全运会it建设无人机方案

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1、全运会空中无人机安全监控拍摄方案2011年6月11全运会空中无人机安全监控拍摄方案1.方案的背景、相关领域国内外技术现状和发展趋势：2.1、应用领域及研制背景：由于从空中拍摄或监控运动场馆或群众集会地域，租用有人驾驶的直升机，除了费用高昂、噪音大外，最大的问题就是安全性，一旦直升机失事，会直接造成地面人员生命安全和财产损失。随着无人机技术、通信技术、网络技术等的发展，目前小型电动无人机已经脱颖而出，在很大程度上代替了有人驾驶直升机执行航拍或监控的工作，在方便性、安全性上显示出无法比拟的优势。本公司在2009

2、年聘请国防大学退役的博士，经过两年多的技术研发，成功开发了油巡I型蓄电池动力的无人机，机体采用碳纤维材料该制作，翼展1.8米，机长1.16米，有效载荷0.8公斤，全重6公斤，靠弹射架起飞，降落伞回收，巡航时间为40分钟，飞行高度在100～300米，飞行速度为90公里/小时，可以在5级风以下风的天气飞行。无人机既可按规划路径飞行，也可以地面直接控制飞行。通过地图规划飞行路线时，采用用GPS导航飞行，回收时候返回起飞的点，当飞行高度降落到50米的时候，自动打开降落伞降落，更换电池，即可进行下一次的飞行，。飞机安

3、放摄像头，将飞行的视频图像直接通过数传电台发回到地面电台，可在计算机屏幕上，直接浏览视频信号，可进行全景图像的拍摄及拼接。无人机机性能稳定，安全可靠，在辽河油田采油厂获得应用，进行安全监控、突发事件处理、防止油田野外设施偷盗等起到了积极的作用。图1飞机实物图112.2、项目国内外目前研究状况：目前，国内外已有应用于各领域的无人机产品，但还没有在运动场馆执行监控或航拍应用的先例。3.技术方案、技术原理、技术特征、总体性能指标：3.1技术方案：本产品是一套空中监视和航拍系统，利用无人飞行器搭载监控和高清摄象设备

4、，对预定要监控的目标点或区域进行空中监视或航拍，并将监视图象和无人飞行器的飞行及状态数据实时发送到地面监控指挥中心进行处置。3.2技术原理：空中拍摄无人机主要由飞行平台、飞行控制系统、通信系统、监控或航拍设备单元、地面站与弹射系统等部分组成。空中拍摄无人机的各部分功能：1、飞行平台部分作为体育场馆用的监控和拍摄设备的搭载平台，采用军标设计开发，重点考虑安全问题。机体采用重量轻、强度高的碳纤维材料。飞机设计平面图见图1。（1）翼展1.8米（2）机长1.16米（3）有效载荷0.8公斤（4）全重6公斤图2飞机设计

5、平面图112、飞行控制系统作为无人飞行平台的飞行控制设备，其主要任务是利用姿态传感器、GPS等导航定位信号，精确采集飞行平台在飞行中的俯仰、横滚、偏航、位置、高度、速度等信息，并据此数据，对无人飞行器进行飞行调整与控制。飞行控制系统可以设置成自主控制和无线遥控两种控制方式。自主控制方式是通过以机载控制计算机为核心的电子导航设备，对无人飞行平台进行数字化控制，根据所选轨迹来设计舵面偏转规律，控制飞行平台按照预定的三维航迹自主飞行，并在指定的区域执行预先赋予的任务，期间无需任何人工干预，实现发射后不管，具备在各

6、种复杂电磁环境下遂行任务的能力。无线遥控两种控制方式则是通过电脑操控手柄，向无人飞行器发出控制指令，经跳频无线电台，发送到机载电台上，同时机载电台将无人飞行器飞行数据下传给地面站，实现所见所得式的飞行。（1）、飞行控制系统结构整个飞行控制系统由传感器模块和嵌入式机载计算机两部分组成。总体结构图如2所示：图3自主飞机控制系统结构图11（2）、制导综合控制计算机嵌入式机载计算机即飞控板，是整个控制系统机载部分的核心，除接收数传电台的遥控信息并提取正确的控制信号外，还完成对姿态传感器、气压传感器、空速传感器、发动

7、机转速传感器和GPS所采集的信息进行解算而保障飞行平台安全飞行。嵌入式机载计算机硬件采用一片基于ARM9架构的AT91RM9200微处理器及外围元器件实现，尺寸为107mm×51mm，重量不超过50g，蕴涵了最新的嵌入式技术，集成度高，功耗低，可靠性高。机载计算机自带GPS处理模块，气压及空速传感器，精度为0.1mpa，2000米高度以下基本可达1米左右的测高精度。嵌入式计算机上运行嵌入式控制软件作为系统的应用软件，飞行控制采用PID控制方法，飞机的运动用旋转四元数表示。采用基于修正双子样的等效旋转矢量算法

8、对航姿仪输出的数据进行姿态捷联解算。综合控制计算机是整个自主飞行控制系统的核心，完成对传感器采集的飞行过程中无人飞行平台沿俯仰、航向、横滚各方面的加速度、姿态信息、图象等全部数据的接收，根据航迹规划任务进行处理，并向执行模块发送指令执行相应任务。图4综合控制计算机硬件方框图11（3）、中控软件作为操作系统的应用软件，主要包含航迹偏差校正、监控拍摄设备启动和云台控制、航拍数据记录、飞行参数记录、各模块状态监控、意外