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系留无人机300米常态化飞行可胜任高空基站等多行业领域应用

发布日期:2018-01-05  来源:厂商  作者:网络我要投稿我要评论
 系留无人机作为高空基站可以搭载自组网电台、集群微型基站、微型基站等多种通信载荷,形成多种灵活的通信应用配置方式。高空基站空中部分由高空载体搭载基站设备、基站天线、机地连接设备组成。其中高空载体为系留无人机。基站设备为有线传输方式,空中部分通过系留绳固定在载体。地面部分由地面操控系统、用于无人机和地连接的传输设备、用于与核心网连接的地面传输设备组成。与核心网连接的地面传输设备可以为光纤传输设备,也可以是通过卫星进行传输接入核心网的传输设备。

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系留无人机作为高空基站的特点:地面发电机进行供电,24小时不间断滞空,系统可由卡车、船舶等平台装载,支持人工控制模式和自动控制模式(人工控制模式时,可通过摇杆控制无人机运动;自动飞行模式时,可实现无人机自动悬停和车载的自动跟随)通过地面站设置飞行高度,支持一键起飞,通过地面站一键降落和回收,运动平台(车辆、船舶等)静止时,无人机悬停在平台上方,运动平台(车辆、船舶等)运动时,无人机自动跟随平台运动。

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   近日记者获悉,北京卓翼的系留无人机已经实现300米高空常态化24小时飞行,工作范围可扩展到近100公里外,工作半径是200米系留无人机2倍还多,大大提升了行业领域的应用范围,同时也为我国系留领域弥补了一项空白。

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据行业资料显示作为工业级无人机的领军企业,北京卓翼智能在过去的2017年不仅仅在移动、电信和国防军工取得了骄人业绩,同时在救灾抢险、边界巡视、基地安全、景区监测、地质勘测、野外作业、森林防火、应急通信、公安反恐、交通监管、新闻直播、工程监控、环境监测、影视拍摄、科学研究等多个广阔领域获得了一致好评,与这家公司合作的是华为和移动两个大佬。据说已经获得上千万的资本融资。

 

系留多旋翼无人机采用地面系留电动飞行,安全可靠、性能稳定、使用方便,可以拥有几公斤至20多公斤的任务载荷,具有不低于7级风的抗风能力和优秀的姿态自我控制能力。采用全碳纤维机身结构,安装有飞控导航电路、无刷电机、结合三维磁力计的GPS/INS导航系统,支持2.0BCAN总线,支持全自动导航自动驾驶飞行。

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说说系留旋翼无人机几个技术难点

1、驱动电机的功重比。

功重比是指电机输出功率与电机自身重量之比,单位是千瓦/千克。根据旋翼类航空器升力/功率比的经验数值,每千瓦功率大约产生5~10千克的升力,电机的功重比低于1千瓦/千克将比较难设计系统了。

在此强调的是,电机功率指的是额定功率,而不是最大功率;电机重量包括电机和电调以及为其正常工作的冷却设备。系留旋翼必须是长期持续工作的,不象多旋翼无人机可短期间歇工作,驱动电机是动力的核心部件,一定要工作在额定的功率范围内。

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2、高压供电系统。

系留旋翼和多旋翼无人机最大的区别在于供电方式不同。从地面向空中的系留旋翼平台供电必须经过一定的输电距离,采用高压供电方式可减小输送电流,从而减少电源损耗,同时可减小传输导线的截面积,减轻电源电缆的重量。

高压供电并不是电压越高越好,而要根据实际的系统要求综合考虑。一种方式是,输电电压可直接匹配高压电机,电压不需转换直接驱动电机,结构较为简单。但这种方式要进行高压电机的设计,受到电机电调大功率高压控制器件的限制,尤其在成本上难以接受。另一种方式,要在平台上设计降压用的开关电源,用多旋翼现有低压电机驱动;但开关电源同样存在功重比的要求和大功率高压控制器件的制约,也是要付出一定代价的。

3、系留系缆。

系缆除了传输动力电源之外,还设计有光纤以传输平台载电子设备的光电信号,因此系缆是一种动力/信号复合缆线。

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平台载电子设备为减少升空设备的重量,普遍将天线、发射机之外的设备放在地面,而通过系缆光纤保障平台与地面设备之间电子信号的连接。这样可节省出平台升力,增加升空高度,提高升空增益。

系缆自身也需要减少重量,目前可采用合金铝材料作为动力导线,比铜线要轻不少重量。

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4、飞行控制功能。

系留旋翼平台主要是在定点周围悬停,不会有过多复杂的飞行动作。这看上去比多旋翼的飞控简单,其实并非如此。系留旋翼的飞控需要充分考虑系缆对其飞行的影响,尤其是在各种风场条件下,系缆随风产生的摆动会使平台失去控制。

民用系留旋翼无人机至少要达到恒风6级阵风8级的要求,才能有实际使用意义。在6~8级的风场中,系缆并没有固定的运动规律可言,要靠飞控对旋翼平台控制的鲁棒性来调整,难度是很大的。

5、旋翼平台气动力设计。

考虑到系统旋翼平台要在强风场中运行,平台的气动力设计就尤其显得重要。系统旋翼平台在风场中悬停,实际上相当于平台在沿来风方向做平面飞行。6~8级风速为10.8~20.7米/秒,相当于旋翼平台要有最高时速不小于75千米的能力。

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垂直起降固定翼的气动力设计应用于系统旋翼具有较大的优势,系留旋翼由地面供电,能源比较充足;两套动力系统在强风场中各有用途,垂直动力系统保持平台悬停姿态;水平动力系统使平台逆风飞行;固定翼外形可为平台产生升力,减轻垂直动力系统的负担。

系留旋翼无人机有着广泛应用市场,在2018年刚性需求市场迅速崛起成井喷趋势,也成为各基金投资机构的投资炙热领域。无论是从电信移动通讯还是公安、消防、应急救援、救灾抢险、石油、海洋、交通、科研、国防军工等多个领域,工业级系留无人机均能完美胜任各种任务,这已经是不争的事实。

 

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目前国内首家攻克技术难关取得独立知识产权的是北京卓翼智能科技有限公司。该公司作为系留无人机行业的领军企业技术团队由北京航空航天大学、清华大学、哈尔滨工业大学等知名高校毕业的博士和硕士组成,拥有多年无人机飞行控制系统的研发经验,在视觉导航和精确定位等多个领域拥有国内一流的核心技术。目前,公司已经开发完成了工业级飞控系统(全自主知识产权、非开源、实现自主飞行的核心)、系留无人机系统、无人直升机系统、植保无人机系统等多个产品,并顺利成为航天科技集团、兵器装备集团、船舶工业集团、电子科技集团等研究机构和多家无人机商业机构的订制伙伴和委托研发伙伴。广泛适用于救灾抢险、边界巡视、基地安全、景区监测、地质勘测、野外作业、森林防火、应急通信、公安反恐、交通监管、新闻直播、工程监控、环境监测、影视拍摄、科学研究、国防军工等多个广阔领域。

 
本文链接:https://www.81uav.cn/uav-news/201801/05/30445.html
标签:  系留无人机 应急通信 高空基站 系留平台
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