第1篇:无人机市场调研报告
无人机市场调研报告
成的完整系统称为无人机系统。
无人机系统可由单个无人机构成,也可由多个同型的无人机或由多型多个无人机共同构成。
(一)分类情况
无人机种类很多,不同的无人机可以完成不同的特殊任务。
一般来讲,可以按照“续航时间和航程分类”和“军事用途分类”两种方法进行分类。
1.按照续航时间和航程分类
根据航程、活动半径、续航时间和飞行高度不同,可分为长航时无人机(又称战略无人机)、中程无人机、近程无人机和短程无人机。
长航时无人机:长航时无人机是一种飞行时间长,能昼夜持续进行空中探测和执行其他任务的无人机。
长航时无人机又可分为高空型和中空型两类。
高空型飞行高度多在1800m以上,续航时间超过24小时,中空型飞行高度一般低于1100m,续航时间超过12小时。
在高空长航时无人机中,美国的“全球鹰”和“暗星”无人机最具代表性;中空长航时无人机中,美国的rQ-lA“捕食者”、“猎人”无人机、英国“凤凰”无人机等具有代表性。
中程无人机:中程无人机是一种活动半径为700~1000km左右,能在战前战后作大面积、快速侦查的无人机。
它的速度一般较高,为高亚音速或超音速,一般采用自主飞行,有高空型和中低空型两类。
中程无人侦察的代表机型主要有:美国的D—21、324型“金龟子”和350型无人机等。
短程无人机:短程无人机作战半径为150—350km左右,飞行速度为亚音速,多为小型无人机,适用于陆军的军、师级和海军陆战队的旅级部队,其代表机型主要有“瞄准手”、“不死鸟”、“玛尔特”、“猛犬”、“侦察兵”、“先锋”等。
近程无人机:近程无人侦察机活动半径在几km到几十km之间等。
中飞行速度为100—300k/h,飞行高度为2000—4000m,适用于陆军和海军陆战队的旅或营级部队以及小型舰艇的战地监视,能及时准确地使指挥员了解战场动态,如以色列的“微小—V型”、“短毛猎犬”无人侦察机。
2.按照军事用途分类
根据不同军事用途和作战任务,无人机又可分为靶机、无人侦察机、无人战斗机、通信中继无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机和校射引导机等类别。
靶机:靶机是发展较早的无人机,主要用来模拟各种飞机和导弹的飞行状态和攻击过程,鉴定各类航空武器的性能和训练战斗机飞行人员、高炮和地空导弹及雷达的操纵人员,也可用来研究空战和防空战术。
无人侦察机:无人侦察机是利用光电、红外、生化等手段对地面或海面目标进行战略战役和战术侦察,监视战场。
无人战斗机:携带有小型和大威力的精确制导武器、激光武器或反辐射导弹,主要任务是攻击、拦截地面和空中目标。
通信中继无人机:作为空中中继平台,增加信息传输距离,即利用无人机向其他军用机或陆、海军传送图像等信号,一般为安装了超高频或甚高频无线电通信设备的无人机。
诱饵无人机:诱使敌雷达等电子侦察设备开机,获取有关信息模拟显示假目标,引诱敌防空兵器射击,吸引敌火力,掩护己方机群突防。
电子对抗无人机:分为电子侦察无人机和电子干扰无人机,前者用来进行电子侦听与监视、截获、收集敌方的通信、指令及电子情报,后者用来对敌方的通信指挥系统进行无源和有源压制性或欺骗性电子干扰。
校射引导机:用来执行目标定位、火力校正、战果评估等任务。
(二)应用领域
在军事应用领域方面:无人机主要可用于情报侦察、战场监视、电子对抗、通信中继、军事测绘、火炮校射、气象探测、打击效果评估等任务;根据任务的不同,军用无人机可以使用不同的有效载荷,主要
包括数据传输与测控、目标探测、成像、光电、电子战、电子侦察、光电侦察以及敌我识别等类型。
随着技术的发展,无人机的军事应用较为广泛而深人,技术和性能已日臻完善,其承担的任务范围逐渐扩大,任务级别由战术级扩大到战役和战略级,任务性质由支援保障任务扩展到攻击作战任务。
在民用领域方面:由于无人机具有成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等优势,使得无人机在民用方面应用较广泛,主要应用市场包括:航空拍摄、航空摄影、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、核辐射探测、边境巡逻、应急救灾、农作物估产、农田信息监测、管道、高压输电线路巡查、野生动物保护、科研实验、海事侦察、鱼情监控、环境监测、大气取样、增雨、资源勘探、禁毒、反恐、警用侦查巡逻、治安监控、消防航拍侦查、通信中继、城市规划、数字化城市建设等多个领域,由于对航空产品对安全性的严格要求和航空管制的原因,使人们不敢问津。
在今后几年,将是通用航空事业和无人机事业发展的时代。
据分析,来几年我国至少要有数百架民用无人机的市场需求,无人机应用远景较好,但在现阶段相关应用还处于尚未形成规模的初级阶段。
二、国内外现状和发展趋势分析
(一)国外现状分析
据统计,截至20XX年,全世界共有51个国家、511家供应商、54个国际联合机构参与无人机的研制生产,其中美国、以色列、俄罗斯等国处于领先水平。
美国开始的时间最早,投人的人力和财力最大,研制的型号多达几十种,在历次战争中积累了无人机应用的丰富经验,在无人机技术领域一直处于领先地位。
美军在无人机平台及系统的发展方面,主要是围绕陆海空三军的需
要而发展相应的无人机平台以及平台装备。
美军对无人机的任务分级分为18项4个基本类别:
小型无人机:起飞重量小于25kg;
战术无人机:起飞重量在25kg—60kg;
战场(战役)无人机:起飞重量在25kg~600kg;
作战无人机:按攻击平台设计,带内埋炸弹舱或外部武器挂架,起飞重量600kg以上。结合蒂尔公司对无人机未来10年预测来看,可以总结出未来10年,美军对于无人机的需求:
1)从数量上来看,美军大量需要小型无人机及小型战术无人机。
这种无人机,用途明确单一,易损耗,单台套价值不高,所需载荷简单,主要执行战场战术侦察等任务;
2)对于战术无人机及中程长航时无人机,美军正在逐步将其定位
为战场主力机型,其将执行多样作战任务,并在多个机型上实现“察打”一体的功能;
3)对于诸如“全球鹰”高空长航时无人机,美军在未来10年需求量不是特别巨大,一方面是因为该型无人机科技含量高,单台套价格昂贵,另一方面美军将其定位为战略战役武器,在战场上将起到决定性作用。
亚太地区已正在逐步成为世界无人机发展又一热点地区,亚太地区各国无人机的发展情况各有不同,发展水平基本分为3个层级:
1)
是,必须装备探测与回避系统,以便它在民用空域中飞行时,不会同有人飞机或其他无人机相撞。
(二)国内现状分析
随着我国对无人机产品的研发投入不断加大,相关技术的不断成熟,以及对国外相关技术的引入,整体来看,国内无人机发展比较快,民企逐渐增多,在军事、民用等领域的应用范围越来越大,行业发展前景较好。
国内无人机的研究发展在总体设计、飞行控制、组合导航、中继数据链路系统、传感器技术、图像传输、信息对抗与反对抗、发射回收、生产制造和部队使用等诸多技术领域积累了一定的经验,具备一定的技术基础。
特别是近几年来,一批新型无人机装备相继研制成功并交付部队,无人机装备体系结构有了较大改善,现代化水平有了明显提高。
我国研制无人机已有40多年的历史,先后研制多种无
人机。
在无人机平台研发方面,军工企业、院校和民营企业都纷纷加人了无人机平台的研发行列。
尽管我国无人机产业近年来得到了长足的发展,但从总体上说,我国无人机装备同发达国家相比仍有一定差距,还不能完全适应高技术战争的要求。
(三)发展趋势分析
1.重视体系发展,融人整体作战效能的实现
无人机发展初期,无人机系统研制主要有两种主要方式:一种是先主要研制平台,平台定型后再考虑载荷;另一种是首先研制载荷,而后再考虑搭载什么平台。
随着无人机技术与产品的发展,用户更为重视无人机实现的使用效能,无人机研发将重点关注系统效能的实现,将平台、载荷、测控、传输等设备视为一个大系统开展论证、研制工作,而不再片面追求平台或载荷的能力。
2.平台与载荷的深度融合随着无人机技术与载荷技术的发展,以及用户对尺寸、重量要求的不断提高,无人机与功能载荷的集成度逐步提高,逐渐向深度融合的方向发展;出现了传感器共通、信息共享、硬件共用、结构共形、功能互为备份等新特点。
3.多样化、系列化发展
随着无人机系统在军、民两个领域的应用,无人机的优势愈为凸显,无人机产品的发展更为多样,且逞系列化发展的趋势。
为获得更长的航时、更高的可靠性和携载能力,战略无人机将向更大的外形尺寸发展,将可替代当前的有人高空机载预警监视和通信平台。
而战术无人机将会向更小的外形尺寸发展,以满足各种应用的需求。
同时,无人机向作战平台发展是未来战争的发展趋势,未来新型无人攻击机或多用途无人机将更加广泛地应用自
主目标截获与识别、精确制导、信息传感和高速数据链等先进技术和自动控制系统,从而提高无人机的作战能力。
此外,多种无人机都开展了系列化发展,满足用户在不同航程、不同空域、不同载荷能力间的个性化需求。
4.向集成化、多任务平台发展
搭载不同的载荷,无人机可以完成不同的任务。
为了更好地利用成熟的无人机平台,无人机研制更为注重对多种载荷、多种任务的适应性,力求实现一机多用。
5.对多机协同的适应性将成为无人机系统发展需首要考虑的问题将来,无人机的使用将更多体现出多机协同、有人无人协同、网络化作战的特点。
因此,无人机系统在设计之初就要充分考虑对网络化协同的适应性问题。
三、市场分析与预测
(一)国外市场
1.市场情况
据美国蒂尔公司预测:未来十年无人机仍将继续成为世界航空航天工业最具增长活力的市场,支出总额将超过940亿美兀。
同时在全球军用航空平台新交付价值中,无人机(不含微型无人机)
所占比重将从20XX年的8%提升到20XX年的巧%,而有人战斗机/攻击机/侦察机的比重将从45%下降到44%。
全球无人机(不含微型无人机)新交付数量占比将从20XX年的35%提升到20XX年的49%,有人战斗机/攻击机/侦察机的比重将从15%下降到14%(见图五)。
照此趋势发展,无人机将在不远的将来成为航空主战装备,无人机等新作战装备将迎来对传统装备的替代过程,以色列空军就规划在2030年打造一支无人机占50%以上的新型空军机队。
据《航宇周刊》分析,无人系统、情报侦察设备、网络安全等新兴细分领域将是近期欧、美各大航宇防务制造商开展战略转型的主要方向,并将成为未来20年增长最快的航宇防务业务领域。
按价值量计,民用无人机需求量仅占世界总需求量的7.5%,中空长航时无人机、高空长航时无人机所占比重最高,分别达35%、23.3%;按数量计,微小型无人机占市场比重最大,达69.5%,民用无人机居
2.主要目标市场
从国外市场来看,目前非洲、中东、东南亚、南美等传统军贸市场的当前,国内无人机在军事领域方面正得到大量应用。
无人机系统在军事领域方面有如下几方面的市场应用:
①目标探测与侦察无人机系统,包括:电子侦察、光电侦察、雷达探测与成像、多功能侦察等无人机系统;
②电子战无人机系统,包括:电子对抗无人机、光电对抗无人机、多功能对抗无人机等系统;
③无人作战飞机,包括:无人作战飞机、多用途无人作战飞机等。
2)民用无人机市场
国内民用无人机市场正在处于稳步增长过程,具有较大的市场潜力,在当前和未来,民用无人机的主要应用市场在:数字化城市勘探与测绘、海防监视、边防巡查、气象探测、地质勘探、摄影、防灾减灾、缉私反恐等领域都具有广泛的应用前景。
2.主要目标市场
从国内民用无人机的市场来看,无人机的应用需求正在逐步增加,但更多是低端为主、实验试用为主,尚未形成稳定的市场。
行业单位在加大成本控制、应用研究和市场策划的基础上,以军转民用的中端无人机系统,并提供一体化解决方案,是开拓市场较好的选择。
从市场总体需求情况看,根据美国等先进国家的经验,按价值量计算,中空长航时、高空长航时无人机的市场需求总量占总市场需求量的约60%;按数量计算,民用无人机的市场需求占总需求量的12%,微小型无人机占69.5%。
而这四类飞机中,除了高空长航时飞机外,其他无人机平台的研制难度都不大。
据了解,“十二五”期间,国家环境管理对无人机航空遥感具有大量需求,目前正在参照国内外通行的“航天不足航空补”这一做法,大力发展环境保护航空无人机遥感技术,同时探索无人机航空遥感监测与卫星遥感监测、地面监测的耦合机制,推进“天-空-地”一体化的先进环境监测预警体系建设。
无人机的发展前景乐观勿庸置疑,近年来无人机一直是各大航展上吸引眼球的亮点,但国际军贸市场尚处于探索观望期,许多无人机进口国都采取小规模采购方式,摸索试用。
当前除了美、欧、以色列等起步早且取得实战经验的“无人机研发大国”,对于大多数无人机基础较弱的国家而言,短期内对于无人机的装备和应用上仍是关注大于行动。
目前无人机国际市场规模还很小,因此,立足于自身的技术特长,中空长航时无人机、民用无人机、微小型无人机是较为适合的产品对象。
这类无人机平台技术简单且平台成本低,可装载多种载荷,同时,这类产品出口限制较低,具有较强的军民两用性,可以灵活地投人国内、国际两个市场,最终进人高端无人机系统市场。
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第2篇:某无人机市场调研报告
xx年无人机市场调研报告范文
无人机市场调查报告
该报告将结合中航文创园发展无人机产业,从当前以及未来国内外无人机发展趋势和对无人机系统的需求,针对无人机系统的发展方向、发展目标、主要发展技术以及无人机系统发展路线图等方面进行了全面、系统的调研, 为中航文创园发展无人机系统产业提供支撑。
一、基本概念
无人机是不搭载操作人员,采用空气动力为飞行器提供升力,能够自动飞行或远程引导,可一次性或多次重复使用,携带各类有效载荷的有动力空中飞行器。
无人机要完成相应任务,需与任务载荷、测控与信息传输系统、地面保障系统等配合工作,无人机与以上各类设备组成的完整系统称为无人机系统。
无人机系统可由单个无人机构成,也可由多个同型的无人机或由多型多个无人机共同构成。(一)分类情况
无人机种类很多, 不同的无人机可以完成不同的特殊任务。
一般来讲, 可以按照“续航时间和航程分类” 和“军事用途分类” 两种方法进行分类, 分类示意如图2 所示。1.按照续航时间和航程分类
根据航程、活动半径、续航时间和飞行高度不同, 可分为长航时无人机(又称战略无人机)、中程无人机、近程无人机和短程无人机。长航时无人机: 长航时无人机是一种飞行时间长, 能昼夜持续进行空中探测和执行其他任务的无人机。
长航时无人机又可分为高空型和中空型两类。
高空型飞行高度多在1 8 0 0 m以上, 续航时间超过24 小时, 中空型飞行高度一般低于1 10 0 m,续航时间超过12 小时。
在高空长航时无人机中, 美国的“ 全球鹰” 和“ 暗星”无人机最具代表性;中空长航时无人机中, 美国的R Q-lA“捕食者”、“猎人”无人机、英国“凤凰”无人机等具有代表性。
中程无人机:中程无人机是一种活动半径为70 0~10 0 0k m左右,能在战前战后作大面积、快速侦查的无人机。
它的速度一般较高,为高亚音速或超音速,一般采用自主飞行,有高空型和中低空型两类。
中程无人侦察的代表机型主要有:美国的D-21、324 型“ 金龟子” 和350 型无人机等。
短程无人机:短程无人机作战半径为15 0-3 5 0k m 左右,飞行速度为亚音速,多为小型无人机,适用于陆军的军、师级和海军陆战队的旅级部队,其代表机型主要有“瞄准手”、“不死鸟”、“玛尔特”、“猛犬”、“侦察兵”、“先锋”等。
近程无人机:近程无人侦察机活动半径在几km 到几十km 之间等。
中飞行速度为10 0-3 0 0k/h,飞行高度为2000-4000m,适用于陆军和海军陆战队的旅或营级部队以及小型舰艇的战地监视,能及时准确地使指挥员了解战场动态,如以色列的“ 微小-V型”、“短毛猎犬”无人侦察机。2.按照军事用途分类
根据不同军事用途和作战任务,无人机又可分为靶机、无人侦察机、无人战斗机、通信中继无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机和校射引导机等类别。
靶机:靶机是发展较早的无人机, 主要用来模拟各种飞机和导弹的飞行状态和攻击过程,鉴定各类航空武器的性能和训练战斗机飞行人员、高炮和地空导弹及雷达的操纵人员,也可用来研究空战和防空战术。
无人侦察机:无人侦察机是利用光电、红外、生化等手段对地面或海面目标进行战略战役和战术侦察,监视战场。
无人战斗机:携带有小型和大威力的精确制导武器、激光武器或反辐射导弹,主要任务是攻击、拦截地面和空中目标。
通信中继无人机:作为空中中继平台,增加信息传输距离,即利用无人机向其他军用机或陆、海军传送图像等信号,一般为安装了超高频或甚高频无线电通信设备的无人机。
诱饵无人机:诱使敌雷达等电子侦察设备开机,获取有关信息模拟显示假目标,引诱敌防空兵器射击,吸引敌火力,掩护己方机群突防。
电子对抗无人机:分为电子侦察无人机和电子干扰无人机,前者用来进行电子侦听与监视、截获、收集敌方的通信、指令及电子情报,后者用来对敌方的通信指挥系统进行无源和有源压制性或欺骗性电子干扰。
校射引导机:用来执行目标定位、火力校正、战果评估等任务。(二)应用领域
在军事应用领域方面:无人机主要可用于情报侦察、战场监视、电子对抗、通信中继、军事测绘、火炮校射、气象探测、打击效果评估等任务;根据任务的不同,军用无人机可以使用不同的有效载荷,主要
包括数据传输与测控、目标探测、成像、光电、电子战、电子侦察、光电侦察以及敌我识别等类型。
随着技术的发展,无人机的军事应用较为广泛而深人,技术和性能已日臻完善,其承担的任务范围逐渐扩大,任务级别由战术级扩大到战役和战略级,任务性质由支援保障任务扩展到攻击作战任务。
在民用领域方面:由于无人机具有成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等优势,使得无人机在民用方面应用较广泛,主要应用市场包括:航空拍摄、航空摄影、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、核辐射探测、边境巡逻、应急救灾、农作物估产、农田信息监测、管道、高压输电线路巡查、野生动物保护、科研实验、海事侦察、鱼情监控、环境监测、大气取样、增雨、资源勘探、禁毒、反恐、警用侦查巡逻、治安监控、消防航拍侦查、通信中继、城市规划、数字化城市建设等多个领域, 由于对航空产品对安全性的严格要求和航空管制的原因,使人们不敢问津。在今后几年,将是通用航空事业和无人机事业发展的时代。
据分析,来几年我国至少要有数百架民用无人机的市场需求,无人机应用远景较好,但在现阶段相关应用还处于尚未形成规模的初级阶段。
二、国内外现状和发展趋势分析 (一)国外现状分析
据统计,截至xx年,全世界共有51个国家、511家供应商、54个国际联合机构参与无人机的研制生产,其中美国、以色列、* 等国处于领先水平。
美国开始的时间最早,投人的人力和财力最大,研制的型号多达几十种,在历次战争中积累了无人机应用的丰富经验,在无人机技术领域一直处于领先地位。
美军在无人机平台及系统的发展方面,主要是围绕陆海空三军的需
要而发展相应的无人机平台以及平台装备。
美军对无人机的任务分级分为18 项4 个基本类别: 小型无人机:起飞重量小于2 5 kg;战术无人机:起飞重量在2 5 kg-60 k g;战场(战役)无人机:起飞重量在2 5 kg~6 0 0 kg;作战无人机:按攻击平台设计,带内埋炸弹舱或外部武器挂架,起飞重量6 0 0 kg 以上。结合蒂尔公司对无人机未来10 年预测来看,可以总结出未来10 年,美军对于无人机的需求: 1)从数量上来看,美军大量需要小型无人机及小型战术无人机。
这种无人机,用途明确单一,易损耗,单台套价值不高,所需载荷简单,主要执行战场战术侦察等任务;2)对于战术无人机及中程长航时无人机,美军正在逐步将其定位
为战场主力机型,其将执行多样作战任务,并在多个机型上实现“察打” 一体的功能;3)对于诸如“全球鹰”高空长航时无人机,美军在未来10 年需求量不是特别巨大,一方面是因为该型无人机科技含量高,单台套价格昂贵,另一方面美军将其定位为战略战役武器,在战场上将起到决定性作用。
亚太地区已正在逐步成为世界无人机发展又一热点地区,亚太地区各国无人机的发展情况各有不同,发展水平基本分为3 个层级: 1)第一级: 澳大利亚、新加坡和韩国;2)第二级: 中国、日本和印度;3)第三级: 马来西亚、印尼、泰国
亚太地区多个国家都与一些拥有先进无人机技术的北约国家保持着密切联系,这也使得亚太地区一些主要军事国家的无人机研制和装备进展迅猛,越来越多的高技术、新概念无人机系统和技术开始在亚太地区生根发芽。
在民用领域,各国特别是美国民用无人机的应用正在迅速升温。目前用于民用任务的无人机除少量专门发展的型号外,大多都由军用无人机修改而成。
一些大中型长航时军用无人机,如“捕食者” 和“ 全球鹰”在修改后,也将广泛应用于民用领域,包括无人机用于灭火和全球变暖研究、美国国土 * 扩大无人机应用等。
但是,要进一步扩大民用无人机的应用,最重要的一点是,必须装备探测与回避系统,以便它在民用空域中飞行时,不会同有人飞机或其他无人机相撞。(二)国内现状分析
随着我国对无人机产品的研发投入不断加大,相关技术的不断成熟,以及对国外相关技术的引入,整体来看,国内无人机发展比较快,民企逐渐增多,在军事、民用等领域的应用范围越来越大,行业发展前景较好。
国内无人机的研究发展在总体设计、飞行控制、组合导航、中继数据链路系统、传感器技术、图像传输、信息对抗与反对抗、发射回收、生产制造和部队使用等诸多技术领域积累了一定的经验,具备一定的技术基础。
特别是近几年来,一批新型无人机装备相继研制成功并交付部队,无人机装备体系结构有了较大改善,现代化水平有了明显提高。
我国研制无人机已有40 多年的历史,先后研制多种无人机。
在无人机平台研发方面,军工企业、院校和民营企业都纷纷加人了无人机平台的研发行列。尽管我国无人机产业近年来得到了长足的发展,但从总体上说,我国无人机装备同发达国家相比仍有一定差距,还不能完全适应高技术战争的要求。(三)发展趋势分析
1.重视体系发展,融人整体作战效能的实现
无人机发展初期,无人机系统研制主要有两种主要方式:一种是先主要研制平台,平台定型后再考虑载荷;另一种是首先研制载荷,而后再考虑搭载什么平台。
随着无人机技术与产品的发展,用户更为重视无人机实现的使用效能,无人机研发将重点关注系统效能的实现,将平台、载荷、测控、传输等设备视为一个大系统开展论证、研制工作,而不再片面追求平台或载荷的能力。
2.平台与载荷的深度融合随着无人机技术与载荷技术的发展,以及用户对尺寸、重量要求的不断提高,无人机与功能载荷的集成度逐步提高,逐渐向深度融合的方向发展;出现了传感器共通、信息共享、硬件共用、结构共形、功能互为备份等新特点。3.多样化、系列化发展
随着无人机系统在军、民两个领域的应用,无人机的优势愈为凸显,无人机产品的发展更为多样,且逞系列化发展的趋势。为获得更长的航时、更高的可靠性和携载能力,战略无人机将向更大的外形尺寸发展,将可替代当前的有人高空机载预警监视和通信平台。
而战术无人机将会向更小的外形尺寸发展,以满足各种应用的需求。
同时,无人机向作战平台发展是未来战争的发展趋势,未来新型无人攻击机或多用途无人机将更加广泛地应用自主目标截获与识别、精确制导、信息传感和高速数据链等先进技术和自动控制系统,从而提高无人机的作战能力。
此外,多种无人机都开展了系列化发展,满足用户在不同航程、不同空域、不同载荷能力间的个性化需求。4.向集成化、多任务平台发展
搭载不同的载荷,无人机可以完成不同的任务。
为了更好地利用成熟的无人机平台,无人机研制更为注重对多种载荷、多种任务的适应性, 力求实现一机多用。
5.对多机协同的适应性将成为无人机系统发展需首要考虑的问题 将来,无人机的使用将更多体现出多机协同、有人无人协同、网络化作战的特点。
因此,无人机系统在设计之初就要充分考虑对网络化协同的适应性问题。
三、市场分析与预测 (一)国外市场 1.市场情况
据美国蒂尔公司预测:未来十年无人机仍将继续成为世界航空航天工业最具增长活力的市场,支出总额将超过940 亿美兀。
同时在全球军用航空平台新交付价值中,无人机(不含微型无人机)所占比重将从2 01 0 年的8 % 提升到2 0 18 年的巧%,而有人战斗机/ 攻击机/ 侦察机的比重将从45 % 下降到44%。
全球无人机(不含微型无人机)新交付数量占比将从20 10 年的35 % 提升到2 0 18 年的49 %,有人战斗机/ 攻击机/侦察机的比重将从15% 下降到14 %(见图五)。
照此趋势发展,无人机将在不远的将来成为航空主战装备,无人机等新作战装备将迎来对传统装备的替代过程,以色列空军就规划在20 30 年打造一支无人机占50 % 以上的新型空军机队。
据《航宇周刊》分析,无人系统、情报侦察设备、网络安全等新兴细分领域将是近期欧、美各大航宇防务制造商开展战略转型的主要方向,并将成为未来20年增长最快的航宇防务业务领域。
按价值量计,民用无人机需求量仅占世界总需求量的7.5%,中空长航时无人机、高空长航时无人机所占比重最高,分别达35 %、23.3%;按数量计, 微小型无人机占市场比重最大,达69.5 % , 民用无人机居第二位,为12 %。同时蒂尔公司强调,目前世界民用无人机尚未形成实质性的市场,预计在未来10 年,随着需求的增长和管理措施的完善,世界民用无人机市场将逐渐形成,市场也将逐步培养。
一旦民用无人机的耐久性和使
用成本等实际问题得到解决,民用无人机市场将有可能出现显著增长。
预计未来十年民用无人机市场份额约为85.6 亿美元。2.主要目标市场
从国外市场来看,目前非洲、中东、东南亚、南美等传统军贸市场的第三世界国家,对军用无人机都有需求,但除南非、巴西等国拥有无人机工业体系,阿联酋、马来西亚、埃及等国家通过自研或合作引进开发出一些无人机产品外,大部分国家都没有无人机研制生产能力,甚至没有服役装备军用无人机。
据初步了解,多个国家都提出了中小型无人机的市场需求意向,主要是用于战场侦查,边境巡逻等目的,因此这些国家可以作为主要的目标市场进行开拓。(二)国内市场 1.市场情况 1)军用无人机市场
在军事领域,无人机有着广泛地应用。
当前,国内无人机在军事领域方面正得到大量应用。
无人机系统在军事领域方面有如下几方面的市场应用: ①目标探测与侦察无人机系统,包括:电子侦察、光电侦察、雷达探测与成像、多功能侦察等无人机系统;②电子战无人机系统,包括:电子对抗无人机、光电对抗无人机、多功能对抗无人机等系统;③无人作战飞机,包括:无人作战飞机、多用途无人作战飞机等。2)民用无人机市场
国内民用无人机市场正在处于稳步增长过程,具有较大的市场潜力,在当前和未来,民用无人机的主要应用市场在:数字化城市勘探与测绘、海防监视、边防巡查、气象探测、地质勘探、摄影、防灾减灾、缉私反恐等领域都具有广泛的应用前景。2.主要目标市场
从国内民用无人机的市场来看,无人机的应用需求正在逐步增加,但更多是低端为主、实验试用为主,尚未形成稳定的市场。
行业单位在加大成本控制、应用研究和市场策划的基础上,以军转民用的中端无人机系统,并提供一体化解决方案,是开拓市场较好的选择。
从市场总体需求情况看,根据美国等先进国家的经验,按价值量计算,中空长航时、高空长航时无人机的市场需求总量占总市场需求量的约60 %;按数量计算,民用无人机的市场需求占总需求量的12 %,微小型无人机占69.5%。而这四类飞机中,除了高空长航时飞机外,其他无人机平台的研制难度都不大。
据了解,“十二五”期间,国家环境管理对无人机航空遥感具有大量需求,目前正在参照国内外通行的“航天不足航空补”这一做法,大力发展环境保护航空无人机遥感技术,同时探索无人机航空遥感监测与卫星遥感监测、地面监测的耦合机制,推进“天-空-地”一体化的先进环境监测预警体系建设。
无人机的发展前景乐观勿庸置疑,近年来无人机一直是各大航展上吸引眼球的亮点,但国际军贸市场尚处于探索观望期,许多无人机进口国都采取小规模采购方式,摸索试用。
当前除了美、欧、以色列等起步早且取得实战经验的“无人机研发大国”,对于大多数无人机基础较弱的国家而言,短期内对于无人机的装备和应用上仍是关注大于行动。
目前无人机国际市场规模还很小,因此,立足于自身的技术特长,中空长航时无人机、民用无人机、微小型无人机是较为适合的产品对象。
这类无人机平台技术简单且平台成本低,可装载多种载荷,同时,这类产品出口限制较低,具有较强的军民两用性,可以灵活地投人国内、国际两个市场,最终进人高端无人机系统市场。
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第3篇:无人机人才需求调研报告
玉溪技师学院 玉溪工业财贸学校
低空无人机操控技术专业人才需求
调研报告
2022年8月
摘 要
为了解当地及周边地区相关企业和低空无人机操控技术专业技能型人才规格和数量需求,掌握低空无人机操控技术专业毕业生就业现状和职业发展情况,实现技能型人才培养和行业需求对接,保证人才培养质量,服务产业升级发展,特开展低空无人机操控技术专业人才需求及毕业生就业调查。
调查对象:一是中等职业学校低空无人机操控技术专业毕业生可能服务的相关行业企业;二是联办学校低空无人机操控技术专业毕业生;三是行业从业人员。
调查目的:一方面为了了解相关企业对低空无人机操控技术专业人才的需求数量、规格要求以及招聘途径、内部人才培养途径以及与学校合作意向等问题;另一方面为了摸清毕业生的就业情况、薪酬水平、岗位职责、职业生涯发展情况等。
由于调查范围较广,本调查采用组织教师下企业实地调研,与企业部门领导、工程技术人员、一线职工及本专业毕业生进行座谈、讨论,企业现状参观,现场提问并发放调研表及调研问卷。在对毕业生跟踪调查中,共发出100张调查问卷,收回98张;在对行业调查中,共发出20张调查问卷,收回19张;在对家长调查表中,共发出100张调查表,收回91张。
通过座谈、讨论、参观和对调查问卷的汇总和分析,得出了调研结论,为低空无人机操控课程设置和人才培养模式改革提供了坚实的基础。
一、调研背景及目的(一)调研背景
为我市提供更多就业机会,天津博诺机器人与我校开展校企合作,培养低空无人机操控技术专业人才。后期将引进低空无人机操控相关企业进驻玉溪市,提升我市工业水平。
低空无人机操控技术是一门新兴的综合性技术,自在我国推广和应用以来,在军用和民用技术领域获得了广泛应用。在具体应用中,低空无人机也成为我国国防建设、地质勘测、电网巡视、高速公速巡查、气象检测、海事巡逻等多个领域所采用的作业手段和提升产业规模水平发展的工具。甚至在近几年的几场国际局部战争中均大批量的使用了无人机,可以预见的是无人机在未来战场上的用途将越来越大,它必然会成为世界各军事大国武器装备发展的重点。
(二)调研目的通过深入行业和企业走访管理人员、专业工程技术人员、生产一线的技术工人及毕业生,进行调查分析,为增设低空无人机操控技术专业及专业定位、专业建设提供基本依据。
1.通过调研进一步明确低空无人机操控发展趋势及专业人才的需求状况;
2.根据行业对低空无人机操控技术专业人才的需求,确定是否增设专业、专业定位、专业建设与校企合作;
3.明确低空无人机操控技能型人才的能力要求、需求层次、招聘途径、内部人才培养途径;
4.了解毕业生的就业情况、薪酬水平、岗位职责、知识技能应
3 用情况等问题;
5.增强学校与企业的联系,进一步完善校企合作。
二、调研对象、方法、内容
(一)调研对象
本次调研对象为企业管理人员、工程技术人员、生产一线的技术工人及天津现代职业技术学院培养的毕业生。
企业调研对象分为:国有企业,合资企业,集体企业和私营企业。调研企业以天津和深圳地区的企业为主,主要是最近几年学校毕业生的主要去向企业。直接参观走访的企业和学校为天津博诺机器人技术有限公司和天津现代职业技校学院和等。
(二)调研方法
1.网络收集资料。收集行业发展资料、博诺机器人技术有限公司资料及天津现代职业技术学院相关专业建设情况、我国低空无人机操控技术行业发展前景分析等;
2.问卷调查。问卷调查用人单位、毕业生及家长的相关信息;
3.访谈、考察、实地参观。通过上门访谈、实地考察的方式了解用人单位、兄弟学校、毕业生的相关信息;
4.组织研讨会。组织由校内教师和合作单位专家参与的多种研讨会,研究专业增设及专业建设相关工作。
(三)调研内容
1.了解企业规模、性质、人员构成等基本情况;
2.了解行业企业对急需人才应具备的知识、操作技能、职业道
4 德、学历、特长等要求及人才需求情况;
3.对生产设备和工作场所进行调研,如车间设备、产品的调查,还有办公环境的调查;
4.对低空无人机操控的工作流程进行调研,了解学生上岗后的具体工作流程;
5.对兄弟学校的办学理念、专业设置、教学活动、师资队伍结构、校企合作程度等进行调查;
6.大英县中等职业技术学校低空无人机操控技术专业毕业生就业情况;
7.了解家长对子女的专业选择、就业期望、未来发展和对我校的专业设置的建议。
三、调研数据分析
调研过程中得到了广大毕业生和用人单位的大力支持与配合,毕业生和有关人员都很认真、客观地填写了问卷上的各个项目。调查问卷统计结果基本达到了调研目的,为学校在专业申报、课程设置、教材开发、教学方法、毕业生就业指导等方面提供了极其重要的依据。
(一)行业发展趋势与专业人才数量需求
无人机除了在军事领域中执行侦察、监视、火力打击、通信等多种任务外,在民用领域亦可完成灾害评估、地质勘测、航拍航测、警用高速公路巡查、森林防火、海事巡逻等多种任务。另外,在泥石流、地震、风暴等自然灾害中,无人机通过及时快速的传递信息,5 也发挥了极其重要的作用,已经成为我们人类对抗自然灾害不可或缺的工具。由此可见,无论在军事还是民用领域或是抵御自然灾害中,低空无人机的应用越来越广泛,因此也带来了大量的低空无人机操控及应用人才的需求。
仅以测绘行业为例,在全国范围内推广应用固定翼轻型无人机航摄系统,为国家应急救灾等工作提供数据获取手段,是国家测绘局的一项重点工作。仅2022年,就有16个省、市航测单位装备了无人机航摄系统,这也标志着曾在汶川大地震抗震救灾及灾后重建中发挥重要作用的无人机航摄系统已开始全面装备测绘单位,但是目前国内无人机操控手及相应的地勤人员、航测数据处理人员均由一些社会培训机构短期培训而成,不仅在数量上无法满足当前的社会需求,在人才质量上也无法满足用人单位的要求。在其他无人机应用领域中也出现了此类的人才短缺现象,严重制约着企业产业升级、安全作业、成本节约等方面的发展。
因为低空无人机操控企业不会直接招聘普工,急需经过培训的专业人才,据行业统计和预测,今后全国低空无人机操控行业技能型人才年需求量约30万人。目前除部分高校开设了低空无人机操控技术专业外,专门培养低空无人机操控技能型人才。
(二)低空无人机操控企业专业人才需求分析
此次共调研企业10家,发放《低空无人机操控技术专业企业人才需求调查问卷》20份,收回有效问卷19份;发放《低空无人机操控技术专业毕业生调查问卷》100份,收回有效问卷98份;发放《低空无人机操控技术专业学生家长调查问卷》100份,收回有效问卷
6 91份。
本次调研企业中,有2家国有企业,有1家集体企业,有15家私营企业,合资企业2家,均为低空无人机操控企业。
企业招聘人才侧重因素的调研中,我们设计了工作经验、学历、职业资格等级、个人修养、其他等5个选项,经分析整理发现企业更看重的是人才的职业资格等级和工作经验。对于生产岗位人才需求,总体趋势是:技术工人的人才层次集中在中职毕业生和具有中级职业资格等级证书者,动手能力强,胜任操作岗位快;管理人员集中在高职和本科学生,做事成熟。
调研数据统计结果显示,企业生产技术人员主要工作岗位分布为:生产流程设计8%,产品制造75%,品质管理10%,售后服务7%。学生毕业后胜任工作时间,通过对大英县中职校毕业生问卷调查表分析,学生毕业后即可胜任工作的占78%,一个月后胜任工作的占16%,三个月胜任工作的占6%。说明经过学校培训,毕业生能立即或很快胜任低空无人机操控相关岗位工作。
(三)低空无人机操控技术专业毕业生现状分析
根据毕业生调查结果统计,目前大英县中职校毕业生从事低空无人机操控技术专业工作的人员,年龄平均19.8岁,平均月薪4500元左右,大大高于同龄其他工种的工人。岗位集中在生产一线,生产流程设计8%,产品制造75%,品质管理10%,售后服务7%。
在企业对中职毕业生能力要求中,90%以上的企业最看重学生的岗位操作能力,其次是工作态度。企业目前招聘人员的途径主要是以学校毕业生招聘和劳动市场招聘为主,劳动市场招聘一般是熟练
7 技术工人,学校应届毕业生一般需进行一段时间的顶岗实习才能胜任工作。大中型企业急需经过学校系统培训的专业人才。
四、调研总结
(一)人才需求和就业情况
根据以上调查、统计数据和分析,可以得出如下结论: 1.低空无人机操控技术专业是高科技产业、朝阳产业,专业人才需求量大。我市引进相关产业后,需要大量经学校系统培养的专业人才。在我校开设低空无人机操控技术专业是大有发展前途的,将为地方经济发展培养专门人才。
2.毕业生普遍认为大英县中职校目前开设的课程比较合理,能够基本满足现在的岗位需要,建议多增加实习,尤其是生产性实习或企业顶岗实习。
3.低空无人机操控技术专业毕业生的就业环境和待遇。现有大中型企业就业方面的法律意识强,管理比较规范,因此就业环境好,工资待遇较高,目前起薪不低于4000元,企业缴纳五险一金。
4.企业对毕业生的使用培养情况。在毕业生的使用和培养方面,绝大部分企业都是非常重视的。对新就业的毕业生,采用岗前培训,让其充分了解企业;对已上岗的毕业生,安排师傅传帮带,让他们尽快熟练工作。专业技术强、动手能力强的毕业生受到普遍欢迎。
(二)人才培养方向定位
1.企业对证书要求。中职毕业证书和职业资格等级证书,特别欢迎具有中级以上的低空无人机操控职业资格等级证书。
8 2.企业急需一线技能型人才,主要集中在生产流程设计(8%),产品制造(75%),品质管理(10%),售后服务(7%)。企业不仅需要大批生产一线操作工人,也需要一些既有技术又能沟通和管理的全能型人才,以满足生产与管理的要求,企业对中职生在职业道德、人文修养等方面也提出了更高的期望。
3.企业对于校企合作共同培养学生表现出很大兴趣。通过本次调研,更多的企业表达出合作意向,他们希望企业人才培养工作可以与学校合作完成,使人才培养的目标和方法更有针对性,培养的人才更能够适应岗位需求,到企业上岗后能够快速地胜任工作。
(三)对本专业建设的建议
调研过程中发现,众多企业人才匮乏,严重制约企业的发展与壮大,未来几年低空无人机操控技术专业人才需求旺盛。
1.对人才培养模式创新的建议
不断深化产教融合、校企合作,积极探索构建“双主体育人、双导师教学、双身份学习”的现代学徒制,努力提升技术技能型人才培养的适应性、针对性和有效性。坚持“教、学、做”合一的教学原则,增强教学的实践性、针对性和实效性。形成以生产过程为主线、学生技能为重点的分阶段递进式教学模式。通过校内实训基地全真模拟训练和校外实训基地组织顶岗实习,实现校内实训、校外顶岗实习、工学过程紧密结合,提高学生适应职业岗位的能力;主要培养学生的专门化技能,开展以企业岗位生产任务为内容的训练,以校企共建校外实训实习基地为平台,组织毕业顶岗实习,使学生的专业技能达到一个更高的水平。
9 2.对完善课程体系的建议
构建科学的课程体系,满足企业岗位能力需求。按照“实用、适度、够用”的标准设置课程。在课程开发上,应该采用“精简、压缩、增加、综合”的方法,精简重复交叉的内容,压缩不必要的内容,增加与专业能力培养密切相关且应用广泛的课程,把培养某项综合能力所需的课程内容按照知识点和技能点加以筛选综合,形成新课程。目前开设低空无人机操控技术专业的四个方向:生产流程设计,产品制造,品质管理,售后服务。
3.对专业课程教材开发的建议
在中国低空无人机操控行业协会指导下,聘请行业专家、院校教授指导,由我校开发教材。综合课程的教材要将相关领域的专业知识和职业能力要求进行整合,突出专业知识和职业能力的综合应用,突出生产和职业活动的实际需要,突出新知识、新技术运用。项目课程的教材要从简单到复杂,从单一到综合,构建项目式教材的体系,并进行编写,也可以直接将企业典型真实的课题作为教材的内容。项目课程教材内容更应该是完成工作任务(项目)的任务书,至于学生在实施项目的过程中所需的更多的知识,可以在教师和师傅的指导下自主地通过其它多种途径获得,包括学科型的教材,或由教师适当讲解,但不必由教师包办或系统讲授。项目课程的教材必须是动态的,应不断修改,及时将职业活动中体现新知识、新技术、新工艺、新方法运用的工作任务引入到教学中。
4.对教学方式的建议
进一步强化实践教学。根据培养目标和职业技能鉴定考核的要
10 求,围绕“一专多能、一生多证”,建立以基本技能、专业技能、综合技能实训三大模块为主线的实践教学体系。一年级主要进行基本技能实训,使学生对所学基础理论知识有更深刻的认识和理解,并掌握本专业的基本操作技能;二年级主要进行专业技能实训,使学生熟练掌握本专业要求的专业技能,实训时间不低于4个月;三年级主要进行综合技能实训,进入相应岗位顶岗实习不低于4个月,让学生参加职业技能鉴定考核,获得相应的职业资格证书,并利用产学结合,让学生参与生产及就业环节,毕业后能尽快顺利地适应工作。
5.对实训基地建设的建议
进一步加强校内外实训基地建设,深化校企合作,引进企业先进的生产工艺和企业文化,推进工学结合的人才培养模式改革。由遂宁英创力电子科技有限公司在我校投资建设实训基地。根据企业生产流程需要,在我校建立完整的实训生产线,满足学生实训需要。
6.对师资队伍建设的建议
坚持培养和引进相结合的原则,逐步优化师资结构,建设“双师”结构优化和“双师”素质优良的教学团队;培养一批集理论水平、实践动手能力、教学能力于一身,具有创新精神的骨干教师;聘请企业中具有丰富实践经验的技术骨干来校教学,建设一支稳定的兼职教师队伍。
7.对毕业生就业的建议
以培训基地为载体,强化学生的质量意识、效益意识、执行意识、创新意识的培养,塑造学生的职业精神,提高学生的职业技能,11 引导学生向“学徒—准员工—员工—优秀员工”发展。做到招生即招工,毕业即就业。学生入学即与企业签订培养及就业协议,确保100%对口就业,支持学生创业,确保毕业生就业起薪不低于4000元。
8.对校企合作、校校合作的建议
依托天津博诺机器人技术有限公司组建的由相关企业和职业院校组成的全国低空无人机操控技术专业教学联盟,企业出技术、设备,选派专业教师,为学生参加实训实习提供符合法律规定的实训条件和学习保护措施;由学校出场地、厂房、教学及生活用房及配套设施。充分利用天津现代职业技术学院的师资阵容强、成才渠道多、薪资待遇高的优势,开展深度合作。吸纳各联盟单位先进的办学理念和科学的管理制度,资源共享、优势互补。
第4篇:无人机研发报告
无人机研发报告
飞行器可用于民用事业、满足国防需求,也可以开发和利用航空资源,国内外对飞行器都进行了大量的研究飞行器的研究主要分为三个类型,固定翼机、旋翼机和扑翼机。无人飞行器(UAV)自主飞行的技术多年来一直 是航空领域研究的热点,并且在实际应用中存在 大量的需求,例如军事(侦察目标捕获与营救任务等),科学数据采集(地质、林业勘探、农业病虫害防治等),视频监控(航拍FPV、影视制作等)等。利用无人飞行器来完成上述任务可以大大降低成本和提高人员安全保障。四轴飞行器具备VTOL(Vertical Take-Off and Landing,垂直起降)飞行器的所有优点,又具备无人机的造价低、可重复性强以及事故代价低等特点,具有广阔的应用前景。它是无人飞行器(UAV)的一种特殊机型,其具有十字排列的四个螺旋桨方便起飞与控制,在低空低速状态,可以在狭小的空间里执行任务。与其他无人机比较,由于结构简单,方便携带且维护成本低。无人自主飞行平台能够自主飞行并完成相应任务,与通用有人飞机相比,其造价低廉,可维护性,使用费用都具有明显优势。在近年来的历次战争中,发挥着重要作用,在民用方面与救灾领域运用前景广阔,例如无人机可在发生灾害后及时实施监控灾情,对救灾和灾害处理产生有益影响。因此对于四轴飞行器的研究具有重大的现实意义。
四旋翼结构最早在20世纪初就已经出现,对于当时的科技水平人们尝试了许多方法,都没很好的完成控制飞行。直到上世纪90年代,随着微型计算机、传感器、通讯技术、能源以及控制理论的发展,给四旋翼的发展带来了质的飞跃,四旋翼的研究已经成为时代的热点。
20世纪90年代之后,随着微机电系统(MEMS)研究的成熟,几克重的MEMS惯性导航系统被制作了出来,使得多旋翼飞行器的自动控制器可以做了。但是MEMS传感器数据噪音很大,不能直接读出来用,于是人们又花了一些年的时间研究MEMS去噪声的各种数学算法。这些算法以及自动控制器本身通常需要速度比较快的单片机来运行,于是人们又等了一些年时间,等速度比较快的单片机诞生。接着人们再花了若干年的时间理解多旋翼飞行器的非线性系统结构,给它建模、设计控制算法、实现控制算法。
因此,直到2022年左右,真正稳定的多旋翼无人机自动控制器才被制作出来。之前一直被各种技术瓶颈限制住的多旋翼飞行器系统突然出现在人们视野中,大家惊奇地发现居然有这样一种小巧、稳定、可垂直起降、机械结构简单的飞行器存在。一时间研究者趋之若鹜,纷纷开始多旋翼飞行器的研发和使用。
四旋翼飞行器是多旋翼飞行器中最简单最流行的一种。如上所述,最初的一段时间主要是学术研究人员研究四旋翼。2022年,法国Parrot公司发布了世界上首款流行的四旋翼飞行器AR.Drone。作为一个高科技玩具,它的性能非常优秀:轻便、灵活、安全、控制简单,还能通过传感器悬停,用WIFI传送相机图像到手机上。
现在的四轴飞行器设计主要是基于经典PID和互补滤波算法的控制系统,飞行器飞行控制算法的设计一直是控制领域众多研究者最关心和最关键的问题之一。传统的控制策略是在飞行器系统的某个特定作用点上首先将系统模型线性化,然后在此基础上运用经典控制理论对系统进行分析和控制,控制精度和控制能力相对偏弱。相比之下,运用现代非线性控制理论设计的控制算法,其性能明显优于经典控制算法。
总的来说,国内外对于四旋翼的研究主要集中在两个部分,其中一部分主要研究在系统建模和不同控制策略的优异与否,例如宾夕法尼亚大学GRASP实验室设计制造的室内四旋翼飞行器,麻省理工学院所设计的四旋翼飞行器,它运用的为扩展卡尔曼算法对姿态传感器得到的数据进行融合滤波,达到稳定控制的目标。可以根据要求按照计划进行自主飞行,并可用过Wi-Fi与地面控制站交互信息。
另一部分则更加侧重飞行器在具体应用中的研究,比较为人熟知的有亚马逊的“首要飞行”无人机送货项目。该无人机结合全球定位系统(GPS)从96个仓库之一直飞订货人门口派送低于5磅的货物,亚马迅86%的运送物品质量都满足此要求。到2022年亚马逊持续对该项目进行安全测试,以获得美国联邦航空管理局的批准。
实际上在四旋翼的研究过程中,其模型机的研制还没有形成一个完备的理论体系,因此有必要从基础模型部分开始搭建研究实验平台。
四旋翼飞行器需要完成稳定飞行以及各种姿态的控制,需要实现对其姿态的感知以及旋翼动力装置的控制。要实现操控人员对飞行器的控制,还要实现无线遥控功能。在四旋翼飞行器的整体研发设计中,飞行控制系统是最基本的组成部分,也是最重要的组成部分。飞行控制器配备各种传感器,以实现对飞行器姿态的测量;配备微控制器经程序设计实现控制系统核心,对传感器测量数据进行融合计算,根据姿态与位置,结合遥控量实现符合要求的控制输出;根据飞行控制器的运算输出,实现电机转速的控制。通过测量、运算、输出完成整个闭环控制系统。因此,飞行控制器的硬件组成部分主要包括姿态传感器、微控制器、电机驱动部分以及电机等。同时还要有合适的稳压电路模块和相应的无线通信模块来实现与地面控制系统的数据交换。如图1-1所示
微控制器微控制器无线无线接收接收模块模块33轴重力轴重力加速度传加速度传感器感器33轴电子轴电子陀螺仪传陀螺仪传感器感器电机驱电机驱动模块动模块电电机机稳压电源模块稳压电源模块
图1-1 硬件结构框图
在飞行器设计过程中,飞行器控制系统软件部分的设计也是极其重要的,软件系统由5部分构成:初始化模块、遥控器解码、姿态处理、综合处理单元和电机驱动。其中,在整个系统设计中,控制反馈环节中的姿态角求解问题,是整个四旋翼飞行器飞行控制器的核心部分之一。如图1-2所示
初始化模块遥控器解码综合处理单元电机驱动姿态处理
图1-2 程序整体结构
在完成硬件系统和软件系统部分的设计并组装完成之后,我们四旋翼进行反复实验与调试试飞并对在实验过程中获得的姿态数据进行了分析处理。
姿态解运算采用互补滤波方式,通过对陀螺仪角速度测量值高通滤波和加速度测量值低通滤波,形成互补方式进行姿态角估算。如图1-3所示,使用上位机显示姿态融合前后 X 轴偏角的波形。红色:加速度计算出的角度;绿色:滤波后的角度。
图1-3 X轴偏角融合效果图
可以看到最前面静止区域,绿色曲线几乎不受噪声影响,说明静止时滤波效果到达要求。图中A部分是静止时产生的数据,由于加速度传感器受噪声污染严重,所以,波形震动较大,对比绿色曲线,说明滤波效果较好;B部分是飞行器从水平状态,绕 Y 轴旋转后不同姿态所得角度融合的结果;C部分是晃动时的数据,加速度传感器受干扰严重,对比绿色曲线,说明互补滤波在本设计中达到了不错的效果。
姿态解算出四旋翼飞行器的俯仰角(Pitch)、翻滚角(Roll)、偏航角(Yaw),倾角曲线如图1-4所示,蓝色是俯仰角,红色是翻滚角,绿色是偏航角。从图像上看,姿态角几乎不受噪声影响。
图1-4 姿态欧拉角曲线图
在试飞过程中,我们对姿态的稳定性能和指令跟踪性能进行实际飞行测试,即分别测试遥控器指令信号为0 时四旋翼的姿态保持性能和遥控指令信号发生变化时四旋翼姿态对指令信号的跟踪性能。在[0, 60]秒内,滚转和俯仰通道的遥控器指令信号均保持为 0,由图 1-5(a)和图 1-5(c)可以看出,四旋翼的滚转角和俯仰角能够稳定在较小角度内。对于滚转通道,在[60, 110]秒区间内,不断小角度变化指令信号,由图1-5(a)可以看出,实际角度基本能够实现对指令信号的快速跟踪;在[110, 130]秒区间内,指令信号大范围持续变化,由放大图1-5(b)可以看出,实际滚转角同样能够实现快速大角度下的指令信号跟踪,而在指令信号恢复为小角度甚至 0 时,实际滚转角仍然具有良好的响应表现。
图1-5(a)翻滚通道性能测试 图1-5(b)翻滚通道性能测试
图1-5(c)俯仰通道性能测试 图 1-5(d)偏航通道稳定保持测试
由图1-5(c)可以看出,实际俯仰角能够实现快速大角度下的指令信号跟踪,而在指令信号恢复为小角度甚至 0 时,实际俯仰角仍然具有良好的响应性能。对于偏航通道我们进行了稳定保持性能测试,即指令偏航角速率始终为 0,考察偏航通道的保持性能,测试结果如图1-5(d)所示,可以看出,在进行上述滚转、俯仰通道测试过程中,偏航通道角度能够保持在 5 度以内,达到了很高的稳定保持性能。
由上述姿态测试可以看出,设计的飞行控制系统能够对姿态实现较高精度的稳定保持和指令跟踪控制,表现出优秀的控制性能。
在对四旋翼的多次试飞试验中发现,飞行器的姿态控制,其俯仰角度与横滚角度的控制误差可以保持在 10度以内,但是偏航角度则经常出现震荡。经分析,偏航角度只有靠1个单轴电子式陀螺仪测量,其温漂导致测量精度与准确度大大下降,使得控制器性能大大降低。
由于陀螺仪传感器几乎不受震动的影响,陀螺仪产生的误差主要是长时间积分的累积误差。短时间内,陀螺仪数据是可靠的;长时间内,需要加速度传感器对其校正,提高数据的可靠性。陀螺仪传感器数据在积分过程中,时间积分为0的噪声数据会被平滑滤掉。
在加速度计与陀螺仪测量值之间设定固定权值,所得姿态角能够满足飞行器基本飞行动作需求。依据实验结果,姿态融合算法存在以下几个方面问题:
(1)测量姿态角时,由于陀螺仪测量角速度随着积分时间的增长,误差会逐渐增大,需要采用加速度对角速度积分进行短期与长期融合修正;
(2)采用固定权值进行姿态融合过程中,融合得到姿态角与最终姿态角有一定差距,固定权值的取值需进行多次试验,并且权值需保留一定的精度才能取得更好的效果;
(3)在嵌入式设备中,类似互补滤波算法以及四元数等运算,仍然需要较长的处理时间;
(4)飞行器偏航角测量是采用陀螺仪角速度计 Z 轴时间积分,角速度值积分短时间内是比较准确,但是积分时间越长,误差则会逐渐积累,所得偏航角与实际偏航角误差很大。则单独使用积分无法得到准确偏航角。
试验中发现,飞行器的姿态控制,其俯仰角度与横滚角度的控制误差可以保持在5度以内,但是偏航角度则经常出现震荡。经分析,偏航角度只有靠 1 个单轴电子式陀螺仪测量,其温漂导致测量精度与准确度大大下降,使得控制器性能大大降低。四旋翼飞行器的稳定性需要进一步实验调试,经多次实验才能得到更加稳定的飞行控制参数。
四旋翼飞行器有着特殊的结构,在军事、工业及民用领域均有广阔前景。固定翼飞行器需要通过控制螺旋桨浆距以完成不同飞行动作,与固定翼飞行器不同的是,四旋翼飞行器仅仅调整四个螺旋桨不同转速即可完成各种飞行动作,且有着极高的灵敏度。通过设置不同系统参数,还可实现对飞行器稳定性及反应灵敏度进行灵活控制,满足各种应用场合不同需求。在未来的研究中,四旋翼的研究必将成为拥有很广的应用价值和使用前景,可以说,在未来的10-20年,无人机行业必将进入黄金发展轨道。
第5篇:无人机发动机关键零部件增寿调研报告
无人机发动机关键零部件长寿命调研报告
在前期缸体镀陶(Ni-SiC)小四冲800小时可靠性试验中,已经充分验证了镀陶(Ni-SiC)缸体与活塞、活塞环摩擦副间的可靠性,但对于由多个零部件,尤其是涉及多个关键易损零部件组成的小四冲发动机而言,还需同步提升相应关键件的长寿命可靠性。
根据我司在小四冲发动机方面设计、制造、试验等方面的经验,我司认为对于小四冲发动机关键易损零部件主要涉及油封、滚针轴承、气门、摇臂、凸轮齿轮、气门弹簧座等。
第6篇:认知实习报告 无人机
认知实习报告
专业: 班级: 姓名: 学号: 实践单位:无人机特种技术国防科技重点实验室 实践时间:
一、实习目的通过对无人机特种技术国防科技重点实验室的四个实验室进行有针对性的参观、学习,可以提高对本专业的了解和认识,增加学习兴趣和增强专业自豪感,为日后专业知识的学习打下良好的基础。同时,实习对学生了解社会、接触生产实际、加强劳动观念、培养动手能力和理论与实践相结合的能力等方面亦具有重要的意义。
二、实习内容
2022年10月15日下午,我们在班主任老师的带领下到位于高新区的无人机所进行参观、学习。
西北工业大学第365研究所(西安爱生技术集团公司)隶属于西北工业大学,坐落于陕西省西安市国家级高新技术产业开发区,是以无人机研发为主,集科、工、贸于一体的具有独立法人资格的现代高科技企业。
国防科技实验室体系由国防科技国家实验室、国防科技重点实验室、国防重点学科实验室三类实验室构成。其中,国家实验室是综合型的实验室,主要从事国防重大基础研究、战略高技术和系统集成技术研究;重点实验室是专业型的实验室,主要从事探索性、创新性和重大关键技术的基础与应用基础研究;学科实验室是基础型的实验室,主要从事国防基础科学和前沿技术领域的新原理、新方法、新技术研究。三类实验室定位和功能不同,相互促进,协调发展。通过本次参观,我们国防意识、专业认知以及目标性都加强了。
进入实验室大楼,就被实验室的简介所吸引,我们都知道2022年10月1日,在60年国庆大阅兵中,首次亮相的无人机方队全部3个型号均由西工大研制生产。于是我们怀着无限的向往进入实验室参观。
第一个实验室是通用半物理仿真/红外末制导仿真系统,以及很多无人机上的零件,如陀螺仪,导航芯片,多级,电源,发电机等等。讲解人员给我们一一介绍了无人机的各种组件,这些都是最最基础的元器件,有很多我们都在学校学习过,介绍过程中,将实物与所学知识相结合,加深了认识。介绍内容包括传感器、陀螺、发电机、液压系统等,其中,传感器让我回忆起好多之前的知识,而我对我们正在学习的陀螺和电机方面的介绍特别感兴趣。在实物的帮助下,一些课堂上难以理解的地方马上就清晰啦。液压方面,结合大二上学期的那次派克之旅,了解了更多关于液压的知识。
第二个实验是视景仿真、射频末制导仿真系统、综合测试暗室,在这里主要是进行飞行环境的仿真与数据的采集。在暗室里模拟无人机的飞行环境,主要是天空电磁环境,通过全天候的红外拍摄,将数据采集到实验室计算机上。然后在科研人员的操作下,对仿真结果分析,提出方案。我们参观时,实验室正在进行实验,不得不说场面还是很壮观的,我们是好奇又叹服。
第三个实验是四旋翼仿真系统,以及无人直升机的性能测试。一进入实验室就有一种亲切的感觉,哪些轻木做的航模曾经也从我们手中飞起过。当然这的实验台要高级的多。在四旋翼仿真系统前,我们与班主任及讲解员讨论了许久,认识了许多新的知识和概念。这样的系统,在国外影片中有见过,但是,作为大学生的我真的很难完成这样的工程系统,由此,我看见了自己与他人的差距,日后还要继续努力才行。
第四个实验是地面站、地形跟随仿真系统、起降模拟系统,这里主要是对无人机起降与飞行过程的模拟与监控。看着一个个的显示台和操作柄,感觉自己已经身临其境了。讲解人员向我们介绍了模拟系统后,又向我们示范了无人机的起飞与转弯过程,让我们更直观的了解无人机的飞行过程。
三、实习总结
虽然实习时间很短,但是我们还是学到了很多知识,无论是元件的还是系统的,都有了更全面的了解。一方面,我们加深了专业知识的认知和理解。另一方面,我们也看见了专业的前景,提高了学习的兴趣。但是,同时我们也不可忽视一些问题。虽然我们的科研一直都在进步,但是与发达国家的差距还是很大,我们不可能依靠他们的帮助而前进,只有我们的科研人员脚踏实地的进行研究,才有希望。而我们现在必须加强文化与道德的学习,将来为我国的科技进步做贡献。
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