无人机载荷复习题.pdf

2.光学照相机：是一种古老的光化作用成像设备，也是最早装上无人机使用的侦察设备，最大优点是具有极高的分辨率，目前其他成像探测器还无法达到但其缺点是需回收冲洗，不能满足实时情报的需要2.红外行扫描器（IRLS ） ：是一种热成像装置，它利用扫描镜收集地面红外辐射并投射到红 外探测器上， 形成红外图像信号如果用其调制光源并记录在感光胶片上，就构成红外照相机；也可以用这种红外图像信号调制视频通道，经过数据传输系统发送回地面接收站1.前视红外 （FLIR ）即热成像器 (TI), 是通过光学系统把劲舞红外辐射成像在红外敏感元件阵列上， 并变换成视频电信号的一种成像红外探测器第一代前世红外（热成像器）采用扫描线列红外探测器第二代前红外采用扫描阵列红外探测器其共同之处是需要光机扫描器，所以体积和重量大，可靠性低第三代前视红外采用凝视焦平面阵列红外探测器，可一次完成成像探测、积分、 滤波和多路转换功能这种全固态红外成像器不仅体积小、重量轻、 可靠性高， 而且凝视比扫视具有更高的灵敏度和分辨率以及更远的作用距离这显然对无人机执行占察监视任务更为有利集合1.合成孔径雷达： 是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真是天线孔径用数据处理的方法合成一寸较大的等效天线孔径的雷达，也成综合孔径雷达。

无人机传统上一直使用轻、小型电光成型探测设备，其监视、 侦察和目标截获任务的价值也得到证实但是它们的不足之处在于探测距离短，受云雾淤血气象条件限制，也不能测量距离而这些证实机载雷达的长处不过由于雷达一般体积、重量和功耗较大，很少有无人机能承受得了目前专家们认为无人机有源成像探测设备的发展方向是合成孔径雷达（SAR ） 它突破了一般雷达由于天线长度和波长的限制使分辨率不高的缺点合成孔径雷达采用侧视天线阵，利用载机向前运动的多普勒效应，使多阵元合成天线阵列的波束锐化，从而提高雷达的分辨率：其特点是分辨率高，能全天候工作， 能有效地识别伪装和穿透掩盖物，所得到的高方位分辨力相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力合成孔径雷达用飞机航迹仿真特大天线或孔径 它发射信号到木匾并测量回波能量，利用多普勒效应构成高分辨率图像，这实际上是一条回波地图，各像素的亮度代表雷达能量返回天线的强度同事，飞机速度越快，多普勒频移越大，距离分辨率也就越高逆合成孔径雷达（ISAR ）是利用目标而不是无人机（发射机）移动造成的多普勒效应来产生合成孔径，导出相对无人机的周期性移动1.数码相机与传统相机的比较：数码相机最大优势在于利用数字化的信息，可以借助遍及全球的数字通信网及时传送，得以实现影响的实时传递。

①处理时间长于传统相机②储存媒体优于传统相机③影像质量低于传统相机④输出方式优于传统相机⑤成本低于传统相机a 镜头：采集光线或图像b 图像传感器：将光信号转变为电信号C 模数转换器：将电信号转变为数字信号d 微处理器：计算和处理数字信号e 内存：临时存贮数据f 液晶显示屏：监视图像采集情况g：移动存储器：存储数据w：接口：连接外联设备数码相机的工作原理：光线通过镜头进入相机，通过成像元件转化为数字信号，再将数字信号通过影像运算芯片转换为数码照片储存在设备中2.载流子：运载电荷的粒子叫载1.晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵1.掺杂：能借由在其晶格中植入杂质改变其电性的过程2.空穴电流：自由电子按一定的方向依次填补空穴，形成的1.半导体：指常温下导电性能介于道题与绝缘体之间的材料2.导体导电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电1.空穴：价电子挣脱共价键的束缚变为自由电子而留下一个空位置2.电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成的1.无人机载荷的发展趋势：多样化、小型化、模块化、集成化、智能化2.半导体在收音机、电视机以及测上有广泛的应用五大特性：掺杂性、热敏性、光敏性、负电阻率温度特性、和整流特性。

按化学成分分为元素半导体和化合物半导体两类1.自由电子的形成：常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的热量，挣脱共价键的束缚变为自由电子1.无人机载荷：指那些为了完成指定任务而装配到无人机上的设备，无人机只是这些设备的平台和运输工具任务载荷包括传感器、发射机和执行侦察、电子战、 武器运送等任务所需的设备，而不包括航空电子设备、数据链路和燃油1.系统组成：一般来说一个典型的无人机的任务载荷系统应该包括信息采集系统、信息收发 系统、任务执行系统、供电系统和辅助机构等，一些高智能无人机还会包括信息分析及决策系统1.常用任务载荷：侦察监视、电子干扰、安全监查、通信中继、骗敌诱饵、对地攻击、武器校射、救灾应用等1.主要设备：无人机执行监视、侦察和目标截获任务只要是用光学照相机、红外线扫描器、电视摄像机和前视红外（热成像器）等任务有效载荷获取敌方地面图像情报供指挥作战1.多探测器转塔（Mu1ti2sorTurret ） ：是吧前视红外、电视摄像机、激光测距、照射器等2、3 种探测器综合进转塔形式的多轴陀螺稳定平台（方向支架）内的无人机多任务电光探测系统2.电视摄像机：无人机上所用的电视摄像机都是电荷耦合器件电视（CCDTV ）摄像机。

电 荷耦合器件电视摄像机的主要优点是体积小、重量轻、功耗低、灵敏度高、抗冲击震动和寿命长 这使它在无人机中获得广泛应用，不仅用于监视、 侦察获取实时图像情报，而且用于辅助地面操纵员遥控驾驶集合：1.电偶极层： P 区中的自由空穴和N 区中的自由电子要向对方区域扩散，造成正负电荷在PN 结两侧的积累，形成电偶极层N 型导电体：因为掺杂二获得多余电子提供传导的半导体获得多余空穴提供传导的叫P 型pn 结有单向导电性，另一特性是受到光照后能产生电动势，称光生伏打效应， 可用来制造光电池N 型半导体中， 多子为自由电子，少子为空穴P 型的导电特性： ：靠空穴导电，掺杂质越多，多子（空穴）c 越高，导电性越强 N 型特性：掺杂质越多，多子（自由电子）的c 越高，导电性越强多子的浓度决定于杂质的浓度 少子的浓度决定于温度光电 2 极管也有单向导电性，它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件1.本征半导体：不含杂质且无晶格缺陷的半导体称半它的导电特点：本征半导体有两种 载流子，即自由电子和空穴均参与导电它的电流：电子电流+空穴电流，两者所带电荷极性不同，运动方向相反本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象。

复合：自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，使两者同时消失的现象动态平衡： 在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达到动态平衡载流子浓度与温度的关系：t 一定， c 一定T 升高，载流子c 升高，导电性增强，反之本征半导体的导电性能与温度有关，半导体材料性能对温度的敏感性，可制作热敏和光敏器件，同时又是造成半导体器件温度稳定性差的原因集合：2.传感器：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，按其工作原理可分为物理传感器和化学传感器两类把传感器可看做由敏感元件和变换元件敏感元件：能完成预变换的器件、变换器：能将感受到的非电量变换为电量1.云台：是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为固定和电动云台两种用途：固定云台适用于定点摄像或监视范围不大的情况；电动云台适用于对所有范围进行扫描监视，可以扩大摄像机的监视范围工作原理： 固定云台利用纵横两个方向上的调整机构对已安装好的摄像机进行水平和俯仰角度的调整，最终锁定在最好的工作姿态之上；； ； ；电动云台利用两台执行电动机按来自控制器的信号精确地运行和定位。

在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象集合：1.伺服电动机分为直流和交流伺服电动机两类，特点是当信号电压为零时无自传现象，转速随着转矩的增加而匀速下降永磁交流伺服电动机同直流比较的优点有：a 无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低b 钉子绕组散热比较方便c 惯量小，易于提高系统的快速性d是英语告诉大力矩工作状态e 同功率下有较小的体积和质量2. a无人机载荷向多样化发展，才能使无人机具备更多的任务能力，以应对各类复杂情况的需要、 、 b 无人机载荷小型化以后，机体内部空间一方面可以装载更多的任务载荷，另一方面，可以增大电池的体积或发电机的功率，从而进一步提高无人机的性能、、 c 采用模块化设计好后，当无人机执行不同任务或升级传感器时，无人机能够迅速地重新安装各种传感器，以更好地满足执行特定任务的需要、、 d 单一的任务载荷容易受到声、光、、电、大气等的影响而降低任务完成的质量解决这类问题的方案之一就是将多种任务载荷集成到一起，提高任务完成质量、 、 e随着计算机和自动控制技术的突飞猛进，无人机已不再是传统意义上的无人驾驶飞行器，而向着具备更高自主能力的空中机器人迈进。

2.CCD 是电荷耦合元件，是种能把光学影像转化为数字信号的半导体器件CCD 图像传感 器可直接将光信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取存储传输处理和复现，从功能上分为线阵CCD 和面阵CCDCCD 光电荷的转移途径有便面沟道和体沟道，体沟道转移效率更高CCD 结构由采光层（微型镜头）、滤光层 (分色滤色片 )、感光层（光电转换器件）等组成两种分色方式：一是RGB，即红色绿色蓝色，称三原色分色法，另一种是补色分色法CMYG 青色洋红色黄色绿色感光层主要负责将穿过滤色层的光源转换为电子信号，并将信号传送到影像处理芯片，将影像还原。