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無(wú)人機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用
以下是小編精心整理的無(wú)人機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用,供大家參考借鑒,希望可以幫助到有需要的朋友。
(1)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
21世紀(jì)前十年世界各國(guó)都在大力發(fā)展各種用途的無(wú)人飛行器,目前,世界上32個(gè)國(guó)家已研制出了50多種無(wú)人機(jī),有55個(gè)國(guó)家裝備了無(wú)人機(jī)。無(wú)人機(jī)成為本世紀(jì)武器裝備發(fā)展中的最大亮點(diǎn)。據(jù)報(bào)道,1993-2005年間,北約國(guó)家無(wú)人戰(zhàn)斗兵器總數(shù)增加了1.7倍,2006年,這一數(shù)量達(dá)到了11萬(wàn)架具。
美國(guó)、北約、以色列、南非等其他國(guó)家都非常重視無(wú)人偵察機(jī)和多用途無(wú)人機(jī)的研制和生產(chǎn)及應(yīng)用。美國(guó)在發(fā)展無(wú)人機(jī)計(jì)劃的同時(shí),也考慮民用和商用的可能性,如環(huán)境監(jiān)控、通訊中繼、毒品偵察、大氣取樣、野生動(dòng)物跟蹤、測(cè)繪等。
由于國(guó)防預(yù)算的削減,俄羅斯的導(dǎo)彈公司和生產(chǎn)廠家不得不將一些軍用無(wú)人機(jī)轉(zhuǎn)為民用。如他們用四年時(shí)間研制的NART無(wú)人機(jī)將用于氣象和生態(tài)觀測(cè);Ka37無(wú)人駕駛直升機(jī)將用于農(nóng)業(yè)和空中拍攝。同時(shí),俄羅斯還研制了用于農(nóng)作物統(tǒng)計(jì)、輸氣輸油管道監(jiān)控、化學(xué)和核物質(zhì)監(jiān)護(hù)等方面的旋翼無(wú)人機(jī)。
國(guó)內(nèi)的情況是,高空、高速、中遠(yuǎn)程、長(zhǎng)航時(shí)、大載荷等類型的無(wú)人機(jī)主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,主要由航空集團(tuán)、航天集團(tuán)以及院校研制與生產(chǎn),國(guó)內(nèi)主要有北航、南航、西工大、航空集團(tuán)、某些研究所等單位研制。目前北航、南航、西工大這3家主要的無(wú)人機(jī)研制生產(chǎn)基地,主要是應(yīng)付軍隊(duì)的需求,任務(wù)十分飽滿,無(wú)瑕顧及民用領(lǐng)域,目前民用無(wú)人機(jī)的研制生產(chǎn)還沒(méi)有明確的骨干單位。
目前裝備部隊(duì)的有(涉密,僅內(nèi)部可見(jiàn))等無(wú)人駕駛飛機(jī)。由于成本較高,操作復(fù)雜,培訓(xùn)維護(hù)難,因而主要為軍事需求服務(wù),缺乏針對(duì)民用需求訂制,民用領(lǐng)域尚未真正推廣應(yīng)用。已有企業(yè)忙于軍品,民用領(lǐng)域基本空白,但民間應(yīng)用正在逐步滲透。從民用來(lái)看,航空遙感、災(zāi)情監(jiān)報(bào)、礦藏勘探、數(shù)字中國(guó)建設(shè)等都需要大批量地使用無(wú)人機(jī)。根據(jù)專家預(yù)計(jì),今后10年內(nèi)民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的銷售額可達(dá)10億美元。無(wú)論是軍用還是民用,無(wú)人機(jī)都將朝著模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化和系列化的趨勢(shì)發(fā)展,其應(yīng)用范圍廣泛,前景喜人。
。2)無(wú)人機(jī)在民用領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用分析
到目前只有天空這個(gè)大市場(chǎng)還沒(méi)有開(kāi)發(fā),這是由于對(duì)航空產(chǎn)品對(duì)安全性的嚴(yán)格要求和航空管制的原因,使人們不敢問(wèn)津。在今后幾年,將是通用航空事業(yè)和無(wú)人機(jī)事業(yè)發(fā)展的時(shí)代。據(jù)分析未來(lái)幾年我國(guó)至少要有數(shù)百架民用無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)需求,而且這個(gè)數(shù)字將呈幾倍的增長(zhǎng),因此天空這個(gè)大市場(chǎng)必須爭(zhēng)奪,必須占領(lǐng)。
民用領(lǐng)域?qū)o(wú)人機(jī)的要求飛行速度通常在100公里每小時(shí)以下,飛行高度在3000米以下,某些特殊應(yīng)用在4000~5000米。由于無(wú)人機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、易操作性,在很多民用領(lǐng)域?qū)o(wú)人機(jī)都有著旺盛的需求,小型無(wú)人機(jī)可廣泛應(yīng)用于防災(zāi)減災(zāi)、搜索營(yíng)救、核輻射探測(cè)、交通監(jiān)管、資源勘探、國(guó)土資源監(jiān)測(cè)、邊防巡邏、森林防火、氣象探測(cè)、農(nóng)作物估產(chǎn)、管道巡檢等領(lǐng)域。由于小型無(wú)人機(jī)的航空特性和大面積巡查的特點(diǎn),在洪水、旱情、地震、森林大火等自然災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估方面特別具備優(yōu)勢(shì)。
同時(shí)民用無(wú)人機(jī)在航測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用還可以作為衛(wèi)星遙感手段的補(bǔ)充。衛(wèi)星影像成為中小比例尺遙感監(jiān)測(cè)和制圖的主要數(shù)據(jù)源,甚至成為1:1萬(wàn)地形圖和專題圖制圖與更新的重要數(shù)據(jù)源。但由于受到衛(wèi)星臨空周期、氣候和供給渠道的制約,用戶訂購(gòu)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)在覆蓋度、時(shí)效性以及分辨率方面受到較大影響。無(wú)人機(jī)航空拍攝方面,由于其機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、分辨率高等優(yōu)點(diǎn),可作為衛(wèi)星遙感手段的補(bǔ)充,形成高中低平臺(tái)結(jié)合、粗中細(xì)分辨率互補(bǔ)的全天候、全天時(shí)、全覆蓋立體監(jiān)測(cè)體系。目前很多民營(yíng)企業(yè)在小型無(wú)人機(jī)航測(cè)方面都具備了基本應(yīng)用能力,甚至已經(jīng)被專業(yè)的地圖測(cè)繪公司并購(gòu)。
然而至今為止,由于技術(shù)不成熟的原因?qū)е聼o(wú)人機(jī)在民用領(lǐng)域一直未能大范圍推廣。最具代表性的一個(gè)例子是,90年代中期,農(nóng)業(yè)部曾嘗試采用小型無(wú)人機(jī)作農(nóng)業(yè)評(píng)估,因飛機(jī)系統(tǒng)對(duì)操作員要求太高(通常需要十幾年飛行經(jīng)驗(yàn)),購(gòu)置的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)陸續(xù)摔壞而流產(chǎn)。
無(wú)人機(jī)擴(kuò)大民用領(lǐng)域應(yīng)用所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一,是要搞“用得起的裝備”,“開(kāi)得動(dòng)的裝備”,用得起,就是低成本,因此機(jī)體要降低成本,飛控也要降低成本;開(kāi)得動(dòng),就是操作簡(jiǎn)便易用,無(wú)需太長(zhǎng)周期的學(xué)習(xí)培訓(xùn),無(wú)人機(jī)自主性能要高,把人的因素降到最低。
要搞出一個(gè)無(wú)人飛行器,使之能飛起來(lái)進(jìn)行演示,并不是非常困難,但要真正做到性能優(yōu)良,滿足實(shí)用要求則是一件非常困難的事情,不可等閑視之。這一問(wèn)題不僅與材料、元器件、設(shè)備、微制造技術(shù)有關(guān),而且與優(yōu)化設(shè)計(jì)和綜合集成能力等多方面因素有關(guān),是需要長(zhǎng)期努力加以解決的。無(wú)人飛行器研制涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域,包括:
1、飛行器總體設(shè)計(jì);
2、空氣動(dòng)力學(xué);
3、材料與結(jié)構(gòu);
4、動(dòng)力推進(jìn);
5、導(dǎo)航與控制;
6、機(jī)載設(shè)備;
7、信息處理與傳輸;
8、發(fā)射與回收;
9、隱身技術(shù);
10、微加工制造;
11、系統(tǒng)集成與運(yùn)行管理;
12、地面測(cè)試與飛行實(shí)驗(yàn)等。
目前在民用無(wú)人機(jī)行業(yè)探索的民營(yíng)公司大多技術(shù)不成熟,一般為了滿足飛機(jī)的復(fù)雜保障條件和對(duì)操作的較高要求,而建立有以航模操作手為主的飛行團(tuán)隊(duì),專注的是本身企業(yè)對(duì)無(wú)人機(jī)的使用,而非用戶對(duì)無(wú)人機(jī)的使用。并且由于沒(méi)有條件看到航空集團(tuán)的很多現(xiàn)成技術(shù)儲(chǔ)備和先進(jìn)技術(shù),導(dǎo)致閉門造車比比皆是。對(duì)比的是,航空集團(tuán)由于體制的原因,對(duì)民用的需求只能走調(diào)研、立項(xiàng)、審批的程序,對(duì)市場(chǎng)反應(yīng)緩慢,未能在民用領(lǐng)域有較深入的介入。
綜上所述,根據(jù)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的出現(xiàn)、培育和發(fā)展,對(duì)行業(yè)發(fā)展過(guò)程綜合分析如下:無(wú)人機(jī)市場(chǎng)從無(wú)到有,經(jīng)歷了三個(gè)階段。
第一階段的需求為軍用所壟斷,由于技術(shù)屬于高尖端,其技術(shù)壁壘決定了民用市場(chǎng)無(wú)法接觸,基本沒(méi)有任何民用需求;該階段的技術(shù)特點(diǎn)為慣性組件、控制系統(tǒng)等基礎(chǔ)技術(shù)尚不成熟,成本很高,只有在軍用領(lǐng)域才能接觸和應(yīng)用;從事無(wú)人機(jī)研制與生產(chǎn)的廠家只有以航空
一、二集團(tuán)為總體單位,電子科技集團(tuán)為配套單位的國(guó)有軍工企業(yè)。
第二階段從上世紀(jì)90年代起到本世紀(jì)初,由于電子集成電路、飛行器設(shè)計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)等基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展,部分民營(yíng)企業(yè)對(duì)無(wú)人機(jī)行業(yè)進(jìn)行了探索,出現(xiàn)了第一批吃螃蟹的民企,形成了少量低端民用小型無(wú)人機(jī),使市場(chǎng)需求由依然是高端的軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域擴(kuò)展。但這
階段由于技術(shù)的仍然不成熟,導(dǎo)致探索和創(chuàng)新的企業(yè)多,靠無(wú)人機(jī)贏利的少。部分民營(yíng)企業(yè)為院校、研究所提供低端小型的無(wú)人機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及演示驗(yàn)證而贏利,其間出現(xiàn)了國(guó)家單位對(duì)低端無(wú)人機(jī)的探索性應(yīng)用,包括了農(nóng)業(yè)部用于農(nóng)作物估產(chǎn)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng),后來(lái)都因?yàn)榧夹g(shù)的不成熟而流產(chǎn)。
第三階段從本世紀(jì)初至今,需求上軍用領(lǐng)域依然飽滿,軍工企業(yè)訂單雪片一般,民用領(lǐng)域也遍地開(kāi)花,由于技術(shù)的原因,民用需求最先在航拍、測(cè)繪、氣象領(lǐng)域被拉動(dòng)。這一階段的技術(shù)特點(diǎn)是,由于基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,軍工企業(yè)的技術(shù)以高端為主,逐漸向低端擴(kuò)展,組織形式出現(xiàn)了部分軍工企業(yè)的股份制改造;民用上組織形式以手工作坊式的企業(yè)為主,逐漸發(fā)展成長(zhǎng)而趨向成熟,但缺乏理論支撐,基本是靠試驗(yàn)和摔機(jī)來(lái)推動(dòng)進(jìn)步,安全性和可靠性低,缺乏規(guī)模化發(fā)展。這一階段嘗試涉足無(wú)人機(jī)行業(yè)的民企增多,但尚未找到足夠的贏利模式。
綜上所述,目前隨著國(guó)有資本、民營(yíng)資本的投入,無(wú)人機(jī)行業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟,無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域由單一的軍事領(lǐng)域擴(kuò)展到民用領(lǐng)域的方方面面,無(wú)人機(jī)廠商也由國(guó)有企業(yè)逐漸向民營(yíng)企業(yè)轉(zhuǎn)化。不斷成熟的飛控、發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)使總體技術(shù)逐漸成熟,進(jìn)而推進(jìn)了市場(chǎng)需求的成熟,最終將使整個(gè)行業(yè)趨向成熟。因此,我們可以預(yù)測(cè)即將到來(lái)的第四階段,即我們充分準(zhǔn)備投身其中的無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展成熟的黃金階段。市場(chǎng)需求上,軍用依然被國(guó)企壟斷,有少部分民營(yíng)企業(yè)開(kāi)始從事低端軍用需求;A(chǔ)技術(shù)的全面成熟使無(wú)人機(jī)系統(tǒng)向模塊
化、智能化、系列化、實(shí)用化發(fā)展,民用需求完全被拉開(kāi)。部分經(jīng)過(guò)股份制改造的軍工企業(yè)開(kāi)始涉足民用領(lǐng)域,成本大幅度降低,并用軍工企業(yè)多年的技術(shù)積累優(yōu)勢(shì)而占據(jù)部分市場(chǎng),民營(yíng)企業(yè)將經(jīng)過(guò)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、資質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)而洗牌后發(fā)展成為具有一定規(guī)模的幾家骨干企業(yè)。
無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用探究論文
1無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)
1.1無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的概述
無(wú)人機(jī)就是不需要人力控制、依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、能夠以無(wú)線電形式控制的一種飛行器。我們一般情況下會(huì)將無(wú)人機(jī)分成無(wú)人直升機(jī)和固定翼無(wú)人機(jī)這兩種。而遙感就非常好理解,根據(jù)其字面意思就可以解釋,遙即遙遠(yuǎn)、不接觸,感則是感應(yīng)感知,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)也就是在不接觸待測(cè)物品的前提下,通過(guò)一些比較先進(jìn)的信息收集技術(shù)以及信息傳遞方式把對(duì)物體探測(cè)后收集到的數(shù)據(jù)傳回給信息處理中心。無(wú)人機(jī)遙感就是二者的有機(jī)結(jié)合,在無(wú)人機(jī)上安裝一些信息的收集器械,利用無(wú)人機(jī)不需要人力駕駛的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行一些較為復(fù)雜的信息收集工作。
1.2無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的作業(yè)流程
無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的工作我們一般情況下分為兩階段。第一個(gè)階段就是作業(yè)之前的準(zhǔn)備工作,比如說(shuō)研究合理的飛行路線、選擇無(wú)人機(jī)安放的地點(diǎn)、核查無(wú)人機(jī)的工作狀態(tài)等等,這一個(gè)步驟中必須要嚴(yán)格謹(jǐn)慎,絕不能出現(xiàn)疏漏,否則后期的工作就無(wú)法順利進(jìn)行。第二個(gè)階段就是正式進(jìn)行信息收集,把無(wú)人機(jī)運(yùn)送到監(jiān)測(cè)地點(diǎn)、測(cè)試控制系統(tǒng)是否能夠接收信息、無(wú)人機(jī)的起飛降落等等,都屬于這個(gè)階段中,F(xiàn)在我們國(guó)家采用的無(wú)人機(jī)一般都是在起飛階段和降落階段需要人工控制,在進(jìn)入了預(yù)定軌道后就可以由無(wú)人機(jī)中設(shè)定好的計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行自主控制。
1.3無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)具有極高的科技含量,相應(yīng)的它具有的優(yōu)點(diǎn)也非常多。它能夠利用很少的資金投入完成復(fù)雜的收集工作,收集到的信息準(zhǔn)確度也非常高,另外就是一些人力無(wú)法企及的環(huán)境它也能夠順利的進(jìn)入并且完成任務(wù),最重要的就是它能夠長(zhǎng)時(shí)間的維持環(huán)境監(jiān)測(cè)。使用一次無(wú)人機(jī)的成本比衛(wèi)星之類的系統(tǒng)要低上許多,并且這種技術(shù)能夠確保工作人員的人身安全。
2無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用
2.1在建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理中的應(yīng)用
一個(gè)項(xiàng)目想要獲得審批,就必須要有環(huán)境保護(hù)部門出具的環(huán)境影響評(píng)價(jià)書(shū),而這份報(bào)告中就需要涉及到項(xiàng)目周邊地區(qū)的地形圖。一些大型城市周邊的地形圖可以通過(guò)衛(wèi)星圖像記錄進(jìn)行成像,然而在一些比較偏僻的地方這種手段就無(wú)法取得成果,即使是勉強(qiáng)找到了有相關(guān)性的文件,也會(huì)由于清晰度不足或者是成像不夠完整無(wú)法加以應(yīng)用。為了解決這種問(wèn)題,一般項(xiàng)目的立項(xiàng)機(jī)構(gòu)會(huì)臨時(shí)進(jìn)行繪制工作,但是這種方法也存在著許多缺點(diǎn),比如說(shuō)需要的時(shí)間非常長(zhǎng),這對(duì)于項(xiàng)目的審批非常不利。另外就是一些機(jī)構(gòu)出于無(wú)奈會(huì)選擇一些非實(shí)時(shí)的、分辨率非常低的圖像進(jìn)行申請(qǐng),這樣很難取得良好的工作效果。在無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)出現(xiàn)以后,這種偏僻地區(qū)的地形成像問(wèn)題得到了解決。它憑借著自身的一系列優(yōu)勢(shì),能夠在短時(shí)間內(nèi)為申請(qǐng)立項(xiàng)單位提供分辨率高、成像效果清晰的地形圖,另外就是,在一些山地等比較危險(xiǎn)的環(huán)境中,能夠替代人力完成任務(wù)。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在出色的完成任務(wù)的同時(shí),也能夠保障工作人員的人身安全。在項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)中運(yùn)用無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)以后,可以與之前的地形成像進(jìn)行比對(duì),這樣就能夠分析得出本項(xiàng)目對(duì)于環(huán)境的影響情況。
2.2在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
過(guò)去的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作,一般都是利用點(diǎn)式采樣法來(lái)確定整片區(qū)域內(nèi)的整體環(huán)境情況,這種方法由于其選擇的點(diǎn)不具有代表性,隨機(jī)性比較強(qiáng),所以有一定的局限。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的出現(xiàn)和使用很好的解決了這個(gè)問(wèn)題,它能夠在大范圍內(nèi)、長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行環(huán)境信息收集以及監(jiān)測(cè),這對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的意義是無(wú)可比擬的。在無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)中,依托于無(wú)人機(jī)上安裝的成像儀,能夠?qū)h(huán)境中的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)非常準(zhǔn)確的傳輸?shù)教幚碇行模硗馄淠軌蚴占降臄?shù)據(jù)種類也是多種多樣的,甚至可以通過(guò)地面成像系統(tǒng)找到排污口以及污染源,快速的將環(huán)境污染問(wèn)題解決掉。另外,無(wú)人機(jī)上還可以根據(jù)具體的需要,安裝大氣情況監(jiān)控設(shè)備,從而對(duì)待測(cè)區(qū)域內(nèi)的大氣污染情況進(jìn)行檢測(cè)。
2.3在環(huán)境應(yīng)急中的應(yīng)用
在處理環(huán)境應(yīng)急問(wèn)題的時(shí)候,無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的作用就顯得更加明顯。它能夠不受交通不暢的影響,從空中抵達(dá)待測(cè)區(qū)域,另外由于其無(wú)需人員駕駛的特征,還能夠抵達(dá)一些具有輻射性或者危險(xiǎn)的高危地帶,對(duì)該地區(qū)的環(huán)境情況進(jìn)行實(shí)時(shí)高效的測(cè)定。通過(guò)在無(wú)人機(jī)上安裝的影響設(shè)備,它能夠?qū)⒋郎y(cè)地區(qū)的影響數(shù)據(jù)及時(shí)的傳達(dá)出來(lái),以便我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的救援進(jìn)度等進(jìn)行管理和統(tǒng)籌。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在環(huán)境應(yīng)急中的應(yīng)用,為環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)的及時(shí)應(yīng)變以及事后處理帶來(lái)了極大的便利,使得環(huán)境應(yīng)急處理水平得到提升。
結(jié)語(yǔ)
總而言之,作為時(shí)代進(jìn)步和科技發(fā)展的產(chǎn)物,無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中得到了廣泛的認(rèn)可,并且已經(jīng)取得了非常喜人的成就,它能夠?yàn)榄h(huán)境工作者提供更加安全、便捷的工作條件。所以說(shuō),在今后的工作中,環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)需要不斷的更新工作手段,提升科技含量,把無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)更好的應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域,使其發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì),為我們的環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。
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