无人机应用技术论文优秀范文
随着技术的 不断发展，无人机在我国的军事应用方面越来越广泛了，作出了杰出的贡献。下面是小编为大家精心推荐的无人机技术论文，希望能对大家有所帮助。
无人机技术论文篇一:《试谈无人机测量技术》
[摘 要]文章分析了红外传感原理并自行设计红外传感器应用于无人机姿态测量方向，通过场地实验寻找倾角与电压关系，建立函数模型，进一步坐标变换找出测量信息与姿态角的关系。在红外探头前端放置滤光片有效抑制太阳干扰情况下，进行机载飞行实验，通过与传统IMU测量的姿态信息做比对验证设计的可行性。
[关键词]无人机 测量 技术
无人机稳定控制和导航的最基本、最核心的参数之一是姿态角。传统姿态测量方法主要是惯性测量系统，但由于其硬件系统设计复杂，成本较高，陀螺仪在长时间工作时还存在累积误差，因此，想低成本地完成无人机自主控制仍旧比较困难考虑到红外温度传感器能感知天空地而间的热辐射的特点，本文提出一种新型的测量姿态信息的方法，相比传统姿态测量系统，其具有体积小、重量轻、成本低等特点。采用新型的ARMCortex-M3内核微处理器STM32F103ZET6作为处理单元，使用两对红外温度传感器对飞机的俯仰和横滚信息进行姿态捕获，实验表明：该方法能有效满足一般无人机姿态测量的需求。
一、硬件设计
飞机的稳定性是飞机设计中最为重要的参数，它直接表征飞机在受到扰动后恢复到原始状态的能力。其中，飞机的稳定性包括纵向、横向和航向稳定性，分别反映俯仰、滚转及方向的稳定特性。本文所设计的基于红外传感原理的无人机姿态测量系统是无人机飞行控制系统的重要组成部分之一，主要针对飞机飞行中在纵向和横向稳定性的控制。主要由红外传感器、气压传感器、处理器、执行机构、遥控接收机、电台等部分组成。其中处理器作为数据处理和飞行控制的核心，主要完成采集各只传感器的数据，对数据进行综合处理并解算出飞机的姿态，从而实现对飞机稳定飞行的控制。综合数字信号处理能力和体积大小，选择性价比较高的STM32F103ZET6型微处理器作为主控模块，可使用其内部A/D转换口接收信息，经计算产生多路PWM信号驱动执行机构，用以调整飞行姿态。传感器单元包括两对红外传感器和气压传感器构成，主要完成对飞行中的姿态和高度信息的采集。地而控制用以稳定飞行中的模式切换和危险保护。
二、红外传感器设计
1、MLX90247型红外线温度传感器
MLX90247型红外线温度传感器是由集成电路组成并且能够检测很小的热量辐射，包括热吸收区(热端)、硅基片(冷端)及外封装组成。基本工作原理类似于普通的热电偶原理，也即吸收红外线能量后输出一个与温度呈相应比例的电压信号。有效感知-20-85℃的温度变化范围，视角范围约1000C，使其可探测视角范围内所有物体的温度值，距离为无穷远。在探头附件放置滤光片后可有效反射太阳光等其他波长的光线，大大提高了飞行中的抗干扰能力。
2、红外传感器设计
红外温度传感器测量姿态的主要原理是根据地而与天空的温度差来估计无人机的倾斜程度，亦即无人机的姿态信息。由于天空的温度比地而的温度低，在没有干扰的情况下，2只红外温度传感器反方向放置在同一水平而，其两端感知到的视角内的温度值相同口。当倾斜使得左端偏向地而，右端偏向天空，这样将测得左边传感器温度远远高于右边，即可计算出倾斜角度的大小。
结合红外传感器良好的视场角范围并基于上述原理，设计由两对红外温度传感器组成的红外线平衡系统，水平安置于机身且与机翼中心轴线成450，综合测量无人机俯仰与横滚信息。当飞机水平飞行时，两对相反放置的传感器感知到相同温度，输出电压值也相同，处理器判断此时的电压差为基值电压，飞行状态为稳定。而当飞机不稳定飞行时，两端感知温度不同，输出的电压差也不处于基值电压，此时电压差值由处理器A/D转换后进行判断飞行姿态，进而通过向舵机输出PWM信号做出相应的调整。
基于上述原理设计的红外传感器板，电路使用SV供电并由2.5V作为基准电压，这样传感器水平放置输出理论为2.5V，正倾和负倾分别向OV和SV电压靠近。设计的红外传感器板通过实验寻找出温度与倾角间的关系，确定相应的函数模型。实验仪器主要有水平转台、红外传感器板、万用表等。选择户外开阔的场地，避免其他干扰热源的影响，分别在不同温度，不同时间段进行测量。将水平传感器固定于转台上，测量从-900-90。范围间，每旋转10。记录一次数据，由于飞机大部分处于稳定飞行状态，故在-500-50。范围间，每旋转5。记录一次数据。由多组实验数据，绘出散点图并进行曲线拟合。图中A是天阴，温度为40C;B是天晴，温度为60C;C是天阴，温度为90C;D是天晴，温度为100C。由大量数据绘成的曲线图可看出，单对红外传感器其倾角与电压存在函数关系式
三、机载实验
为了验证上述算法与相关理论，将红外传感器与传统IMU一同安装在小型固定翼无人机上进行机载飞行实验。实验场地选择空旷的操场以避免地而其他热源干扰，气候适宜，正午晴天15℃时。其中，1#实线是红外传感器测量数据，2#实线是IMU所测量数据。
分别是同时段的滚转运动曲线和俯仰运动曲线，由图所测数据可知，前30期间飞机基本稳定飞行，此时IMU与红外传感器测量数据误差保持在10。以内;30后飞机转弯，此时姿态发生大角度的变换，红外传感器所测量数据也能控制在理想范围内;之后又继续稳定飞行。整个直飞、转弯、在直飞的过程可以看出红外传感器均能有效感知姿态信息的变化，并且与传统的IMU相比测量误差均能满足试飞要求。
实验截取的是当中一段数据进行分析，在起飞和降落时，飞机发生大幅度的姿态变化，此时数据会有较大的震荡，其余过程均在允许范围内。由于太阳辐射功率比地球辐射功率大数百倍，很可能会进入红外视场，干扰红外传感器工作的光谱波段，这严重影响了红外传感器的正常工作。在红外传感器的4只红外探头前端分别贴上红外滤光片，该滤光片可有效减弱可见光干扰，使得传感器测量的姿态信息能够更加接近真实值，使更有效地适应多种环境，实验测量数据显示说明该设计方案可行。
文章分析红外传感原理并自行设计红外传感器应用于无人机姿态测量方向，通过场地实验寻找倾角与电压关系，建立函数模型，进一步坐标变换找出测量信息与姿态角的关系。在红外探头前端放置滤光片有效抑制太阳干扰情况下，进行机载飞行实验，通过与传统IMU测量的姿态信息做比对验证设计的可行性。实验结果表明：该红外传感器能有效反映无人机飞行过程中的姿态信息，准确度和灵敏度均较高，对低成本无人机飞控系统提出了一种新的方案。
无人机技术论文篇二：《无人机技术的应用研究》
摘要：无人机在执行任务过程中，可根据无线远程信号的控制，实现对目标区域数据的获取，为军事战略部署方面的研究提供重要数据。无人机通信技术作为有效沟通飞行器设备与地面指挥官之间的关键，在当前战争环境日益改变，促使该项技术不得不进行改变，以应对战场中来自于电磁场的干扰。为此，笔者结合自身对相关文献的阅读，对当前无人机技术的应用及发展展开讨论，希望为该领域研究做出贡献。
关键词：无人机;通信技术;应用
随着世界经济的不断发展，民主与自由逐渐成为了当今时代的主题。但是，恐怖分子、军国主义等反派分子依旧存在，他们不断给世界和平带来巨大威胁，从而促使当代各国间对先进军事技术的研究从为停步。无人机技术就是在这一时代背景下所诞生的重要军事技术。通过采用身体体积较小、整体造价成本较低、便于运输与拼接的科技无人机，可以实现该飞行设备在广阔的战场或者是敌方区域内自由穿梭。随着当代科学与信息技术的飞速发展，无人机所依赖的重要地面信息控制技术也得到了不断进步，从而极大地提升了新一代无人机的控制范围、飞行时速以及侦测时常，给当代军事发展带来了巨大促进作用。无人机借助无线信号通信技术科与地面控制室保持实时的沟通，将其所获取的数据及时进行反馈与传递。因此，可以发现，无人机技术能否得到提升，使其能够更加准确的、高效的实现进行的侦测、传递、反馈、搜索等，都将十分依赖于无人机通信技术。并且，随着世界战场中无线信息设备使用的种类较多，容易对无人机的操作产生巨大影响。为此，针对这一有效联通地面与天空的无人通信技术开展研究就十分重要与关键，其将影响到无人机工作的整体质量。
一、无人机通信面临的问题
在上一部分中，作者通过研究发现，无人机通信技术在无人机工作与运行当中扮演着重要的角色，并发挥着重要的作用。但是，随着科学技术的进步，反侦测、反通信等技术的开发及战场趋于复杂化的环境，给当前无人机技术带来了巨大影响，其主要体现在如下两个方面：第一，当前战场中环境复杂，使用频率信号进行反馈与控制的装备逐渐增加，从而导致战场中对设备进行合理信号分配变得较为复杂。例如：在上个世界末，美国在伊拉克所发动代号为沙漠风暴的军事制裁行动当中，其所需求的通信信号频率分配已经受到了制约。当时，美国国内可为该次行动所提供的信号频率仅占其总数的百分之七十五，其余信号频谱的帮助均来自于当时的北约联盟，或者是从他国临时租用的卫星设备。而随着无人机技术的快速发展，已经各类军事活动对无人机操控性需求的增加，促使无人机整体频谱带宽显著增加，从而进一步给当代军事区域的频谱分配带来了巨大压力;第二，周边通信信号的潜在影响。随着当代我国家用智能电器的普及和手机等移动终端无线上网的发展，促使无人机在执行任务过程当中，受到众多无线电通信信号的影响，从而导致两者之间的信号容易交叉、争夺传递资源，对无人机的控制、信息获取与传递带来了极大不便。
二、无人机关键技术的应用研究
在精干、短小的无人机上搭载信号发射器本身就是一门较为复杂的科学，其还需要保持整个飞行器运作过程中的稳定性、精确性，从而给无人机技术的开发带来了极大挑战。就目前世界范围内对无人机技术开发的研究而言，美国处于领先地位。美国军队中所使用的无人机通信技术相较于其他国家的技术而言，其在通信信号的带宽、频率等方面都有着独特的设计，从而使其能够在进行信息与数据流的收发过程中变得更加稳定、灵活，并具有较强的适用性。依托上述优势与特点，在为无人机配备具有专业技术的操作人员后，就可基于他们的专业技术，使无人机的控制与操作人员的意志相互匹配，促使无人机能够更高效与高质量的投人工作当中。
在无人机开发过程中所使用的技术以通讯信息技术为中心，综合利用了数据链技术、网络中心通信技术。借助上述两种技术，实现了无人机系统成功构建其自身操作平台与运行网络，使地面控制室可通过指挥控制、操作管理、数据分析等方式，实现其所想借助无人机的动作与运行轨迹，实现对无人机任务的完成。针对数据链技术而言，其赋予了无人机数据传递的整个系统，是整个无人机正常运行与有效工作的重要保证。利用数据链技术，在无人机上安装传感器、指控系统与武器，可促使地面操作控制室与无人机之间有效沟通的实现，并为整个作战流程、侦测轨迹提供信息交换、信息控制的支撑，使整个无人机任务执行过程变得更具有准确性与时效性。因此，上述系统在周围侦测环境改变的影响下，其首当其冲受到外部信号源影响，应对其给予足够关注。例如，为了有效改变其所处的现状，可积极采用具有标准化格式的信息或消息、使用更加难以混淆的组网协议，也可进行特殊的加密保护以增强抗干扰的特定，从而使无人机技术能更加有效的应用于现代军事领域。
针对网络中心的通信技术而言，其在整个无人机任务执行当中发挥着重要的中转站作用。利用网络中心的构建，可实现对无人机传递信号的整理、分析与储存，也可实现对信号源的两点传递，从而实现对无人机的更佳控制，促使无人机系统信息的有效使用。就目前无人机所处的外部环境而言，网络中心应当在容量上、稳定性上、可靠性上等多个方面给予努力，从而减少外部因素干扰，使整个网络能够承载更多信息，并实现信息的有效处理。使短小精悍的无人机发挥出相较于其体积万倍大的重要作用。
三、结语
通过上文的研究可以发现，无人机技术在当代军事领域当中应用十分普遍，其依托现代通讯技术、数据链技术、网络中心技术，实现整个无人机控制平台的打造。通过为无人机安全传感接受装置、信号传递终端及动作感应装置等，可实现地面与空中控制时效性的增强。借助无人机技术，可实现对地形资源数据的收集，也可实现对目标区域的侦查。但是，无人机技术也受到了军事技术发展与现代无线电信号使用增加的限制，使其不得不进行相应的改进。为此，作者在文中借助对无人机技术的应用研究，提出相应对策与建议，希望能为我国无人机技术发展带来促进作用。
无人机技术论文篇三：《试谈无人机航测技术的应用》
【摘 要】以生产项目为例，以无人机航测的技术流程为主线，介绍了无人机航测技术方面的应用分析。
【关键词】无人机、航测技术
0 引言
无人机航测遥感技术是继卫星遥感、飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术，在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种机动灵活、可以实现快速响应的一种航测技术。但也存在影像重叠度不规则、像幅小、影像倾角大、旋偏角大，影像有明显畸变等问题，这些情况都对现有无人机航测技术提出了挑战。
本文从生产案例出发，以无人机航测技术为主线，对生产过程中无人机航测出现的一些问题进行了分析探讨。
1 生产实践
1.1主要技术依据
《无人机航摄系统技术要求》(CH/Z3002-2010);
《低空数字航空摄影规范》(CH/Z3005-2010);
《低空数字航空摄影测量内业规范》(CH/Z 3003-2010);
《低空数字航空摄影外业规范》(CH/Z 3004-2010) ... ...
1.2 数据源及预处理
1.2.1 数据源
本测区选用无人机航空摄影获取的真彩色影像，航摄面积为10平方公里。航摄仪采用Canon EOS 5DMarkⅡ，焦距为：35mm，相幅大小为：5616×3744，像元分辨率为6.41um。影像地面分辨率为0.2米。
1.2.2遥感影像预处理
无人机航空摄影采用的相机为非量测型相机，因此，在进行空中三角测量恢复影像空中姿态时，需要对相机进行像片畸变差改正。(相机畸变改正在四维公司检校完成)
1.3 无人机航测总体作业流程
1.4无人机航空摄影
本次无人机航摄分两个架次进行，由GPS领航数据计算相对飞行高度。飞行质量和影像良好，影像清晰度高、色彩均匀、饱和度良好，能够表达真实的地物信息，可以满足1:2000成图要求。
像片航向重叠度为75%，旁向重叠一般为35%-45%，旋偏角一般控制在12度以下。
1.5 像片控制测量
1.5.1 像控点精度要求
像控点对最近基础控制点的平面位置中误差不大于0.2米，高程中误差不大于0.2米。
1.5.2 像控点布点方案
项目布点方案确定为双模型布点，全部布设为平高点。
1.5.3 像控点测量
在像控测量之前，首先对测区内收集到的已知控制点进行联测，检核控制点情况;为满足后续像控测量，联测已知点的同时加密了2个控制点。联测采用GPS静态相对定位方式施测，采用边连式的布网形式。全网共联测已有已知点4个，新设控制点2个，观测时具体技术参数依据规范，像控点采用GPS实时动态定位(RTK)的方法进行测量，满足要求。
1.6 空中三角测量
本项目采用Virtuozo工作站进行空三加密，根据航飞及影像分布情况，将空三区域分为两个加密区域网采用自动与手动相结合的方式进行空三加密，即采用自动匹配进行像点量测，剔除粗差。人工调整直至连接点符合规范要求，检查点平面中误差为0.3米，高程中误差为0.17米，最终加密成果符合1:2000数据采集要求。
1.7 数据采集
在空三完成后，利用空三成果进行单模型定向时我们发现有模型无法定向的情况，第一架次无法建立的模型有29个，占总模型数的4%。第二架次有67个无法建立的模型占总模型数的9%。主要原因为无人机航摄姿态不稳定导致的飞行倾角、旋偏角过大，航线弯曲、像片比例不一致等现象都是导致单模型定向精度差的原因。考虑到1:2000地形图精度要求，我们提出了如下解决方案：在测图定向超限点的周围进行野外实测用来检核分析数据并进行必要的修正。
1.8 项目精度报告
根据1:2000精度要求对测绘产品检进行了精度的统计，统计了3幅地形图，其中高程精度中误差最大为0.36米，最小为0.27米，从统计的结果看，粗差率比较高，有的达到了5%，平面精度中误差为0.75米。
2 结 论
(1)无人机航空摄影测量技术应用于地形图的生产存在不确定性，比如，区域网整体加密精度评定良好，但单模型定向精度存在超限情况，在测图过程中表现为测图定向点和立体模型套合差大、接边误差大等，可以通过外业实测进行补充测量、验证。
(2)利用无人机航测进行航空摄影测量时，应采用试验区的作业方法，即在确定布点方案前选取一定面积的试验区进行布点方案试验，分析精度指标后确定作业方案。
(3)目前，无人机航测技术主要应用于载人飞机航测技术的补充方面，如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域，在载人机不便或无法完成的情况下，由无人机来完成。
参考文献：
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[3] 连镇华。无人机航摄相片倾角对立体高程扭曲的影响分析[J] 地理空间信息2010，8(1)：20-22;