現(xiàn)代無人操作軍用系統(tǒng)已經(jīng)成為全世界武裝部隊不可或缺的組成部分，國防行業(yè)不斷對這類系統(tǒng)進行密集的開發(fā)，以使其能夠發(fā)揮大范圍攻擊、監(jiān)視和作戰(zhàn)支持的作用。無人操作系統(tǒng)也許是如今的國防行業(yè)中最具活力的領(lǐng)域，全球年支出超過 55 億美元，到 2024 年，預(yù)計這一數(shù)字將接近 100 億美元。

無人駕駛航空器 (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 領(lǐng)域令人吃驚的一面是，系統(tǒng)種類極其豐富，從有些重量不到 20 克的纖巧納米無人駕駛航空器 (Nano UAV，NUAV) 到中型 UAV，例如質(zhì)量為 450 千克、有效載荷能力為 150 千克的守望者 (Watchkeeper)，直至起飛重量超過 5000 千克的 MQ-9 收割者 (MQ-9 Reaper) (以前名為捕食者 B (Predator B))，跨度之大、種類之多令人嘆為觀止。

UAV 無論大小，在平衡其性能和任務(wù)續(xù)航時間時，尺寸、重量和功率 (Size, Weight and Power，SWaP) 都是需要考慮的關(guān)鍵因素。有大量電子系統(tǒng)可以采用，但是在本文中，考慮電子系統(tǒng)時的關(guān)注點將落在以下幾個方面：

空中運行安全性和自主運行

傳感器和數(shù)據(jù)處理

通信和信息安全

電源系統(tǒng)

顯然，飛行安全問題是至關(guān)重要的，人們已經(jīng)就此問題展開了廣泛的辯論，以確定怎樣管制天空，才能使 UAV 的存在不會影響到現(xiàn)有空中交通的安全性，同時使軍用和民用 UAV 的應(yīng)用開發(fā)不受制約。

在視線范圍內(nèi)飛行的小型 UAV 依靠遙控飛機的飛行員來判斷是否會發(fā)生碰撞，而自主或半自主運行的較大型 UAV 要想躲避空中碰撞，則需要復(fù)雜的檢測和躲避系統(tǒng)。人們正在為此開發(fā)多種傳感器，例如修改傳統(tǒng)飛機應(yīng)答器、可視和紅外攝像機、激光探測與測距 (Light Detection and Ranging，LiDAR) 系統(tǒng)以及常規(guī)雷達系統(tǒng)。

將來自這些傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成能夠反映所處環(huán)境的圖片，然后自主做出飛行決定，這需要非常復(fù)雜的軟件和硬件資源，而且對于分享民用空域的 UAV 而言，還需要在滿足現(xiàn)有協(xié)議要求的前提下運行。在友好空域中飛行時，使用地面雷達和交通繪圖資源降低機載系統(tǒng)復(fù)雜性、擴大監(jiān)測范圍，也許是一種選擇，不過采用這種方式時，在數(shù)據(jù)鏈路可靠性、延遲等其他問題上要做出折中。ASTREA 計劃顯示，可以采用自主檢測和躲避技術(shù)，但是這種技術(shù)是在 Jetstream 飛機上采用的，這種飛機沒有 UAV 的功耗、尺寸和重量限制。調(diào)整這種技術(shù)以使其能夠用于大部分 UAV 是個很大的挑戰(zhàn)，不過采用先進的現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)、數(shù)字信號處理 (DSP) 和高性能模擬電子器件，可以使這種技術(shù)實現(xiàn)微型化。給這類電子系統(tǒng)供電也不是個簡單任務(wù)，F(xiàn)PGA 需要嚴格的電源準確度以及低壓和大電流，這就要求仔細設(shè)計電源鏈，以最大限度降低功耗、減少產(chǎn)生的熱量。一種方法是使用數(shù)字電源系統(tǒng)管理 (PSM) 技術(shù)，這種技術(shù)通過動態(tài)調(diào)節(jié)電壓和頻率，可以降低功耗，從而有助于延長較小型 UAV 的任務(wù)續(xù)航時間。PSM 還提高了可靠性，并提供遙控和監(jiān)視功能，以及能量使用記錄和“黑匣子”故障記錄功能。