无人机自主巡航与信息目标侦测打击

许云飞　岳源　袁粤杨　周子寒

摘 要：针对现代战场局势复杂的形势，结合了发现即摧毁的作战理念，侦察打击一体化无人机很好的对这一理念进行了具体实现，它集侦察、攻击功能于同一平台之上，利用高性能侦察监视设备搜索、发现、锁定目标，利用平台携带的精确制导弹药对已经发现的目标实施火力打击，极大地缩短了从发现到摧毁目标的时间。

关键词：侦察;目标打击;信息识别;自主巡航

一、设计方案

2003年，国际无人机系统协会提出对无人机及其参数的全面定义。其中微型无人机规定为航程小于10千米、高度250米、航时1小时、起飞质量小于5千克。微型无人机常执行的任务是远程高空侦查、实时直播、情报搜集等任务。与传统无人机相比，微型无人机起飞条件相对要求低，对场地的适应性更好，从而其实用性大大增强，功用也更加全面。

（一）功能要求

本模型需要达到能够自主飞行，实时侦测，实施打击的任务目标，所以对飞机进行了重新设计。

功能目标：操纵便携式模型飞机对未知区域进行自动侦测活动，根据采集的数据分辨目标，并对指定目标实施即时打击。

功能任务：模型飞机的飞行高度为50米，巡航速度可达到12-15m/s，最大速度可达到30m/s，s失速速度约为8.3m/s，巡航时间约为15分钟，工作范围约为方圆5公里。

任务流程示意图

（二）平台方案设计

本模型主要由轻木飞机、郎宇2216-1400kV电机、好盈50A电调、图传发射机及PIXHAWK飞控各部件组成。

本飞机参照大猎鹰所绘图，将其单发后拉式布局改为双发前拉式布局。大猎鹰最大的特点是以大型双尾翼无人机为原型，经过五年时间反复试飞和修改优化各项参数而来。

（三）基本参数设计

1.起飞重量的估算

模型飞机起飞重量W是模型飞机结构重量W1，机载设备重量W2及装载重量W3的总和。

W=W1+W2+W3

其中W1=1700g;W2=950g;W3=300g;

模型飞机起飞重量W为2850g。

2.翼载荷的估算

翼载荷=起飞重量（克）/机翼面积（平方分米）

机翼面积=主机翼面积+水平尾翼面积=39.1dm2+5.6dm2=44.7dm2

翼载荷=起飞重量/机翼面积=2850g/ 44.7dm2=63.76g/dm2

3.推重比的估算

本模型飞机的动力装置由两个郎宇2216-1400KV电机、两个好盈50A电调，两个9060桨，一个3S格式5300mah电池构成，由此可计算出两个电机产生的最大拉力为2*1230g。

推重比=最大拉力/起飞重量=2*1230g/2850g=0.86。

二、平台的各模块的设计与调试

（一）平台设计及调试

平台核心部件为全新升级的pixhawk飞控，Pixhawk飞控是PX4飞控系统的进一步发展。它针对我们的飞行导航软件做了高度优化以实现对飞行器的控制与自动飞行。

本文所设计的飞行平台核心模块可分为飞控相关布局、图像传输模块、投弹装置三大类。

（二）飞控相关布局及调试

Pixhawk飞控周边设备选用电流计、空速计、GPS、数传、电机、电调、舵机、接收机。

（三）图像传输模块

图像传输模块主要由图传、天线、摄像头组成，其中，机身底部有一个两轴云台，可以进行更广角度的观察。

（四）投弹装置

投弹装置可以放下一瓶350ml的水，由舵机和定制木板以及金属合页组成。

三、飞行平台的试飞及拓展

（一）试飞过程

（二）试飞出现的问题及解决方法

（1）试飞前的调试时间过长，制作工艺不够精细，导致一些部件紧密度不足，现场调整比较耗费时。

（2）对飞控调参不熟，导致模型较长时间未解锁。

解决方法：

（1）模型在试飞前要轮流检查，校验通过后才能试飞。

（2）应对飞控调试以及地面站调试熟练。

四、结论与展望

（一）结论

本模型从侦察与打击无人机中得到灵感，用航模飞机进行了模拟与改制，侦察与反恐方面也可以提供极大的帮助。

（二）展望

由于个人水平有限和设计的条件有限，设计中仍存在许多未尽人意的地方。主要有以下几个方面需要改进和研究：

（1）模型在低速低空的情況下存在不稳定的情况，为此，我们会在之后尽可能尝试带有上反角的机翼，增加稳定性。

（2）用数传连接模型上的飞控的时候有时会因为干扰而导致连接失败的情况，我们之后考虑选用大功率多频段的数传进行连接，尝试攻克连接失败的问题。

参考文献：

[1]冯卉，毛红保，吴天爱.侦察打击一体化无人机关键技术及其发展趋势分析[J].

[2]薄文娟.国内外无人机系统的研究现状[J].

[3]姜长生.无人机侦察/打击一体化的关键技术[J].

项目：大学生创新创业训练计划，项目编号：S201910624184;民航局教育人才类项目，民用无人机集群应用技术实验室，项目编号：14002600100017J173