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A Quantitative Assessment Framework for UAV Hardware Components
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OA
AI
DOI：10.3390/drones10070525.png)
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摘要
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尽管无人机（UAV）在精准农业、物流、基础设施检查、灾害响应和航空测绘等领域的应用迅速扩展，但针对无人机组件的客观定量硬件评估标准仍发展不足。本文针对包括机身与推进系统、电池与电源、飞行控制、无线通信、成像（相机）、全球定位系统（GPS）/全球导航卫星系统（GNSS）定位、热管理、声学和振动特性、基于AI的自主飞行、电磁兼容性（EMC）、网络安全以及可靠性与环境适应性在内的十三大核心硬件子系统，以及LiDAR载荷提出了定量关键性能指标（KPIs）。通过整合3GPP（Release 15/17）、IEEE（1936–1958系列）、摄影测量与遥感学会（ASPRS）的国际标准化活动及国家监管框架，定义了各子系统的可测量性能指标和推荐测试方法。一个综合KPI矩阵映射了应用领域特定的性能目标——涵盖测绘（实时动态（RTK）水平精度≤ 2 cm均方根误差（RMSE），地面采样距离（GSD）≤ 2 cm/px）、基础设施检查（LiDAR载荷达8 kg，超视距（BVLOS）延迟≤ 140 ms）和物流配送（载荷≥ 2 kg，精准着陆≤ 50 cm）——表明没有任何通用平台能够同时满足所有领域要求。引入模糊-AHP加权程序和跨子系统耦合分析，以解决纯加性评分模型无法捕捉的尺寸、重量和功率（SWaP）权衡关系。所提出的评估框架旨在为无人机在全设计-采购-运营生命周期中的标准化、认证和质量管理提供实际贡献。
Keyword:
UAV
key performance indicators
quantitive assessment
SWaP constraints
fuzzy-AHP
inter-subsystem coupling
期刊
D
IF:
4.8
论文数:
3.9K
被引数:
8.3K
机构
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