低空經濟：無人機技術創新與場景應用

（AAE）院士，NAAI院士，上海外國語大學兼職教授和創業導師，濟南大學客座教授及人工智能研究院聯席院長，深思實驗室主任首席顧問。IHETT（智能+產業融合高端智庫）理事長，IAIGF人工智能國際治理學術論壇執行主席。

目錄

第1章無人機的定義與發展

1.1無人機的基本概念

1.1.1無人機的定義與命名

1.1.2無人機系統運用的關鍵

技術

1.2無人機的發展與應用演變

1.2.1無人機的歷史發展

進程

1.2.2無人機飛行平臺類型

演變

1.2.3常見無人機類型優勢及

應用

1.3其他特殊類型無人機及

應用

參考文獻

第2章無人機飛行原理

2.1固定翼無人機飛行原理

2.1.1固定翼無人機上的力和

力矩

2.1.2兩個重要因素的影響

2.1.3參考坐標系和坐標

轉換

2.1.4固定翼無人機的剛體

力學

2.2多旋翼無人機飛行原理

2.2.1多旋翼無人機概述

2.2.2升力產生與空氣動力學

機制

2.2.3水平飛行與運動控制

力學

2.2.4重心控制與重力平衡

2.2.5姿態控制系統與控制

算法

2.2.6飛行穩定性與抗擾能力

分析

第3章無人機的設計與機械原理

3.1無人機的結構設計

3.1.1無人機的基本結構

組成

3.1.2設計理念與方法

3.1.3材料選擇與優化

3.1.4動力來源與類型

3.1.5動力系統的組成與工作

原理

3.1.6動力評估與系統維護

3.2傳感器與數據融合

3.2.1傳感器

3.2.2數據融合

3.3自動控制原理與方法

3.3.1自動控制原理

3.3.2自動控制原理在飛控板

上的應用

3.3.3飛行控制系統架構與

設計

3.3.4常規無人機飛行系統

3.3.5飛控板通信協議

3.3.6飛控板硬件與軟件

開發

3.3.7飛行控制系統測試預

評估

參考文獻

第4章無人機環境感知

4.1視覺系統

4.1.1視覺傳感器

4.1.2視覺特征提取與處理

4.1.3目標檢測與識別

4.1.4SLAM算法與圖像處理

優化概述

4.2位置感知

4.2.1GNSS/INS系統

4.2.2視覺裏程計

4.3環境感知與避障傳感器

4.3.1超聲波傳感器

4.3.2雷達傳感器

4.3.3激光傳感器

4.3.4紅外傳感器

4.4地面特征提取與地標導航

4.4.1地面特征檢測與匹配

4.4.2地標識別、定位與

導航

4.5其他感知部件

4.5.1氣象傳感器

4.5.2氣體傳感器

參考文獻

第5章機器人操作系統（ROS）與

無人機仿真

5.1機器人操作系統（ROS）

5.1.1背景及概述

5.1.2ROS 2系統基礎

5.1.3ROS環境安裝與

配置

5.1.4ROS程序開發

5.1.5ROS常用工具

5.1.6ROS未來展望

5.2無人機仿真 

5.2.1引言

5.2.2仿真軟件

5.2.3安裝Mavros

5.2.4安裝Q Ground 

Control

5.2.5仿真硬件

5.2.6仿真方法論

參考文獻

第6章無人機安防應用

6.1無人機在安防領域的

概述

6.1.1安防無人機的定義和

應用範圍

6.1.2安防無人機的歷史

發展

6.2安防無人機技術與平臺

6.2.1載荷技術

6.2.2遠程控制和自主導航

技術

6.2.3防禦性技術

6.3無人機在不同安防場景中的

應用

6.3.1邊境線巡邏

6.3.2基礎設施保護與

監控

6.3.3災害應急和救援

行動

6.3.4大型活動安保和密集

人群管理

6.3.5機場封控與關鍵設施

安保

6.3.6海上安防監控

6.4安防無人機的法規和合

規性

6.4.1使用合規性要求與空域

限制

6.4.2隱私權與安防無人機

監視

6.5未來趨勢與創新發展

6.5.1安防無人機技術創新和

發展趨勢

6.5.2安防無人機在未來的

挑戰和前景

第7章消防無人機的創新應用

7.1消防無人機概述

7.1.1消防無人機的發展

歷程

7.1.2消防無人機的關鍵作用

與價值

7.2消防無人機的應用領域

7.2.1火災監測與預警

7.2.2火災監測與預警的

組成部分

7.2.3火災監測預警與救援

應用領域

7.2.4消防通信集群保障

7.2.5災後評估與復原

7.2.6森林火災檢測與

撲救

7.3消防無人機案例分析

7.3.1滅火與救援

7.3.2智能消防系統

7.4消防無人機的挑戰與前景

7.4.1消防無人機的技術與

操作挑戰

7.4.2消防無人機的發展

前景

第8章無人機城市應用

8.1無人機在測繪領域的應用

8.1.1航空攝影測量

8.1.2空中三角測量分析

8.1.3數字線劃圖研究

8.1.4采集正射影像

8.1.5地形變形檢測與

分析

8.2無人機在工業領域的

應用

8.2.1基礎設施檢測與

維護

8.2.2能源產業應用

8.2.3建築預施工

8.2.4環境監測與保護

8.3無人機在水面上的應用

8.3.1無人機在水上救援與應急

響應中的應用

8.3.2無人機在水上交通監管

中的應用

8.3.3無人機在水質監測與

保護中的應用

8.3.4無人機在水上旅遊與

娛樂中的應用

8.3.5海洋環境檢測與海事

救援

8.4無人機在水下的應用

8.4.1水下無人機在海洋資源

勘探中的應用

8.4.2水下無人機在海洋環境

保護中的應用

8.4.3水下無人機在水下考古

與文化遺產保護中的

應用

8.5無人機在軍事領域的

應用

8.5.1偵察監視

8.5.2目標打擊

8.5.3作戰支援

8.5.4無人機在軍事領域的

優勢與挑戰

8.5.5無人機在軍事領域的

未來發展趨勢

8.6無人機在物流領域的應用

8.6.1快遞配送

8.6.2倉儲管理

8.6.3智能調度

8.6.4無人機在物流領域的

優勢

8.6.5無人機在物流領域面

臨的挑戰

8.6.6無人機在物流領域的

未來發展趨勢

第9章全球無人機市場與政策

環境

9.1無人機市場綜述

9.1.1行業發展歷程

9.1.2無人機產業生態鏈

9.1.3行業布局與趨勢

9.1.4無人機市場現狀

9.1.5無人機市場發展態勢與

挑戰

9.1.6挑戰與前景

9.2國際法規與國內政策環境

9.2.1國際上對無人機的法規

指導

9.2.2無人機航空管制與飛行

安全

9.2.3國內政策支持

9.3無人機行業監管規範體系

9.3.1無人機行業監管體系

介紹

9.3.2無人機行業存在的風險

隱患

9.3.3無人機法律監管

現狀

9.3.4無人機駕照規範

標準

第10章無人機飛行安全、規則與

信息安全

10.1無人機飛行安全風險與

挑戰

10.1.1常見飛行事故類型與

原因分析

10.1.2飛控系統與抗幹擾能

力建設

10.1.3自主化與智能化飛行

的潛在風險

10.2低空空域管理與飛行規則

體系

10.2.1中國低空空域管理

政策演進

10.2.2無人機飛行監管制

度與執行機制

10.2.3國際飛行規則比較

與標準發展

10.3無人機運行風險管控與

技術支撐

10.3.1風險評估模型與等級

分類體系

10.3.2地理圍欄與動態空域

管控技術

10.3.3無人機監管平臺與運

行數據采集系統

10.4通信鏈路安全與控制

保障

10.4.1控制鏈路的加密與

身份認證機制

10.4.2抗幹擾與反劫持通

信技術

10.4.3面向5G/6G的通信

協同安全新挑戰

10.5信息安全與數據保護

機制

10.5.1數據采集合規性與

隱私保護

10.5.2數據傳輸、存儲與

防篡改措施

10.5.3網絡安全防護體系與

應對策略

10.6應急響應與事故處置

機制

10.6.1常見飛行異常與應急

響應流程

10.6.2多部門聯合應急機制

與演練體系

10.6.3事故數據恢復與責任

追溯

10.7安全監管技術的未來發展

趨勢

10.7.1人工智能在監管中的

應用潛力

10.7.2區塊鏈與飛行數據可

信性保障

10.7.3虛擬仿真與數字孿生

在飛行安全中的

應用

10.8小結與展望

第11章無人機未來趨勢與挑戰

11.1智能化與自主化

11.1.1智能化無人機

11.1.2自主導航和決策能力的

提高

11.2新型能源技術

11.2.1更高效的電池

技術

11.2.2混合動力和可再生

能源的整合

11.3形狀與尺寸的創新

11.3.1折疊式和可變形狀

設計

11.3.2微型無人機

11.4氣象、天氣和環境監測

11.4.1氣象科學和環境監

測的應用

11.4.2無人機在極端條件

下的應用

11.5續航與能源問題

11.5.1無人機續航影響

因素

11.5.2電池技術的挑戰

11.5.3改善能源效率和電池

技術的創新

11.6技術標準與互操作性

11.6.1實現無人系統互操作性，

標準先行

11.6.2不同型號之間的互操

作性問題

參考文獻