嘉兴一中 浙江 嘉兴 314001
摘要：随着科学的进步，无人机技术高速发展，并且展现出巨大的潜力。本文主要介绍了无人机的飞行控制技术、机身结构设计技术、数据链技术、动力系统技术等关键技术。并就民用无人机和军用无人机的分类，分别阐述了无人机的城市管理、农业、地质勘测等方面的应用，以及在军事领域发挥的作用。虽然无人机技术尚未达到完全成熟，仍有不少方面存在问题亟待改进，但就它目前的发展趋势来看，无人机的发展前景十分光明，将在未来体现出更大的价值。
关键词：无人机，关键技术，应用，人工智能
1.前言
随着科技的不断进步，技术手段朝着不断解放劳动力的方向快速进步，人工智能的出现更是让人们感受到了科技的力量[1]，与此同时，无人机在人类生产生活中也开始体现出了它的潜力，并在各个不同的领域中发挥出十分重要的作用。由于无人机的便携性，能动性，安全性、易操作性等特性在实践中发挥着巨大的作用，取得了令人惊叹的成果。
2.无人机的研究现状
2.1 无人机的简要介绍
无人机是无人驾驶飞机(unmanned aerial vehicle,UAV)的简称,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机根据不同的分类标准，有多种分类方式。按飞行平台构型分类，无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。按用途分类，无人机主要有军用及民用两类，按照无人机尺度、飞行高度等还可以对无人机进行不同的分类。
无人机的发展历程可以追溯到一个多世纪以前。自1914年英国科学家提出用无线电操纵小型飞机的想法以后，到1927年实现无人机装载弹药等功能，再到1955年无人机实现勘察任务，无人机的技术一直呈现的加速发展的趋势，并且在人们的生活和军事中发挥着越来越多的重要作用。我们相信，伴随着无人机技术的不断推进与创新，它将发挥更多的优势，做出更多的作用。
2.2无人机的关键技术
2.2.1飞行控制技术
UAV的飞行控制技术是UAV的核心系统，是整个飞机的控制系统，它对保持无人飞机正常飞行，控制无人飞机的方向和驾驶速度等起着最重要的作用。作为整个无人飞机的核心之一，其主要的控制功能实现包括各种传感器、伺服器、气压计算器和各种紧急应急装置等。其主要控制模块又由各种陀螺、感应器、传感器、控制电路、GPS等组成。通过这些控制模块和组件[2]，可以让无人飞机实现复杂的空中飞行和调整基数和负荷任务。
2.2.2 机身结构设计技术
无人机因为没有驾驶员，在机身结构设计过程中可以忽略驾驶员（乘坐者）对机身的生理需求，也无需考虑有人机设计过程中必须考虑的人身安全问题，因此相对于有人机来说，设计更加方便简单。无人机的结构设计为了达到使其简单的目的，常采用把多个零件设计组合成一个的方式。通过减少连接件和紧固件，降低无人机的质量，减少结构应力集中区域，减少了关键危险部位，同时也给维修提供便利。通过对结构设计的整体角度考虑，保证了强度并使无人机的传力关系得到简化。在后期对结构的整改中也可以更加容易，并有利于使用更超前的结构。从设计的角度来说，在无人机机身结构设计中用整体思想并尽量减少零件的方向是符合无人机自身的各种性质的，并且这种设计使无人机的功能更加齐全和方便。
2.2.3 数据链技术
无人机数据链在无人机系统中起着关键作用，联系着地面系统与无人机。随着通信与网络技术的进步，无人机数据链的功能日趋完善，使无人机能够更好的受到控制作用。但是，目前的无人机数据链也仍存在一些问题。第一，当电磁换件条件较复杂时，无人机数据链不一定能稳定工作；第二，无人机的数据链的通信频率主要是通过预分配的方式进行分配，由于无人机的使用频率较低，导致无人机的通信频率使用效率低，造成不必要的浪费。
2.2.4 动力系统技术
动力系统作为无人机的动力来源，可谓是无人机的心脏，它为无人机执行任务提供动力。常见的无人机动力来源有油、电池等，也有太阳能、固态氢化物等清洁能源提供，也有使用混合动力的无人机。无人机的动力系统为无人机的常态飞行及执行任务等工作供给足够的能源，因此，提高动力系统的能量转化效率和能量存储容量对有效提升无人机工作能力有重要作用，这也是无人机动力系统的研究发展方向的一个方面。
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3.无人机的应用
3.1 民用无人机
无人机在警用方面起着巨大的作用，它可以用于城市的安全防护工作。其中，安防无人机在智慧城市建设中投入使用，主要的功能有定点安防巡逻、现场出警抵近侦查、远程空中喊话、悬停监视等。由此，警用无人机的发展，有利于在更高程度上实现智能化警务信息处理，是提高现在警用智能化的不可或缺的一个部分。
在城市管理方面，现如今有不少城市已经投入无人机用于航拍执法管理。特别是监管违法用地和违法建设行为时，只需操作无人机进行飞行，地面监视器上便会清晰地显示该区域建筑面貌，和传统的取证和“扫街”模式相比，既节省时间又节省人力[3]。
无人机在农业方面的应用体现出了更无人机功能的强大。就种植业而言，农业无人机目前实现的功能有检测作物的水分需求、肥料需求、疾病、杂草侵害等，并能测定出苗率与作物密度。这主要是通过遥感实现的，无人机对田地进行拍照，并传回数据至电脑，经过一定的分析程序得出相应的所需数据，可以更好的监管农作物生长周期中可能出现的种种问题，并大大提升了农业生产的效率。
在进行地质勘测时，无人机的应用也提供了不少便利。在地质环境较为复杂的地区，传统的卫星等遥感技术往往难以胜任高精度的任务，利用配有高分辨率相机的无人机，通过人工的手动操纵便可以获取清晰图片。此外，这些适合低空飞行的高分辨率无人机可用于测绘大比例尺的地图。值得一提的是，在一些危险的情景下，利用无人机进行地质勘测也可以避免对人造成一些不必要的伤害，提高工作效率[4]。
凭借安全性、高效性和灵活性，无人机在抢险救灾领域表现优异。对于一些突发的灾害，无人机因为灵巧，活动性强，可以快速处理一些状况。利用自身配备的传感器，无人机可以高效的采集现场数据，并探测生命活动等。同时，无人机在广播信息，运送物资等工作上，也发挥着重要的作用。
此外，无人机在拍摄视频方面也起着重要作用。在一些大型活动现场，在一些难以进入的地方，在需要全景拍摄的场合，无人机都可以发挥自己的特长，解决对这些镜头的需求。现在，无人机已经大量运用于电影电视的拍摄等工作了。
3.2 军用无人机
凭借无人员伤亡、使用限制少、隐蔽性好、效率比较高等特点，无人机在军事领域上也被大量运用。事实上，无人机的概念的最早提出就是用于军事行动的。军用无人机主要用于战场侦察，电子干扰，携带集束炸弹、制导导弹等武器执行攻击性任务，以及用作空中通信中继平台、核试验取样机、核爆炸及核辐射侦察机等。除了作侦察机作用外，还有很大一部分军用无人机用作战斗机，这一类无人机性能出众，能发挥较高的作战水平，且相对于有人战斗机而言拥有造成损失更小，更方便地通过电脑执行统一计划的优势。当然，在军用无人机这一大类无人机中，也有一些用作数据传递中继站的、作诱饵诱发敌人攻击的，甚至专门实施电子干扰，破坏对方电磁通信系统的。由此，军用无人机在军用方面应用广泛并起着重要的作用，是之后只能军事化的主要发展。
4.总结
无人机的相关技术尚未完全成熟，在各种方面还存在各种各样的问题。例如，无人机由于缺乏统筹的管控，易出现乱飞的现象，造成安全隐患。此外，在利用无人机进行物资的运输时也可能产生故障掉落等风险，由于没有驾驶员的临时处理，很可能发生事故，无人机的一个缺乏驾驶员处理临时事故的弊端由此显现。还有，由于机身全部由电脑控制，所以无人机受到黑客控制的可能性很大，一些秘密信息或者运输的价值不菲的货物在成为黑客的目标后，极易被他们通过技术手段获得。
无人机总体的发展趋势是按照它所设定的用途来的。大体上，大部分无人机朝着更加轻质、速度更快、续航更久等方向发展。一些用于运输的无人机可能会更加注重一次运输的货物的量等因素。值得一提的是，一些国家正在研发无人机的隐形技术，这种技术将使军用无人机执行任务的效率与成功率大大提高，也是大大提高了一个国家的军事力量。
无人机技术领域目前以加速发展的趋势不断取得新的成就，在全球范围内也掀起了研究无人机、创新无人机的一股热潮。人类的科研手段在日新月异的进步发展，应用到无人机上更是会大大提高它的技术含量，并推动其向着未来的方向发展。相信在不久的将来，无人机将被用于更多的领域中。随着无人机技术的日臻完善，成熟的无人机体系将给人类带来更好的发展机遇。
参考文献
[1] 邵语千. 人工智能的现状及发展趋势[J]. 信息科技探索. 2018(10):106-107.
[2] 王娟. 无人机测控与信息传输系统研究[J]. 装备应用与研究. 2018(30):43-44.
[3] 杨菡. 简析无人机在电力行业的应用[J]. 新技术应用与实践. 2018(10):183-184.
[4] 翟代廷. 无人机遥感技术在地质灾害监测中的应用[J]. 世界有色金属.2018(9):280-281.
论文作者:潘子逸
论文发表刊物:《科技新时代》2018年11期
论文发表时间:2019/1/14
标签：无人机论文; 技术论文; 数据链论文; 作用论文; 系统论文; 结构设计论文; 机身论文; 《科技新时代》2018年11期论文;