无人机201班 胡梦铃 14

胡梦铃

无人机任务载荷的设计发展

姓名：胡梦铃               班级：无人机201班              学号：14

       军用无人机(简称uav)是一种借助动力装置、携带军用性质任务载荷，在空中执行持续、受控任务的无人驾驶飞行器，它在侦察、巡逻、监视、预警等军事活动中发挥着重要作用。由于军用无人机实行无人驾驶的遥控模式，在其执行任务过程中会受到一定的外部干扰，因此还需通过任务载荷设计为其稳定瞄准与跟踪提供保障。
关键词：军用无人机；任务载荷；光电侦察任务；
军用无人机的任务载荷设计可帮助其实现侦察巡逻、地质勘探、环境监测、通信中继等任务目标，简要概述了军用无人机任务载荷的发展趋势，围绕系统技术方案设计、电机选型与计算、陀螺稳定控制模型实验测试。
军用无人机分类：
       军用无人机是高性能信息化武器，是现代信息技术发展成果在军事方面的重要体现。自20世纪70年代以来，军用无人机越来越频繁地出现在局部战争中，无人机的发展也被越来越多的国家置于重要的地位。世界范围内，美国与以色列的无人机发展相对领先，西欧发达国家和其他地区的一些发展中国家也有各自的进展。目前全球军用无人机已经有两百多种型号。军用无人机可以用来执行各种任务，如侦察、监视、攻击、拦截等。未来战争中，军用无人机的使用将会非常广泛。军用无人机按用途主要分为无人侦察机和无人战斗机。无人侦察机几乎不受天气和昼夜的影响，无论是白天还是晚上，都能潜入到目标上空进行侦查，为军队的作战指挥中心提供准确的目标信息，让军队及时掌握战场的情况，制定作战计划。无人侦察机目前门类齐全，种类繁多，如著名的美国“全球鹰”、“捕食者”无人侦察机，曾在伊拉克和阿富汗战争中多次执行侦察任务。无人战斗机是指携带有导弹或激光武器的无人作战飞机，主要任务是攻击、拦截地面和空中目标。和传统有人驾驶的战斗机相比，无人战斗机具有成本低、维护少、无飞行员、没有与人相关的安全性要求等特点，所以可以在不牺牲人员的情况下，完成高风险任务，进行精确打击。

军用无人机任务载荷的发展方向：
（1）光电载荷。以往军用无人机采用CCD电视摄像机，其内部由FPA电荷耦合器件组成，具有体积质量小、功耗低、灵敏度高、使用寿命长等特点，搭配前视红外设备执行侦察任务时可实现24h实时获取图像情报，为地面操纵员的遥控驾驶提供可靠的辅助支持。近年来微电子技术的研发使CCD摄像机在可见光波段范围内的分辨率得到显著提高，同时还赋予其光电变焦功能，其中红外变焦摄像机可同时具备宽、中、窄与极窄视场，将其与定点摄像机配合使用可获取目标在极窄视场下的细节信息，还可实现同一区域内的即时切换，用于侦察多个目标的具体特征，配合固体光纤陀螺还能够进一步提高摄像机拍摄的稳定性与定位精度。
（2）红外载荷。红外载荷的指标参数囊括视场、分辨率、稳定精度、探测距离等几种类型，红外照相机的工作原理是通过借助红外行扫描仪将收集到的红外辐射投射在红外探测器中，利用获取到的红外图像信号调制光源，在感光胶片上实现红外图像的记录，还可利用红外图像信号进行视频通道的调制，并经由数据传输发送至地面接收站。以“影子200战术无人机”为例，该无人机由CCD电视摄像机、前视红外系统与激光测距机等构成，其中前视红外系统采用640×480锑化铟FPA，视场为2°-20°，稳定精度为5μrad-10μrad，常平架旋转速度为1000°/s。该无人机采用的光电/红外传感器的有效载荷质量为18.1/kg，探测能力较强，适用于执行大面积监视任务。
（3）激光雷达。激光雷达通过发出多个或连续激光波束实现对目标的扫描，获取到目标的形状、动态变化情况等精确信息，反映出相应的建筑物图像、地形、高度等数据。以64×64元多狭缝条纹管成像激光雷达为例，该雷达采用闪光泵浦倍频Nd:YAG作为发射机，视场为5.8°，空间采样结果为单像素750mm2，接收机孔径为42mm，可在空速为25节的状态下以30Hz的速率与每个像素40个距离块进行影像信息的采集，在连续拍摄状态下重叠部分为80％。
总之，光学成像、传感器等技术的研发创新使无人机设备的性能得到显著增强，为无人机在复杂战况下的侦察、监视等活动提供了技术支持。在此还需进一步加强对计算机、微电子等技术的研究，提高不同类型任务载荷传输的时效性与参数的可靠性，进一步提高无人机的任务执行率，实现安全可控飞行。