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农业低空遥感平台技术

主编: 白由路

出版社:中国农业出版社

ISBN:978-7-109-21183-4

出版时间:2015-11

关键词:精准农业 无人机技术 低空遥感 平台

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    本书主要是以农业低空遥感中的平台技术为主,从飞行原理、飞行控制到飞行作业,共分七章,第一章介绍了无人机飞行的基本原理,主要包括飞行器的受力、各种力的关系及影响飞行的稳定性;第二章介绍了飞行器的结构及操控,包括机身结构、动力系统、操控系统和飞行过程控制等;第三章介绍了飞行过程控制的关键步骤,包括起飞、着陆以及气象因素对飞行的影响等;第四章介绍了基本飞行过程操作设备的使用;第五章介绍了本团队开发使用的自动飞行控制系统的使用方法;第六章介绍了飞行辅助设备,包括弹射起飞设备、启动设备、充电设备等;第七章介绍了无人机的飞行作业操作过程、注意事项及飞行管理规则。

    本书可以作为无人机初学者的参考教材,也可以作为农业低空遥感作业的参考手册。

  • 前言

    精准农业是现代农业的重要发展趋势,精准农业的核心是信息的采集、处理和应用。随着信息技术的发展,在农业信息采集中,越来越依赖于无人机技术。近年来,无人机技术得到了突飞猛进的发展,无人机技术在农业低空遥...

  • 绪论

    自1972年美国第一颗地球资源卫星成功发射之后,遥感(RS)技术已经广泛应用于民用领域,特别是近年来全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)的发展,三者合称的“3S”技术已经广泛应用于国民经济的各个环节。目...

  • 一、低空遥感平台的种类

    目前对低空遥感平台还没有一个统一的分类,从不同的角度,可将低空遥感平台分为不同的类别(表0-1)。从技术角度讲,按飞行方式,更能概括低空平台的技术水平。本文从飞行方式方面,简单介绍一下目前常用的几种低空...

  • 二、低空遥感平台的应用及前景

    随着低空遥感技术的发展,目前在农业许多领域中都有初步的应用。从理论上,能通过航空和航天遥感中得到的信息在低空遥感中都能获得,同时,由于低空遥感的灵活性及分辨率高的特点,航空和航天遥感中不能获得的信...

  • 三、我国低空遥感平台的有关法律法规

    目前我国低空遥感平台以无人机为主,作为航空飞行器,我国对此有很多法律与法规,在进行农业低空遥感时,也须遵从这些规定。...

  • 第一章 飞行原理

    为了能在一定高度的空中摄取图像等信息,需要在空中建立一个平台,目前应用的空中平台主要有4种,一是卫星平台,即用环绕地球飞行的卫星作为运载工具,将照相机、光谱仪等设备运至太空,并进行拍摄活动;二是航空平...

  • 第一节 飞行中飞机的受力

    飞机飞行在空气中,涉及的外力有4个,一是升力(向上的作用力),二是重力(向下的作用力),三是拉力(向前的作用力),四是阻力(向后的作用力),如图1-1。对飞行来讲,升力和拉力为正向力,重力和阻力为负向力。图1-1 飞...

  • 第二节 飞行中各种力的关系

    通过以上对飞机各种力的分析,在飞行过程中,各种力互相作用,对飞行产生着重要的影响,这些关系主要表现在以下几方面。...

  • 第三节 影响升力与阻力的因素

    当飞机的重量和发动机的功率一定以后,飞机的升力和阻力是影响飞机性能的重要因素。影响飞机升力和阻力的因素有很多,如机翼面积、机翼形状、迎角、空速以及大气密度等。因为当升力增加时,阻力也会增加,升力减小时...

  • 第四节 飞机的稳定性

    飞机的稳定性是指一架平稳飞行的飞机受到一个外力的干扰后,可以回到或有趋势回到它起始的飞行状态。它也是飞机可操控性的重要指标。飞机的稳定性分为正稳定性、中性稳定性和负稳定性。正稳定性是指受到外力干扰...

  • 第二章 结构系统与操控

    飞机能在天空中飞行,需要产生升力,克服重力,同时,为了便于人为地操控飞机,使飞机按人的意愿飞行,还需要一套操控部件。这些都与飞机的结构有关,本节将介绍微型无人驾驶飞机的结构系统与操控。...

  • 第一节 飞机的组成与结构

    同其他飞机一样,微型无人驾驶飞机的结构示于图2-1,它主要由机身、发动机、螺旋桨、主翼、副翼、尾翼、垂尾、升降舵、方向舵和起落架组成。有关发动机和螺旋桨将在以后的章节中详细介绍。图2-1 微型无人驾驶飞机的结构...

  • 第二节 微型无人驾驶飞机的飞行控制

    由于微型无人驾驶飞机在机上无人操作,主要是通过无线电系统或机载飞控程序进行操作的,有关控制指令部分在第三章和第四章中介绍,这里仅介绍飞行控制执行机构,即各舵面的工作原理。飞机在飞行过程中要完成一系...

  • 第三节 动力系统

    为了维持飞行在一定高度飞行,需要有一个动力系统保证飞机能产生一定的拉力,以克服飞机的阻力。动力系统主要由发动机和螺旋桨构成。发动机带动螺旋桨高速旋转,使飞机产生拉力。...

  • 第四节 控制系统

    由于低空遥感所采用的飞机大部分是无人驾驶的遥控飞机,为了控制飞行的飞行和机载设备的动作,需要有一套无线的遥控系统来进行,目前有手动比例控制和自动飞行控制系统两大类,有关这两大类的飞行控制系统的操...

  • 第三章 飞行过程及影响因素

    在执行低空遥感任务时,飞行是最基本的操作之一,飞行过程的操控除需要一定的飞行知识外,更多的是需要一定的实践经验,本节仅介绍一般的飞行过程及其影响因素。...

  • 第一节 起飞

    飞机从开始滑跑离开地面,并上升到25m高度的运动过程,叫起飞。飞机从静止通过滑跑到离地、上升并获得一定高度,是一个不断增速的运动过程。起飞分为地面滑跑、离地、小角度上升和上升4个阶段(图3-1)。图3-1 起飞各...

  • 第二节 着陆

    飞机从25m高度下滑,并降落于地面,直至停止滑跑的运动过程;叫着陆。着陆是飞机降低高度及减速的运动过程。着陆可分为:下滑、拉平、平飘、接地和滑跑5个阶段(图3-2)。图3-2 飞机着陆各阶段...

  • 第三节 气象因素对飞行的影响

    船在河流行驶,除由船自身的航向、速度、时间等诸因素决定外,还受水流的影响。同样,飞机在天空中飞行,时常受到风的影响,超轻型飞机重量轻,速度又小,风对其影响尤其明显。...

  • 第四章 手动比例遥控系统

    目前,在低空遥感的飞行过程中,由于有人驾驶的航空器成本高,并且受限条件多等缺点,主要采用无人驾驶的飞行器完成低空遥感的飞行。由于飞行器上无人操控,其飞行器的飞行全部由地面进行控制。所以,这里称飞行器...

  • 第一节 手动比例遥控系统组成

    手动比例遥控系统主要由发射机、接收机、电源、伺服舵机组成。发射机的功能是发射操纵信号,把操控员的指令传达出去,接收机的功能是接收到操控员的指令信号,然后经过处理传达给执行机构,伺服舵机是飞行器飞行控...

  • 第二节 遥控发射机的设置

  • 第三节 遥控发射机的使用

  • 第五章 自动飞行控制系统

    由于手动比例遥控飞行的人为性较强,特别是在高度控制、速度控制和航线控制方面都有较大的局限性,所以,飞行器的自动控制飞行一直是人们追求的目标,近年来,随着电子技术和全球卫星定位系统的发展,微型飞行器的...

  • 第一节 系统组成与工作原理

    UP30型无人机飞控系统是一个高性能的无人机控制系统,主要包括机载飞控设备、地面站软件和通信设备等。可以稳定控制各种布局的无人驾驶飞机,使用简单方便,控制精度高,GPS导航自动飞行功能强,可以设定飞行速度...

  • 第二节 机载控制系统

    机载飞控系统是安装在飞机上面的部分,包括飞控板(盒)、通信设备、RC接收机、电池组、GPS天线、通信天线、空速管等。...

  • 第三节 地面飞行控制系统

    飞控系统的地面设备主要包括地面控制计算机及软件、数传电台两种,为了与手遥配合使用,还需要遥控发射机等。第四章详细介绍了遥控发射机,本节主要介绍飞控软件及数传电台。...

  • 第四节 试飞与调试

    飞机设备安装后,可进行试飞,并在试飞过程中进行一些必要的调试。本节主要介绍在试飞前、试飞中的一些操作与注意事项。...

  • 第六章 飞行辅助设备

    在低空遥感平台的使用过程中,除飞行器外,还有许多的辅助飞行的设备,它们虽然不直接在天空运行,但是它们是保障飞行器正常运行不可或缺的设备。这些设备主要有弹射起飞的弹射架、发动机的启动设备、气象条件的监...

  • 第一节 弹射起飞设备

    由于农业低空遥感的性质,飞机大部分情况下需要在农田进行起降,特别是飞机的起飞,过去的方法是用手掷,但手掷的人为性和随机性都十分大,没有固定的指标,只能靠投掷手的经验,成功率较低。为此,我们专门研制了微...

  • 第二节 启动设备

  • 第三节 气象条件监测设备

    气象条件对飞行有很大影响,特别是风速和风向对起飞、降落和安全飞行起到至关重要的作用,所以在外场作业中,需要对风速风向进行监测。本文主要介绍风杯式风速表的功能、使用和维护情况。风杯式风速表中风速的测量...

  • 第四节 作业辅助设备

    在微型无人驾驶飞机安装照相机等成像传感设备往往希望能一直垂直向下,但由于飞机在飞行过程中不断调整飞行姿态,很难完全平稳飞行。这就需要一个能始终垂直向下的云台,这里主要介绍在低空遥感的微型无人驾驶...

  • 第五节 检测设备

  • 第六节 充电设备

    电池是飞控设备的核心,每次飞行前必须对电池进行充电,所以选择合适的充电设备对保证安全飞行具有重要意义,本节介绍一种6X80C多功能智能充电器,为了避免损坏您的充电器,和防止对您自己和他人的伤害,在使用本...

  • 第七章 飞行作业操作

    低空遥感的飞行涉及人员安全、设备完整和任务执行等多方面。管理制度化、操作规范化是保证人员安全、顺利完成任务的前提,所以,本章从结合作者多年的实践经验和教训,从人员配备、内场准备、外场准备、飞行控制、器材...

  • 第一节 飞行作业人员配备与职责

    为了顺利完成低空遥感的野外飞行任务,在接到低空遥感飞行任务时,组成临时飞行作业任务组(以下简称机组)。本节主要介绍机组的人员配备、职责和行为准则。...

  • 第二节 飞行作业准备

  • 第三节 飞行与控制

  • 第四节 撤收

  • 第五节 安全飞行注意事项

  • 第六节 飞行程序与管理规则

  • 主要参考文献

    陈金良,等.2014.无人机飞行管理[M].西安:西北工业大学出版社.黄云,等.2009.简易航空模型[M].北京:航空工业出版社.毛红保,田松,等.2015.无人机任务规划[M].北京:国防工业出版社.寿尔康,等.2007.航空模型发动...