隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化程度加深,生活的方方面面均可享受網(wǎng)絡(luò)帶來的便捷。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)依賴成為這個(gè)信息社會的一項(xiàng)特征。拇指文化的風(fēng)靡使得通信需求不斷上升，通信保障能力凸顯出至關(guān)重要的作用，在野外作業(yè)、應(yīng)急救險(xiǎn)等應(yīng)急通信的必要性需求更為突出。在這一需求形勢下，系留旋翼無人機(jī)作為高空基站走入了人們的眼簾。
什么是系留旋翼無人機(jī)？
系留無人機(jī)系統(tǒng)由多旋翼無人機(jī)、系留線纜、地面起降平臺組成，無人機(jī)使用地面供電長時(shí)間滯空懸停，同時(shí)，機(jī)載設(shè)備采集的高清視頻等數(shù)據(jù)可以通過系留線纜內(nèi)置的光纖回傳到地面，具有空中長時(shí)間作業(yè)、數(shù)據(jù)傳輸帶寬大的優(yōu)勢，整個(gè)系統(tǒng)可獨(dú)立式安裝，也可以車載安裝，并能自動同步跟隨車輛移動。系留旋翼無人機(jī)的市場需求來源于系留升空平臺系統(tǒng)。
1、系統(tǒng)組成
系留多旋翼無人機(jī)是在普通多旋翼無人機(jī)上外掛系留機(jī)載電源模塊和超輕型光電復(fù)合系纜，連接地面電源設(shè)備，代替原來的機(jī)載電池。系統(tǒng)主要組成包括：多旋翼飛行器、任務(wù)載荷（含天線）、機(jī)載電源、超輕型復(fù)合系纜、系纜收放機(jī)構(gòu)以及地面電源設(shè)備等。
2、工作原理及性能
系留多旋翼無人機(jī)的最關(guān)鍵改進(jìn)是增加了系留供電系統(tǒng)，其基本原理如圖所示:地面電源將地面220 V交流電變換為高壓后通過系纜傳輸?shù)綑C(jī)載電源，再變換為飛行器及任務(wù)載荷的供電電源。系纜中除了供電導(dǎo)線，還有兩條單模光纖，可用于機(jī)載任務(wù)載荷與地面設(shè)備之間的寬帶信號通信。
3、應(yīng)用優(yōu)勢
無人機(jī)平臺早期主要選用大中型固定翼無人機(jī)和無人直升機(jī)作為高空基站平臺，這些平臺雖然載荷能力強(qiáng)、飛行高度大、飛行距離遠(yuǎn)，但同樣存在著體積大、系統(tǒng)復(fù)雜、維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜、訓(xùn)練成本高、回收條件要求高、操作靈活性不夠、需協(xié)調(diào)飛行空域、尤其是定點(diǎn)指揮滯空時(shí)間短等諸多限制，這些不足決定了其很難在應(yīng)急平臺應(yīng)用中得到廣泛推廣。
較之大中型固定翼無人機(jī)和無人直升機(jī)，多旋翼系留無人機(jī)具有體積小、重量輕、便于攜行、操作簡單、訓(xùn)練保障要求低、起降環(huán)境要求低，維護(hù)保養(yǎng)簡單、飛行狀態(tài)改變靈活，可穩(wěn)定懸停等優(yōu)勢，特別是采用系留無人機(jī)平臺可長時(shí)間懸停在空中某一區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)高空基站應(yīng)急通信通訊的保障。
“高度優(yōu)勢”明顯使得系留無人機(jī)成高空基站的首選。
一般來說，高度是影響無線通信覆蓋范圍的主要因素，普通的應(yīng)急通信車雖然也具有保障臨時(shí)通信的能力，但是與無人機(jī)中繼通信相比，服務(wù)范圍較小，信號也不夠穩(wěn)定。所以利用無人機(jī)搭載通信設(shè)備升空，可以改善地形等因素造成的限制性影響，獲得更好的通信效果。因此，多旋翼系留無人機(jī)開始成為應(yīng)急通信平臺的有力“生力軍”。
4、應(yīng)用范圍
目前市面上的系留無人機(jī)可通過地面發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電，多可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)全天候滯空，72小時(shí)不間斷工作，100-200米定點(diǎn)懸停，廣泛適用于救災(zāi)搶險(xiǎn)、邊界巡視、基地安全、景區(qū)監(jiān)測、地質(zhì)勘測、野外作業(yè)、森林防火、應(yīng)急通信、公安反恐、交通監(jiān)管、新聞采訪、工程監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、影視拍攝、科學(xué)研究、國防軍工等多個(gè)廣闊領(lǐng)域。
5、技術(shù)難點(diǎn)：
飛控的控制性能
系留旋翼平臺主要是在定點(diǎn)周圍懸停，不會有過多復(fù)雜的飛行動作。
如果你認(rèn)為多旋翼的飛控功能簡單，老普就只能呵呵呵了。系留旋翼的飛控需要充分考慮系纜對其飛行的影響，特別是在各種風(fēng)場條件下，系纜隨風(fēng)產(chǎn)生的擺動會使平臺失去控制。
一般來說，民用系留旋翼無人機(jī)至少要達(dá)到恒風(fēng)6級陣風(fēng)8級的要求，才能有實(shí)際使用意義。在6～8級的風(fēng)場的應(yīng)用時(shí)，系纜并沒有固定的運(yùn)動規(guī)律可言，要靠飛控對旋翼平臺控制的魯棒性來調(diào)整，其操控難度不低于固定翼。
旋翼平臺氣動力設(shè)計(jì)
為匹配系統(tǒng)旋翼平臺要在強(qiáng)風(fēng)中的作業(yè)場景，平臺的氣動力設(shè)計(jì)尤其重要。系統(tǒng)旋翼平臺在風(fēng)場中懸停，實(shí)際上相當(dāng)于平臺在沿來風(fēng)方向做平面飛行。6～8級風(fēng)速為10.8～20.7米/秒，相當(dāng)于旋翼平臺要有最高時(shí)速不小于75千米的能力。
高壓供電系統(tǒng)
采用高壓供電方式從地面向空中的系留旋翼平臺供電可減小輸送電流，從而減少電源損耗，同時(shí)可減小傳輸導(dǎo)線的截面積，減輕電源電纜的重量。
高壓供電系統(tǒng)有兩種運(yùn)作方式。一種方式是，輸電電壓可直接匹配高壓電機(jī)，電壓不需轉(zhuǎn)換直接驅(qū)動電機(jī)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為簡單，缺點(diǎn)是需要對高壓電機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而大功率高壓控制器件的成本較高；另一種方式，要在平臺上設(shè)計(jì)降壓用的開關(guān)電源，用多旋翼現(xiàn)有低壓電機(jī)驅(qū)動，但開關(guān)電源同樣存在功重比的要求和大功率高壓控制器件的制約。
驅(qū)動電機(jī)的功率范圍
系留旋翼必須是長期持續(xù)工作的，不像多旋翼無人機(jī)可短期間歇工作，驅(qū)動電機(jī)是動力的核心部件，一定要工作在額定的功率范圍內(nèi)。根據(jù)旋翼類航空器升力/功率比的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，每千瓦功率大約產(chǎn)生5～10千克的升力，電機(jī)的功重比低于1千瓦/千克的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定難度。
系留系纜
系纜除了傳輸動力電源之外，還設(shè)計(jì)有光纖以傳輸平臺載電子設(shè)備的光電信號，因此系纜是一種動力/信號復(fù)合纜線。
平臺載電子設(shè)備為減少升空設(shè)備的重量，普遍將天線、發(fā)射機(jī)之外的設(shè)備放在地面，而通過系纜光纖保障平臺與地面設(shè)備之間電子信號的連接。這樣可節(jié)省出平臺升力，增加升空高度，提高升空增益。
系纜自身也需要減少重量，目前多采用輕于銅線的合金鋁材料作為動力導(dǎo)線。
說了這么多，其實(shí)老普只想表達(dá)一個(gè)意思：老普家的系留無人機(jī)飛控反響還不錯，有需求的趕緊來砸單，晚了可要排隊(duì)嘍~
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