淺談系留無人(rén)機的(de)發展與應用(yòng)
2022-04-06 14:20:53
dgadmin
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東航MU5735墜機事件發生已兩周有餘。據報道，截止至3月(yuè)30日下(xià)午4時(shí)，主要搜救任務已基本完成。核心區(qū)搜救面積超過40萬平方米，累計組織出動搜救人(rén)員(yuán)3.4萬人(rén)次，開挖土方2.27萬立方米。搜尋到飛(fēi)機殘骸碎片49117件。目前，機上的(de)兩部黑(hēi)匣子相關譯碼工作也(yě)在同步進行，預計将在事故發生30天内完成。
在本次救援行動中，我們看到除航拍(pāi)、測繪和(hé)熱(rè)成像無人(rén)機在救援中應用(yòng)之外，還(hái)有系留無人(rén)機在任務中擔任通(tōng)信基站、夜晚照(zhào)明(míng)等重要角色。顧名思義，系留+無人(rén)機，擁有無人(rén)機的(de)飛(fēi)行特點及系統結構，加上系留裝置從地面給予無人(rén)機飛(fēi)行所需的(de)動力來(lái)源，從而使無人(rén)機可(kě)長(cháng)時(shí)間留空，解決了(le)微小型無人(rén)機航時(shí)短的(de)不足，完成特定環境作業任務。系留無人(rén)機飛(fēi)行平台大(dà)多(duō)以電動多(duō)旋翼無人(rén)機構型爲主。其相對(duì)于無人(rén)直升機具有結構簡單、可(kě)靠性高(gāo)、體積小、重量輕、噪音(yīn)低等特點；相對(duì)于固定翼無人(rén)機，系留多(duō)旋翼無人(rén)機起降不受場(chǎng)地限制，又可(kě)利用(yòng)導航定位系統、機載陀螺儀及加速度計實時(shí)測出無人(rén)機的(de)位置、加速度和(hé)角速度等信息，再通(tōng)過飛(fēi)行控制系統進行收集信息計算(suàn)與發出操控指令，使無人(rén)機達到精準懸停狀态。地面供電系統利用(yòng)系留線纜将地面電能源源不斷的(de)輸出給飛(fēi)行平台，減輕了(le)無人(rén)機機載電池的(de)質量，實現24小時(shí)晝夜不間斷的(de)飛(fēi)行能力。但是，系留無人(rén)機飛(fēi)行平台上必須裝有備用(yòng)電池，防止地面供電系統突然的(de)故障、斷連等導緻的(de)損失，備用(yòng)電池續航時(shí)間應有足夠的(de)餘量并能滿足無人(rén)機從地面供電系統斷開到無人(rén)機迫降至地面的(de)有效時(shí)間。2、系留無人(rén)機的(de)系統組成及應用(yòng)系留無人(rén)機系統除常規無人(rén)機飛(fēi)行平台、任務載荷系統、通(tōng)信系統、地面控制系統以及其他(tā)地面輔助系統以外，還(hái)有地面供電設備及系留裝置（統稱地面供電系統）。系留無人(rén)機由于系留線纜也(yě)屬于飛(fēi)行平台負載的(de)一部分(fēn)，在飛(fēi)行時(shí)，需要考慮到恒風與突風對(duì)無人(rén)機飛(fēi)行狀态的(de)影(yǐng)響。在恒風中飛(fēi)行，飛(fēi)控系統應能精準控制無人(rén)機飛(fēi)行姿态，相對(duì)于來(lái)流空氣作水(shuǐ)平運動；在突風變化(huà)時(shí)，系留無人(rén)機應能及時(shí)感知飛(fēi)行姿态的(de)變化(huà)并迅速做(zuò)出飛(fēi)行姿态的(de)調整。系留多(duō)旋翼無人(rén)機飛(fēi)行高(gāo)度一般都在0-200m高(gāo)度範圍之内，又可(kě)以依靠自身飛(fēi)控系統實現自動懸停狀态，一般不需要飛(fēi)手長(cháng)時(shí)間進行操控無人(rén)機，節省了(le)人(rén)力的(de)需求。系留線纜選材應具有較輕的(de)結構質量來(lái)減輕無人(rén)機的(de)自身重力，增加無人(rén)機的(de)升空高(gāo)度。系留線纜爲複合光(guāng)纖電纜，不僅用(yòng)于傳輸動力電源還(hái)用(yòng)于傳輸平台電子設備的(de)光(guāng)電信号。系留線纜一般由一根動力線、兩根光(guāng)纖、及增強單元組成，增強單元爲系留線纜的(de)承力元件，一般由軟質纖維絞制而成，可(kě)用(yòng)于減緩外力沖擊對(duì)内部線纜的(de)影(yǐng)響。與系留氣球不同，更加穩定的(de)性能、更小的(de)體積以及更快(kuài)速的(de)升空使系留無人(rén)機得(de)到很好的(de)應用(yòng)。根據系留無人(rén)機系統的(de)特點有以下(xià)應用(yòng)場(chǎng)景系留無人(rén)機在應急通(tōng)訊中具有很大(dà)的(de)價值。多(duō)篇文獻中介紹：由于自然災害發生時(shí)嚴重的(de)破壞性及時(shí)間的(de)不确定性，地面通(tōng)信設備易受到破壞并且不易短時(shí)修複。此時(shí)，單一的(de)通(tōng)訊設備不能滿足救援時(shí)的(de)需求，并且存在受災群衆無法利用(yòng)個(gè)人(rén)通(tōng)訊設備向外界發出聯絡、求助等信息。此時(shí)利用(yòng)系留無人(rén)機體積小、易運輸、架設快(kuài)和(hé)航時(shí)長(cháng)的(de)特點，迅速趕往災區(qū)現場(chǎng)進行通(tōng)信中繼任務，實現救援人(rén)員(yuán)、受災群衆的(de)通(tōng)信暢通(tōng)，以及媒體傳播的(de)實時(shí)性和(hé)有效性。系留無人(rén)機也(yě)可(kě)直接搭配車載通(tōng)信基站交互使用(yòng)，解決了(le)車載基站因地勢、氣候或道路受損等影(yǐng)響造成的(de)傳輸距離短的(de)情況。使車載通(tōng)信基站使用(yòng)更加靈活，覆蓋範圍更廣。也(yě)可(kě)集群化(huà)使用(yòng)，擴大(dà)通(tōng)信範圍。系留無人(rén)機具有長(cháng)時(shí)間留空的(de)特點，可(kě)應用(yòng)在邊遠(yuǎn)山區(qū)、邊防哨所等場(chǎng)景，實現天眼觀察，對(duì)犯罪分(fēn)子的(de)定位追蹤、打擊非法組織等活動。對(duì)山體滑坡等自然災害實現短時(shí)高(gāo)精度建模比對(duì)，提前防止自然災害所造成的(de)人(rén)員(yuán)傷亡、财産損失。系留無人(rén)機也(yě)可(kě)在航拍(pāi)攝影(yǐng)中應用(yòng)，可(kě)作爲電視直播中固定機位，對(duì)現場(chǎng)畫(huà)面實時(shí)直播。系留無人(rén)機挂載氣體檢測模塊後可(kě)在完成對(duì)固定地點實施在煙(yān)霧中完成空氣質量檢測，用(yòng)于工業排放、科學研究和(hé)環境監測等一系列研究。系留無人(rén)機也(yě)可(kě)用(yòng)于無線電監測當中，加強政府職能部門對(duì)無線電監管。系留無人(rén)機系統可(kě)以爲夜間搜救、排查等提供照(zhào)明(míng)。福建省泉州市欣佳酒店(diàn)“3.7”坍塌事故、“6.13”浙江溫嶺槽罐車爆炸、抗疫檢測以及河(hé)南(nán)水(shuǐ)災、東航墜機等事故中都可(kě)以見到系留無人(rén)機爲現場(chǎng)提供照(zhào)明(míng)。在城(chéng)市高(gāo)層建築消防過程中，消防人(rén)員(yuán)使用(yòng)的(de)地面水(shuǐ)槍存在壓力不夠、供水(shuǐ)不足等情況。系留無人(rén)機牽引的(de)系留線纜可(kě)同時(shí)爲飛(fēi)行平台和(hé)載荷系統提供電力及滅火劑，實現對(duì)城(chéng)市高(gāo)層建築的(de)消防滅火。系留無人(rén)機是一種根據其應用(yòng)場(chǎng)景而産生的(de)具有特種功能的(de)新型無人(rén)機系統。随著(zhe)無人(rén)機的(de)發展，其應用(yòng)場(chǎng)景也(yě)會随之增加。系留無人(rén)機可(kě)以部署在自然災害頻(pín)發地點附近以達到迅速參與救援的(de)目的(de)。系留無人(rén)機的(de)可(kě)靠性、飛(fēi)行性能以及承載能力在未來(lái)還(hái)有待提高(gāo)，在得(de)到更多(duō)的(de)認知與認可(kě)的(de)同時(shí)也(yě)能更加的(de)廣泛的(de)應用(yòng)。[1]龍文彪.系留多(duō)旋翼無人(rén)機及其應用(yòng)[J].科技創新導報,2020,17(02):57+59.
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