系留無人機(jī)作為高空基站的特點(diǎn)：地面發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電，24小時(shí)不間斷滯空，系統(tǒng)可由卡車、船舶等平臺(tái)裝載，支持人工控制模式和自動(dòng)控制模式(人工控制模式時(shí)，可通過搖桿控制無人機(jī)運(yùn)動(dòng);自動(dòng)飛行模式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自動(dòng)懸停和車載的自動(dòng)跟隨)通過地面站設(shè)置飛行高度，支持一鍵起飛，通過地面站一鍵降落和回收，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(車輛、船舶等)靜止時(shí)，無人機(jī)懸停在平臺(tái)上方，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(車輛、船舶等)運(yùn)動(dòng)時(shí)，無人機(jī)自動(dòng)跟隨平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。
近日記者獲悉，北京卓翼的系留無人機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)300米高空常態(tài)化24小時(shí)飛行，工作范圍可擴(kuò)展到近100公里外，工作半徑是200米系留無人機(jī)2倍還多，大大提升了行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，同時(shí)也為我國系留領(lǐng)域彌補(bǔ)了一項(xiàng)空白。
據(jù)行業(yè)資料顯示作為工業(yè)級(jí)無人機(jī)的領(lǐng)軍企業(yè)，北京卓翼智能在過去的2017年不僅僅在移動(dòng)、電信和國防軍工取得了驕人業(yè)績，同時(shí)在救災(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、新聞直播、工程監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、影視拍攝、科學(xué)研究等多個(gè)廣闊領(lǐng)域獲得了一致好評(píng)，與這家公司合作的是華為和移動(dòng)兩個(gè)大佬。據(jù)說已經(jīng)獲得上千萬的資本融資。
系留多旋翼無人機(jī)采用地面系留電動(dòng)飛行，安全可靠、性能穩(wěn)定、使用方便，可以擁有幾公斤至20多公斤的任務(wù)載荷，具有不低于7級(jí)風(fēng)的抗風(fēng)能力和優(yōu)秀的姿態(tài)自我控制能力。采用全碳纖維機(jī)身結(jié)構(gòu)，安裝有飛控導(dǎo)航電路、無刷電機(jī)、結(jié)合三維磁力計(jì)的GPS/INS導(dǎo)航系統(tǒng)，支持2.0BCAN總線，支持全自動(dòng)導(dǎo)航自動(dòng)駕駛飛行。
說說系留旋翼無人機(jī)幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：
1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功重比。
功重比是指電機(jī)輸出功率與電機(jī)自身重量之比，單位是千瓦/千克。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/千克將比較難設(shè)計(jì)系統(tǒng)了。
在此強(qiáng)調(diào)的是，電機(jī)功率指的是額定功率，而不是最大功率；電機(jī)重量包括電機(jī)和電調(diào)以及為其正常工作的冷卻設(shè)備。系留旋翼必須是長期持續(xù)工作的，不象多旋翼無人機(jī)可短期間歇工作，驅(qū)動(dòng)電機(jī)是動(dòng)力的核心部件，一定要工作在額定的功率范圍內(nèi)。
2、高壓供電系統(tǒng)。
系留旋翼和多旋翼無人機(jī)最大的區(qū)別在于供電方式不同。從地面向空中的系留旋翼平臺(tái)供電必須經(jīng)過一定的輸電距離，采用高壓供電方式可減小輸送電流，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。
高壓供電并不是電壓越高越好，而要根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)要求綜合考慮。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(dòng)電機(jī)，結(jié)構(gòu)較為簡單。但這種方式要進(jìn)行高壓電機(jī)的設(shè)計(jì)，受到電機(jī)電調(diào)大功率高壓控制器件的限制，尤其在成本上難以接受。另一種方式，要在平臺(tái)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(dòng)；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，也是要付出一定代價(jià)的。
3、系留系纜。
系纜除了傳輸動(dòng)力電源之外，還設(shè)計(jì)有光纖以傳輸平臺(tái)載電子設(shè)備的光電信號(hào)，因此系纜是一種動(dòng)力/信號(hào)復(fù)合纜線。
平臺(tái)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(tái)與地面設(shè)備之間電子信號(hào)的連接。這樣可節(jié)省出平臺(tái)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，目前可采用合金鋁材料作為動(dòng)力導(dǎo)線，比銅線要輕不少重量。
4、飛行控制功能。
系留旋翼平臺(tái)主要是在定點(diǎn)周圍懸停，不會(huì)有過多復(fù)雜的飛行動(dòng)作。這看上去比多旋翼的飛控簡單，其實(shí)并非如此。系留旋翼的飛控需要充分考慮系纜對其飛行的影響，尤其是在各種風(fēng)場條件下，系纜隨風(fēng)產(chǎn)生的擺動(dòng)會(huì)使平臺(tái)失去控制。
民用系留旋翼無人機(jī)至少要達(dá)到恒風(fēng)6級(jí)陣風(fēng)8級(jí)的要求，才能有實(shí)際使用意義。在6～8級(jí)的風(fēng)場中，系纜并沒有固定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可言，要靠飛控對旋翼平臺(tái)控制的魯棒性來調(diào)整，難度是很大的。
5、旋翼平臺(tái)氣動(dòng)力設(shè)計(jì)。
考慮到系統(tǒng)旋翼平臺(tái)要在強(qiáng)風(fēng)場中運(yùn)行，平臺(tái)的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)就尤其顯得重要。系統(tǒng)旋翼平臺(tái)在風(fēng)場中懸停，實(shí)際上相當(dāng)于平臺(tái)在沿來風(fēng)方向做平面飛行。6～8級(jí)風(fēng)速為10.8～20.7米/秒，相當(dāng)于旋翼平臺(tái)要有最高時(shí)速不小于75千米的能力。
垂直起降固定翼的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)應(yīng)用于系統(tǒng)旋翼具有較大的優(yōu)勢，系留旋翼由地面供電，能源比較充足；兩套動(dòng)力系統(tǒng)在強(qiáng)風(fēng)場中各有用途，垂直動(dòng)力系統(tǒng)保持平臺(tái)懸停姿態(tài)；水平動(dòng)力系統(tǒng)使平臺(tái)逆風(fēng)飛行；固定翼外形可為平臺(tái)產(chǎn)生升力，減輕垂直動(dòng)力系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。
系留旋翼無人機(jī)有著廣泛應(yīng)用市場，在2018年剛性需求市場迅速崛起成井噴趨勢，也成為各基金投資機(jī)構(gòu)的投資炙熱領(lǐng)域。無論是從電信移動(dòng)通訊還是公安、消防、應(yīng)急救援、救災(zāi)搶險(xiǎn)、石油、海洋、交通、科研、國防軍工等多個(gè)領(lǐng)域，工業(yè)級(jí)系留無人機(jī)均能完美勝任各種任務(wù)，這已經(jīng)是不爭的事實(shí)。
目前國內(nèi)首家攻克技術(shù)難關(guān)取得獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的是北京卓翼智能科技有限公司。該公司作為系留無人機(jī)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)由北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等知名高校畢業(yè)的博士和碩士組成，擁有多年無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，在視覺導(dǎo)航和精確定位等多個(gè)領(lǐng)域擁有國內(nèi)一流的核心技術(shù)。目前，公司已經(jīng)開發(fā)完成了工業(yè)級(jí)飛控系統(tǒng)（全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、非開源、實(shí)現(xiàn)自主飛行的核心）、系留無人機(jī)系統(tǒng)、無人直升機(jī)系統(tǒng)、植保無人機(jī)系統(tǒng)等多個(gè)產(chǎn)品，并順利成為航天科技集團(tuán)、兵器裝備集團(tuán)、船舶工業(yè)集團(tuán)、電子科技集團(tuán)等研究機(jī)構(gòu)和多家無人機(jī)商業(yè)機(jī)構(gòu)的訂制伙伴和委托研發(fā)伙伴。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、新聞直播、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。
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