第一篇：無人機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用

無人機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用

（1）國內(nèi)外現(xiàn)狀

21世紀(jì)前十年世界各國都在大力發(fā)展各種用途的無人飛行器，目前，世界上32個(gè)國家已研制出了50多種無人機(jī)，有55個(gè)國家裝備了無人機(jī)。無人機(jī)成為本世紀(jì)武器裝備發(fā)展中的最大亮點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，1993-2005年間，北約國家無人戰(zhàn)斗兵器總數(shù)增加了1.7倍，2006年，這一數(shù)量達(dá)到了11萬架具。

美國、北約、以色列、南非等其他國家都非常重視無人偵察機(jī)和多用途無人機(jī)的研制和生產(chǎn)及應(yīng)用。美國在發(fā)展無人機(jī)計(jì)劃的同時(shí)，也考慮民用和商用的可能性，如環(huán)境監(jiān)控、通訊中繼、毒品偵察、大氣取樣、野生動(dòng)物跟蹤、測繪等。

由于國防預(yù)算的削減，俄羅斯的導(dǎo)彈公司和生產(chǎn)廠家不得不將一些軍用無人機(jī)轉(zhuǎn)為民用。如他們用四年時(shí)間研制的NART無人機(jī)將用于氣象和生態(tài)觀測；Ka37無人駕駛直升機(jī)將用于農(nóng)業(yè)和空中拍攝。同時(shí)，俄羅斯還研制了用于農(nóng)作物統(tǒng)計(jì)、輸氣輸油管道監(jiān)控、化學(xué)和核物質(zhì)監(jiān)護(hù)等方面的旋翼無人機(jī)。

國內(nèi)的情況是，高空、高速、中遠(yuǎn)程、長航時(shí)、大載荷等類型的無人機(jī)主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，主要由航空集團(tuán)、航天集團(tuán)以及院校研制與生產(chǎn)，國內(nèi)主要有北航、南航、西工大、航空集團(tuán)、某些研究所等單位研制。目前北航、南航、西工大這3家主要的無人機(jī)研制生產(chǎn)基地，主要是應(yīng)付軍隊(duì)的需求，任務(wù)十分飽滿，無瑕顧及民用領(lǐng)域，目前民用無人機(jī)的研制生產(chǎn)還沒有明確的骨干單位。目前裝備部隊(duì)的有（涉密，僅內(nèi)部可見）等無人駕駛飛機(jī)。由于成本較高，操作復(fù)雜，培訓(xùn)維護(hù)難，因而主要為軍事需求服務(wù)，缺乏針對(duì)民用需求訂制，民用領(lǐng)域尚未真正推廣應(yīng)用。已有企業(yè)忙于軍品，民用領(lǐng)域基本空白，但民間應(yīng)用正在逐步滲透。從民用來看，航空遙感、災(zāi)情監(jiān)報(bào)、礦藏勘探、數(shù)字中國建設(shè)等都需要大批量地使用無人機(jī)。根據(jù)專家預(yù)計(jì)，今后10年內(nèi)民用無人機(jī)市場的銷售額可達(dá)10億美元。無論是軍用還是民用，無人機(jī)都將朝著模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化和系列化的趨勢發(fā)展，其應(yīng)用范圍廣泛，前景喜人。（2）無人機(jī)在民用領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用分析

到目前只有天空這個(gè)大市場還沒有開發(fā)，這是由于對(duì)航空產(chǎn)品對(duì)安全性的嚴(yán)格要求和航空管制的原因，使人們不敢問津。在今后幾年，將是通用航空事業(yè)和無人機(jī)事業(yè)發(fā)展的時(shí)代。據(jù)分析未來幾年我國至少要有數(shù)百架民用無人機(jī)的市場需求，而且這個(gè)數(shù)字將呈幾倍的增長，因此天空這個(gè)大市場必須爭奪，必須占領(lǐng)。

民用領(lǐng)域?qū)o人機(jī)的要求飛行速度通常在100公里每小時(shí)以下，飛行高度在3000米以下，某些特殊應(yīng)用在4000~5000米。由于無人機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、易操作性，在很多民用領(lǐng)域?qū)o人機(jī)都有著旺盛的需求，小型無人機(jī)可廣泛應(yīng)用于防災(zāi)減災(zāi)、搜索營救、核輻射探測、交通監(jiān)管、資源勘探、國土資源監(jiān)測、邊防巡邏、森林防火、氣象探測、農(nóng)作物估產(chǎn)、管道巡檢等領(lǐng)域。由于小型無人機(jī)的航空特性和大面積巡查的特點(diǎn)，在洪水、旱情、地震、森林大火等自然災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測和評(píng)估方面特別具備優(yōu)勢。同時(shí)民用無人機(jī)在航測領(lǐng)域的應(yīng)用還可以作為衛(wèi)星遙感手段的補(bǔ)充。衛(wèi)星影像成為中小比例尺遙感監(jiān)測和制圖的主要數(shù)據(jù)源，甚至成為1：1萬地形圖和專題圖制圖與更新的重要數(shù)據(jù)源。但由于受到衛(wèi)星臨空周期、氣候和供給渠道的制約，用戶訂購高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)在覆蓋度、時(shí)效性以及分辨率方面受到較大影響。無人機(jī)航空拍攝方面，由于其機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，可作為衛(wèi)星遙感手段的補(bǔ)充，形成高中低平臺(tái)結(jié)合、粗中細(xì)分辨率互補(bǔ)的全天候、全天時(shí)、全覆蓋立體監(jiān)測體系。目前很多民營企業(yè)在小型無人機(jī)航測方面都具備了基本應(yīng)用能力，甚至已經(jīng)被專業(yè)的地圖測繪公司并購。

然而至今為止，由于技術(shù)不成熟的原因?qū)е聼o人機(jī)在民用領(lǐng)域一直未能大范圍推廣。最具代表性的一個(gè)例子是，90年代中期，農(nóng)業(yè)部曾嘗試采用小型無人機(jī)作農(nóng)業(yè)評(píng)估，因飛機(jī)系統(tǒng)對(duì)操作員要求太高（通常需要十幾年飛行經(jīng)驗(yàn)），購置的無人機(jī)系統(tǒng)陸續(xù)摔壞而流產(chǎn)。

無人機(jī)擴(kuò)大民用領(lǐng)域應(yīng)用所面臨的關(guān)鍵問題之一，是要搞“用得起的裝備”，“開得動(dòng)的裝備”，用得起，就是低成本，因此機(jī)體要降低成本，飛控也要降低成本；開得動(dòng)，就是操作簡便易用，無需太長周期的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，無人機(jī)自主性能要高，把人的因素降到最低。

要搞出一個(gè)無人飛行器，使之能飛起來進(jìn)行演示，并不是非常困難，但要真正做到性能優(yōu)良，滿足實(shí)用要求則是一件非常困難的事情，不可等閑視之。這一問題不僅與材料、元器件、設(shè)備、微制造技術(shù)有關(guān)，而且與優(yōu)化設(shè)計(jì)和綜合集成能力等多方面因素有關(guān)，是需要長期努力加以解決的。無人飛行器研制涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，包括：

1、飛行器總體設(shè)計(jì)；

2、空氣動(dòng)力學(xué)；

3、材料與結(jié)構(gòu)；

4、動(dòng)力推進(jìn)；

5、導(dǎo)航與控制；

6、機(jī)載設(shè)備；

7、信息處理與傳輸；

8、發(fā)射與回收；

9、隱身技術(shù)；

10、微加工制造；

11、系統(tǒng)集成與運(yùn)行管理；

12、地面測試與飛行實(shí)驗(yàn)等。

目前在民用無人機(jī)行業(yè)探索的民營公司大多技術(shù)不成熟，一般為了滿足飛機(jī)的復(fù)雜保障條件和對(duì)操作的較高要求，而建立有以航模操作手為主的飛行團(tuán)隊(duì)，專注的是本身企業(yè)對(duì)無人機(jī)的使用，而非用戶對(duì)無人機(jī)的使用。并且由于沒有條件看到航空集團(tuán)的很多現(xiàn)成技術(shù)儲(chǔ)備和先進(jìn)技術(shù)，導(dǎo)致閉門造車比比皆是。對(duì)比的是，航空集團(tuán)由于體制的原因，對(duì)民用的需求只能走調(diào)研、立項(xiàng)、審批的程序，對(duì)市場反應(yīng)緩慢，未能在民用領(lǐng)域有較深入的介入。

綜上所述，根據(jù)無人機(jī)市場的出現(xiàn)、培育和發(fā)展，對(duì)行業(yè)發(fā)展過程綜合分析如下：無人機(jī)市場從無到有，經(jīng)歷了三個(gè)階段。

第一階段的需求為軍用所壟斷，由于技術(shù)屬于高尖端，其技術(shù)壁壘決定了民用市場無法接觸，基本沒有任何民用需求；該階段的技術(shù)特點(diǎn)為慣性組件、控制系統(tǒng)等基礎(chǔ)技術(shù)尚不成熟，成本很高，只有在軍用領(lǐng)域才能接觸和應(yīng)用；從事無人機(jī)研制與生產(chǎn)的廠家只有以航空一、二集團(tuán)為總體單位，電子科技集團(tuán)為配套單位的國有軍工企業(yè)。

第二階段從上世紀(jì)90年代起到本世紀(jì)初，由于電子集成電路、飛行器設(shè)計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)等基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，部分民營企業(yè)對(duì)無人機(jī)行業(yè)進(jìn)行了探索，出現(xiàn)了第一批吃螃蟹的民企，形成了少量低端民用小型無人機(jī)，使市場需求由依然是高端的軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域擴(kuò)展。但這階段由于技術(shù)的仍然不成熟，導(dǎo)致探索和創(chuàng)新的企業(yè)多，靠無人機(jī)贏利的少。部分民營企業(yè)為院校、研究所提供低端小型的無人機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及演示驗(yàn)證而贏利，其間出現(xiàn)了國家單位對(duì)低端無人機(jī)的探索性應(yīng)用，包括了農(nóng)業(yè)部用于農(nóng)作物估產(chǎn)的無人機(jī)系統(tǒng)，后來都因?yàn)榧夹g(shù)的不成熟而流產(chǎn)。

第三階段從本世紀(jì)初至今，需求上軍用領(lǐng)域依然飽滿，軍工企業(yè)訂單雪片一般，民用領(lǐng)域也遍地開花，由于技術(shù)的原因，民用需求最先在航拍、測繪、氣象領(lǐng)域被拉動(dòng)。這一階段的技術(shù)特點(diǎn)是，由于基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，軍工企業(yè)的技術(shù)以高端為主，逐漸向低端擴(kuò)展，組織形式出現(xiàn)了部分軍工企業(yè)的股份制改造；民用上組織形式以手工作坊式的企業(yè)為主，逐漸發(fā)展成長而趨向成熟，但缺乏理論支撐，基本是靠試驗(yàn)和摔機(jī)來推動(dòng)進(jìn)步，安全性和可靠性低，缺乏規(guī)?；l(fā)展。這一階段嘗試涉足無人機(jī)行業(yè)的民企增多，但尚未找到足夠的贏利模式。

綜上所述，目前隨著國有資本、民營資本的投入，無人機(jī)行業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域由單一的軍事領(lǐng)域擴(kuò)展到民用領(lǐng)域的方方面面，無人機(jī)廠商也由國有企業(yè)逐漸向民營企業(yè)轉(zhuǎn)化。不斷成熟的飛控、發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)使總體技術(shù)逐漸成熟，進(jìn)而推進(jìn)了市場需求的成熟，最終將使整個(gè)行業(yè)趨向成熟。因此，我們可以預(yù)測即將到來的第四階段，即我們充分準(zhǔn)備投身其中的無人機(jī)行業(yè)發(fā)展成熟的黃金階段。市場需求上，軍用依然被國企壟斷，有少部分民營企業(yè)開始從事低端軍用需求。基礎(chǔ)技術(shù)的全面成熟使無人機(jī)系統(tǒng)向模塊化、智能化、系列化、實(shí)用化發(fā)展，民用需求完全被拉開。部分經(jīng)過股份制改造的軍工企業(yè)開始涉足民用領(lǐng)域，成本大幅度降低，并用軍工企業(yè)多年的技術(shù)積累優(yōu)勢而占據(jù)部分市場，民營企業(yè)將經(jīng)過技術(shù)競爭、市場競爭、資質(zhì)競爭而洗牌后發(fā)展成為具有一定規(guī)模的幾家骨干企業(yè)。

第二篇：淺談警用無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用與研究

淺談警用無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用與研究

公安部近年來也開始加速普及和裝備無人機(jī)用于巡視執(zhí)法和反恐處突，極大提升了反應(yīng)速度和辦案效率。新技術(shù)的使用不僅僅是社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的必然趨勢，也是加強(qiáng)警方戰(zhàn)斗力的根本保證。本文主要論述無人機(jī)帶給警方處置各類情況的積極作用和變化，提出在各類處警環(huán)境中的應(yīng)用和解決方案。

一、影響出警速度的因素

（一）交通堵塞和地形、天氣因素舉例而言，在10公里半徑范圍內(nèi)出警，假設(shè)警用車輛在城鎮(zhèn)道路交通系統(tǒng)中直線行進(jìn)速度為40-70km/h，那么，警車趕到10公里案發(fā)點(diǎn)的時(shí)間要超過10分鐘，如果在交通繁忙、堵塞、道路曲折的情況下，這個(gè)時(shí)間還要更久，而很多案發(fā)地點(diǎn)還在偏僻郊區(qū)，可能有山地、河流及不可預(yù)測的雨雪天氣影響出警速度。

（二）報(bào)警人地址表述不詳報(bào)警人很有可能因?yàn)榍闆r危急、心里緊張、不熟悉所處環(huán)境而無法清晰說明案發(fā)地點(diǎn)，耽誤出警和獲救時(shí)間。

（三）警力不足、情況不一目前，我國警力和人口之比大約為萬分之十一，而國際上警力和人口之比約萬分之三十五左右，中國是一個(gè)警力非常薄弱的國家，然而，在缺乏足夠警力的同時(shí)，出警頻率卻在升高，研究顯示：案發(fā)后警察到達(dá)現(xiàn)場的時(shí)間少于3分鐘，有30%的犯罪嫌疑人在現(xiàn)場或現(xiàn)場附近被抓獲。

在5-10分鐘時(shí)，現(xiàn)場抓獲率就會(huì)下降到17.8%。而中國的警力薄弱，在硬件設(shè)施上，很多地區(qū)也存在不足，面臨更加嚴(yán)峻的出警問題。

（四）派出所分布不均作為公安機(jī)關(guān)的最基層組織，派出所的地理位置對(duì)人民警察的出警效率和服務(wù)能力至關(guān)重要，然而，由于地形地貌復(fù)雜和地處邊遠(yuǎn)等不可抗拒的氣候、地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平因素，派出所的分布和服務(wù)輻射范圍也都有客觀局限性。

二、警用無人機(jī)的優(yōu)勢和應(yīng)用

警方做出反應(yīng)抵達(dá)犯罪現(xiàn)場的時(shí)間是提升辦案效率的關(guān)鍵。而出警時(shí)間受到距離、交通、地理、天氣等空間環(huán)境因素影響和地面交通工具的局限，警用無人機(jī)的使用將能幫助警方有效解決這些問題。在地面警力無法迅速抵達(dá)和反應(yīng)的地區(qū)，無人直升機(jī)都能高速到達(dá)現(xiàn)場，執(zhí)行對(duì)現(xiàn)場警情的偵查、拍攝、識(shí)別、跟蹤和一定程度的犯罪懾阻、抓捕任務(wù)，同時(shí)也能高速到達(dá)現(xiàn)場遂行救助任務(wù)，比如空投急需的藥物和補(bǔ)給、繩索和救生圈等。使用無人機(jī)，不僅可以大幅降低出警成本，可以及時(shí)執(zhí)行大范圍的搜索和偵測任務(wù)，避免大規(guī)模警力的使用。比如在建筑或林木密集、夜晚和大霧等可見度低的環(huán)境中，可以迅速派出掛載紅外探測裝置的無人機(jī)搜索現(xiàn)場和定位，并對(duì)目標(biāo)持續(xù)跟蹤監(jiān)視，引導(dǎo)后續(xù)趕來的警員。目前，無人機(jī)平臺(tái)已經(jīng)日趨成熟，而相關(guān)任務(wù)載荷也越來越豐富，在執(zhí)行警務(wù)支援任務(wù)的時(shí)候，除了普通的光電探測設(shè)備，還有遠(yuǎn)程喊話器、警笛警燈、探照燈、強(qiáng)光炫目裝置、催淚彈發(fā)射吊艙、煙幕彈、網(wǎng)槍、麻醉發(fā)射器、輕型武器吊艙、震爆彈等威懾、殺傷載荷及無人機(jī)機(jī)械臂，這些掛載裝置大大豐富和強(qiáng)化了無人機(jī)適應(yīng)各種警情環(huán)境的能力，對(duì)反恐處突和安檢排爆有極大保障作用。

三、無人機(jī)的類型和警務(wù)工作

目前無人機(jī)主要分為：固定翼無人機(jī)、無人直升機(jī)、多旋翼無人飛行器、傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)和垂直起降固定翼無人機(jī)等，那么，哪一種無人機(jī)才最適合警方使用呢?

（一）固定翼無人機(jī)固定翼無人機(jī)具有滯空時(shí)間長、飛行距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，需要跑道和寬敞的降落場地，抗風(fēng)性能較低、載荷不高，超低空飛行性能和可操縱性不高，不適應(yīng)城鎮(zhèn)和山地、森林等障礙多的超低空飛行。

在處置需要抵近目標(biāo)和詳細(xì)偵查的警務(wù)行動(dòng)時(shí)，固定翼無人機(jī)由于沒有懸停能力，無法長時(shí)間保持對(duì)目標(biāo)的跟蹤監(jiān)視。

（二）傾轉(zhuǎn)旋翼和垂直起降固定翼無人機(jī)傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)和垂直起降固定翼無人只是解決了固定翼依賴起降場地的問題，有了垂直起降能力，但依然沒有良好的低空飛行性能和懸停性能，此外，也存在載荷太低、體積過大、無法快速反應(yīng)的問題，并不適應(yīng)地方公安機(jī)關(guān)處理突發(fā)情況的需要。

（三）多旋翼飛行器多旋翼飛行器，因其造價(jià)低廉、易于操控而由消費(fèi)級(jí)航拍飛行器的身份迅速占領(lǐng)市場，飛進(jìn)普通消費(fèi)者的視野。

但是，多旋翼具有與生俱來的缺陷，就是風(fēng)場不穩(wěn)，抗風(fēng)能力和載荷、飛行速度、續(xù)航時(shí)間都比較低。

四、結(jié)語

無人機(jī)警用化的普及，能以極低的采購維護(hù)成本換來出警效率和服務(wù)能力的提升，使大部分地區(qū)的公安機(jī)關(guān)都能在有限預(yù)算約束下建立從二維平面到立體的三維管控。

第三篇：無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

一、無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）無人機(jī)概述

無人機(jī)(unmanned aerial vehicle或drone)是一種由無線電遙控設(shè)備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器。無人機(jī)用途廣泛，成本低，效費(fèi)比好，無人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)，生存能力強(qiáng)，機(jī)動(dòng)性能好，使用方便，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中有著極其重要的作用，在民用領(lǐng)域也有廣闊的發(fā)展前景。結(jié)合公安邊防部隊(duì)的實(shí)際，無人機(jī)在邊境地區(qū)的發(fā)展使用具有廣闊空間，能夠?yàn)檫叿拦ぷ鲙順O大的便利和工作效率的提高。

（二）國內(nèi)無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)無人機(jī)近幾年來發(fā)展比較快，民企也多 通過第三屆 尖兵之翼就可以看出 國內(nèi)現(xiàn)在發(fā)展無人機(jī)的趨勢越來越好。

而除軍事用途外，由于無人機(jī)成本相對(duì)較低、無人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)、生存能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性能好、使用方便等的優(yōu)勢，使得無人機(jī)在航空拍照、地質(zhì)測量、高壓輸電線路巡視、油田管路檢查、高速公路管理、森林防火巡查、毒氣勘察、緝毒和應(yīng)急救援、救護(hù)等民用領(lǐng)域應(yīng)用前景極為廣闊。正是因?yàn)榭吹轿磥頍o人機(jī)的民用市場潛力巨大，除一些科研院所外，民營企業(yè)也開始介入無人機(jī)市場。目前粗略估計(jì)全國約有170多家單位在生產(chǎn)無人機(jī)?！熬偷投水a(chǎn)品而言，一套無人機(jī)系統(tǒng)的生產(chǎn)成本有可能不超過幾十萬元，這也是中國有眾多廠家看重?zé)o人機(jī)市場前景的一個(gè)原因。

我國無人機(jī)當(dāng)前只具備偵查能力，無人機(jī)并不被現(xiàn)代戰(zhàn)爭看好，機(jī)器造價(jià)昂貴，戰(zhàn)場靈敏度低，極易被敵人捕捉，無法防御最新的電磁干擾等種種弊端，即便是美國也無能力大規(guī)模生產(chǎn)，另外你提到的對(duì)地攻擊型無人機(jī)只在極少的戰(zhàn)爭中出現(xiàn)，而且處于測試階段，他的攻擊方式并不算先進(jìn)，GPS定位導(dǎo)彈一樣做的到。

（三）國外無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

第四篇：無人機(jī)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)應(yīng)用

【新領(lǐng)域】無人機(jī)“加盟”農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)

地理信息技術(shù)與保險(xiǎn)業(yè)的結(jié)合由來已久，尤其在國外更是有了長足發(fā)展，例如壽險(xiǎn)、產(chǎn)險(xiǎn)、農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)等各方面都有地理信息技術(shù)的支持，而國內(nèi)保險(xiǎn)與地理信息技術(shù)的合作節(jié)奏要明顯落后許多，不過喜人的是看到了現(xiàn)在有許多嘗試正在進(jìn)行，例如由中華聯(lián)合財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)股份有限公司與國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心共建的“農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)地理信息技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”(簡稱“實(shí)驗(yàn)室”)，旨在“引入遙感和地理信息技術(shù)，破解農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)發(fā)展技術(shù)難題。”本期《3S新聞周刊》編輯團(tuán)隊(duì)將走進(jìn)國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，跟隨遙感技術(shù)部主任楊貴軍博士細(xì)數(shù)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)與地理信息技術(shù)的“前世今生”。

農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)與地理信息技術(shù)

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，同時(shí)又是一項(xiàng)具有生命周期的生產(chǎn)活動(dòng)，易受到地理和氣象條件的制約。由遙感、地理信息技術(shù)、全球定位技術(shù)組成的3S技術(shù)成為了人類對(duì)地觀測的新手段，極大地?cái)U(kuò)展了人類的視覺和觸覺。其中農(nóng)業(yè)是遙感最重要和最廣泛的研究應(yīng)用領(lǐng)域之一，從早期的土地利用和土地覆蓋面積估測研究，到農(nóng)作物大面積遙感估產(chǎn)研究，目前已可以利用3S技術(shù)集成對(duì)農(nóng)作物長勢的實(shí)施診斷研究、農(nóng)情監(jiān)測、草地產(chǎn)量估測以及森林動(dòng)態(tài)監(jiān)測等多層次和多領(lǐng)域;遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和研究從過去的粗放經(jīng)驗(yàn)式管理進(jìn)入到定量化精準(zhǔn)決策的階段。

隨著2012年《農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)條例》的頒布，本著健全政策性農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)制度的目的，需要在農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)中引入現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來衡量、規(guī)范農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)中的理賠范圍、責(zé)任界定等。由于遙感在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用很深，因此遙感與農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)結(jié)合就是自然而然的事。楊博士介紹，實(shí)驗(yàn)室的成立背景就是為了減少保險(xiǎn)核驗(yàn)過程中的誤差率。早在2012年山東遭受了臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”的侵襲，利津和陵縣均受災(zāi)嚴(yán)重，受災(zāi)面積較大;當(dāng)時(shí)中華聯(lián)合財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)股份有限公司山東省分公司抽調(diào)了200多人來調(diào)查災(zāi)情，但是受災(zāi)過后兩個(gè)月都沒有調(diào)查完。因此就求助于國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，希望利用遙感技術(shù)來進(jìn)行受災(zāi)面積核查，減少人工成本和時(shí)間成本。

“在洪澇等重大災(zāi)情過后，遙感技術(shù)可以很迅速地得到受災(zāi)面積及受災(zāi)程度，因此我們利用災(zāi)情爆發(fā)前后的衛(wèi)片數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，歷時(shí)兩周就做出了結(jié)果，包含整個(gè)區(qū)域的受災(zāi)面積和損失程度;然后集結(jié)山東省分公司、地方農(nóng)業(yè)局兩個(gè)單位的專員去現(xiàn)場抽樣核查，準(zhǔn)確率相當(dāng)高?！睏畈┦勘硎尽坝绕涫窃诮^產(chǎn)區(qū)域，我們通過重點(diǎn)抽樣調(diào)查，準(zhǔn)確率可以達(dá)到95%?！?/p>

談到農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)與地理信息技術(shù)的前世，楊博士介紹，美國農(nóng)業(yè)部和農(nóng)業(yè)聯(lián)邦保險(xiǎn)公司利用Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)中投保人索賠進(jìn)行監(jiān)測，每年利用600景Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)涉及的7600萬英畝的索賠保單中，遙感調(diào)查出50%左右索賠存在騙?？赡苄?。為此美國農(nóng)業(yè)聯(lián)邦保險(xiǎn)公司專門成立了遙感與GIS中心，負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)中業(yè)務(wù)化的空間數(shù)據(jù)處理和分析工作，以檢查投保人的索賠是否屬實(shí)。對(duì)于國家或政府來說，投入用于遙感和GIS相關(guān)研究和處理分析的費(fèi)用，與花費(fèi)大量精力和財(cái)力用于騙保調(diào)查的費(fèi)用相比簡直微乎其微，保守估計(jì)，每年至少減少約10億美元損失。

如何生成專題數(shù)據(jù)

現(xiàn)在與農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)相關(guān)性高的主要是遙感技術(shù)，通過衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及航天飛行遙感數(shù)據(jù)可以得到專題圖。楊博士指出農(nóng)業(yè)遙感與測繪遙感的不同之處在于測繪遙感后期需要生成數(shù)字制圖，而農(nóng)業(yè)遙感就是以影像為主，并結(jié)合多年的長勢數(shù)據(jù)定量分析、建立模型，把所得數(shù)據(jù)解譯成農(nóng)業(yè)專家所熟悉的知識(shí)。簡單說就是通過遙感圖像來解讀農(nóng)作物是否缺肥、缺水，有無蟲害等，以及預(yù)測后期產(chǎn)量大致是多少，品質(zhì)如何等。

在前文提到的2012年山東省自然災(zāi)害所導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)、絕產(chǎn)，所涉及到的保險(xiǎn)事宜，其指標(biāo)就是通過分析歷史遙感數(shù)據(jù)記錄來進(jìn)行對(duì)比所得出的。楊博士告訴《3S新聞周刊》，當(dāng)時(shí)介入到這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)是災(zāi)后第三個(gè)月了，有的地塊已經(jīng)被農(nóng)戶改種了其他作物，有的由于泡水時(shí)間太長無法種植其他作物就閑置了。同時(shí)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)關(guān)心的主要是絕產(chǎn)地塊，因此團(tuán)隊(duì)就將絕產(chǎn)地塊作為重點(diǎn)關(guān)注部分?！耙?yàn)闉?zāi)前與災(zāi)后的作物光譜和圖像是有一定差異的，所以我們選取災(zāi)情發(fā)生的前后兩個(gè)時(shí)間段來與往年歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比”楊博士解讀如何判別哪個(gè)是絕產(chǎn)地塊“比如臺(tái)風(fēng)于7月20日過境，我們就找這個(gè)日期之前的狀態(tài);災(zāi)后我們找到8月初的數(shù)據(jù)，兩個(gè)一對(duì)比就能給災(zāi)情分級(jí)。但是如果有農(nóng)民在災(zāi)后馬上就改種其他作物，那8月份也會(huì)有植被，也能看到光譜，這就無法判別這些光譜是受災(zāi)的還是改種的。因此我們將時(shí)間線向后延長，回溯10年中每個(gè)地塊的完整長勢曲線，得到地塊長勢曲線的多年平均線，以此作為參考標(biāo)準(zhǔn)，將當(dāng)年的作物長勢曲線與之相匹配，如果發(fā)現(xiàn)與平均長勢曲線發(fā)生變異，那一定是有脅迫或?yàn)?zāi)害發(fā)生?！比绻亲R(shí)別減產(chǎn)地塊，就看當(dāng)年的生育曲線是否按照標(biāo)準(zhǔn)曲線走，如果有降低，那可能就是有減產(chǎn);如果長勢曲線發(fā)生陡然降低，或者嚴(yán)重偏離，則可能意味著發(fā)生大災(zāi)絕產(chǎn)。團(tuán)隊(duì)將這些分級(jí)數(shù)據(jù)定量到每個(gè)田塊上就能直觀地看到每個(gè)田塊的損失程度如何，然后就能得出受災(zāi)總面積。

因?yàn)橛虚L時(shí)間序列農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)的積累，可以做出不同尺度的“作物長勢曲線庫”，這樣當(dāng)災(zāi)害發(fā)生后，就能及時(shí)對(duì)比分析出災(zāi)害面積和等級(jí)，為農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)提供準(zhǔn)確依據(jù)。

無人機(jī)“護(hù)航”農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)

農(nóng)業(yè)專家將取得的專題數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀并分級(jí)，可以為農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)提供依據(jù)，那農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)的主要采集途徑是又是什么?楊博士給出了答案——無人機(jī)。高分辨率衛(wèi)星遙感方面因?yàn)橹卦L周期及價(jià)格等因素，不夠靈活，受天氣影響大。而無人機(jī)因其靈活性、便捷性以及價(jià)格低廉，使其成為農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)數(shù)據(jù)的主要采集方式。在楊博士的研究中，采用了固定翼無人機(jī)和旋翼無人機(jī)，集成了自主研發(fā)的高清數(shù)碼相機(jī)及多光譜、熱紅外等傳感器。以固定翼無人機(jī)為例，一次可以飛行20多分鐘，覆蓋面積約5平方公里，僅需更換電池就可以繼續(xù)飛行。

科學(xué)研究不能只顧使用高精尖的儀器，楊博士認(rèn)為農(nóng)業(yè)遙感跟測繪遙感不同，測繪是國家的需求，需要保證精度，所以國家會(huì)從各個(gè)方面大力支持測繪遙感。雖然農(nóng)業(yè)現(xiàn)在是高補(bǔ)貼的狀態(tài)，但依然沒有那么多的投入，楊博士笑談“我們自己研發(fā)的無人機(jī)及傳感器較價(jià)格比國外的同類型低很多;另外我們研發(fā)的無人機(jī)及傳感器更適合中國農(nóng)情需求特點(diǎn)?！?/p>

有了合適的硬件載體，關(guān)鍵的就是數(shù)據(jù)處理。根據(jù)農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)的特殊性，楊博士的團(tuán)隊(duì)吸收國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)自行開發(fā)了配套農(nóng)業(yè)無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)處理軟件AgriHAWK，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)智能、快速、簡捷處理;既降低了成本也可以與硬件設(shè)備無縫銜接，處理能力與飛行能力相配套將極大地節(jié)約時(shí)間和人力。

國內(nèi)外農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)差距

國內(nèi)外農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)水平存在差距，但是也有共性，例如“道德風(fēng)險(xiǎn)”以及空間屬性。有調(diào)研顯示，雖然歐美、印度、日本等國家的農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)運(yùn)作模式各具特色，但是與空間信息數(shù)據(jù)相結(jié)合這一部分是與國內(nèi)共通的。差距主要體現(xiàn)在國內(nèi)的農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)處于起步階段，國外農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)行業(yè)較為成熟：由政府牽頭，有大學(xué)、研究所、咨詢公司等第三方機(jī)構(gòu)在政府和農(nóng)民中銜接，一方面為政府提供損失報(bào)告，政府為其買單，一方面農(nóng)戶可以從第三方機(jī)構(gòu)中尋求建議等。

楊博士希望國內(nèi)也盡快出現(xiàn)這些第三方機(jī)構(gòu)，這樣就能有明晰的標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)確的損失面積，政府和保險(xiǎn)公司進(jìn)行賠償時(shí)就會(huì)有參照物。

除了政策方面，還有技術(shù)方面的差異，國外農(nóng)業(yè)遙感已經(jīng)成熟，同時(shí)利用GIS技術(shù)將農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)信息呈現(xiàn)在地圖上，方便管理，加上成熟的運(yùn)作機(jī)制，使得整個(gè)系統(tǒng)透明，農(nóng)民更愿意出錢去購買農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)以保障自己的利益。

3S技術(shù)在農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)中的應(yīng)用空間

(一)改善農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)承保質(zhì)量

通過遙感采集投保地區(qū)的情況，利用所采集到的圖像與抽樣調(diào)查試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，將準(zhǔn)備投保的地塊與其他地塊相區(qū)別，準(zhǔn)確測算投保地塊的種植面積，避免出現(xiàn)謊報(bào)面積等現(xiàn)象;另外農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)承保機(jī)構(gòu)可以利用 3S 技術(shù)分析農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)各地區(qū)歷史保險(xiǎn)損失數(shù)據(jù)，評(píng)估農(nóng)作物風(fēng)險(xiǎn)情況，準(zhǔn)確判定保險(xiǎn)費(fèi)率和相關(guān)保險(xiǎn)條件，提高農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)承保質(zhì)量。

(二)強(qiáng)化保險(xiǎn)期間標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)管理

3S技術(shù)可以對(duì)各地區(qū)的農(nóng)作物生態(tài)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測，以幫助農(nóng)戶提早采取防范措施。同時(shí)還可以在農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的預(yù)測中充分發(fā)揮作用，通過及時(shí)檢測氣象環(huán)境變化，對(duì)比分析各種自然災(zāi)害的實(shí)際應(yīng)用模型和農(nóng)作物生長模型，判定氣候異常對(duì)農(nóng)作物的生長影響并對(duì)可能造成的損失初步評(píng)估，開展針對(duì)性的補(bǔ)救工作，進(jìn)行澆水、施肥、除蟲或排水等抗災(zāi)措施。所以，3S 技術(shù)有利于保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)標(biāo)的全過程的風(fēng)險(xiǎn)管理。

(三)提高農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)理賠科學(xué)性

隨著全球自然環(huán)境的惡化，農(nóng)作物的氣象災(zāi)害、生物災(zāi)害和環(huán)境災(zāi)害呈現(xiàn)出類型多范圍廣的趨勢，采用 3S 技術(shù)可以通過受災(zāi)地區(qū)受災(zāi)前后的衛(wèi)星圖像進(jìn)行對(duì)比，確定農(nóng)業(yè)損失范圍和損失程度。農(nóng)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)承保機(jī)構(gòu)在此基礎(chǔ)上依據(jù)保險(xiǎn)合同理算最終賠償額度，從而充分體現(xiàn)保險(xiǎn)的“損失賠償”原則，既規(guī)避理賠時(shí)的道德風(fēng)險(xiǎn)，又及時(shí)足額地給予農(nóng)戶合理賠償。此外，3S 技術(shù)也有助于農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)的內(nèi)部管理，保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)接到出險(xiǎn)通知時(shí)便于提前測算查勘面積和查勘費(fèi)用，理賠處理后進(jìn)行查勘結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，提高保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)理賠科學(xué)性。

(四)構(gòu)建農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

3S技術(shù)通過收集各地農(nóng)業(yè)資源圖像，掌握農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)標(biāo)的空間分布特征和逐年動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，建立并完善保險(xiǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。通過深入研究區(qū)域歷史災(zāi)情序列評(píng)定模型進(jìn)而提出農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系與模型，采用現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)模擬方法建立起區(qū)域農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，從而有效降低農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)的經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)。

未來發(fā)展趨勢

除了遙感與農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)結(jié)合緊密，GIS方面也將會(huì)有融合。楊博士介紹，無人機(jī)技術(shù)就是用于減少現(xiàn)場人員的調(diào)查，減少了人力成本和經(jīng)濟(jì)成本。同時(shí)現(xiàn)在保險(xiǎn)業(yè)務(wù)還沒有涉及到具體田塊，也缺乏一個(gè)統(tǒng)一的信息管理系統(tǒng)。若要把農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)訂單與地塊和遙感信息連接到一起，就需要GIS系統(tǒng)的支持。楊博士的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)針對(duì)這個(gè)目的開發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)，“我們的GIS系統(tǒng)里面集成有歷年的災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)以及長勢監(jiān)測數(shù)據(jù)，再疊加保險(xiǎn)保單信息、地塊信息、作物信息、農(nóng)戶信息等，就真正實(shí)現(xiàn)了地理信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的無縫連接，遙感技術(shù)也就真正落地開花結(jié)果了”。目前，實(shí)驗(yàn)室正在大力推動(dòng)該系統(tǒng)的建設(shè)工作。

除了應(yīng)對(duì)氣象災(zāi)害，遙感技術(shù)還有其他可以發(fā)揮作用的地方，例如參考?xì)庀笾笖?shù)保險(xiǎn)建立的“遙感指數(shù)保險(xiǎn)”，包括遙感長勢指數(shù)保險(xiǎn)，遙感病蟲害指數(shù)保險(xiǎn)，遙感干旱指數(shù)保險(xiǎn)等，這些都是可以通過農(nóng)業(yè)遙感等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，配合農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)法規(guī)，農(nóng)戶就可以根據(jù)自身?xiàng)l件來購買合適的險(xiǎn)種，以減少損失。

3S技術(shù)與農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)結(jié)合，將為兩大傳統(tǒng)領(lǐng)域帶來新的火花、新的機(jī)遇，這將是利國利民的好事，3S技術(shù)與農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的結(jié)合也將為中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供風(fēng)險(xiǎn)保障，最終受益的是農(nóng)村、農(nóng)民。

第五篇：無人機(jī)地面站發(fā)展綜述

無人機(jī)地面站發(fā)展綜述

[摘要]主要介紹了無人機(jī)地面站的發(fā)展，包括無人機(jī)地面站典型的配置、功能及其關(guān)鍵技術(shù)。并展望了未來無人機(jī)地面站發(fā)展趨勢。

1、概述

20年來，無人機(jī)己發(fā)展成集偵察、攻擊于一體，而未來的無人機(jī)還將具有全自主完成遠(yuǎn)程打擊甚 至空空作戰(zhàn)任務(wù)的攻擊能力。同時(shí)，與無人機(jī)發(fā)展 相匹配的地面控制站(GCS: Ground Contrul Station)將具有包括任務(wù)規(guī)劃，數(shù)字地圖，衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈，圖 像處理能力在內(nèi)的集控制、瞄準(zhǔn)、通信、處理于一 體的綜合能力。未來地面站的功能將更為強(qiáng)大:不 僅能控制同一型號(hào)的無人機(jī)群，還能控制不同型號(hào) 無人機(jī)的聯(lián)合機(jī)群:地面站系統(tǒng)具有開放性和兼容 性，即不必進(jìn)行現(xiàn)有系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)和更換就可以 在地面控制站中通過增加新的功能模塊實(shí)現(xiàn)功能 擴(kuò)展;相同的硬件和軟件模塊可用于不同的地面 站。

地面站作為整個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)的作戰(zhàn)指揮中心，其控制內(nèi)容包括:飛行器的飛行過程，飛行航跡，有效載荷的任務(wù)功能，通訊鏈路的正常工作，以及 飛行器的發(fā)射和回收。GCS除了完成基本的飛行與 任務(wù)控制功能外，同時(shí)也要求能夠靈活地克服各種 未知的自然與人為因素的不利影響，適應(yīng)各種復(fù)雜 的環(huán)境，保證全系統(tǒng)整體功能的成功實(shí)現(xiàn)。未來的 地面站系統(tǒng)還應(yīng)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)距離的更高一級(jí)的指揮 中心聯(lián)網(wǎng)通訊，及時(shí)有效地傳輸數(shù)據(jù)，接收指令，在網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代作戰(zhàn)環(huán)境中發(fā)揮獨(dú)特作用。

2典型地面站的配置和功能概述

2.1地面站的典型配置

目前，一個(gè)典型的地面站由一個(gè)或多個(gè)操作控 制分站組成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的控制、任務(wù)控制、載荷操作、載荷數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)維護(hù)等。其相互間 的關(guān)系如圖1所示。

(1)系統(tǒng)控制站。在線監(jiān)視系統(tǒng)的具體參數(shù)，包括飛行期間飛行器的健康狀況、顯示飛行數(shù)據(jù)和 告警信息。

(2)飛行器操作控制站。它提供良好的人機(jī) 界面來控制無人機(jī)飛行，其組成包括命令控制臺(tái)、飛行參數(shù)顯示、無人機(jī)軌道顯示和一個(gè)可選的載荷 視頻顯示。

(3)任務(wù)載荷控制站。用于控制無人機(jī)所攜 帶的傳感器，它由一個(gè)或幾個(gè)視頻監(jiān)視儀和視頻記 錄儀組成。

(4)數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)。用于分析和解釋從無人 機(jī)獲得的圖像。

(5)數(shù)據(jù)鏈路地面終端。包括發(fā)送上行鏈路 信號(hào)的天線和發(fā)射機(jī)，捕獲下行鏈路信號(hào)的天線和 接收機(jī)。

數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用于不同的UAV系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下主 要功能: —用于給飛行器發(fā)送命令和有效載荷;—接收來自飛行器的狀態(tài)信息及有效載荷 數(shù)據(jù)。

(6)中央處理單元:包括一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)，主要功能如下: —獲得并處理從UAV來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù): —顯示處理;—確認(rèn)任務(wù)規(guī)劃并上傳給UAV;一一電子地圖處理;—數(shù)據(jù)分發(fā): —飛行前分析;—系統(tǒng)診斷。

2.2地面站的典型功能

GCS也稱為“任務(wù)規(guī)劃與控制站”。任務(wù)規(guī)劃 主要是指在飛行過程中無人機(jī)的飛行航跡受到任 務(wù)規(guī)劃的影響;控制是指在飛行過程中對(duì)整個(gè)無人 機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，按照操作者的要求執(zhí) 行相應(yīng)的動(dòng)作。地面站系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾個(gè)典型的 功能:(1)飛行器的姿態(tài)控制。在各機(jī)載傳感器獲 得相應(yīng)的飛行器飛行狀態(tài)信息后，通過數(shù)據(jù)鏈路將 這些數(shù)據(jù)以預(yù)定義的格式傳輸?shù)降孛嬲尽Ｔ诘孛嬲?由GCS計(jì)算機(jī)處理這些信息，根據(jù)控制律解算出 控制要求，形成控制指令和控制參數(shù)，再通過數(shù)據(jù) 鏈路將控制指令和控制參數(shù)傳輸?shù)綗o人機(jī)上的飛 控計(jì)算機(jī)，通過后者實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的操控。

(2)有效載荷數(shù)據(jù)的顯示和有效載荷的控制。有效載荷是無人機(jī)任務(wù)的執(zhí)行單元。地面控制站根 據(jù)任務(wù)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)有效載荷的控制，并通過對(duì)有效 載荷狀態(tài)的顯示來實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)執(zhí)行情況的監(jiān)管。

(3)任務(wù)規(guī)劃、飛行器位置監(jiān)控、及航線的 地圖顯示。任務(wù)規(guī)劃主要包括處理戰(zhàn)術(shù)信息、研究 任務(wù)區(qū)域地圖、標(biāo)定飛行路線及向操作員提供規(guī)劃 數(shù)據(jù)等。飛行器位置監(jiān)控及航線的地圖顯示部分主 要便于操作人員實(shí)時(shí)地監(jiān)控飛行器和航跡的狀態(tài)。

(4)導(dǎo)航和目標(biāo)定位。無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過 程中通過無線數(shù)據(jù)鏈路與地面控制站之間保持著 聯(lián)系。在遇到特殊情況時(shí)，需要地面控制站對(duì)其實(shí) 現(xiàn)導(dǎo)航控制，使飛機(jī)按照安全的路線飛行。隨著空 間技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的慣性導(dǎo)航結(jié)合先進(jìn)的GPS導(dǎo) 航技術(shù)成為了無人機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)航的主流導(dǎo)航技術(shù)。目 標(biāo)定位是指飛行器發(fā)送給地面的方位角，高度及距 離數(shù)據(jù)需要附加時(shí)間標(biāo)注，以便這些量可與正確的 飛行器瞬時(shí)位置數(shù)據(jù)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置的最 精確計(jì)算。為了精確確定目標(biāo)的位置，必須通過導(dǎo) 航技術(shù)掌握飛行器的位置，同時(shí)還要確定飛行器至 目標(biāo)的短矢量的角度和距離，因此目標(biāo)定位技術(shù)和 飛行器導(dǎo)航技術(shù)之間有著非常緊密的聯(lián)系。

(5)與其他子系統(tǒng)的通信鏈路。該通信鏈路 用于指揮、控制和分發(fā)無人機(jī)收集的信息。隨著計(jì) 算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)行的通信鏈路主要借助 局域網(wǎng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享，這樣與其他組織的通訊 不單純的是在任務(wù)結(jié)束以后，更重要的是在任務(wù)執(zhí) 行期間，通過相關(guān)專業(yè)的人員對(duì)共享數(shù)據(jù)進(jìn)行多層 次的分析，及時(shí)地提出反饋意見，再由現(xiàn)場指揮人 員根據(jù)這些意見，對(duì)預(yù)先規(guī)劃的任務(wù)立即做出修 改，從而能充分利用很多資源，從戰(zhàn)場全局對(duì)完成 任務(wù)提供有力的支持和合理的建議，使得地面站當(dāng) 前的工作更加有效。

2.3國外典型地面站的配i與功能

美國“捕食者”無人機(jī)地面站的部分配置如圖 2所示。

圖2中示出的是無人機(jī)操作員和任務(wù)載荷操作 員進(jìn)行操控的方艙內(nèi)的一部分。

2.3.1“捕食者”無人機(jī)地面站組成及裝備

(1)捕食者，無人機(jī)主要由飛行控制站、任務(wù) 載荷控制站和合成孔徑雷達(dá)控制站組成，分別由無 人機(jī)操作員(AVO)、任務(wù)載荷操作員(P0)和 合成孔徑雷達(dá)操作員((SARO)三人進(jìn)行操控。AVO:負(fù)責(zé)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行操控，包括起飛、著 陸、飛行中姿態(tài)控制等。

SARO:負(fù)責(zé)控制和監(jiān)視無人機(jī)的雷達(dá)，并對(duì) 其圖像作有限處理。操作員的操控包括對(duì)TV相機(jī)、紅外相機(jī)、內(nèi)置雷達(dá)等，雷達(dá)可同TV相機(jī)或紅外 相機(jī)同時(shí)操作。

(2)“捕食者”無人機(jī)的配置。地面控制站 安裝在長lOm的獨(dú)立拖車內(nèi)，內(nèi)有遙控操作的飛行 員、監(jiān)視偵察操作手的座席和控制臺(tái)，三個(gè)波音公 司的任務(wù)計(jì)劃開發(fā)控制臺(tái)、兩個(gè)合成孔徑雷達(dá)控制 臺(tái)，以及衛(wèi)星通信、視距通信數(shù)據(jù)終端。

地面站可將圖像信息通過地面線路或“特洛伊 精神”數(shù)據(jù)分派系統(tǒng)發(fā)送給操作人員?！疤芈逡辆?神”采用一個(gè)5.5m Ku波段地面數(shù)據(jù)終端碟形天線 和一個(gè)2.4m數(shù)據(jù)分派碟形天線。

“捕食者，無人機(jī)可以在粗略準(zhǔn)備的地面上起飛 升空，起飛過程由遙控飛行員進(jìn)行視距內(nèi)控制。典 型的起降距離為667m左右。任務(wù)控制信息以及偵 察圖像信息由Ku波段衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈傳送。圖像信號(hào) 傳到地面站后，可以轉(zhuǎn)送給全球各地指揮部門，也 可直接通過一個(gè)商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的全球廣播系統(tǒng)發(fā)送給 指揮用戶，指揮人員從而可以實(shí)時(shí)控制“捕食者” 進(jìn)行攝影和視頻圖像偵察。

2.3.2“捕食者”無人機(jī)地面站功能

“捕食者”無人機(jī)的地面站功能包括飛行監(jiān) 控、導(dǎo)航、任務(wù)載荷、任務(wù)規(guī)劃、一個(gè)C波段可視 數(shù)據(jù)鏈或者一個(gè)超視距用的Ku波段的衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈 等。其中任務(wù)規(guī)劃功能如下:(1)點(diǎn)擊用戶接口;(2)實(shí)時(shí)地圖漫游;(3)應(yīng)急航路規(guī)劃;(4)支持多無人機(jī)規(guī)劃:

(5)顯示經(jīng)緯度或UTM中的坐標(biāo):(6)基于航路點(diǎn)的無人機(jī)性能自動(dòng)校驗(yàn);(7)對(duì)地形間隔快速檢驗(yàn);(8)視線和衛(wèi)星可見性檢測:(9)一個(gè)C波段可視數(shù)據(jù)鏈或者一個(gè)超視距 用的Ku波段的衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈。

3關(guān)鍵技術(shù)及典型解決方案

3.1友好的人機(jī)界面

為更好地控制無人機(jī)，地面控制站采用了各種 形式的GCS，以便對(duì)無人機(jī)的飛行狀態(tài)和任務(wù)設(shè)備 進(jìn)行監(jiān)控。GCS為操作員提供一個(gè)“友好”的人機(jī)界 面，幫助操作員完成監(jiān)視無人機(jī)、任務(wù)載荷及通信 設(shè)備的工作，方便操作員規(guī)劃任務(wù)航路、控制無人 機(jī)、任務(wù)載荷及通信設(shè)備。

人機(jī)界面的設(shè)計(jì)原則:(1)一致性。提示、菜單和幫助應(yīng)使用相同 的術(shù)語，其顏色、布局、大小寫、字體等應(yīng)當(dāng)自始至終保持一致。

(2)允許熟練用戶使用快捷鍵。(3)提供有價(jià)值的反饋。

(4)設(shè)計(jì)說明對(duì)話框以生成結(jié)束信息。操作 序列劃分成組，每組操作結(jié)束后都應(yīng)有反饋信息。(5))允許輕松的反向操作以減輕用戶的焦慮，鼓勵(lì)用戶大膽嘗試不熟悉的選項(xiàng)和操作。(6)支持內(nèi)部控制點(diǎn)。某些有經(jīng)驗(yàn)的用戶可 以控制系統(tǒng)，并根據(jù)操作獲得適當(dāng)與正確的反饋。(7)減少短時(shí)記憶。由于人憑借短時(shí)記憶進(jìn) 行信息處理存在局限性，所以要求顯示簡單。

3.2操作員的培訓(xùn)

當(dāng)代無人機(jī)操控回路的主導(dǎo)者仍然是人，為此 人一機(jī)完善交互是UAV有效執(zhí)行任務(wù)的重要環(huán)節(jié)，操控者必須能在緊急時(shí)刻快速、正確地發(fā)出操控指 令，稍誤，則喪失戰(zhàn)機(jī)或引發(fā)事故，因此，操控人 員的素質(zhì)與技能水平培訓(xùn)也是一個(gè)關(guān)鍵問題。UAV 操控人員的培訓(xùn)無法像有人軍機(jī)那樣通過飛行訓(xùn) 練和實(shí)彈演習(xí)完成，而需要依靠一系列仿真技術(shù)來 實(shí)現(xiàn)，其中重點(diǎn)要研究解決的仿真技術(shù)項(xiàng)目有:

(1)虛擬座艙及操控設(shè)備。重點(diǎn)要解決的是 虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的構(gòu)成、系統(tǒng)建模仿真技術(shù)和數(shù)字傳 輸?shù)目旖?、?zhǔn)確、可靠和暢通。操控人員使用類似 有人駕駛飛機(jī)的同種儀表設(shè)備(包括按鈕、手柄、開關(guān)等)和軟件，以體驗(yàn)同樣的感觀效果;(2)人為仿真故障和誤差的設(shè)置、建模與注 入技術(shù);(3)創(chuàng)立實(shí)時(shí)逼真飛行動(dòng)畫技術(shù)、全息顯示 技術(shù);(4)人一機(jī)權(quán)限與功能分配，任務(wù)規(guī)劃和任 務(wù)管理方法研究與訓(xùn)練。

(5)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)技術(shù)包括對(duì)飛行性能、導(dǎo)航定 位、飛行品質(zhì)、作戰(zhàn)效果以及電磁信號(hào)等確定明確 的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。操控人員要熟練掌握，做到判斷正確，操控實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確。

3.3一站多機(jī)的控制

地面站目前正向一站多機(jī)的方向發(fā)展，即指一 個(gè)地面站系統(tǒng)控制多架、甚至是多種無人機(jī)。未來 無人機(jī)地面站將朝著高性能、低成本、通用性方向發(fā)展，所以一站多機(jī)是發(fā)展趨勢，這也對(duì)地面站的 顯示和控制提出了更嚴(yán)格的要求。

3.4開放性、互用性與公共性

(1)“開放性”指的是不必對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行 重新設(shè)計(jì)和研制就可以在地面控制站中增加新的 功能模塊。這種開放性的定義和要求使得模塊化的 設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法成為地面控制站設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的最 佳途徑。各模塊間的功能具有一定的獨(dú)立性而組合 在一起，又能實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。這種設(shè)計(jì)思路 不僅可通過增加新的模塊來擴(kuò)展功能，也可以根據(jù) 任務(wù)的不同對(duì)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)的添加或者屏蔽。

可以美國海軍的通用無人機(jī)地面控制站的 TCS戰(zhàn)術(shù)控制系統(tǒng)為例(如圖3所示)來說明。its 戰(zhàn)術(shù)控制系統(tǒng)提供了一個(gè)開放式體系結(jié)構(gòu)軟件，能 夠控制多種不同類型的海上I岸上計(jì)算機(jī)硬件，實(shí)現(xiàn) 任務(wù)規(guī)劃、指揮與控制以及情報(bào)數(shù)據(jù)接收和分發(fā)等 功能。

(2)“互用性”指的是地面控制站能控制任 何一種不同的飛行器和任務(wù)載荷，并且能夠接入連 接外部世界的任何一種通信網(wǎng)絡(luò)。互用性現(xiàn)在己經(jīng) 成為各國發(fā)展無人機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)重要思考點(diǎn)。隨著 網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)思想的提出，無人機(jī)群的任務(wù)必須配合 并融入整體作戰(zhàn)任務(wù)之中，“互用性”的思想正是對(duì) 這一發(fā)展趨勢的指導(dǎo)。

(3)“公共性”指的是某個(gè)地面控制站與其 它的地面站使用相同的硬件及部分或者完全相同 的軟件模塊。提出公共性的目的在一定程度上也是 為了實(shí)現(xiàn)地面站的資源通用，便于維護(hù)修復(fù)。地面 站作為整個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)中最隱蔽的子系統(tǒng)，是很少受到破壞的，但是，一旦受到破壞，整個(gè)無人機(jī)系 統(tǒng)可能陷于癱瘓，所以公用性的提出可以提高整個(gè) 無人機(jī)系統(tǒng)的維修性和保障性，從而更加合理地利 用已有的地面站資源。

上述三個(gè)概念并非相互獨(dú)立。在多數(shù)情況下，它們是從不同角度，以不同的方式對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行 描述。開放性的結(jié)構(gòu)通過容納新的軟件和硬件使得 “互用性’和“公共性，得以提高。作為無人機(jī)系統(tǒng)的 神經(jīng)中樞，地面控制站要全力地建立開放性、互用 性和公共性。

3.5地面站對(duì)總線的需求

隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)航空電子 系統(tǒng)與地面站系統(tǒng)之間的通信量越來越大，這就要 求地面站系統(tǒng)的無線通信、任務(wù)處理、圖像處理能 力不斷增強(qiáng)，因而采用高帶寬、低延遲的總線網(wǎng)絡(luò) 實(shí)現(xiàn)各部分之間的互連成為必然趨勢。從目前的發(fā) 展來看，只有Gbps級(jí)的互連總線網(wǎng)絡(luò)才能滿足未 來地面控制站發(fā)展對(duì)總線的需求。鑒于光纖通道(Fc)具有高帶寬、低延遲、低誤碼率、靈活的拓 撲結(jié)構(gòu)和服務(wù)類型、支持多種上層協(xié)議和底層傳輸 介質(zhì)以及具有流控制功能，因此可采用光纖通道(FC)來實(shí)現(xiàn)其需求。FC己經(jīng)成功應(yīng)用于F-35 JSF高度綜合化和開放式的航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，相信FC一定能很好地滿足地面站的要求。3.6可靠的數(shù)據(jù)鏈

發(fā)展安全、可跨地平線、抗干擾的寬帶數(shù)據(jù)鏈 是無人機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來，射頻和激光數(shù) 據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展為其奠定了基礎(chǔ)。

除了帶寬要增加外，數(shù)據(jù)鏈也要求可用和可 靠。數(shù)據(jù)鏈的可用是指一特定星群的覆蓋區(qū)域和范 圍?？煽渴侵感盘?hào)的健壯性。對(duì)于不可避免的電子 干擾，數(shù)據(jù)鏈需要采用復(fù)雜的信號(hào)處理和抗干擾技 術(shù)(如擴(kuò)頻、調(diào)頻技術(shù)等)，并能夠確保在數(shù)據(jù)鏈 失效的情況下，飛機(jī)能安全返回基地。4無人機(jī)地面站發(fā)展的趨勢

無人機(jī)地面站技術(shù)具有以下發(fā)展趨勢:(1)發(fā)展通用地面站。美軍無人機(jī)發(fā)展思路 是:由陸?？崭鶕?jù)各自的需要分別重點(diǎn)開發(fā)戰(zhàn)術(shù)無 人機(jī)、垂直起降戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)和中稿空長航時(shí)無人 機(jī);最大限度地使用通用的機(jī)載設(shè)備，避免重復(fù)研 制:實(shí)現(xiàn)地面控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)前，美國國防 部正考慮如何將各層次的無人機(jī)綜合到系統(tǒng)中。為 確保各情報(bào)偵察系統(tǒng)間能毫無障礙地傳輸圖像和 數(shù)據(jù)，美國國防航空偵察和國家圖像測繪局共同擬 定了一項(xiàng)‘通用圖像地面接口系統(tǒng)”，并確定一套通 用的圖像存儲(chǔ)與傳輸?shù)膮f(xié)議，以解決各層次無人機(jī) 之間的地面站和數(shù)據(jù)的接口標(biāo)準(zhǔn)問題。

(2)重視一站多機(jī)的地面站的設(shè)計(jì)，包括硬 件結(jié)構(gòu)及友好的人機(jī)界面。這種地面站的設(shè)計(jì)可同 時(shí)操控多架無人機(jī)、使用較少的操作員操縱更多的 無人機(jī)，這樣既提高了操作效率，也減少了人力成 本。(3)逐步發(fā)展無人作戰(zhàn)飛機(jī)地面站的設(shè)計(jì)。是利用現(xiàn)有的飛機(jī)還是研究一個(gè)全新的飛機(jī)現(xiàn)尚 無定論，但是先研究地面站的人機(jī)界面設(shè)計(jì)是必要 的。

(4)發(fā)展可靠的、干擾小的、寬帶寬的數(shù)據(jù) 鏈路，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。其涉及的關(guān)鍵技術(shù)有: 數(shù)據(jù)鏈路的抗截獲、抗干擾的編碼、加密、變頻、跳頻、擴(kuò)頻與解擴(kuò)技術(shù)和圖像壓縮與傳輸解壓以及 高速信號(hào)處理技術(shù)等。

(5)發(fā)展人工智能決策技術(shù)。該技術(shù)涉及無 人機(jī)的自主程度問題，尤其是針對(duì)無人戰(zhàn)斗機(jī)。這 需要一些智能的、基于規(guī)則的任務(wù)管理軟件來驅(qū)動(dòng) 安置在無人機(jī)上的綜合傳感器，保證通信聯(lián)接，完 成無人機(jī)與操縱人員的交互，使無人機(jī)不僅能確保 按命令或預(yù)編程來完成預(yù)定任務(wù)、對(duì)己知的目標(biāo)作 出反應(yīng)，還能對(duì)隨機(jī)突現(xiàn)的目標(biāo)作出相應(yīng)反應(yīng)。

(6)發(fā)展無人機(jī)操控的安全、告警與防錯(cuò)技 術(shù)。

(7)發(fā)展無人機(jī)通信中繼。地面站與無人機(jī) 之間的中繼用以提高作戰(zhàn)半徑和地面控制站的安 全性。關(guān)鍵技術(shù)包括超衫旅巨中繼轉(zhuǎn)發(fā)與傳輸、多通 道大容量實(shí)時(shí)信息中繼復(fù)合傳輸、軍民共享衛(wèi)星鏈 路和中繼載體與無人機(jī)協(xié)調(diào)問題等技術(shù)。

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