便攜式小型垂直起降偵察無人機

(西北民族大學電氣工程學院 甘肅 蘭州 730124)

便攜式小型垂直起降偵察無人機

張貴旭徐鑫鑫魏孝楠

(西北民族大學電氣工程學院甘肅蘭州730124)

此處設計的無人機能夠在森林、樓宇等障礙物較多的復雜環境下進行偵察的無人機。能夠快速應對樓房火災、有毒氣體泄漏等突發性事件，或者在人群密集地點的偵察行動。也可以用作軍隊作戰時的班組偵察手段，對敵人隱蔽火力點進行偵察。

無人機；偵查

一、方案設計和背景介紹

目前大多數偵察飛機均采用固定翼飛行器，比如美國的全球鷹無人機。這類大型無人機有續航時間長，監測范圍廣的優點，但是，正因為體積過于龐大，這類無人機會受到場地等限制，無便攜性，不夠靈活，只能在空曠地域飛行。在城市或地形復雜區域無法實現有效的低空偵查，在城市復雜地形中，小型無人機的便捷性等特點就可以明顯的表現出來。

遙控控制無人機通常指通過地面控制站中設置的開關或者操縱桿來手工調整無人機的方向、高度、速度等，以此來控制無人機的位置。但當無人機到達指定航線時，無人機中的自動駕駛儀便可保持飛行穩定及實行操縱。各種類型的導航系統(全球定位系統、無線電控制系統、慣性系統)可執行事先設定的任務，這些任務可由人工操縱完成，也可自動完成。一架典型的無人機系統至少應該包括飛行器、一個或多個地面控制系統、有效載荷及數據鏈路。此外，很多無人機系統包括發射與回收子系統。

本項目所設計的是一款基于四軸旋翼的偵查無人機，體積小、造價低、機動靈活，課攜帶攝像頭等多種偵查設備，為現場人員提供實時的一線資料。

二、無人機介紹

(一)無人機的簡單介紹

無人機簡稱UAV,指不載人但可以自主飛行或著通過遙控駕駛的飛行器。

本項目所涉及的是四旋翼無人機，是一種具四個旋翼軸的特殊的無人駕駛飛機。其通過每個軸上的電動機轉動，帶動旋翼，從而產生升推力，其無人機的姿態由飛控控制，具有平穩、控制簡便等特點。人員只需要簡單控制，一切細節操作都有飛控實現，既避免了認為的失誤，更簡化了人員操作難度，上手更加容易。旋翼的總距固定，而不像一般直升機那樣可變。

無人機系統包含了無人機飛行平臺、相關的遙控站、所需的指令與控制數據鏈路以及批準的型號設計規定的任何其他部件組成的系統。

四旋翼無人機，操控簡單，可靠性高，可實現垂直起降和空中懸停，主要適用于低空域、低速率、狹隘地域、無法滑行起飛或者需要懸停的任務類型。

(二)無人機優點

無人機結構簡單、使用成本低，不但能完成有人駕駛飛機執行的任務，更適用于有人飛機不宜執行的任務，在處理突發應急事件中有很大的作用。無人機機載救援探測裝備可從空中全方位、全時段的獨立飛行搜索，能對災區、海上等多種復雜區域進行搜救、監視和偵查。獲取災區受災情況、救援情況和對受災人員的搜索、搜救。還可對救災車輛、船只實時監控，保護救援人員的安全，同時實時掌握救災情況和信息。在災害事件或交通事故突發時，救援活動緊急，救援力量到達現場往往需要一定的時間。從空中觀察和救援往往是最快、最便捷的手段。

三、無人機的應用

(一)針對應急突發暴力事件

當城市監控設備被破壞時，無人機作為獨立的設備可以深入危險地區完成一系列復雜的偵查任務，也可以對現場情況不間斷地拍攝，為警方提供第一手直觀的寶貴資料。

(二)針對防暴搜捕問題

無人機可以對逃犯采取的各種逃跑方式進行跟蹤、監視，也可以搭載紅外設備，對夜晚逃犯進行監控，可對躲藏在叢林里的犯罪嫌疑人進行掃描式飛行搜索。無人機將逃犯的逃跑路線提前通報警方，提高警方的抓捕速度與抓捕準確性。

(三)針對聚眾鬧事事件

無人機飛抵事故目標區域上空對目標區域進行全方位不間斷的監控，為公安干警全面掌控事態提供了先決條件。警方可根據無人機拍攝的資料對事故責任方進行舉證。加裝空投裝置后，無人機還能進行特殊物品的投送，如播撒傳單，向地面人員傳遞信息；小型旋翼無人機通過加裝高音喇叭，可以進行空中喊話，傳遞政府信息。

(四)針對大型集會監控

無人機可對會場空中監控，提供高清畫面，并可以快速機動到任何需要的區域上空，搜索發現地面可疑人員、車輛，提供強有力的空中情報保障。將視頻圖像實時傳輸回指揮中心，指揮中心根據無人機傳輸回的資料對現場實時掌控，一旦發現突發情況，無人機可以第一時間發現，提高了應急處理效率。

四、優勢

1.采集現場數據，迅速將現場的視、音頻信息傳送到指揮中心，跟蹤事件的發展態勢，供指揮者進行判斷和決策(空中電子眼)。無人機機載攝像頭到達現場之后能夠迅速展開還可以多角度大范圍的進行現場觀察，具有不可替代的作用，是一般監控設備無法比擬的。

2.在軍事中，隨著巷戰的增加，低空偵查成為必不可少的一種需要，載人無人機體型碩大，目標太過明顯，容易被敵人發現甚至擊落。低空無人機具有很高的便捷性和隱蔽性，可以實時給一線作戰人員提供信息。

3.保持監控地區的數據傳輸鏈路做通信中繼。應急的通訊設備需要租用衛星線路提前申報手續繁雜，由于高樓林立通訊信號盲區多，導致信號不能及時傳遞到指揮中心，致使決策滯后。無人機搭載的小型通訊設備則起到了低空衛星的作用，對地面形成不間斷的信號鏈接，使指揮系統能及時接收到事發現場的詳細情況。

[1]崔秀敏,王維軍,方振平.小型無人機發展現狀及其相關問題分析[J].飛行力學,2005

[2]賀成龍,陳榮,田亮,王新明.單兵小型無人機偵察系統發展與分析[J].飛航導彈,2013

2017年西北民族大學中央高校基本科研業務費資金資助項目，便攜式小型垂直起降偵查無人機(項目編號Y17118

張貴旭(1994.8-)，男，蒙古，內蒙古通遼，本科，學生，西北民族大學電氣工程學院；魏孝楠(1996.03-)，男，漢，吉林長春，本科，學生，西北民族大學電氣工程學院；徐鑫鑫(1994.7-)，女，滿，黑龍江哈爾濱，本科，學生，西北民族大學土木工程學院。