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AI科技:无人机技术目前研究现状及未来发展趋势分析
作者:九高爽  发布日期:2018-10-17   浏览:177

本文首先对国内外无人机的发展现狀进行了分析,其次介绍了我国无人机发展存在的问题及技术弱点,最后分析了无

  国内外无人机技术发展现狀   1、国外无人机发展历史与现状

  在国内无人机大放异彩的同时,较国内无人机起步更早的国外无人机企业,更加值得我们关注和研究。

  法国:比大疆成立早12年的Parrot公司是一家总部位于法国巴黎的无人机及无线产品制造商。派诺特设计、研发和销售与智能手机和平板电脑相关的高科技应用产品,并提供汽车制造和城市无人机领域的高科技解决方案。所以我们也就不难理解,为何我们可以在苹果在线商城里看到Parrot无人机的身影。

  美国:作为北美最大的消费级无人机厂商,3D Robotics公司主要致力于制造开源无人驾驶飞行器(UAV),目前其全球客户数量超过3万。3D Robotics早期主要销售组装无人机的成套组件。现在,该公司有从入门级到商用级的多种型号无人机产品,搭载了航拍、视频拍摄、测绘、3D建模等多种功能,有些无人机还支持预先规划航线或针对特定人物的追踪跟拍。

  2、国内无人机发展现状

  近年来,以深圳大疆创新科技有限公司为首的无人机企业在世界范围内的行业地位越来越高,从而也带动了一批杰出的科技创新型企业也跻身于无人机的研发当中。

  大疆是一家总部位于中国深圳的无人机制造厂商,成立于2006年。该公司生产的DJI无人机被广泛运用于航拍,并且很受专业及业余级摄影师们的青睐。其产品线涵盖中端价位的Phantom以及高端市场绝对王者的Inspire系列。endprint

  一架无人机系统由地面站、飞机、链路三个核心部分组成。无人机地面站是整个无人机系统的指挥控制中心,专门用于对无人机的地面控制和管理。飞机是无人机系统的主体,而它的核心组件是其飞行控制系统(简称飞控),它是飞行器稳定飞行的保证。链路主要负责飞机与地面站之间的通讯,通过多种通信方式将飞机上的飞行数据实时传输到地面站,并可以将地面站发出的控制信号传给飞机,从而使得无人机按照既定的指令飞行。

无人机技术目前研究现状及未来发展趋势分析

  我国无人机发展存在的问题及技术弱点

  1)行业规划与规范问题。存在低水平重复、重复投资、高端项目攻破困难。

  2)发动机瓶颈问题。发动机的问题很大程度上制约着我国无人机的发展,一方面是对发动机也提出了特殊的要求的无人机特定的高空低雷诺、大过载等飞行条件;另一方面研制基础本身较为薄弱。涡扇发动机是未来应用的主要走向与国外的差距较为明显,达不到无人机对飞行速度、航时等指标的要求。

  3)无人机行业人才紧缺。据初步判断,我国在2018年需要无人机从业人员达40万人次,截至2016年10月,国内持证从业的飞手、维修、研发等人员却不到10 000人。

  我国无人机发展存在的技术弱点是借鉴外国现有的技术并自主研发,其技术层次达不到强国水准,不管军用或民用的在精准度、控制力、信息传输、机动性等许多能力上都较为薄弱。

无人机技术目前研究现状及未来发展趋势分析

  无人机研究的关键技术   1、飞行控制技术   1.1反馈线性化

  相关仿真研究和实践表明,反馈线性化的优点包括:(1)在整个周期内,其设计具有很大的灵活性,能够适应飞机模型的变化;(2)能够满足大迎角、超机动等非常规控制要求;(3)增益预置不要求在飞机的飞行包线内确保飞控系统的稳定性。

  反馈线性化方法的主要限制是:反馈线性化要求高度精确的建立飞机非线性力和力矩模型,对建模误差敏感,且不能处理动态系统的未知变化及扰动。因此需要配合其他控制方法,提升控制系统的鲁棒性。

  1.2反步控制

  反步控制(Backstepping)是在20世纪80年代末期,由前南斯拉夫科学家Kokotovic发展起来的一种非线性控制方法。该方法对级联线性/非线性系统,通过一步步选取适当的控制Lyapunov函数,逐步构造辅助控制输入的同时补偿不确定性的影响,最终得到稳定的控制律。

  反步控制有两个显著的优点:一是在控制器设计过程中可以处理一大类非线性、不确定性的影响,而且稳定性及误差的收敛性已经得到证明;二是采用该方法设计的控制器收敛速度很快,在损伤或者故障状态下这种方法非常有效。

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