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无人机行业概览
 
发布时间:2021-05-17    浏览次数:
 

随航空技术的快速发展,中国已成为重要的无人机制造国,我国“翼龙”、“彩虹”、“天穹”、“利剑”等系列无人机,科研水平均达到世界前列。

目前无人机行业企业主要可分为主机厂、配套企业、民参军三类。主机厂主要包括航天彩虹、中航沈飞等国际知名无人机研制企业;配套企业如航天电子、北方导航主要为主机厂提供零配件及软硬件技术支持。同时,无人机产业作为促进我国民参军领域重要一环,也有许多民营企业,如山东矿机等大力参与到行业发展。

无人机的分类

无人机按照应用领域可分为军用无人机与民用无人机。军用无人机主要包括侦查无人机、攻击无人机、诱饵无人机以及货运无人机,与有人机相比具有人员零伤亡、性能优越、成本低等显著特点,已逐步成为现代战争重要武器。民用无人机应用场景日益丰富,可进一步分为工业级无人机以及消费级无人机,消费级无人机多用于个人航拍,工业级级无人机则多用于农林植保、电力巡检、测绘、安防、物流等。

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无人机的四大分系统

无人机系统发展至今,已经演变为由飞行器分系统、地面站分系统、任务载荷分系统、综合保障分系统4大分系统组成。

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无人机遥测系统原理

地面遥测系统无人机遥测系统主要实现采集、分析并处理来自无人机下传至地面站的遥测数据(包括无人机的飞行状态及任务载荷设备的工作状态)。无人机飞行状态包括航向角、滚转角、俯仰角、高度、速度、电池电压、油门、舵机电压等飞行参数,实时准确的获取遥测数据保证地面站对无人机有效监控。

地面保障系统地面保障系统包含飞机平台的保障系统和地面系统的保障系统,一般由维修保障信息支持系统、训练系统及保障资源组成。它是对无人机系统进行综合保障的“后方基地”,用来实现对无人机和地面控制站的日常维护和飞行保障,并对整个综合保障系统的使用人员及维护人员进行培训。

飞行器分系统

飞行器平台无人机的飞行平台主要分为固定翼无人机平台和旋翼无人机平台。固定翼无人机平台由动力装置产生前进的推力,进而由机体上固定的机翼产生升力。与固定翼为相对,旋翼无人机平台则由一个或多个旋翼与空气进行相对运动的反作用而获得升力,其中,具有三个及以上旋翼轴的无人机平台被称为多轴无人机平台。

动力系统无人机的飞行速度、飞行高度等参数与动力系统直接相关。不同用途的无人机对动力装置的要求不同,如活塞式适用于低速低空小型无人机;对于靶机、自杀式无人机或导弹,要求推重比高但寿命可以短,一般使用涡喷式发动机。飞控系统飞控系统是无人机的“神经中枢”,是最核心的技术之一。

飞控系统一般包括传感器、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。

导航系统与有人机不同,无人机在无线电静默时无法通过驾驶员的主观判断来确定位置,同时无人机的自动化和智能化要求也高于有人机,因此,无人机需要更为精确和可靠的导航系统。惯性导航系统和卫星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。电气系统无人机机载电气系统主要由主电源、应急电源、电气设备的控制与保护装置及辅助设备组成。

电气系统一般包括电源、配电系统、用电设备三个部分,其中电源和配电两者统称为供电系统。供电系统的功能是向无人机各用电系统或设备提供满足预定设计要求的电能。电气系统是保证无人机上各种用电设备正常工作的关键,当电气系统出现故障时,会导致无人机失去控制,偏离预设轨道。

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地面站分系统

指挥控制系统主要用于对无人机飞行进行控制和管理,监视无人机平台的飞行状况,并对无人机进行遥控操作。控制内容包括飞行器的飞行过程、飞行航迹、有效载荷的任务功能、通讯链路的正常工作,利用无人机武器平台的传感器获取发现目标和通过辅助决策反馈攻击目标,完成单一作战任务,以及飞行器的发射和回收。

数据链系统数据链系统是无人机系统的“神经链路”,是连接飞行器和地面控制人员或信息中心的纽带。数据链分为上行数据链(从控制站到无人机)和下行数据链(从无人机到控制站),上行数据链的主要功能是发送飞行路径数据、任务指令等,然后储存到飞机自动飞行控制系统、任务载荷中。下行数据链的主要功能是发送飞机的基本参数信息(位置信息、油量等),以及任务载荷所采集的数据到控制站。

情报分发系统无人机情报分发系统的主要功能是及时响应情报定制单元的情报要求,并准确及时地将无人机情报指令分发至各个作战单元,实现对作战单元的作战支持。无人机情报质量关键在于无人机监视侦察平台、中继无人机的情报传输、情报处理站的情报产品以及主控端的情报分发过程。

发射和回收系统发射和回收系统分为发射设备和回收设备。对于不能垂直起飞,也没有合适跑道可供使用的无人机来说,发射方式分为手抛发射、弹射车发射、火箭助推发射等。不具备垂直飞行能力以及没有装备轮式或滑撬进行滑降着陆的无人机通常需要回收设备。回收方式包括回收伞回收,气囊着陆回收,撞网回收,绳钩回收等等。回收伞回收是最常见的,回收伞安置在无人机上,在指定高度打开,使无人机减速并安全着落;气囊回收是指在无人机的机腹下装有气囊,当无人机降落时,压缩空气从储气罐进入气囊,部分压缩空气从气囊开口中喷出,使得机腹下形成暂时的高压区(原理类似于气垫船),从而避免了无人机直接撞击地面,减少损坏。

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任务载荷分系统

任务载荷系统是指为完成任务而装备到无人机上的设备,直接决定了无人机的功能。无人机的大小和载重能力决定了它可以装备什么样的任务载荷,而无人机执行任务的能力主要由各种类型的任务载荷决定,因此任务载荷是无人机执行任务能力的关键,不同功能类型的无人机之间差别较大。

光电光电侦察传感器是利用电磁波中的可见光波段及红外波段,主要采取被动接收的方式获取侦察区域图像。光电和红外成像侦察任务载荷是无人机使用的传统侦察监视设备,它们都是采用被动方式获取目标信息。无人机机载光电/红外载荷具有体积小、质量较轻、功耗低、寿命长、可靠性高、耐冲击性好的特点,可以昼夜在多数气候条件下完成监视和目标捕获等任务,能被动工作、隐蔽性强。但是光电侦察载荷容易受到云、雾等气候的影响,并且作用距离有限。目前,无人机最合适的光电侦察传感器是CCD摄像机,它不仅能获取高分辨率的图像情报,而且易于和红外焦平面阵列结合形成多光谱成像系统。

SARSAR即合成孔径雷达成像。雷达成像传感器分为多普勒波束锐化雷达成像、合成孔径雷达成像(SAR)及逆合成孔径雷达成像( ISAR )。前两种成像模式为飞行器载雷达成像,后一种为地基雷达成像。无人机使用的雷达成像传感器主要是合成孔径雷达。合成孔径雷达根据合成孔径原理获得方位向高分辨率,以脉冲压缩技术获得距离向高分辨率。雷达成像传感器的主要特点是侧视侦察、探测距离较远,具有多种工作模式,具有全天时、全天候的侦察能力,能发现可见光不能透过的遮挡物后面的目标,并且其理论方位分辨率是常数,与波长、载机飞行高度和雷达作用距离无关。

武器系统无人机的武器装备根据所执行的任务大致可分为对地攻击武器,对空作战武器和激光、微波等定向能武器。装备无人机的空地武器要求重量轻、精度高、威力大、可有效攻击多种目标。无人机由于“无人”,因此可以省去为防止武器对人体产生伤害而需采取的保护措施,也可以将更多的载荷用于装载武器。

无人机行业产业链

无人机属于高科技产品,拥有较为复杂的产业链。按照上下游可以分为产品研发制造试验、飞控系统、动力系统、周边设备的研发制造、整机组装、产品销售及产品服务等环节。

上游主要是无人机硬件和软件的供应商,包括机身复合材料、载武器装备、操纵控制装备、发射回收装置及其他零部件等设计和生产。

中游是整机制造商,集合无人机的各零部件,负责无人机整机制造和销售。

下游主要是用户端,包括军用和民用两个市场。军用市场客户主要包括国内军方装备采购部门和军贸公司。主要涉及作战和侦察,作战包括军事打击、信息对抗、通信中继和空中预警等,侦查主要通过安装光电、雷达等各种传感器,实现全天候的综合侦察能力,为部队提供实时情报支持.民用市场主要包括工业级和消费级。工业级包括商业、公共管理及科研活动。消费级包括航拍和娱乐、休闲等日常活动。下游运维服务环节也已经形成系统的市场,包括售后服务和衍生服务等。售后服务领域包括了维修服务、保险服务以及培训服务等;衍生服务包括租赁服务、金融服务、用户社交、垂直媒体等。

目前,军用无人机数量及种类较多,代表了无人机最高技术水平。民用无人机主要集中在科学研究和政府相关部门内,产业链下游尚未完全形成规模化且长期稳定的商业客户群体。

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疫情期间无人机广泛应用

在新冠疫情期间,无人机因其具备高效无休、零接触等优良特性,成为阻断疫情传播利器,工业无人机在安防巡检、农业植保、照明测温、消杀作业、物流配送、宣传喊话等方面发挥重要作用。同时受国内5G建设逐步完善加持,无人机工业用途与优势得到很好发挥与验证。无人机产业扶持政策、相关标准及规范的制定预计逐步完善,进一步增强产业的投资信心,强化我国5G+无人机产业布局。

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无人机5G应用的产业生态从无人机应用场景和通信需求、终端通信能力、无线技术等方面初步成熟,无人机在5G应用领域的持续创新,包括物流、巡检、安防、救援、测绘、农业植保、送货、勘探、直播、编队飞行甚至自主飞行等场景的网联化智能化建设,提升航拍等各种各样的个人及行业业务体验,构成一个全新的、丰富多彩的“网联天空”。(来源:乐晴智库)


 
 
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