无人机遥感白皮书（2015）.pdf

发布时间：2022-06-02 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.83M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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一．无人机遥感系统概述

1.1基本概念

无人机(Unmanned Aerial Vehicle) 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、远程引导或自行编队，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。

遥感（RS-Remote Sensing）——不接触物体本身，用传感器收集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物，揭示其几何、物理性质和相互关系及其变化规律的现代科学技术。换言之，即是“遥远的感知”，按传感器搭载平台划分，包括航天遥感、航空遥感、地面遥感。

无人机遥感（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing ), 既是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术，具有自动化、智能化、专用化快速获取军事、国土、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。无人机遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段，成为未来的主要航空遥感技术之一。

无人机要完成相应任务，需与导航遥感、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遥感系统。无人机遥感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。

图 1 无人机遥感系统示意图

1.2无人机分类

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，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。

图 2 无人机分类示意图

1. 2.1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。

（1）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 18000m以上，续航时间超过 24 小时，中空型飞行高度一般低于11000m，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-1A“捕食者” 、 “猎人”无人机、英国“凤凰”无人机等具有代表性。

（2）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。

（3）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 100-300km/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。

（4）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。

1.2.2 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。

（1）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；

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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。

（6）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。

（7）校射引导机

用来执行目标定位、火力校正、战果评估等任务。

1.3无人机应用领域

1.3.1在军事领域方面

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入，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。

1.3.2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的主要应用市场包括：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，其应用远景较好，但在现阶段相关应用还处于尚未形成...

二．无人机遥感系统国内外现状和发展趋势

2.1国外现状分析

据统计，截至 2011 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，投入的人力和财力最大，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：

（1）小型无人机：起飞重量小于 25kg ；

（2）战术无人机：起飞重量在 25kg~600 kg ；

（3）战场（战役）无人机：起飞重量在 25kg~600kg ；

（4）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。

根据无人机未来情况预测，可以大概看出未来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、美国国土安全部扩大无人机应用等。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。

2.2国内现状分析

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近 50 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入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和民用科研的要求。

2.3无人机遥感系统发展趋势分析

（1）重视体系发展，融入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。

（4）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。

（5）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。

（6）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. 无人机遥感产业发展概述

四. 无人机遥感系统的技术现状和趋势

五.无人机遥感系统标准概况和标准技术体系建立

尤其是以北京为代表的国内一线城市，配套好，城市化、国际化程度高，吸引了大量的国际集团和跨国公司入驻，科研、旅游、娱乐、私人商务飞行和公务飞行需求及其旺盛，经济文化交流日益繁荣，其在国内外的影响力不言而喻。率先发展以北京为代表的一线城市无人机遥感产业将成为带动整个通用航空产业大发展的有利契机和强劲引擎。

七. 无人机遥感产业展望及发展建议

八. 总结

无人机遥感白皮书（ 2015 年）中国电子技术标准化研究院 2015 年 6 月

前言无人驾驶飞机是一种有动力、可控制、能携带多种设备、执行多种任务,并能重复使用的无人驾驶航空器。简称无人机(Unmanned Aerial Vehicle 缩写 UAV)。自 1913 年世界上出现第一个自动驾驶仪以来,无人机受到越来越多国家的重视,发展迅猛。目前从事研究和生产无人机的有美国、俄罗斯、以色列、法国、英国和南非等近 30 个国家,无人机基本型号数量已增加到 300 多种。随着信息通信技术的快速发展和网络的普及，无人机技术也在原来的基础上上获得了突破性的发展。无人机以其成本低，效费比好；无人员伤亡风险；生存能力强，机动性能好，使用方便，在军事上可用于侦察、监视、通信中继、电子对抗、火力制导、战果评估、骚扰、诱惑、对地(海)攻击、目标模拟、早期预警以及军事训练等；在民用上可在气象观测、城市环境检测、地球资源勘探和森林防火、边境巡逻、核辐射探测、航空摄影、航空探矿、灾情监视、航拍航测、海陆资源勘探、农林作物药物喷洒，以及电力线路巡视、交通巡逻、治安监控等；同时也在大地测量、大气研究,核生化污染区的取样与监控、新技术新设备与新飞行器的试验验证等科学研究领域有大量应用和广阔发展前景，并已经深刻影响到我们生活的方方面面。加快军事和民用无人机标准制定，建立并完善无人机技术标准体系，对大力发展无人机技术，迅速开拓其在军事以及民用等领域的应 3

用等方面具有重要的战略意义，也将极大提高我军现代战争的作战能力和政府管理能力，产生巨大的社会和经济效益。本白皮书主要阐述了无人机及无人机遥感的定义、分类等基本概念、产业发展现状，技术发展现状及趋势，从无人机系统整体设计、生产和管理的产业链出发，梳理了国内外无人机现有标准体系和已颁布标准情况，分析了无人机技术和产业的特点和未来发展走向，提出了进一步完善军用无人机遥感标准体系、建立民用无人机标准技术体系、紧急制定一批基础、通用、检测认证类标准思路和建议，为产业健康、可持续发展提供参考。 4

目录一. 无人机遥感系统概述 ................................... 2 1.1 基本概念 ............................................ .2 1.2 无人机分类............................................ 3 1.2.1 按照续航时间和航程分类 ........................... 3 1.2.2 按照军事用途分类 ................................. 5 1.3 无人机遥感系统应用领域 ................................ 7 1.3.1 在军事领域方面 ................................... 7 1.3.2 在民用领域方面 ................................... 7 二. 无人机遥感系统国内外现状和发展趋势 .................... 8 2.1 国外现状分析 .......................................... 8 2.2 国内现状分析 ......................................... 11 2.3 无人机遥感系统发展趋势分析 ........................... 11 三. 无人机遥感产业发展概述 .............................. 13 3.1 无人机遥感技术经积累酝酿，将呈现爆发性增长 ........... 13 3.2 无人机遥感未来必将成为军事主战装备 ................... 14 3.3 未来高端无人机遥感系统将占据主要市场 ................. 14 3.4 美国、欧洲和亚太区域将引领无人机遥感需求引擎 ......... 14 3.5 无人机市场亟待开发，急需加速标准制定。 ............................... 15 3.5.1 预计未来 15 年我国做战无人机需求超过 2000 亿元 ................ 15 3.5.2 预计未来 15 年其它军、民用无人机需求将达数千亿规模....... 16 5

3.6 无人机遥感系统产业链 ...................................................................... 17 四. 无人机遥感系统的技术现状和趋势 ................................................... 18 4.1 无人机遥感系统技术发展现状 ............................................................ 19 4.1 1 机体结构设计技术 ...................................................................... 19 4.1.2 机体材料技术 ............................................................................... 19 4.1.3 飞行控制技术 ............................................................................... 19 4.1.4 无线通信遥控技术 ....................................................................... 20 4.1.5 无线图像回传技术 .......................................................................... 20 4.2 无人机遥感系统技术发展趋势 ............................................................ 20 4.2.1 高集成化、多任务平台、一机多用以顺应作战变化 .................. 20 4.2.2 根据用途,机身尺寸向两级发展 ................................................... 21 4.2.3 从平台武器化到全系统武装战斗化 ............................................. 22 五. 无人机遥感系统标准概况和标准体系建立 ........................................... 23 5.1 国内外无人机遥感系统标准概况 ................................................... 23 5.1.1 国内无人机遥感系统标准现状 .................................................... 23 5.1.2 已知国外标准情况分析 ............................................................... 27 5.2 无人机遥感系统标准化工作思路 ................................................... 29 5.3 无人机遥感系统现有国军标情况 ............................................... ….30 5.4 现有民用标准情况 .......................................................................... 31 5.5 无人机遥感系统标准体系框架 ....................................................... 31 六. 无人机遥感综合标准化思考 .......................................................... 33 6

6.1 鼓励创新和研发，紧跟技术潮流和动向，运用标准化方法促进无人机技术发展。 ....................................................................................... 33 6.2 建立和完善军民通用的无人机标准体系框架，制定一批急需的军民用标准。 ............................................................................................... 33 6.3 密切关注国家空域改革和通航产业发展的政策利好，加快无人机产业布局。 ............................................................................................... 34 6.4 深度结合北斗导航，加强在导航领域的自主知识产权的研究开发与应用。 .................................................................................................. 34 6.5 整合资源，以标准和验证测试为切入点，形成对军民无人机产业全方位支撑、服务的良好局面。 ............................................................. 35 6.6 顺应国家经济体制改革大方向，促进产业结构快速转型，有助于地方经济发展。以北京为代表的一线城市 “总部经济”效应显著，无人机将成为带动整个通用航空产业大发展的有利契机和强劲引擎。 ........ 36 七. 无人机遥感产业展望及发展建议 .................................................. 37 总结 ............................................................................................... 38 7 八.

中国电子技术标准化研究院无人机遥感白皮书 1.1 基本概念一．无人机遥感系统概述无人机(Unmanned Aerial Vehicle) 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、远程引导或自行编队，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。遥感（RS-Remote Sensing）——不接触物体本身，用传感器收集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物，揭示其几何、物理性质和相互关系及其变化规律的现代科学技术。换言之，即是 “遥远的感知”，按传感器搭载平台划分，包括航天遥感、航空遥感、地面遥感。无人机遥感（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing ), 既是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS 差分定位技术和遥感应用技术，具有自动化、智能化、专用化快速获取军事、国土、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。无人机遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段，成为未来的主要航空遥感技术之一。无人机要完成相应任务，需与导航遥感、任务载荷、测控与信息 2

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