第一篇：無人機的發展與應用

無人機的發展與應用

（1）國內外現狀

21世紀前十年世界各國都在大力發展各種用途的無人飛行器，目前，世界上32個國家已研制出了50多種無人機，有55個國家裝備了無人機。無人機成為本世紀武器裝備發展中的最大亮點。據報道，1993-2005年間，北約國家無人戰斗兵器總數增加了1.7倍，2006年，這一數量達到了11萬架具。

美國、北約、以色列、南非等其他國家都非常重視無人偵察機和多用途無人機的研制和生產及應用。美國在發展無人機計劃的同時，也考慮民用和商用的可能性，如環境監控、通訊中繼、毒品偵察、大氣取樣、野生動物跟蹤、測繪等。

由于國防預算的削減，俄羅斯的導彈公司和生產廠家不得不將一些軍用無人機轉為民用。如他們用四年時間研制的NART無人機將用于氣象和生態觀測；Ka37無人駕駛直升機將用于農業和空中拍攝。同時，俄羅斯還研制了用于農作物統計、輸氣輸油管道監控、化學和核物質監護等方面的旋翼無人機。

國內的情況是，高空、高速、中遠程、長航時、大載荷等類型的無人機主要應用于軍事領域，主要由航空集團、航天集團以及院校研制與生產，國內主要有北航、南航、西工大、航空集團、某些研究所等單位研制。目前北航、南航、西工大這3家主要的無人機研制生產基地，主要是應付軍隊的需求，任務十分飽滿，無瑕顧及民用領域，目前民用無人機的研制生產還沒有明確的骨干單位。目前裝備部隊的有（涉密，僅內部可見）等無人駕駛飛機。由于成本較高，操作復雜，培訓維護難，因而主要為軍事需求服務，缺乏針對民用需求訂制，民用領域尚未真正推廣應用。已有企業忙于軍品，民用領域基本空白，但民間應用正在逐步滲透。從民用來看，航空遙感、災情監報、礦藏勘探、數字中國建設等都需要大批量地使用無人機。根據專家預計，今后10年內民用無人機市場的銷售額可達10億美元。無論是軍用還是民用，無人機都將朝著模塊化、標準化、多樣化和系列化的趨勢發展，其應用范圍廣泛，前景喜人。（2）無人機在民用領域發展應用分析

到目前只有天空這個大市場還沒有開發，這是由于對航空產品對安全性的嚴格要求和航空管制的原因，使人們不敢問津。在今后幾年，將是通用航空事業和無人機事業發展的時代。據分析未來幾年我國至少要有數百架民用無人機的市場需求，而且這個數字將呈幾倍的增長，因此天空這個大市場必須爭奪，必須占領。

民用領域對無人機的要求飛行速度通常在100公里每小時以下，飛行高度在3000米以下，某些特殊應用在4000~5000米。由于無人機的經濟性、安全性、易操作性，在很多民用領域對無人機都有著旺盛的需求，小型無人機可廣泛應用于防災減災、搜索營救、核輻射探測、交通監管、資源勘探、國土資源監測、邊防巡邏、森林防火、氣象探測、農作物估產、管道巡檢等領域。由于小型無人機的航空特性和大面積巡查的特點，在洪水、旱情、地震、森林大火等自然災害實時監測和評估方面特別具備優勢。同時民用無人機在航測領域的應用還可以作為衛星遙感手段的補充。衛星影像成為中小比例尺遙感監測和制圖的主要數據源，甚至成為1：1萬地形圖和專題圖制圖與更新的重要數據源。但由于受到衛星臨空周期、氣候和供給渠道的制約，用戶訂購高分辨率衛星數據在覆蓋度、時效性以及分辨率方面受到較大影響。無人機航空拍攝方面，由于其機動性強、分辨率高等優點，可作為衛星遙感手段的補充，形成高中低平臺結合、粗中細分辨率互補的全天候、全天時、全覆蓋立體監測體系。目前很多民營企業在小型無人機航測方面都具備了基本應用能力，甚至已經被專業的地圖測繪公司并購。

然而至今為止，由于技術不成熟的原因導致無人機在民用領域一直未能大范圍推廣。最具代表性的一個例子是，90年代中期，農業部曾嘗試采用小型無人機作農業評估，因飛機系統對操作員要求太高（通常需要十幾年飛行經驗），購置的無人機系統陸續摔壞而流產。

無人機擴大民用領域應用所面臨的關鍵問題之一，是要搞“用得起的裝備”，“開得動的裝備”，用得起，就是低成本，因此機體要降低成本，飛控也要降低成本；開得動，就是操作簡便易用，無需太長周期的學習培訓，無人機自主性能要高，把人的因素降到最低。

要搞出一個無人飛行器，使之能飛起來進行演示，并不是非常困難，但要真正做到性能優良，滿足實用要求則是一件非常困難的事情，不可等閑視之。這一問題不僅與材料、元器件、設備、微制造技術有關，而且與優化設計和綜合集成能力等多方面因素有關，是需要長期努力加以解決的。無人飛行器研制涉及多個技術領域，包括：

1、飛行器總體設計；

2、空氣動力學；

3、材料與結構；

4、動力推進；

5、導航與控制；

6、機載設備；

7、信息處理與傳輸；

8、發射與回收；

9、隱身技術；

10、微加工制造；

11、系統集成與運行管理；

12、地面測試與飛行實驗等。

目前在民用無人機行業探索的民營公司大多技術不成熟，一般為了滿足飛機的復雜保障條件和對操作的較高要求，而建立有以航模操作手為主的飛行團隊，專注的是本身企業對無人機的使用，而非用戶對無人機的使用。并且由于沒有條件看到航空集團的很多現成技術儲備和先進技術，導致閉門造車比比皆是。對比的是，航空集團由于體制的原因，對民用的需求只能走調研、立項、審批的程序，對市場反應緩慢，未能在民用領域有較深入的介入。

綜上所述，根據無人機市場的出現、培育和發展，對行業發展過程綜合分析如下：無人機市場從無到有，經歷了三個階段。

第一階段的需求為軍用所壟斷，由于技術屬于高尖端，其技術壁壘決定了民用市場無法接觸，基本沒有任何民用需求；該階段的技術特點為慣性組件、控制系統等基礎技術尚不成熟，成本很高，只有在軍用領域才能接觸和應用；從事無人機研制與生產的廠家只有以航空一、二集團為總體單位，電子科技集團為配套單位的國有軍工企業。

第二階段從上世紀90年代起到本世紀初，由于電子集成電路、飛行器設計、發動機等基礎技術的發展，部分民營企業對無人機行業進行了探索，出現了第一批吃螃蟹的民企，形成了少量低端民用小型無人機，使市場需求由依然是高端的軍用領域向民用領域擴展。但這階段由于技術的仍然不成熟，導致探索和創新的企業多，靠無人機贏利的少。部分民營企業為院校、研究所提供低端小型的無人機產品的設計及演示驗證而贏利，其間出現了國家單位對低端無人機的探索性應用，包括了農業部用于農作物估產的無人機系統，后來都因為技術的不成熟而流產。

第三階段從本世紀初至今，需求上軍用領域依然飽滿，軍工企業訂單雪片一般，民用領域也遍地開花，由于技術的原因，民用需求最先在航拍、測繪、氣象領域被拉動。這一階段的技術特點是，由于基礎技術的進一步發展，軍工企業的技術以高端為主，逐漸向低端擴展，組織形式出現了部分軍工企業的股份制改造；民用上組織形式以手工作坊式的企業為主，逐漸發展成長而趨向成熟，但缺乏理論支撐，基本是靠試驗和摔機來推動進步，安全性和可靠性低，缺乏規?；l展。這一階段嘗試涉足無人機行業的民企增多，但尚未找到足夠的贏利模式。

綜上所述，目前隨著國有資本、民營資本的投入，無人機行業的基礎技術已經逐漸成熟，無人機的應用領域由單一的軍事領域擴展到民用領域的方方面面，無人機廠商也由國有企業逐漸向民營企業轉化。不斷成熟的飛控、發動機技術使總體技術逐漸成熟，進而推進了市場需求的成熟，最終將使整個行業趨向成熟。因此，我們可以預測即將到來的第四階段，即我們充分準備投身其中的無人機行業發展成熟的黃金階段。市場需求上，軍用依然被國企壟斷，有少部分民營企業開始從事低端軍用需求?；A技術的全面成熟使無人機系統向模塊化、智能化、系列化、實用化發展，民用需求完全被拉開。部分經過股份制改造的軍工企業開始涉足民用領域，成本大幅度降低，并用軍工企業多年的技術積累優勢而占據部分市場，民營企業將經過技術競爭、市場競爭、資質競爭而洗牌后發展成為具有一定規模的幾家骨干企業。

第二篇：淺談警用無人機技術應用與研究

淺談警用無人機技術應用與研究

公安部近年來也開始加速普及和裝備無人機用于巡視執法和反恐處突，極大提升了反應速度和辦案效率。新技術的使用不僅僅是社會生產活動的必然趨勢，也是加強警方戰斗力的根本保證。本文主要論述無人機帶給警方處置各類情況的積極作用和變化，提出在各類處警環境中的應用和解決方案。

一、影響出警速度的因素

（一）交通堵塞和地形、天氣因素舉例而言，在10公里半徑范圍內出警，假設警用車輛在城鎮道路交通系統中直線行進速度為40-70km/h，那么，警車趕到10公里案發點的時間要超過10分鐘，如果在交通繁忙、堵塞、道路曲折的情況下，這個時間還要更久，而很多案發地點還在偏僻郊區，可能有山地、河流及不可預測的雨雪天氣影響出警速度。

（二）報警人地址表述不詳報警人很有可能因為情況危急、心里緊張、不熟悉所處環境而無法清晰說明案發地點，耽誤出警和獲救時間。

（三）警力不足、情況不一目前，我國警力和人口之比大約為萬分之十一，而國際上警力和人口之比約萬分之三十五左右，中國是一個警力非常薄弱的國家，然而，在缺乏足夠警力的同時，出警頻率卻在升高，研究顯示：案發后警察到達現場的時間少于3分鐘，有30%的犯罪嫌疑人在現場或現場附近被抓獲。

在5-10分鐘時，現場抓獲率就會下降到17.8%。而中國的警力薄弱，在硬件設施上，很多地區也存在不足，面臨更加嚴峻的出警問題。

（四）派出所分布不均作為公安機關的最基層組織，派出所的地理位置對人民警察的出警效率和服務能力至關重要，然而，由于地形地貌復雜和地處邊遠等不可抗拒的氣候、地理環境、經濟水平因素，派出所的分布和服務輻射范圍也都有客觀局限性。

二、警用無人機的優勢和應用

警方做出反應抵達犯罪現場的時間是提升辦案效率的關鍵。而出警時間受到距離、交通、地理、天氣等空間環境因素影響和地面交通工具的局限，警用無人機的使用將能幫助警方有效解決這些問題。在地面警力無法迅速抵達和反應的地區，無人直升機都能高速到達現場，執行對現場警情的偵查、拍攝、識別、跟蹤和一定程度的犯罪懾阻、抓捕任務，同時也能高速到達現場遂行救助任務，比如空投急需的藥物和補給、繩索和救生圈等。使用無人機，不僅可以大幅降低出警成本，可以及時執行大范圍的搜索和偵測任務，避免大規模警力的使用。比如在建筑或林木密集、夜晚和大霧等可見度低的環境中，可以迅速派出掛載紅外探測裝置的無人機搜索現場和定位，并對目標持續跟蹤監視，引導后續趕來的警員。目前，無人機平臺已經日趨成熟，而相關任務載荷也越來越豐富，在執行警務支援任務的時候，除了普通的光電探測設備，還有遠程喊話器、警笛警燈、探照燈、強光炫目裝置、催淚彈發射吊艙、煙幕彈、網槍、麻醉發射器、輕型武器吊艙、震爆彈等威懾、殺傷載荷及無人機機械臂，這些掛載裝置大大豐富和強化了無人機適應各種警情環境的能力，對反恐處突和安檢排爆有極大保障作用。

三、無人機的類型和警務工作

目前無人機主要分為：固定翼無人機、無人直升機、多旋翼無人飛行器、傾轉旋翼無人機和垂直起降固定翼無人機等，那么，哪一種無人機才最適合警方使用呢?

（一）固定翼無人機固定翼無人機具有滯空時間長、飛行距離遠的特點，需要跑道和寬敞的降落場地，抗風性能較低、載荷不高，超低空飛行性能和可操縱性不高，不適應城鎮和山地、森林等障礙多的超低空飛行。

在處置需要抵近目標和詳細偵查的警務行動時，固定翼無人機由于沒有懸停能力，無法長時間保持對目標的跟蹤監視。

（二）傾轉旋翼和垂直起降固定翼無人機傾轉旋翼無人機和垂直起降固定翼無人只是解決了固定翼依賴起降場地的問題，有了垂直起降能力，但依然沒有良好的低空飛行性能和懸停性能，此外，也存在載荷太低、體積過大、無法快速反應的問題，并不適應地方公安機關處理突發情況的需要。

（三）多旋翼飛行器多旋翼飛行器，因其造價低廉、易于操控而由消費級航拍飛行器的身份迅速占領市場，飛進普通消費者的視野。

但是，多旋翼具有與生俱來的缺陷，就是風場不穩，抗風能力和載荷、飛行速度、續航時間都比較低。

四、結語

無人機警用化的普及，能以極低的采購維護成本換來出警效率和服務能力的提升，使大部分地區的公安機關都能在有限預算約束下建立從二維平面到立體的三維管控。

第三篇：無人機發展現狀

一、無人機發展現狀

（一）無人機概述

無人機(unmanned aerial vehicle或drone)是一種由無線電遙控設備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器。無人機用途廣泛，成本低，效費比好，無人員傷亡風險，生存能力強，機動性能好，使用方便，在現代戰爭中有著極其重要的作用，在民用領域也有廣闊的發展前景。結合公安邊防部隊的實際，無人機在邊境地區的發展使用具有廣闊空間，能夠為邊防工作帶來極大的便利和工作效率的提高。

（二）國內無人機發展現狀

國內無人機近幾年來發展比較快，民企也多 通過第三屆 尖兵之翼就可以看出 國內現在發展無人機的趨勢越來越好。

而除軍事用途外，由于無人機成本相對較低、無人員傷亡風險、生存能力強、機動性能好、使用方便等的優勢，使得無人機在航空拍照、地質測量、高壓輸電線路巡視、油田管路檢查、高速公路管理、森林防火巡查、毒氣勘察、緝毒和應急救援、救護等民用領域應用前景極為廣闊。正是因為看到未來無人機的民用市場潛力巨大，除一些科研院所外，民營企業也開始介入無人機市場。目前粗略估計全國約有170多家單位在生產無人機?！熬偷投水a品而言，一套無人機系統的生產成本有可能不超過幾十萬元，這也是中國有眾多廠家看重無人機市場前景的一個原因。

我國無人機當前只具備偵查能力，無人機并不被現代戰爭看好，機器造價昂貴，戰場靈敏度低，極易被敵人捕捉，無法防御最新的電磁干擾等種種弊端，即便是美國也無能力大規模生產，另外你提到的對地攻擊型無人機只在極少的戰爭中出現，而且處于測試階段，他的攻擊方式并不算先進，GPS定位導彈一樣做的到。

（三）國外無人機發展現狀

第四篇：無人機農業保險應用

【新領域】無人機“加盟”農業保險

地理信息技術與保險業的結合由來已久，尤其在國外更是有了長足發展，例如壽險、產險、農業保險等各方面都有地理信息技術的支持，而國內保險與地理信息技術的合作節奏要明顯落后許多，不過喜人的是看到了現在有許多嘗試正在進行，例如由中華聯合財產保險股份有限公司與國家農業信息化工程技術研究中心共建的“農業保險地理信息技術聯合實驗室”(簡稱“實驗室”)，旨在“引入遙感和地理信息技術，破解農業保險發展技術難題?！北酒凇?S新聞周刊》編輯團隊將走進國家農業信息化工程技術研究中心，跟隨遙感技術部主任楊貴軍博士細數農業保險與地理信息技術的“前世今生”。

農業保險與地理信息技術

農業是國民經濟的基礎，同時又是一項具有生命周期的生產活動，易受到地理和氣象條件的制約。由遙感、地理信息技術、全球定位技術組成的3S技術成為了人類對地觀測的新手段，極大地擴展了人類的視覺和觸覺。其中農業是遙感最重要和最廣泛的研究應用領域之一，從早期的土地利用和土地覆蓋面積估測研究，到農作物大面積遙感估產研究，目前已可以利用3S技術集成對農作物長勢的實施診斷研究、農情監測、草地產量估測以及森林動態監測等多層次和多領域;遙感技術和計算機技術的發展及應用，使農業生產和研究從過去的粗放經驗式管理進入到定量化精準決策的階段。

隨著2012年《農業保險條例》的頒布，本著健全政策性農業保險制度的目的，需要在農業保險中引入現代科學技術來衡量、規范農業保險中的理賠范圍、責任界定等。由于遙感在農業領域的應用很深，因此遙感與農業保險結合就是自然而然的事。楊博士介紹，實驗室的成立背景就是為了減少保險核驗過程中的誤差率。早在2012年山東遭受了臺風“達維”的侵襲，利津和陵縣均受災嚴重，受災面積較大;當時中華聯合財產保險股份有限公司山東省分公司抽調了200多人來調查災情，但是受災過后兩個月都沒有調查完。因此就求助于國家農業信息化工程技術研究中心，希望利用遙感技術來進行受災面積核查，減少人工成本和時間成本。

“在洪澇等重大災情過后，遙感技術可以很迅速地得到受災面積及受災程度，因此我們利用災情爆發前后的衛片數據等進行分析，歷時兩周就做出了結果，包含整個區域的受災面積和損失程度;然后集結山東省分公司、地方農業局兩個單位的專員去現場抽樣核查，準確率相當高?！睏畈┦勘硎尽坝绕涫窃诮^產區域，我們通過重點抽樣調查，準確率可以達到95%。”

談到農業保險與地理信息技術的前世，楊博士介紹，美國農業部和農業聯邦保險公司利用Landsat衛星遙感數據對農業保險中投保人索賠進行監測，每年利用600景Landsat衛星數據對涉及的7600萬英畝的索賠保單中，遙感調查出50%左右索賠存在騙保可能性。為此美國農業聯邦保險公司專門成立了遙感與GIS中心，負責農業保險中業務化的空間數據處理和分析工作，以檢查投保人的索賠是否屬實。對于國家或政府來說，投入用于遙感和GIS相關研究和處理分析的費用，與花費大量精力和財力用于騙保調查的費用相比簡直微乎其微，保守估計，每年至少減少約10億美元損失。

如何生成專題數據

現在與農業保險相關性高的主要是遙感技術，通過衛星遙感數據以及航天飛行遙感數據可以得到專題圖。楊博士指出農業遙感與測繪遙感的不同之處在于測繪遙感后期需要生成數字制圖，而農業遙感就是以影像為主，并結合多年的長勢數據定量分析、建立模型，把所得數據解譯成農業專家所熟悉的知識。簡單說就是通過遙感圖像來解讀農作物是否缺肥、缺水，有無蟲害等，以及預測后期產量大致是多少，品質如何等。

在前文提到的2012年山東省自然災害所導致的糧食減產、絕產，所涉及到的保險事宜，其指標就是通過分析歷史遙感數據記錄來進行對比所得出的。楊博士告訴《3S新聞周刊》，當時介入到這個項目已經是災后第三個月了，有的地塊已經被農戶改種了其他作物，有的由于泡水時間太長無法種植其他作物就閑置了。同時農業保險關心的主要是絕產地塊，因此團隊就將絕產地塊作為重點關注部分。“因為災前與災后的作物光譜和圖像是有一定差異的，所以我們選取災情發生的前后兩個時間段來與往年歷史數據進行對比”楊博士解讀如何判別哪個是絕產地塊“比如臺風于7月20日過境，我們就找這個日期之前的狀態;災后我們找到8月初的數據，兩個一對比就能給災情分級。但是如果有農民在災后馬上就改種其他作物，那8月份也會有植被，也能看到光譜，這就無法判別這些光譜是受災的還是改種的。因此我們將時間線向后延長，回溯10年中每個地塊的完整長勢曲線，得到地塊長勢曲線的多年平均線，以此作為參考標準，將當年的作物長勢曲線與之相匹配，如果發現與平均長勢曲線發生變異，那一定是有脅迫或災害發生?！比绻亲R別減產地塊，就看當年的生育曲線是否按照標準曲線走，如果有降低，那可能就是有減產;如果長勢曲線發生陡然降低，或者嚴重偏離，則可能意味著發生大災絕產。團隊將這些分級數據定量到每個田塊上就能直觀地看到每個田塊的損失程度如何，然后就能得出受災總面積。

因為有長時間序列農業遙感數據的積累，可以做出不同尺度的“作物長勢曲線庫”，這樣當災害發生后，就能及時對比分析出災害面積和等級，為農業保險提供準確依據。

無人機“護航”農業保險

農業專家將取得的專題數據進行判讀并分級，可以為農業保險提供依據，那農業遙感數據的主要采集途徑是又是什么?楊博士給出了答案——無人機。高分辨率衛星遙感方面因為重訪周期及價格等因素，不夠靈活，受天氣影響大。而無人機因其靈活性、便捷性以及價格低廉，使其成為農業保險數據的主要采集方式。在楊博士的研究中，采用了固定翼無人機和旋翼無人機，集成了自主研發的高清數碼相機及多光譜、熱紅外等傳感器。以固定翼無人機為例，一次可以飛行20多分鐘，覆蓋面積約5平方公里，僅需更換電池就可以繼續飛行。

科學研究不能只顧使用高精尖的儀器，楊博士認為農業遙感跟測繪遙感不同，測繪是國家的需求，需要保證精度，所以國家會從各個方面大力支持測繪遙感。雖然農業現在是高補貼的狀態，但依然沒有那么多的投入，楊博士笑談“我們自己研發的無人機及傳感器較價格比國外的同類型低很多;另外我們研發的無人機及傳感器更適合中國農情需求特點。”

有了合適的硬件載體，關鍵的就是數據處理。根據農業遙感數據的特殊性，楊博士的團隊吸收國內外先進經驗自行開發了配套農業無人機遙感數據處理軟件AgriHAWK，實現了無人機遙感數據智能、快速、簡捷處理;既降低了成本也可以與硬件設備無縫銜接，處理能力與飛行能力相配套將極大地節約時間和人力。

國內外農業保險差距

國內外農業保險水平存在差距，但是也有共性，例如“道德風險”以及空間屬性。有調研顯示，雖然歐美、印度、日本等國家的農業保險運作模式各具特色，但是與空間信息數據相結合這一部分是與國內共通的。差距主要體現在國內的農業保險處于起步階段，國外農業保險行業較為成熟：由政府牽頭，有大學、研究所、咨詢公司等第三方機構在政府和農民中銜接，一方面為政府提供損失報告，政府為其買單，一方面農戶可以從第三方機構中尋求建議等。

楊博士希望國內也盡快出現這些第三方機構，這樣就能有明晰的標準和準確的損失面積，政府和保險公司進行賠償時就會有參照物。

除了政策方面，還有技術方面的差異，國外農業遙感已經成熟，同時利用GIS技術將農業保險信息呈現在地圖上，方便管理，加上成熟的運作機制，使得整個系統透明，農民更愿意出錢去購買農業保險以保障自己的利益。

3S技術在農業保險中的應用空間

(一)改善農業保險承保質量

通過遙感采集投保地區的情況，利用所采集到的圖像與抽樣調查試驗數據相比，將準備投保的地塊與其他地塊相區別，準確測算投保地塊的種植面積，避免出現謊報面積等現象;另外農業保險承保機構可以利用 3S 技術分析農業數據，并根據各地區歷史保險損失數據，評估農作物風險情況，準確判定保險費率和相關保險條件，提高農業保險承保質量。

(二)強化保險期間標的風險管理

3S技術可以對各地區的農作物生態環境實時監測，以幫助農戶提早采取防范措施。同時還可以在農業氣象災害的預測中充分發揮作用，通過及時檢測氣象環境變化，對比分析各種自然災害的實際應用模型和農作物生長模型，判定氣候異常對農作物的生長影響并對可能造成的損失初步評估，開展針對性的補救工作，進行澆水、施肥、除蟲或排水等抗災措施。所以，3S 技術有利于保險機構真正實現農業保險標的全過程的風險管理。

(三)提高農業保險理賠科學性

隨著全球自然環境的惡化，農作物的氣象災害、生物災害和環境災害呈現出類型多范圍廣的趨勢，采用 3S 技術可以通過受災地區受災前后的衛星圖像進行對比，確定農業損失范圍和損失程度。農業風險承保機構在此基礎上依據保險合同理算最終賠償額度，從而充分體現保險的“損失賠償”原則，既規避理賠時的道德風險，又及時足額地給予農戶合理賠償。此外，3S 技術也有助于農業保險機構的內部管理，保險機構接到出險通知時便于提前測算查勘面積和查勘費用，理賠處理后進行查勘結果統計分析，提高保險機構理賠科學性。

(四)構建農業保險基礎數據庫

3S技術通過收集各地農業資源圖像，掌握農業保險標的空間分布特征和逐年動態變化規律，建立并完善保險基礎數據庫。通過深入研究區域歷史災情序列評定模型進而提出農業保險中的風險評估體系與模型，采用現代統計數學方法和計算機模擬方法建立起區域農業保險風險評估體系，從而有效降低農業保險機構的經營風險。

未來發展趨勢

除了遙感與農業保險結合緊密，GIS方面也將會有融合。楊博士介紹，無人機技術就是用于減少現場人員的調查，減少了人力成本和經濟成本。同時現在保險業務還沒有涉及到具體田塊，也缺乏一個統一的信息管理系統。若要把農業保險訂單與地塊和遙感信息連接到一起，就需要GIS系統的支持。楊博士的團隊已經針對這個目的開發了一個系統，“我們的GIS系統里面集成有歷年的災害監測數據以及長勢監測數據，再疊加保險保單信息、地塊信息、作物信息、農戶信息等，就真正實現了地理信息技術與農業保險的無縫連接，遙感技術也就真正落地開花結果了”。目前，實驗室正在大力推動該系統的建設工作。

除了應對氣象災害，遙感技術還有其他可以發揮作用的地方，例如參考氣象指數保險建立的“遙感指數保險”，包括遙感長勢指數保險，遙感病蟲害指數保險，遙感干旱指數保險等，這些都是可以通過農業遙感等技術實現，配合農業保險法規，農戶就可以根據自身條件來購買合適的險種，以減少損失。

3S技術與農業保險結合，將為兩大傳統領域帶來新的火花、新的機遇，這將是利國利民的好事，3S技術與農業保險的結合也將為中國現代農業的發展提供風險保障，最終受益的是農村、農民。

第五篇：無人機地面站發展綜述

無人機地面站發展綜述

[摘要]主要介紹了無人機地面站的發展，包括無人機地面站典型的配置、功能及其關鍵技術。并展望了未來無人機地面站發展趨勢。

1、概述

20年來，無人機己發展成集偵察、攻擊于一體，而未來的無人機還將具有全自主完成遠程打擊甚 至空空作戰任務的攻擊能力。同時，與無人機發展 相匹配的地面控制站(GCS: Ground Contrul Station)將具有包括任務規劃，數字地圖，衛星數據鏈，圖 像處理能力在內的集控制、瞄準、通信、處理于一 體的綜合能力。未來地面站的功能將更為強大:不 僅能控制同一型號的無人機群，還能控制不同型號 無人機的聯合機群:地面站系統具有開放性和兼容 性，即不必進行現有系統的重新設計和更換就可以 在地面控制站中通過增加新的功能模塊實現功能 擴展;相同的硬件和軟件模塊可用于不同的地面 站。

地面站作為整個無人機系統的作戰指揮中心，其控制內容包括:飛行器的飛行過程，飛行航跡，有效載荷的任務功能，通訊鏈路的正常工作，以及 飛行器的發射和回收。GCS除了完成基本的飛行與 任務控制功能外，同時也要求能夠靈活地克服各種 未知的自然與人為因素的不利影響，適應各種復雜 的環境，保證全系統整體功能的成功實現。未來的 地面站系統還應實現與遠距離的更高一級的指揮 中心聯網通訊，及時有效地傳輸數據，接收指令，在網絡化的現代作戰環境中發揮獨特作用。

2典型地面站的配置和功能概述

2.1地面站的典型配置

目前，一個典型的地面站由一個或多個操作控 制分站組成，主要實現對飛行器的控制、任務控制、載荷操作、載荷數據分析和系統維護等。其相互間 的關系如圖1所示。

(1)系統控制站。在線監視系統的具體參數，包括飛行期間飛行器的健康狀況、顯示飛行數據和 告警信息。

(2)飛行器操作控制站。它提供良好的人機 界面來控制無人機飛行，其組成包括命令控制臺、飛行參數顯示、無人機軌道顯示和一個可選的載荷 視頻顯示。

(3)任務載荷控制站。用于控制無人機所攜 帶的傳感器，它由一個或幾個視頻監視儀和視頻記 錄儀組成。

(4)數據分發系統。用于分析和解釋從無人 機獲得的圖像。

(5)數據鏈路地面終端。包括發送上行鏈路 信號的天線和發射機，捕獲下行鏈路信號的天線和 接收機。

數據鏈應用于不同的UAV系統，實現以下主 要功能: —用于給飛行器發送命令和有效載荷;—接收來自飛行器的狀態信息及有效載荷 數據。

(6)中央處理單元:包括一臺或多臺計算機，主要功能如下: —獲得并處理從UAV來的實時數據: —顯示處理;—確認任務規劃并上傳給UAV;一一電子地圖處理;—數據分發: —飛行前分析;—系統診斷。

2.2地面站的典型功能

GCS也稱為“任務規劃與控制站”。任務規劃 主要是指在飛行過程中無人機的飛行航跡受到任 務規劃的影響;控制是指在飛行過程中對整個無人 機系統的各個系統進行控制，按照操作者的要求執 行相應的動作。地面站系統應具有以下幾個典型的 功能:(1)飛行器的姿態控制。在各機載傳感器獲 得相應的飛行器飛行狀態信息后，通過數據鏈路將 這些數據以預定義的格式傳輸到地面站。在地面站 由GCS計算機處理這些信息，根據控制律解算出 控制要求，形成控制指令和控制參數，再通過數據 鏈路將控制指令和控制參數傳輸到無人機上的飛 控計算機，通過后者實現對飛行器的操控。

(2)有效載荷數據的顯示和有效載荷的控制。有效載荷是無人機任務的執行單元。地面控制站根 據任務要求實現對有效載荷的控制，并通過對有效 載荷狀態的顯示來實現對任務執行情況的監管。

(3)任務規劃、飛行器位置監控、及航線的 地圖顯示。任務規劃主要包括處理戰術信息、研究 任務區域地圖、標定飛行路線及向操作員提供規劃 數據等。飛行器位置監控及航線的地圖顯示部分主 要便于操作人員實時地監控飛行器和航跡的狀態。

(4)導航和目標定位。無人機在執行任務過 程中通過無線數據鏈路與地面控制站之間保持著 聯系。在遇到特殊情況時，需要地面控制站對其實 現導航控制，使飛機按照安全的路線飛行。隨著空 間技術的發展，傳統的慣性導航結合先進的GPS導 航技術成為了無人機系統導航的主流導航技術。目 標定位是指飛行器發送給地面的方位角，高度及距 離數據需要附加時間標注，以便這些量可與正確的 飛行器瞬時位置數據相結合來實現目標位置的最 精確計算。為了精確確定目標的位置，必須通過導 航技術掌握飛行器的位置，同時還要確定飛行器至 目標的短矢量的角度和距離，因此目標定位技術和 飛行器導航技術之間有著非常緊密的聯系。

(5)與其他子系統的通信鏈路。該通信鏈路 用于指揮、控制和分發無人機收集的信息。隨著計 算機和網絡技術的發展，現行的通信鏈路主要借助 局域網來進行數據的共享，這樣與其他組織的通訊 不單純的是在任務結束以后，更重要的是在任務執 行期間，通過相關專業的人員對共享數據進行多層 次的分析，及時地提出反饋意見，再由現場指揮人 員根據這些意見，對預先規劃的任務立即做出修 改，從而能充分利用很多資源，從戰場全局對完成 任務提供有力的支持和合理的建議，使得地面站當 前的工作更加有效。

2.3國外典型地面站的配i與功能

美國“捕食者”無人機地面站的部分配置如圖 2所示。

圖2中示出的是無人機操作員和任務載荷操作 員進行操控的方艙內的一部分。

2.3.1“捕食者”無人機地面站組成及裝備

(1)捕食者，無人機主要由飛行控制站、任務 載荷控制站和合成孔徑雷達控制站組成，分別由無 人機操作員(AVO)、任務載荷操作員(P0)和 合成孔徑雷達操作員((SARO)三人進行操控。AVO:負責對無人機進行操控，包括起飛、著 陸、飛行中姿態控制等。

SARO:負責控制和監視無人機的雷達，并對 其圖像作有限處理。操作員的操控包括對TV相機、紅外相機、內置雷達等，雷達可同TV相機或紅外 相機同時操作。

(2)“捕食者”無人機的配置。地面控制站 安裝在長lOm的獨立拖車內，內有遙控操作的飛行 員、監視偵察操作手的座席和控制臺，三個波音公 司的任務計劃開發控制臺、兩個合成孔徑雷達控制 臺，以及衛星通信、視距通信數據終端。

地面站可將圖像信息通過地面線路或“特洛伊 精神”數據分派系統發送給操作人員。“特洛伊精 神”采用一個5.5m Ku波段地面數據終端碟形天線 和一個2.4m數據分派碟形天線。

“捕食者，無人機可以在粗略準備的地面上起飛 升空，起飛過程由遙控飛行員進行視距內控制。典 型的起降距離為667m左右。任務控制信息以及偵 察圖像信息由Ku波段衛星數據鏈傳送。圖像信號 傳到地面站后，可以轉送給全球各地指揮部門，也 可直接通過一個商業標準的全球廣播系統發送給 指揮用戶，指揮人員從而可以實時控制“捕食者” 進行攝影和視頻圖像偵察。

2.3.2“捕食者”無人機地面站功能

“捕食者”無人機的地面站功能包括飛行監 控、導航、任務載荷、任務規劃、一個C波段可視 數據鏈或者一個超視距用的Ku波段的衛星數據鏈 等。其中任務規劃功能如下:(1)點擊用戶接口;(2)實時地圖漫游;(3)應急航路規劃;(4)支持多無人機規劃:

(5)顯示經緯度或UTM中的坐標:(6)基于航路點的無人機性能自動校驗;(7)對地形間隔快速檢驗;(8)視線和衛星可見性檢測:(9)一個C波段可視數據鏈或者一個超視距 用的Ku波段的衛星數據鏈。

3關鍵技術及典型解決方案

3.1友好的人機界面

為更好地控制無人機，地面控制站采用了各種 形式的GCS，以便對無人機的飛行狀態和任務設備 進行監控。GCS為操作員提供一個“友好”的人機界 面，幫助操作員完成監視無人機、任務載荷及通信 設備的工作，方便操作員規劃任務航路、控制無人 機、任務載荷及通信設備。

人機界面的設計原則:(1)一致性。提示、菜單和幫助應使用相同 的術語，其顏色、布局、大小寫、字體等應當自始至終保持一致。

(2)允許熟練用戶使用快捷鍵。(3)提供有價值的反饋。

(4)設計說明對話框以生成結束信息。操作 序列劃分成組，每組操作結束后都應有反饋信息。(5))允許輕松的反向操作以減輕用戶的焦慮，鼓勵用戶大膽嘗試不熟悉的選項和操作。(6)支持內部控制點。某些有經驗的用戶可 以控制系統，并根據操作獲得適當與正確的反饋。(7)減少短時記憶。由于人憑借短時記憶進 行信息處理存在局限性，所以要求顯示簡單。

3.2操作員的培訓

當代無人機操控回路的主導者仍然是人，為此 人一機完善交互是UAV有效執行任務的重要環節，操控者必須能在緊急時刻快速、正確地發出操控指 令，稍誤，則喪失戰機或引發事故，因此，操控人 員的素質與技能水平培訓也是一個關鍵問題。UAV 操控人員的培訓無法像有人軍機那樣通過飛行訓 練和實彈演習完成，而需要依靠一系列仿真技術來 實現，其中重點要研究解決的仿真技術項目有:

(1)虛擬座艙及操控設備。重點要解決的是 虛擬現實環境的構成、系統建模仿真技術和數字傳 輸的快捷、準確、可靠和暢通。操控人員使用類似 有人駕駛飛機的同種儀表設備(包括按鈕、手柄、開關等)和軟件，以體驗同樣的感觀效果;(2)人為仿真故障和誤差的設置、建模與注 入技術;(3)創立實時逼真飛行動畫技術、全息顯示 技術;(4)人一機權限與功能分配，任務規劃和任 務管理方法研究與訓練。

(5)實時評價技術包括對飛行性能、導航定 位、飛行品質、作戰效果以及電磁信號等確定明確 的評估標準。操控人員要熟練掌握，做到判斷正確，操控實時、準確。

3.3一站多機的控制

地面站目前正向一站多機的方向發展，即指一 個地面站系統控制多架、甚至是多種無人機。未來 無人機地面站將朝著高性能、低成本、通用性方向發展，所以一站多機是發展趨勢，這也對地面站的 顯示和控制提出了更嚴格的要求。

3.4開放性、互用性與公共性

(1)“開放性”指的是不必對現有系統進行 重新設計和研制就可以在地面控制站中增加新的 功能模塊。這種開放性的定義和要求使得模塊化的 設計和實現方法成為地面控制站設計和實現的最 佳途徑。各模塊間的功能具有一定的獨立性而組合 在一起，又能實現整個系統的功能。這種設計思路 不僅可通過增加新的模塊來擴展功能，也可以根據 任務的不同對模塊進行實時的添加或者屏蔽。

可以美國海軍的通用無人機地面控制站的 TCS戰術控制系統為例(如圖3所示)來說明。its 戰術控制系統提供了一個開放式體系結構軟件，能 夠控制多種不同類型的海上I岸上計算機硬件，實現 任務規劃、指揮與控制以及情報數據接收和分發等 功能。

(2)“互用性”指的是地面控制站能控制任 何一種不同的飛行器和任務載荷，并且能夠接入連 接外部世界的任何一種通信網絡?；ビ眯袁F在己經 成為各國發展無人機系統的一個重要思考點。隨著 網絡中心戰思想的提出，無人機群的任務必須配合 并融入整體作戰任務之中，“互用性”的思想正是對 這一發展趨勢的指導。

(3)“公共性”指的是某個地面控制站與其 它的地面站使用相同的硬件及部分或者完全相同 的軟件模塊。提出公共性的目的在一定程度上也是 為了實現地面站的資源通用，便于維護修復。地面 站作為整個無人機系統中最隱蔽的子系統，是很少受到破壞的，但是，一旦受到破壞，整個無人機系 統可能陷于癱瘓，所以公用性的提出可以提高整個 無人機系統的維修性和保障性，從而更加合理地利 用已有的地面站資源。

上述三個概念并非相互獨立。在多數情況下，它們是從不同角度，以不同的方式對同一對象進行 描述。開放性的結構通過容納新的軟件和硬件使得 “互用性’和“公共性，得以提高。作為無人機系統的 神經中樞，地面控制站要全力地建立開放性、互用 性和公共性。

3.5地面站對總線的需求

隨著無人機技術的不斷發展，無人機航空電子 系統與地面站系統之間的通信量越來越大，這就要 求地面站系統的無線通信、任務處理、圖像處理能 力不斷增強，因而采用高帶寬、低延遲的總線網絡 實現各部分之間的互連成為必然趨勢。從目前的發 展來看，只有Gbps級的互連總線網絡才能滿足未 來地面控制站發展對總線的需求。鑒于光纖通道(Fc)具有高帶寬、低延遲、低誤碼率、靈活的拓 撲結構和服務類型、支持多種上層協議和底層傳輸 介質以及具有流控制功能，因此可采用光纖通道(FC)來實現其需求。FC己經成功應用于F-35 JSF高度綜合化和開放式的航空電子系統結構中，相信FC一定能很好地滿足地面站的要求。3.6可靠的數據鏈

發展安全、可跨地平線、抗干擾的寬帶數據鏈 是無人機的關鍵技術之一。近年來，射頻和激光數 據鏈技術的發展為其奠定了基礎。

除了帶寬要增加外，數據鏈也要求可用和可 靠。數據鏈的可用是指一特定星群的覆蓋區域和范 圍?？煽渴侵感盘柕慕研?。對于不可避免的電子 干擾，數據鏈需要采用復雜的信號處理和抗干擾技 術(如擴頻、調頻技術等)，并能夠確保在數據鏈 失效的情況下，飛機能安全返回基地。4無人機地面站發展的趨勢

無人機地面站技術具有以下發展趨勢:(1)發展通用地面站。美軍無人機發展思路 是:由陸?？崭鶕髯缘男枰謩e重點開發戰術無 人機、垂直起降戰術無人機和中稿空長航時無人 機;最大限度地使用通用的機載設備，避免重復研 制:實現地面控制系統的標準化。當前，美國國防 部正考慮如何將各層次的無人機綜合到系統中。為 確保各情報偵察系統間能毫無障礙地傳輸圖像和 數據，美國國防航空偵察和國家圖像測繪局共同擬 定了一項‘通用圖像地面接口系統”，并確定一套通 用的圖像存儲與傳輸的協議，以解決各層次無人機 之間的地面站和數據的接口標準問題。

(2)重視一站多機的地面站的設計，包括硬 件結構及友好的人機界面。這種地面站的設計可同 時操控多架無人機、使用較少的操作員操縱更多的 無人機，這樣既提高了操作效率，也減少了人力成 本。(3)逐步發展無人作戰飛機地面站的設計。是利用現有的飛機還是研究一個全新的飛機現尚 無定論，但是先研究地面站的人機界面設計是必要 的。

(4)發展可靠的、干擾小的、寬帶寬的數據 鏈路，提高數據傳輸效率。其涉及的關鍵技術有: 數據鏈路的抗截獲、抗干擾的編碼、加密、變頻、跳頻、擴頻與解擴技術和圖像壓縮與傳輸解壓以及 高速信號處理技術等。

(5)發展人工智能決策技術。該技術涉及無 人機的自主程度問題，尤其是針對無人戰斗機。這 需要一些智能的、基于規則的任務管理軟件來驅動 安置在無人機上的綜合傳感器，保證通信聯接，完 成無人機與操縱人員的交互，使無人機不僅能確保 按命令或預編程來完成預定任務、對己知的目標作 出反應，還能對隨機突現的目標作出相應反應。

(6)發展無人機操控的安全、告警與防錯技 術。

(7)發展無人機通信中繼。地面站與無人機 之間的中繼用以提高作戰半徑和地面控制站的安 全性。關鍵技術包括超衫旅巨中繼轉發與傳輸、多通 道大容量實時信息中繼復合傳輸、軍民共享衛星鏈 路和中繼載體與無人機協調問題等技術。

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