞行。
国内研究进展

国内微型飞行器的研究比国外晚2－3年，清华大学、上海交通大学、南京航空航天大学等单位也开展了对微型飞行器的研究，取得初步成果；作为微型飞行器的支撑技术，国内微型机电系统的发展，如微加速度计和陀螺，为微型飞行器的发展提供了基本元器件；
MEMS气泡用于改善飞机动力学特性（F16）
麻省理工大学（MIT）基于MEMS技术的微型喷气式发动机原理
推力=11g 涡轮前温度=1600 K 小时耗油率=16g/hr 发动机转速=1.2x106RPM 发动机重量=1g 尾喷管排气温度=970°C
五、基本概念——1 低雷诺数空气动力学
雷诺数是流体惯性力与粘性力大小的对比，雷诺数大时，惯性力为流体的主要表现，雷诺数小时，粘性力为流体的主要表现当雷诺数小于等于105时，可认为是低雷诺数范围，此时流体的粘性力作用非常明显低雷诺数下的机翼阻力很大，而最大升力系数很小，飞机
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微小型无人机全姿态增稳控制系统的设计与实现

微小型无人机全姿态增稳控制系统的设计与实现作者：迟晓鹏罗卫兵霍丽霞来源：《现代电子技术》2010年第08期摘要:针对传统微小型无人机在飞行过程中存在的稳定性问题,指出影响稳定的因素。

提出一种基于三轴陀螺和倾角传感器构成全姿态增稳控制系统的设计方案,采用EWTS82三轴陀螺和SCA100T双轴传感器组成姿态增稳硬件控制,结合软件增稳控制,成功应用到某型微小型无人机上。

大量的试飞结果表明,基于三轴陀螺和倾角传感器构成的姿态增稳控制系统优于传统的测量单元,有很好的应用价值。

关键词:无人机; 三轴陀螺; 倾角传感器; 增稳控制中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)08-0160-03Design and Implementation of All-attitude Stability Augmentation Control System of Miniature UAVCHI Xiao-peng, LUO Wei-bing, HUO Li-xia(Engineering College of Armed Police Force, Xi’an 710086, China)Abstract: According to the problems existing in flight process of traditional miniature UAV, the factors that affects the stability is pointed out, and a design scheme of all-attitude stability augmentation control system based on the tri-axis gyroscrope and tilt angle sensor is proposed. The hardware control system of attitude stability augmentation is comprised of EWTS82 tri-axis gvroscrope and SCA100T dual-axis sensor. It was applied to a certain type of miniature UAV successfully in combination with asoftware of stability augmentation contol. The flight test resultshows that the all-attitude stability augmentation control system based on tri-axis gyroscrope and tilt angle sensor is superior to conventional measurement units and it has a good practical value.Keywords:UAV; tri-axis gyro; tilt angle sensor; all-attitude; stalility augmentation control0 引言随着国内外反恐形势的日趋严峻和各类突发事件的频繁发生,对武警部队能否在各种复杂、危险的环境下,快速有效地完成任务,提出了更高的要求。

轻小型无人机多光谱遥感技术应用进展

摘要：随着现代化技术以及信息化手段的飞速发展，光谱传感技术得到了越来越多的重视，并且再加上各类分析软件与图像处理技术的成熟发展，无人机光谱软硬件的一体化程度以及精准度得到了极大提升，这也使其在林业、生态以及农业等多个领域得到了十分广泛的应用，由此可以看出，轻小型无人机多光谱遥感技术已经得到社会各界的重点关注。

因此，文章首先对轻小型无人机多光谱遥感系统的基本概述加以明确；其次，介绍了轻小型无人机多光谱信息获取以及数据处理；在此基础上，提出轻小型无人机多光谱遥感系统的实际应用。

关键词：轻小型无人机；多光谱遥感技术；应用进展引言多光谱遥感技术，其主要就是指采用两个以上波谱通道传感器来对地面上存在的各类物体展开同步成像的遥感技术，能够更好的将目标物体反射辐射来对各类电磁波信息进行划分，将其进一步分为多个波谱段来进行更加详细的记录接收，而能够实现多光谱遥感的传感器主要就是多光谱相机，仅仅只需要进行一次拍摄，就可以形成多样化的光谱影像。

而轻小型无人机遥感系统则属于低空遥感系统当中的关键组成部分，其具备着操作便捷、灵活性高以及成本较低等多种优势，这也使其在多个社会领域当中得到了应用。

一、轻小型无人机多光谱遥感系统的基本概述(一)无人机遥感系统在完整的轻小型无人机遥感系统当中，其主要囊括了微小型传感器、地面站系统、数据处理系统以及无人机平台等。

而其中的无人机平台，就是承载无人机本体的平台，其中涉及到了导航定位系统、传感器以及飞控等多种设备；微小型传感器则是安装在无人机平台当中，对各类遥感数据信息进行获取控制的装置，而其内部存在的控制装置，通常情况下会与飞控系统以及导航系统一同进行设计，这也使其拥有着记录拍照位置、触发控制传感器等多种功能；地面站系统，能够与飞控系统之间通过数据信息传输来展开通信，能够实现对于控制指令以及图像数据的实时交互与实时传输。

(二)无人机平台轻小型无人机的具体飞行平台，其具备着多样化的特征，存在着固定翼无人机、多旋翼无人机以及无人直升机等多种类型。

高精度小型无人机空速测量系统设计

由公式（）１解算出的空速为指示空速，人机在不同无
高度环境下的大气密度和温度都不相同，测得的指示空速
不能反映实际航速。在得到飞行控制系统的气压高度值后，可利用下式修正指示空速，解算真空速
＝
空速分为真空速和指示空速，过测量无人机飞行时通
值拟合。
２１压力传感器．
系统选用Ｍｔｒａ司生产的ＭＰＶ０４ｏｏｏ公ｌＸ５０Ｇ型压力传感器测量系统动压。它是基于ＭＥＭＳ技术的双口硅压阻
式动压传感器Ｊ。其体积小、精度高、率小、功频率响应高等特点非常适用于小型无人机的飞行控制系统内。
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＡｉｐｅｓｏｅｏｈｍｐｒｎａｕｉｇｐｒｍｅｅｓｏＡＶ．ｈｒｃｐｅｏｈｒｅｄｉｎｆｔｅｉｏｔｔｍｅｓｒｎａａｔｒｆＵｓａＴｅｐｎｉｌｆｔｅＵＡＶａｒｐｅｉｉｅｄｓｍｅｓｒｎｓｉｔｄｃｄＴｅｈｒｗａｅａｄｓｆａｅｏａｕｉｇｓｓｍｒｌｂｒｔｄＡｉｎｔｔｅｎｎｉｅｒａｕｇｉｎｒｕｅ．ｈａｄｒｎｏｔｒｆｍｅｓｒｙｔａｅｅａｏａｅ．ｍｉｇａｈｏｌａｉｏｗｎｅｎｆｎｔｎｒｌｔｎｏｄｃｔｄａｒｐｅｎｙａｃｐｅｓｒ，ｈｍｏｅｅｕｉｅｒｉｔｒｏａｉｎａｇｒｈｆｔｇｉｕｃｉｅａｉｆｎｉａｅｉｅｄａｄｄｎｍｉｒｓｕｅｉｏｇｎｏｓｌａｅｐｌｔｌｏｉｍｔｎｓｏｏｉｓｎｎｎｏｔｉｉｐｅｅｔｄＯｎｔｅｂｓｆｓｌｉｇｍｉｒ —ｏｔｌｒｕｉｃｍｐｔｇｐｗｅｈｒｇｆｏｎａｉｎｅｓｒｓｃｌｕａｉｇｒｓｎｅ．ａｉｏｏｖｎｃｏｃｎｒｌｎｔｏｕｉｏｒｓｏａｅｏｕｄｔｎｕｅａｃｌｔｈｓｏｅｎｔｆｏｎｐｅｉｉｎＴｅｒｓｈｓｏｈｔｔｅｓｓｅｒｌｔｅｅｒｒｉｌｓｈｎ０５％．ｈｅｉｎｓｓｅｈｓｈｇｒｃｓｏ．ｈｅｕｈｗｓｔａｈｙｔｍｅａｉｒｓｅｓｔａ．１ｖｏＴｅｄｓｇｙｔｍａｉｈ

微小型无人系统技术

微小型无人系统技术北京理工大学微小型系统研究中心李科杰一、微小型无人系统技术发展动向微小型无人系统技术的内涵是：根据无人系统特殊功能和特性，应用微机电系统（MEMS）、机器人、感知、控制等先进技术，综合集成为微小型无人系统的光机电一体化技术。

国际上的科学家、战略思想家和未来学家们认为：“五种常常重叠的技术最有可能在今后15-20年使军队发生革命性的变化。

这五种技术为：机器人技术、先进的动力与推进技术、微型化技术、移动和自适应数字网络、飞速发展的生物科学。

” 微小型无人系统就是二十世纪九十年代美国等先进工业国家开始发展的融合了这些技术的新概念装备，它不但在基础理论、设计、制造与试验技术等方面是革命性创新，而且对二十一世纪战争的模式将会带来变革性的影响。

微小型无人系统技术目前重点研究的是：微小型飞行器、微小型机器人、微小型水下无人航行器和微小型航天器等。

1．微型飞行器微型飞行器(MAV)的概念是由美国于九十年代最先提出的，并进行了可行性论证。

研制出的微型飞行器特征是：最大尺寸为15cm以下，重数百克以下，航程大于10km，最高时速达80km/h，最高飞行高度可达150m。

它还应有导航及通信能力，可用手掷或飞机部署它们，具有侦察成像、电磁干扰等作战效能，一次性使用的微型飞行器的价格计划在1000美元以下。

目前美国DARPA有十余项微型飞行器研究计划在进行，包括固定翼、旋翼、和扑翼式微型飞行器。

在阿富汗战场上美国使用了微型飞行器，这种微型飞行器名为“微星”，海军陆战队士兵可以通过便携式电脑的画面，操纵“微星”侦察机，可侦察前方5km的情况。

作为微小型飞行器的一个新概念，“仿昆虫机器人”九十年代初被提出。

它是基于对昆虫运动机理的分析，按照一种新的设计思想去设计的。

美国投资10亿多美元研究如何利用昆虫侦察，现正在研究用遥控器控制昆虫飞行。

如果在昆虫身上装上微型摄像机，则不仅可实现侦察，也可对人无法进入的地方进行探测。

无人机载微小型SAR发展概述

无人机载微小型SAR发展概述作者：李秋菊来源：《数字技术与应用》2019年第06期摘要：无人机载微小型SAR因其全天候全天时、零伤亡、机动灵活和低成本的特点，受到广泛关注。

本文在概述无人机载微小型SAR技术的基础上，介绍了无人机载微小型SAR技术发展概况，阐述了国内外微小型SAR的典型型号、主要性能指标、应用及装备情况。

并根据国内外发展概况，对无人机载微小型SAR技术发展趋势进行了展望。

关键词：合成孔径雷达;微小型SAR;无人机载SAR;无人机中图分类号：V279 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0197-030 引言伴随着航空、电子、信息及材料等技术的发展，无人机技术得到长足进度，无人机作为载机平台，因其“零伤亡”和机动灵活的特性，在军事、民用方面均发挥着重要的作用。

无人机载SAR 整合了无人飞行平台和合成孔径成像设备的优势，使无人机系统具备了全天候全天时主动探测的能力;同时SAR的高分辨率、大测绘带宽的优点，使无人机系统具有更更好的工作效率，便于应用，降低了成本;SAR的远探测距离、侧向观测等特点，进一步增强了无人机远离目标进行探测、生存能力。

因此，对于无人机载SAR的研究受到了越来越多的关注。

同时随着无人机载SAR应用需求的增加，SAR技术也得到了迅猛发展。

新体制、新器件、新方法和新型复合材料等先进技术的采用，使得无人机载SAR越来越小型化，有的重量更是不足1kg;模式和功能越来越多样化，从条带/聚束成像扩展至GMTI、广域搜索和目标跟踪、ISAR成像、干涉SAR成像和多极化成像等;分辨率越来越低，甚至达到厘米级，可以位战场决策提供更多准确可到的情报信息，也为后期的目标识别、自动目标检测提供更多的目标特性。

本文对国内外无人机载微小型SAR技术的现状及相关应用进行概述，给出主要的性能指标，并对无人机载微小型SAR的发展趋势进行了探讨。

1 无人机载微小型SAR技术现状1.1 国外无人机载微小型SAR进入21世纪以来，世界上许多国家投入力量研制无人机载SAR，体积小、重量轻、功耗低的微小型SAR系统更是研究的热点。

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课程报告
课程名称：无人作战
论文题目：微小型无人系统技术的
发展现状及其重要意义
学生姓名：潘子龙
学生学号： 14070049
院系队别：七院五队
2015年5月20日
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微小型无人系统技术的
发展现状及其重要意义
摘要
本文从微小型无人系统的内涵出发，阐述了包括微小型飞行器、微小型机器人、微小型水下无人航行器和微小型航天器等微小型无人系统的国内外发展现状，着重介绍了发展微小型无人系统的战略地位、重要意义及微小型无人系统的重要作用。

关键词：微小型；无人系统
一、微小型无人系统发展背景
国际上产业与军事部分的科学家、战略思想家和未来学家们以为：“五种经常重叠的技术最有可能在今后15～20年使军队发生革命性的变化。

这五种技术为：机器人技术、先进的动力与推进技术、微型化技术、移动和自适应数字网络、飞速发展的生物科学。

”
微小型无人系统就是二十世纪九十年代由美国等国家开始发展的融合了上述
技术的新概念武器，它不但在基础理论、设计、制造与试验技术等方面是革命性创新，而且将对二十一世纪的战争模式带来革命性的影响。

二、微小型无人系统的研究重点
微小型无人系统技术的内涵是：根据无人系统的特殊功能和特性，应用微机电系统（MEMS）、机器人、传感器、控制等先进技术，综合集成为微小型无人系统的光机电一体化技术。

目前研究的重点是：微型飞行器、微小型机器人、微小型水下无人航行器和微小型航天器等。

下面将详细介绍国内外的研究进展。

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1、微型飞行器技术
微型飞行器(MA V)的概念是由美国于二十世纪九十年代最先提出的，并进行了可行性论证，要求微型飞行器最大尺寸为15cm，重量在百克以下，航程大于10km，最高时速达80km/h，最高飞行高度可达150m。

同时还应有导航及通讯能力，可用手掷、炮射或飞机部署，具有侦察成像、电磁干扰等作战效能，一次性使用的微型飞行器的价格计划在1000美元以下。

目前美国国防高级研究计划局DARPA有十余项微型飞行器研究计划正在进行，包括固定翼、旋翼和扑翼式微型飞行器，图1所示就是其中几种较典型的微型飞行器。

图1 微型飞行器
例如在阿富汗战场上，美军已开始使用一种名为“微星”的微型飞行器进行情报收集，海军陆战队士兵可以通过便携式电脑操纵“微星”，可侦察前方5km的情况。

如图2所示，“仿昆虫机器人”是微型飞行器的一个新概念，在九十年代初被提出。

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