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同学们好

我是云南大学信息学院的刘宏杰老师

刚才大家看到的这段

无人机灯光秀视频是2015年11月

英特尔联合奥地利电子艺术中心

在德国汉堡的夜空创造的一场

室外无人机飞行灯光秀

加现场音乐会的场景

从那以后

Inter公司的无人机灯光秀视频

频频在类似2018年韩国冬奥会开幕式那样

重大的活动中亮相

我国深圳亿航等公司近年来在广州

西安

湖南等地也上演了多场无人机灯光秀节目

给观众们带来了如梦如幻

精彩纷呈的节目

纵观这些节目

无人机的数量已从最初的100架

到如今已达1500多架

而无人机控制人员

从原来的多人减少到了现在的1人

这是如何实现的呢

其实这和物联网也是有着密切联系的

如今参加无人机灯光秀的每一架无人机

都安装了一块物联网卡

它通过运营商的专网实现通讯信号的接入

和控制指令的传输

主操作人员只需操作1台入网电脑

就可以将无人机需要执行的复杂动作指令

通过物联网分发至每一台无人机

无人机按接收到的数据

精确完成相应的表演任务

下面

我们一起来看看什么是无人机

它经历了哪些发展历程

有哪些分类和应用

无人机是无人驾驶航空器的简称

英文缩写是“UAV”

是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置

操纵的不载人的航空器

也被誉为“空中机器人”

大家还经常会看到“Drone”

这么一个描述无人机的英文单词

这主要是因为“Drone”在英文单词中

指雄性蜜蜂飞行的嗡嗡声

后来它就成为了雄性蜜蜂的代名词

大家知道

雄性蜜蜂的工作是由远处的蜂王控制

这和无人机的特点很相似

所以很多人用它来借指无人机

那除了远程指令控制特点外

无人机和有人驾驶飞机

航模飞机有哪些区别呢

无人机与有人驾驶飞机相比

其体积小

造价低

使用方便

比有人机更适合执行枯燥

危险

污染性的任务

而与航空模型相比

无人机最重要的特性就是它

不但可以像航空模型一样

在视距内由人员实时操纵飞行

还可以在较少人员参与的情况下

通过智能的飞控系统实现超视矩自主飞行

而航模始终需要由人员来操纵

并在视距范围内飞行

我们知道

莱特兄弟在1903年12月17日

首次试飞了称为“飞行者一号”的

世界上第一架飞机

实现了人类一直期盼飞翔蓝天的梦想

但对于无人机

虽然它的发展还是有些年代了

但我们认识它却是在最近这几年

一个认识来源于军事新闻

另一个来源于民用航拍等等

人们常说

诸多伟大的科技都源于战争

的确

无人机也不例外

无人机的军旅生活

自1849年奥地利人

用气球炸弹袭击威尼斯开始

只是这种气球炸弹

由于不能远程控制

所以无法实现真正意义上的“驾驶”

但空中无人设备从那时起

已经开始出现在实际应用中

此后1896年5月6日

美国塞缪尔对所设计的“aerodrome”

采用弹射系统进行了试飞

该系统至今仍是固定翼无人机的主要起飞方式

1898年

无线电远程控制的出现

使无人机的无线控制成为了可能

接着在1909年老斯佩里研发了飞行器陀螺仪

1914年小斯佩里使用陀螺仪

设计了第一台自驾仪并实现了飞行验证

自此以后固定翼无人机

在第一次世界大战中得到了发展

并多次成功应用于

第二次世界大战以后的战争中

但固定翼无人机对起飞

着陆条件的依赖

使得人们希望研制能够象鸟儿腾飞一样的

具有垂直短距起降能力的飞机

依据伯努利定理

飞机前行时

机翼上下翼面之间的气流速度差

造成上下翼面之间的压力差

从而产生升力

既然机翼和机身一起前行时可以形成升力

那机身不动而机翼像风车一样打转后

机翼上下翼面之间也可形成压力差

从而也能产生升力

这就是旋翼机可以垂直起落的原理

中国已经有 2000 多年旋翼产生升力的应用

如竹蜻蜓玩具

此后在15世纪意大利传奇巨匠

达·芬奇设计了直升机草图

1907年法国宝玑兄弟制造了

第一架旋翼机并完成了首次试飞

但1930 年意大利科拉迪诺设计的

共轴反转双桨直升机

被公认为现代意义上的第一架直升机

此后

随着自动控制技术

微机电技术的进步以及制造业的极大发展

自2005年德国推出MD4-200开始

到2010年法国派诺特推出AR.Drone四旋翼无人机

再到2013年我国大疆“精灵4”大获成功

至今多旋翼无人机

已成为全球消费级无人机的主力军

无人机系统种类繁多

用途广

特点鲜明

致使其在尺寸

质量

航程

航时和飞行高度

飞行速度

任务等多方面有着较大差异

所以有按用途

平台构型

空机质量

活动半径

任务高度等多种不同的分类方法

其中以用途作为划分无人机的标准

是比较常见的做法

它按用途分可以分为

军用无人机和民用无人机

目前世界上超过70%的无人机使用于军事

若按照平台结构分类

无人机可分为无人直升机

固定翼无人机

多旋翼无人机

无人飞艇

伞翼无人机

扑翼无人机等

其中无人直升机是依靠发动机驱动旋翼产生升力

纵横向拉力及操纵力矩

能垂直起降和进行飞行姿态调整的航空器

一般为双桨结构

固定翼无人机和我们平常所坐的客机形状

几乎相同

其续航时间长

飞行效率高

载荷大

如美国的全球鹰

捕食者

中国的翼龙

翔龙等

而目前最为常见的是由多组动力系统

组成的多旋翼无人机

其机械结构简单

能垂直起降

缺点是续航时间短

载荷小

飞艇是一种轻于空气的航空器

与热气球最大的区别在于

具有推进和控制飞行状态的装置

这类飞行器可用于空中监视

巡逻

中继通信等

应用范围比较广泛

伞翼无人机利用迎面气流产生升力而升空

只需百米左右的起飞和着陆跑道

常用于运输

通信

侦察

勘探和科学考察等

而扑翼无人机是从鸟类和昆虫启发而来的

具有可变形的小型翼翅

其无需跑道可垂直起落

机械效率高于固定翼飞机

除以上分类外

无人机从空机质量上可分为微型

轻型

小型以及大型无人机

按活动半径可分为超近程

近程

短程

中程和远程无人机

按任务高度分类

无人机可以分为超低空

低空

中空和高空

超高空无人机

全球最大

最先进的“RQ-4全球鹰”属于超高空

长航时

远程大型无人机

其可以在两万米的高空连续飞行几十个小时

现在

无人机在很多领域有着广泛的应用

如在农业上

它可以代替人力喷洒农药

化肥或者播种

还可以实现对农田

畜牧等实时监控

在物流方面

好多公司已宣布开展无人机送快递业务

在新闻报道方面

通过无人机进行新闻报道早已成为常态

在环保领域

凭借无人机的空中优势实现

大气污染监测等成效显著

由此可见

物联网下的无人机将为农业

气象

交通等领域的空中数据采集

和应用提供广阔的空间

同学们

今天我们以物联网和无人机结合的一个典型案例开始

就什么是无人机

它有哪些特点和分类

以及无人机的应用等方面

对无人机相关知识作了简单介绍

希望对你们了解无人机

及物联网环境下的无人机技术

和应用有所帮助

谢谢