無人機應用技術論文優秀范文

無人機應用技術論文優秀范文

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面越來越廣泛了，作出了杰出的貢獻。下面是我為大家精心推薦的無人機

技術論文，希望能對大家有所幫助。無人機技術論文篇一:《試談無人...

隨著技術的 不斷發展，無人機在我國的軍事應用方面越來越廣泛了，

作出了杰出的貢獻。下面是我為大家精心推薦的無人機技術論文，希望能

對大家有所幫助。

無人機技術論文篇一:《試談無人機測量技術》

[摘 要]文章分析了紅外傳感原理并自行設計紅外傳感器應用于無人機

姿態測量方向，通過場地實驗尋找傾角與電壓關系，建立函數模型，進一

步坐標變換找出測量信息與姿態角的關系。在紅外探頭前端放置濾光片有

效抑制太陽干擾情況下，進行機載飛行實驗，通過與傳統IMU測量的姿態

信息做比對驗證設計的可行性。

[關鍵詞]無人機 測量 技術

無人機穩定控制和導航的最基本、最核心的參數之一是姿態角。傳統姿

態測量方法主要是慣性測量系統，但由于其硬件系統設計復雜，成本較高，

陀螺儀在長時間工作時還存在累積誤差，因此，想低成本地完成無人機自

主控制仍舊比較困難考慮到紅外溫度傳感器能感知天空地而間的熱輻射

的特點，本文提出一種新型的測量姿態信息的方法，相比傳統姿態測量系

統，其具有體積小、重量輕、成本低等特點。采用新型的ARMCortex-M3

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內核微處理器STM32F103ZET6作為處理單元，使用兩對紅外溫度傳感器對

飛機的俯仰和橫滾信息進行姿態捕獲，實驗表明：該方法能有效滿足一般

無人機姿態測量的需求。

一、硬件設計

飛機的穩定性是飛機設計中最為重要的參數，它直接表征飛機在受到擾

動后恢復到原始狀態的能力。其中，飛機的穩定性包括縱向、橫向和航向

穩定性，分別反映俯仰、滾轉及方向的穩定特性。本文所設計的基于紅外

傳感原理的無人機姿態測量系統是無人機飛行控制系統的重要組成部分

之一，主要針對飛機飛行中在縱向和橫向穩定性的控制。主要由紅外傳感

器、氣壓傳感器、處理器、執行機構、遙控接收機、電臺等部分組成。其

中處理器作為數據處理和飛行控制的核心，主要完成采集各只傳感器的數

據，對數據進行綜合處理并解算出飛機的姿態，從而實現對飛機穩定飛行

的控制。綜合數字信號處理能力和體積大小，選擇性價比較高的

STM32F103ZET6型微處理器作為主控模塊，可使用其內部A/D轉換口接收

信息，經計算產生多路PWM信號驅動執行機構，用以調整飛行姿態。傳感

器單元包括兩對紅外傳感器和氣壓傳感器構成，主要完成對飛行中的姿態

和高度信息的采集。地而控制用以穩定飛行中的模式切換和危險保護。

二、紅外傳感器設計

1、MLX90247型紅外線溫度傳感器

MLX90247型紅外線溫度傳感器是由集成電路組成并且能夠檢測很小的

熱量輻射，包括熱吸收區(熱端)、硅基片(冷端)及外封裝組成?；竟ぷ?/span>

原理類似于普通的熱電偶原理，也即吸收紅外線能量后輸出一個與溫度呈

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相應比例的電壓信號。有效感知-20-85℃的溫度變化范圍，視角范圍約

1000C，使其可探測視角范圍內所有物體的溫度值，距離為無窮遠。在探

頭附件放置濾光片后可有效反射太陽光等其他波長的光線，大大提高了飛

行中的抗干擾能力。

2、紅外傳感器設計

紅外溫度傳感器測量姿態的主要原理是根據地而與天空的溫度差來估

計無人機的傾斜程度，亦即無人機的姿態信息。由于天空的溫度比地而的

溫度低，在沒有干擾的情況下，2只紅外溫度傳感器反方向放置在同一水

平而，其兩端感知到的視角內的溫度值相同口。當傾斜使得左端偏向地而，

右端偏向天空，這樣將測得左邊傳感器溫度遠遠高于右邊，即可計算出傾

斜角度的大小。

結合紅外傳感器良好的視場角范圍并基于上述原理，設計由兩對紅外溫

度傳感器組成的紅外線平衡系統，水平安置于機身且與機翼中心軸線成

450，綜合測量無人機俯仰與橫滾信息。當飛機水平飛行時，兩對相反放

置的傳感器感知到相同溫度，輸出電壓值也相同，處理器判斷此時的電壓

差為基值電壓，飛行狀態為穩定。而當飛機不穩定飛行時，兩端感知溫度

不同，輸出的電壓差也不處于基值電壓，此時電壓差值由處理器A/D轉換

后進行判斷飛行姿態，進而通過向舵機輸出PWM信號做出相應的調整。

基于上述原理設計的紅外傳感器板，電路使用SV供電并由2.5V作為基

準電壓，這樣傳感器水平放置輸出理論為2.5V，正傾和負傾分別向OV和

SV電壓靠近。設計的紅外傳感器板通過實驗尋找出溫度與傾角間的關系，

確定相應的函數模型。實驗儀器主要有水平轉臺、紅外傳感器板、萬用表

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等。選擇戶外開闊的場地，避免其他干擾熱源的影響，分別在不同溫度，

不同時間段進行測量。將水平傳感器固定于轉臺上，測量從-900-90。范

圍間，每旋轉10。記錄一次數據，由于飛機大部分處于穩定飛行狀態，故

在-500-50。范圍間，每旋轉5。記錄一次數據。由多組實驗數據，繪出散

點圖并進行曲線擬合。圖中A是天陰，溫度為40C;B是天晴，溫度為60C;C

是天陰，溫度為90C;D是天晴，溫度為100C。由大量數據繪成的曲線圖可

看出，單對紅外傳感器其傾角與電壓存在函數關系式

三、機載實驗

為了驗證上述算法與相關理論，將紅外傳感器與傳統IMU一同安裝在小

型固定翼無人機上進行機載飛行實驗。實驗場地選擇空曠的操場以避免地

而其他熱源干擾，氣候適宜，正午晴天15℃時。其中，1#實線是紅外傳感

器測量數據，2#實線是IMU所測量數據。

分別是同時段的滾轉運動曲線和俯仰運動曲線，由圖所測數據可知，前

30期間飛機基本穩定飛行，此時IMU與紅外傳感器測量數據誤差保持在

10。以內;30后飛機轉彎，此時姿態發生大角度的變換，紅外傳感器所測

量數據也能控制在理想范圍內;之后又繼續穩定飛行。整個直飛、轉彎、

在直飛的過程可以看出紅外傳感器均能有效感知姿態信息的變化，并且與

傳統的IMU相比測量誤差均能滿足試飛要求。

實驗截取的是當中一段數據進行分析，在起飛和降落時，飛機發生大幅

度的姿態變化，此時數據會有較大的震蕩，其余過程均在允許范圍內。由

于太陽輻射功率比地球輻射功率大數百倍，很可能會進入紅外視場，干擾

紅外傳感器工作的光譜波段，這嚴重影響了紅外傳感器的正常工作。在紅

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外傳感器的4只紅外探頭前端分別貼上紅外濾光片，該濾光片可有效減弱

可見光干擾，使得傳感器測量的姿態信息能夠更加接近真實值，使更有效

地適應多種環境，實驗測量數據顯示說明該設計方案可行。

文章分析紅外傳感原理并自行設計紅外傳感器應用于無人機姿態測量

方向，通過場地實驗尋找傾角與電壓關系，建立函數模型，進一步坐標變

換找出測量信息與姿態角的關系。在紅外探頭前端放置濾光片有效抑制太

陽干擾情況下，進行機載飛行實驗，通過與傳統IMU測量的姿態信息做比

對驗證設計的可行性。實驗結果表明：該紅外傳感器能有效反映無人機飛

行過程中的姿態信息，準確度和靈敏度均較高，對低成本無人機飛控系統

提出了一種新的方案。

無人機技術論文篇二：《無人機技術的應用研究》

摘要：無人機在執行任務過程中，可根據無線遠程信號的控制，實現對

目標區域數據的獲取，為軍事戰略部署方面的研究提供重要數據。無人機

通信技術作為有效溝通飛行器設備與地面指揮官之間的關鍵，在當前戰爭

環境日益改變，促使該項技術不得不進行改變，以應對戰場中來自于電磁

場的干擾。為此，筆者結合自身對相關文獻的閱讀，對當前無人機技術的

應用及發展展開討論，希望為該領域研究做出貢獻。

關鍵詞：無人機;通信技術;應用

隨著世界經濟的不斷發展，民主與自由逐漸成為了當今時代的主題。但

是，恐怖分子、軍國主義等反派分子依舊存在，他們不斷給世界和平帶來

巨大威脅，從而促使當代各國間對先進軍事技術的研究從為停步。無人機

技術就是在這一時代背景下所誕生的重要軍事技術。通過采用身體體積較

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小、整體造價成本較低、便于運輸與拼接的科技無人機，可以實現該飛行

設備在廣闊的戰場或者是敵方區域內自由穿梭。隨著當代科學與信息技術

的飛速發展，無人機所依賴的重要地面信息控制技術也得到了不斷進步，

從而極大地提升了新一代無人機的控制范圍、飛行時速以及偵測時常，給

當代軍事發展帶來了巨大促進作用。無人機借助無線信號通信技術科與地

面控制室保持實時的溝通，將其所獲取的數據及時進行反饋與傳遞。因此，

可以發現，無人機技術能否得到提升，使其能夠更加準確的、高效的實現

進行的偵測、傳遞、反饋、搜索等，都將十分依賴于無人機通信技術。并

且，隨著世界戰場中無線信息設備使用的種類較多，容易對無人機的操作

產生巨大影響。為此，針對這一有效聯通地面與天空的無人通信技術開展

研究就十分重要與關鍵，其將影響到無人機工作的整體質量。

一、無人機通信面臨的問題

在上一部分中，作者通過研究發現，無人機通信技術在無人機工作與運

行當中扮演著重要的角色，并發揮著重要的作用。但是，隨著科學技術的

進步，反偵測、反通信等技術的開發及戰場趨于復雜化的環境，給當前無

人機技術帶來了巨大影響，其主要體現在如下兩個方面：第一，當前戰場

中環境復雜，使用頻率信號進行反饋與控制的裝備逐漸增加，從而導致戰

場中對設備進行合理信號分配變得較為復雜。例如：在上個世界末，美國

在伊拉克所發動代號為沙漠風暴的軍事制裁行動當中，其所需求的通信信

號頻率分配已經受到了制約。當時，美國國內可為該次行動所提供的信號

頻率僅占其總數的百分之七十五，其余信號頻譜的幫助均來自于當時的北

約聯盟，或者是從他國臨時租用的衛星設備。而隨著無人機技術的快速發

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展，已經各類軍事活動對無人機操控性需求的增加，促使無人機整體頻譜

帶寬顯著增加，從而進一步給當代軍事區域的頻譜分配帶來了巨大壓力;

第二，周邊通信信號的潛在影響。隨著當代我國家用智能電器的普及和手

機等移動終端無線上網的發展，促使無人機在執行任務過程當中，受到眾

多無線電通信信號的影響，從而導致兩者之間的信號容易交叉、爭奪傳遞

資源，對無人機的控制、信息獲取與傳遞帶來了極大不便。

二、無人機關鍵技術的應用研究

在精干、短小的無人機上搭載信號發射器本身就是一門較為復雜的科

學，其還需要保持整個飛行器運作過程中的穩定性、精確性，從而給無人

機技術的開發帶來了極大挑戰。就目前世界范圍內對無人機技術開發的研

究而言，美國處于領先地位。美國軍隊中所使用的無人機通信技術相較于

其他國家的技術而言，其在通信信號的帶寬、頻率等方面都有著獨特的設

計，從而使其能夠在進行信息與數據流的收發過程中變得更加穩定、靈活，

并具有較強的適用性。依托上述優勢與特點，在為無人機配備具有專業技

術的操作人員后，就可基于他們的專業技術，使無人機的控制與操作人員

的意志相互匹配，促使無人機能夠更高效與高質量的投人工作當中。

在無人機開發過程中所使用的技術以通訊信息技術為中心，綜合利用了

數據鏈技術、網絡中心通信技術。借助上述兩種技術，實現了無人機系統

成功構建其自身操作平臺與運行網絡，使地面控制室可通過指揮控制、操

作管理、數據分析等方式，實現其所想借助無人機的動作與運行軌跡，實

現對無人機任務的完成。針對數據鏈技術而言，其賦予了無人機數據傳遞

的整個系統，是整個無人機正常運行與有效工作的重要保證。利用數據鏈

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技術，在無人機上安裝傳感器、指控系統與武器，可促使地面操作控制室

與無人機之間有效溝通的實現，并為整個作戰流程、偵測軌跡提供信息交

換、信息控制的支撐，使整個無人機任務執行過程變得更具有準確性與時

效性。因此，上述系統在周圍偵測環境改變的影響下，其首當其沖受到外

部信號源影響，應對其給予足夠關注。例如，為了有效改變其所處的現狀，

可積極采用具有標準化格式的信息或消息、使用更加難以混淆的組網協

議，也可進行特殊的加密保護以增強抗干擾的特定，從而使無人機技術能

更加有效的應用于現代軍事領域。

針對網絡中心的通信技術而言，其在整個無人機任務執行當中發揮著重

要的中轉站作用。利用網絡中心的構建，可實現對無人機傳遞信號的整理、

分析與儲存，也可實現對信號源的兩點傳遞，從而實現對無人機的更佳控

制，促使無人機系統信息的有效使用。就目前無人機所處的外部環境而言，

網絡中心應當在容量上、穩定性上、可靠性上等多個方面給予努力，從而

減少外部因素干擾，使整個網絡能夠承載更多信息，并實現信息的有效處

理。使短小精悍的無人機發揮出相較于其體積萬倍大的重要作用。

三、結語

通過上文的研究可以發現，無人機技術在當代軍事領域當中應用十分普

遍，其依托現代通訊技術、數據鏈技術、網絡中心技術，實現整個無人機

控制平臺的打造。通過為無人機安全傳感接受裝置、信號傳遞終端及動作

感應裝置等，可實現地面與空中控制時效性的增強。借助無人機技術，可

實現對地形資源數據的收集，也可實現對目標區域的偵查。但是，無人機

技術也受到了軍事技術發展與現代無線電信號使用增加的限制，使其不得

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不進行相應的改進。為此，作者在文中借助對無人機技術的應用研究，提

出相應對策與建議，希望能為我國無人機技術發展帶來促進作用。

無人機技術論文篇三：《試談無人機航測技術的應用》

【摘 要】以生產項目為例，以無人機航測的技術流程為主線，介紹了

無人機航測技術方面的應用分析。

【關鍵詞】無人機、航測技術

0 引言

無人機航測遙感技術是繼衛星遙感、飛機遙感之后發展起來的一項新型

航空遙感技術，在應急測繪保障、國土資源監測、重大工程建設等方面得

到廣泛應用。它是一種機動靈活、可以實現快速響應的一種航測技術。但

也存在影像重疊度不規則、像幅小、影像傾角大、旋偏角大，影像有明顯

畸變等問題，這些情況都對現有無人機航測技術提出了挑戰。

本文從生產案例出發，以無人機航測技術為主線，對生產過程中無人機

航測出現的一些問題進行了分析探討。

1 生產實踐

1.1主要技術依據

《無人機航攝系統技術要求》(CH/Z3002-2010);

《低空數字航空攝影規范》(CH/Z3005-2010);

《低空數字航空攝影測量內業規范》(CH/Z 3003-2010);

《低空數字航空攝影外業規范》(CH/Z 3004-2010) ... ...

1.2 數據源及預處理

1.2.1 數據源

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本測區選用無人機航空攝影獲取的真彩色影像，航攝面積為10平方公

里。航攝儀采用Canon EOS 5DMarkⅡ，焦距為：35mm，相幅大小為：

5616×3744，像元分辨率為6.41um。影像地面分辨率為0.2米。

1.2.2遙感影像預處理

無人機航空攝影采用的相機為非量測型相機，因此，在進行空中三角測

量恢復影像空中姿態時，需要對相機進行像片畸變差改正。(相機畸變改

正在四維公司檢校完成)

1.3 無人機航測總體作業流程

1.4無人機航空攝影

本次無人機航攝分兩個架次進行，由GPS領航數據計算相對飛行高度。

飛行質量和影像良好，影像清晰度高、色彩均勻、飽和度良好，能夠表達

真實的地物信息，可以滿足1:2000成圖要求。

像片航向重疊度為75%，旁向重疊一般為35%-45%，旋偏角一般控制在

12度以下。

1.5 像片控制測量

1.5.1 像控點精度要求

像控點對最近基礎控制點的平面位置中誤差不大于0.2米，高程中誤差

不大于0.2米。

1.5.2 像控點布點方案

項目布點方案確定為雙模型布點，全部布設為平高點。

1.5.3 像控點測量

在像控測量之前，首先對測區內收集到的已知控制點進行聯測，檢核控

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制點情況;為滿足后續像控測量，聯測已知點的同時加密了2個控制點。

聯測采用GPS靜態相對定位方式施測，采用邊連式的布網形式。全網共聯

測已有已知點4個，新設控制點2個，觀測時具體技術參數依據規范，像

控點采用GPS實時動態定位(RTK)的方法進行測量，滿足要求。

1.6 空中三角測量

本項目采用Virtuozo工作站進行空三加密，根據航飛及影像分布情況，

將空三區域分為兩個加密區域網采用自動與手動相結合的方式進行空三

加密，即采用自動匹配進行像點量測，剔除粗差。人工調整直至連接點符

合規范要求，檢查點平面中誤差為0.3米，高程中誤差為0.17米，最終

加密成果符合1:2000數據采集要求。

1.7 數據采集

在空三完成后，利用空三成果進行單模型定向時我們發現有模型無法定

向的情況，第一架次無法建立的模型有29個，占總模型數的4%。第二架

次有67個無法建立的模型占總模型數的9%。主要原因為無人機航攝姿態

不穩定導致的飛行傾角、旋偏角過大，航線彎曲、像片比例不一致等現象

都是導致單模型定向精度差的原因?？紤]到1:2000地形圖精度要求，我

們提出了如下解決方案：在測圖定向超限點的周圍進行野外實測用來檢核

分析數據并進行必要的修正。

1.8 項目精度報告

根據1:2000精度要求對測繪產品檢進行了精度的統計，統計了3幅地

形圖，其中高程精度中誤差最大為0.36米，最小為0.27米，從統計的結

果看，粗差率比較高，有的達到了5%，平面精度中誤差為0.75米。

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2 結 論

(1)無人機航空攝影測量技術應用于地形圖的生產存在不確定性，比如，

區域網整體加密精度評定良好，但單模型定向精度存在超限情況，在測圖

過程中表現為測圖定向點和立體模型套合差大、接邊誤差大等，可以通過

外業實測進行補充測量、驗證。

(2)利用無人機航測進行航空攝影測量時，應采用試驗區的作業方法，

即在確定布點方案前選取一定面積的試驗區進行布點方案試驗，分析精度

指標后確定作業方案。

(3)目前，無人機航測技術主要應用于載人飛機航測技術的補充方面，

如多塊小面積、危險場所、遠離機場或沒有可供其起降場地的區域，在載

人機不便或無法完成的情況下，由無人機來完成。

參考文獻：

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