AXILIU-Z6Z8型多旋翼系留无人机升空平台技术说明书

AXILIU-Z6Z8型多旋翼系留无人机升空平台技术说明书
AXILIU-Z6Z8型多旋翼系留无人机升空平台技术说明书

AXILIU-Z6/8型多旋翼系留无人机升空平台系统

技术说明书

写: 对: 核: 审: 签: 准:

二0—七年七月

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目次

1产品用途和功能........................... 错误! 未定义书签产品用途............................. 错误! 未定义书签

产品功能............................. 错误! 未定义书签2产品性能和数据........................... 错误! 未定义书签产品性能............................. 错误! 未定义书签

产品数据............................. 错误! 未定义书签3产品组成、结构和工作原理................. 错误! 未定义书签产品组成............................. 错误! 未定义书签

产品结构............................. 错误! 未定义书签

工作原理图........................... 错误! 未定义书签4产品技术特点............................. 错误! 未定义书签5产品配套及其交联接口关系................. 错误! 未定义书签产品配套............................. 错误! 未定义书签

交联接口关系......................... 错误! 未定义书签6使用维修中注意事项....................... 错误! 未定义书签7附录、附图............................... 错误! 未定义书签8索引..................................... 错误! 未定义书签

AXILIU-Z6/8 型多旋翼系留无人机升空平台系统

技术说明书

1 产品用途和功能

1.1产品用途

系留无人机升空平台AXILIU-Z田,可实现定点长时间滞空工作,主要用于远距离通讯的-Z6/8。

1.2产品功能

系留无人机升空平台AXILIU-Z68/ 主要的功能有:手动飞行、自动起飞、自动降落、自动返航、无线遥控、有线遥控、有线优先、RTK差分定位、卫星导航、悬停稳定、升空高度可调、失控保护功能、低电报警、低电报警电压可调、低电自动降落。

2 产品性能和数据

2.1产品性能

a)实时向地面设备回传飞行姿态、速度、高度、经纬度等信息;

b)悬停飞行功能:同时锁定高度和位置;

c)具备高度锁定功能、返航点锁定功能;

d)内置黑匣子;

e)多种失控保护机制设计;

2.2产品数据

2.2.1 性能指标

a) 飞行器重量(包含电池、桨叶、脚架) :10-20kg;

b)飞行器外形尺寸:8轴w 1655mmx 1450mm x 505mm (不含螺旋桨);

6 轴w 1255mmX 1250mmx 505mm (不含螺旋桨);

c)系留迫降电池:5000-8000mAh;

d)系留机载电源模块:3000-4500W;

e)系留配置发电机:4000-8000W;

f)导航要求:GPS北斗双模;

g)续航时间:标准电池下安全续航时间30 分钟,系留模式不小于4 小时

h)最大平飞速度:20m/s;

i)飞行器水平误差:w 5m;

j)飞行器高度误差:w 2m;

k)最大相对飞行高度:500m;

l)最大海拔飞行高度:3000m;

m)可靠性与维修性指标

(1)飞行工作时间:》10小时;

(2)MTTR (平均修复时间):w 30min。

2.2.2 环境适应性指标

(1)系统工作温度:-10C?+55C (士2C);

(2)存储温度:-20C?+55C (士2C),其中电池在常温储存;

( 3) 湿度:(95士3)%RH;

( 4) 抗风等级:6 级;

(5) 防水等级:小雨(?2mm/h )。

3产品组成、结构和工作原理

3.1产品组成

该产品主要由六轴或八轴无人飞行器、手持终端、RTK 地面基站、地面电源、机载电源等部件组成。

3.2产品结构

系留电源系统

系留无人机平台

3.3工作原理图

331飞行器工作原理

AXILIU-Z6是具有6个输入力的六旋翼飞行器,从而可知该系统是能够静态飞行(定点悬停)的自主飞行器。与传统的直升机那种具有可变螺距不同的是,六旋翼飞行器是

具有六个固定螺距的螺旋桨,从而使其结构和动力学特性得到了简化。六旋翼飞行器的典型运动包括绕空间三个坐标轴转动和沿着空间三个坐标轴移动(姿态和位置)。

六旋翼飞行器是固联在刚性交叉结构上由六个独立电机驱动的螺旋桨组成的系统,

如图3所示:

图1.六旋翼飞行器工作原理图

因为有六个驱动,所以相比四旋翼飞行器来说,六旋翼飞行器是驱动和动力更稳定的系统。由图3可以看出,两组螺旋桨(1、3、5)和(2、4、6)以相反的方向旋转,通过改变螺旋桨速度,就可以改变升力并产生各种动作。由图4可以看出,同时增加或

减小六个螺旋桨的速度可产生垂直运动。由图5可以看出,同时增大或减小(2、3、4)螺旋桨的速度可使飞行器产生横滚以及相应的侧向运动。俯仰运动和相应的侧向运动来

自于(1、2)螺旋桨速度的增大或减小,同时保持(3、6)螺旋桨速度不变,这可以从图6体现出来;偏航运动则较为复杂,因为它来自于每对螺旋桨反力矩的差异。而图7体现出,同时增大或减小(2、4、6)螺旋桨的速度,可以使飞行器产生偏航运动。

图2.垂直位置控制

图4.俯仰姿态控制

图5.偏航姿态控制

3.3.2系统工作原理

AXILIU-Z68Z 升空平台系统工作原理图如下图所示:

中继平台

图6. AXILIU-Z68Z 工作原理图

图3.横滚姿态控制

4技术特点

该产品通过地面电源给整个系统供电,保证飞行器长时间滞空飞行;另外RTK差分定位系统使得飞行器能够精准定点悬停;有线遥控和无线遥控均可单独对飞行器进行飞行控制,有线遥控优先控制方式提高了飞行器控制的安全性;系留电池可以在地面电源异常断电后给飞行器供电,让飞行器能够被安全迫降。

5产品配套及其交联接口关系

5.1产品配套

产品主要配套包括飞行器、手持终端、系留线缆、地面电源控制箱、机载电源、系

留电池、RTK地面基站等。

6使用中注意事项

使用中注意事项如下:

a)飞行器在系留模式下工作时必须检查迫降电池的电压是否是充满电状态,电压

为±;

b)每次如果在使用了迫降电池降落,需用充满电的迫降电池更换;

c)拆装桨叶螺丝时,用力适中,以防螺丝打滑;

d)应注意电池必须安装到位;

e)在撤收时,应先断电,取电池,再进行其它部件的拆解。以免误操作,导致人员伤

害。

f)做飞行器校正时需将桨叶拆掉,以防误操作;

g)对于内部电路维修,需由专业人员维修;

h)使用中一定要注意卫星是否已满足定位要求;

i)在大风中执行任务时,需考虑周围是否有足够的空间,以免系缆挂在障碍物上;

j)雨天执行任务时,需注意地面设备的防雨保护,本系统,飞行器可以在小雨中执行任务;

k)飞行器在高原使用时,由于气压低,应尽量控制飞行器以较低速度升空,飞行速度最好是低于 5 米/秒;

l)在高原使用时,由于气压原因,飞机功耗将加大,自由飞续航时间将缩短,应保证足够的自由飞备用电池,以保证任务的完成;

m)设备在长途运输时,应将设备用木架包装以防振动、跌落。

7 附录、附图

8 更详细的系留无人机升空平台的内容,请访问索引

无。

AILIU型多旋翼系留无人机升空平台技术说明书

AXILIU-Z6/8型多旋翼系留无人机升空平台系统 技术说明书 编写 : 校 对: 审 核: 标 审: 会 签: 批 准 : 二?一七年七月

目次 1 产品用途和功能............................. 1.1产品用途............................... 1.2产品功能............................... 2 产品性能和数据............................. 2.1产品性能............................... 2.2产品数据............................... 3 产品组成、结构和工作原理........................ 3.1 产品组成............................. 3.2产品结构............................... 3.3工作原理图............................... 4 产品技术特点............................... 5 产品配套及其交联接口关系....................... 5.1 产品配套............................. 5.2交联接口关系.............................

6 使用维修中注意事项..........................

7 附录、附图............................... 8 索引..................................

多旋翼无人机技术术语零部组成测试工具应用等

无人机基础理论及系统应用技术培训UAV basic theory and system application technology training

一、多旋翼无人机的技术术语 二、多旋翼无人机的零部件介绍 三、多旋翼无人机的装配工具 四、多旋翼无人机的装配调试步骤

01、UAV:就是无人机英文简写。 02、多旋翼、多轴:无人飞行器简称多轴无人机,包括三轴、四轴、六轴、八轴、十六轴等等。 03、多轴无人机各种型号,例如F450就是轴距在450MM的多轴无人机简称F450。 04、多轴无人机布局模式X型、H型、十字型、Y字型(三轴Y字、六轴Y字等)。 05、穿越机:是指多轴竞技运动无人机,一般轴距在150MM-300MM轴距范围内(QA250就属于穿越机)。 06、飞控:是指无人机的高集成度的飞行控制系统。 07、控:是指RC遥控器,用于人工操作无人机的控制器。 08、地面站:是指用于主要有PC、操控、数传和图传模块等模块综合一体系统统称。 09、图传:是指实时图像无线传输(分WIFI图传和5.8G影音图传等系统),发射、接收、显示器组成。 10、数传:是指无人机数据链,实时反馈无人机飞控系统数据、故障、GPS、航线等。 11、FPV:是指First Person View的缩写,即“第一人称主视角”,它是无人机上图传实时看屏幕操控。 12、二轴自稳云台:是指带有陀螺仪获取云台的姿态,可以控制二轴通过pid来驱动电机保持云台的水平姿态。 13、三轴自稳云台:是指带有陀螺仪获取云台的姿态,可以控制三轴通过pid来驱动电机保持云台的水平姿态。 14、开控:是指打开RC遥控器。 15、上电:是指给无人机装上电池或者通电。

多旋翼无人机教案

哈尔滨四通技工学校第三教学站延寿农民工综合培训学校 多旋翼无人机操作教案 二0 —七春季生 1/1

多旋翼无人机操作基础 授课教师:张海东 第一章无人飞行器概述 1、 无人飞行器发展简史 2、 无人飞行器的优缺点 3、 无人飞行器应用领域 1、 什么事无人机 2、 无人机的应用 3、 无人机未来的发展趋势 无人机的概述重要性,帮助学员更好的了解无人 机。 讲授法 新课 二课时 一、 组织教学 二、 课前提问 三、 导入新课 四、 教学内容: 1、1910年,在莱特兄弟所取得的成功的鼓舞 下,来自俄亥俄州的年轻军事工程师查尔斯?科特林 建议使用没有人驾驶的飞行器:用钟表机械装置控 制飞机,使其在预定地点抛掉机翼并象炸弹一样落 向敌人。在美国陆军的支持和资助下,他制成并试 验了几个模型,取名为“科特林空中鱼雷”、“科 特林虫子”。 2【二战期间,美国海军首先将无人机作为空面 武器使 用。1944年,美国海军为了对德国潜艇基地 进行打击,使用了由B-17轰炸机改装的遥控舰载 机。 3、上世纪70-90年代及其以后,以色列军事专 家、科学家和设计师对无人驾驶技术装备的发展做 出了突岀贡献,并使以色列在世界无人驾驶系统的 研制和作战使用领域占有重要地位。 4、 最著名的是“捕食者”可复用无人机,世界 上 最大的无人机- - “全球鹰”,“影子?200”低空 无人 机,“扫描鹰”小型无人机,“火力侦察兵” 无人直升课程名称: 课题 教 学目标 教学重点 教材分析 教学方法 授课类型 课时 课程内容

机。 5、理论开创阶段,多旋翼无人飞行器理论开创于 上世纪10年代,直升机研发之前。几家主要飞机生产 商开发出的在多个螺旋桨屮搭乘飞行员的机型。这种设 计开创了多旋翼飞行器的理论。 6、加速发展阶段,2007年以后,装配高性能压电 陶瓷陀螺仪和角速度传感器(六轴陀螺仪)的多旋翼无 人飞行器开始出现加速发展。 7、未来发展阶段,伴随着飞行器技术的进步,多 旋翼无人飞行器使用者会急剧增加。这样一来,事故和 故障也会相应增加,甚至会发展成社会问题。今后不仅 是制造商和商店一级,协会和主管部门面向多旋翼无人 飞行器的飞行会和培训班也会增加。 8、优点的特性。 9、避免牺牲空勤人员,因为飞机上不需要飞行人 员,所以最大可能地保障了人的生命安全。 10、无人机尺寸相对较小,设计时不受驾驶员生理 条件限制,可以有很大的工作强度,不需要人员生存保障 系统和应急救生系统等,大大地减轻了飞机重量。 11、制造成本与寿命周期费用低,没有昂贵的训练 费用和维护费用,机体使用寿命长,检修和维护简单。 12、无人机的技术优势是能够定点起飞,降落,对起 降场地的条件要求不高,可以通过无线电遥控或通过机 载计算机实现远程遥控。 课程后记给学生留了上网查询无人机的信息的作业。

多旋翼无人机的发展以及应用

多旋翼无人机的发展以及应用 多旋翼无人机是一种能够垂直起降的无人直升机,其发展历史最早可以追溯到1907年,当时Breguet兄弟Louis和Jacque在法国科学家CharlesRichet的指导下,设计制造了世界上第一架有人驾驶的多旋翼飞机—“旋翼机一号”。 多旋翼无人机根据旋翼的数目可以分为四旋翼、六旋翼、八旋翼等类型,还有一些特殊造型的多旋翼无人机,其最大特点就是具有多对旋翼,并且每对旋翼的转向相反,用来抵消彼此反扭力矩。多旋翼无机人相较于其它无人机具有得天独厚的优势,与固定翼飞机相比,它具有可以垂直起降,可以定点盘旋的优点;与单旋翼直升机相比,它采用无刷电机作为动力,并且没有尾桨装置,因此具有机械结构简单、安全性高、使用成本低等优点。多旋翼无人机的诸多优点使它在以下领域获得了广泛的应用: 1.教育科研领域应用,多旋翼无人机的研究涉及到自动控制技术、MEMS传感器技术、计算机技术、导航技术等,是多科学领域融合研究的一个理想平台; 2.航拍领域应用,利用多旋翼无人机搭载相机设备(可见光相机/红外相机),并配备图像传输系统,被人们称为“可飞行的相机”已被广泛的应用于影视航拍。 3.军事领域应用,多旋翼无人机搭载侦查设备快速飞行到危险区域执行侦查任务,为作战人员提供战场信息,是单兵作战的理想装备; 4.警用安全领域应用,无人机可搭载高清晰度数码摄像机:实时图传系统和地面控制系统可有效协助工作人员锁定、凝视关注事物。无人机可搭载物质投递设备:通过集成探杆、线轮、物品仓、软梯等装备,并搭载相关投放设备,可执行物资横向运输、线路牵引、传单投递、物资投递等。警用安防无人机无人机能利用承载的高灵敏度照相机可以进行不间断的画面拍摄,获取影像资料,并将所获得信息和图像传送回地面。应用于反恐维稳,如遇到突发事件、灾难性暴力事件,可迅速达到实时现场视频画面传输,传供指挥者进行科学决策和判断;成为一种不可多得的重要工具。无人机能进一步提高公安干警的响应、决策、评估效率,推动公安的信息化建设进程。 5.农业领域应用,利用多旋翼无人机替代人进行喷洒农药,具有成本低、效率高,减少农药对人体伤害等优势;除了喷洒农药,无人机还可以用来检测水稻长势,这项研究已经开发出了成熟产品。无人机装载光谱传感器,在稻田上空飞一圈,就可以记录下水稻颜色深浅,人们可以此来判断水稻生长情况,对后续农药、肥料喷洒提供参考。无人机还能用来研究土地荒漠化变化历程、植被变迁、土壤盐渍化检测等方面,对农林植物进行病虫害监测和预警。 6.交通领域应用,交警在执法过程中用上了无人机,用于抓拍违法行为。无人机能对监控盲区的违法行为进行补充抓拍,在交通拥堵的情况下,无人机可以率先赶到现场勘察,通过图传功能将交通状况传回指挥中心,便于远程指挥疏导。 7.环保领域应用,无人机可用来观测空气、土壤、植被和水质状况,也可实时跟踪和监测突发环境污染事件的发展;监测企业工厂的废气与废水排放,寻找污染源。 8.救生医疗应用,当发生洪水时,无人机可携带救生绳或救生圈,将其投到需要者身边。当有人在登山过程中突发疾病,无人机可携带急救药品飞到患者身边。 9.电力行业应用,电力无人机应用优势具备防雨水功能的无人机可在大雨、中雪天气飞行,不受恶劣天气影响,可随时巡航,有利于加大重点区段的特巡力度,增加大负荷运行下设备检测次数。无人机机动灵活,机身轻巧可靠,结构紧凑、性能卓越,使用不受地理条件、环境条件限制,特别适合在复杂环境执行任务,可定期对线路通道内树木、违章建筑等情况进行重点排查、清理,确保输电通道安全。傻瓜式自主飞行。无人机系统具备全自动一

多旋翼无人机基础知识

无人机,也称无人飞行器,英文Unmannedaerial vehicle(UAV) 无人飞行器是一种配置了数据处理系统、传感器、自动控制系统和通讯系统等必要机载设备的飞行器。 无人机技术是一项设计多个技术领域的综合系统,它对通讯技术、传感器技术、人工智能技术、图像处理技术模式识别技术、现代控制理论都有较深的运用和较高的要求。 无人飞行器与它所配套的地面站测控系统、存储、托运、发射、回收、信息处理等维护保障部分一起形成了一套完整的系统,同城无人飞行器系统Unmannedaerial system(UAS) 1.1无人机的种类 固定翼无人飞行器采用电动或者燃料发动机产生向前拉力或推力,飞行器依靠固定翼的翼形上下边产生的大气动压强差产生的升力维持飞行器的控制。 无人飞艇采用充气囊结构作为飞行器的升力来源,充气囊一般充有比空气目的小的氢气或氦气。

旋翼无人飞行器,其配备有多个朝正上方安装的螺旋桨,由螺旋桨的动力系统产生向下的气流,并对飞行器产生升力。 扑翼无人飞行器是基于仿生学原理,配合活动机翼能否模拟飞鸟的翅膀上下扑动的动作而产生升力和向前的推力。 伞翼无人飞行器采用伞型机翼作为飞行器升力的主要来源。 1.2无人机的分类与管理 在中国无人机驾驶航空器体系中,按照无人机的基本起飞重量指标可以分为四个等级 1. 微型无人机,空机质量小于等于7千克 2. 轻型无人机,空机质量大于7千克,但小于等于116千克,并且全马力飞行中,矫正空速度100公里/小时,升限小鱼3000米 3. 小型无人机,空机质量小于等于5700千克,除微型及小型无人机以外的其他无人机 4. 大型无人机,空机质量大于5700千克的无人机 中国的空域目前归属于军队管理,民用航空领域则由民航总局向军队申请划分空域及航道。 民航总局针对私人飞行器的管理专设“中国航空器拥有者及驾驶员协会AircraftOwners and Pilots Association Of China - AOPA”, 中国民航领域对飞行器主要管理分为三个层次等级进行管理。 第一等级:室内飞行的无人机,视距内飞行的微型无人机,及非人口稠密区域的试验无人机,这等级的飞行器由拥有者自行管理,自行负责。

多旋翼无人机精细化巡检技术方案介绍

多旋翼无人机精细化巡检 多旋翼无人机精细化巡检通常应用于220kV及以上输电线路的架空输电线路巡检,主要巡检方式为拍照、录像等方式进行巡检,巡检的主要内容为杆塔本体及附属设施关键部位可见光拍照巡检并提交巡检所发现缺陷及相关报告。 第一部分:无人机精细化巡检内容 通常情况下多旋翼无人机精细化巡检(可见光拍摄)的主要巡检对象有如下7类。 1、导地线有无缺陷或异常; 2、线路金具有无缺陷或异常(甲方若要求间隔棒需巡检,可使无人机后 退到一定距离以拍摄通道的方式进行拍摄); 3、绝缘子及绝缘子串有无缺陷或异常; 4、附属设施有无缺陷或异常; 5、通道及交叉跨越有无缺陷或异常; 6、基础地质环境有无缺陷或异常; 7、杆塔本体运行状况。 第二部分:巡检要求 多旋翼在保证最小安全距离10m的情况下,通过无人机对杆塔各个巡检部位进行可见光拍摄,照片像素为2400万,最终成像效果能清晰分辨出螺栓及开口销细节,并根据架空输电线路实际运行情况并结合不同塔型作业经验我们将架空输电线路精细化巡检的照片数量划定为单回路直线塔至少14张、单回路耐张塔至少27张、双回路直线塔至少25张、多回路耐张塔至少40张、单回路换位塔至少30张、双回路换位塔至少50张。下表仅以单回路

“导线排列方式以水平排列方式”塔型及和双回路“干”字型及与“干”字型塔相似塔型为例说明详细拍摄部位及巡检效果。 单回路杯型直线塔为例至少包含14张照片(杯型直线塔为例,基础地质环境未计入) 双回路直线塔至少包含26张照片(干字型塔为例,基础地质环境未计入)。

5杆塔塔头部分(左、右侧塔头) 2 合计:25张 第三部分:数据资料及报告 1、数据资料 巡检数据处理按照统一标准格式:线路名称(**kV**线)、杆塔编号(**号)逐级建立文件夹归档存放。 例:假设有单回路220kV洋双线Ⅰ线无人机精细化巡检资料,则有例(1)所示资料文件。

多旋翼无人机知识手册

[键入文字] V1.1版 翎航智能科技工作室 培训 教材 多旋翼无人机知识手册

前言 随着多旋翼无人机的应用日趋广泛,多旋翼无人机的入门门槛越来越低,“到手飞”、个人航拍机等对操作人员的要求几乎是零,对毫无基本常识和经验的人来说也可以操作。但这些都为人身和财产安全埋下了巨大的隐患,出于以上考虑,本教材阐述了多旋翼无人机的基本原理、总结了飞行过程中的注意事项、操作方法、以及如何规避风险。这是一本适合飞行初学者的教材,旨在普及航空知识、和飞行常识等基本理论,根据经验提出在飞行中应该注意的问题和如何规避风险、应急处置等。 本教材的材料有些基于无人机方面的书籍,有些则基于航模飞行的经验,很多都是十分难得的第一手资料,因此可以作为飞行初学者的基础教程,也可以作为以拓宽知识面、开拓思路为主要目的的广大无人机爱好者的学习资料。 由于水平有限,时间仓促,书中疏漏之处在所难免,敬请读者朋友批评指正,以使我们在再版时修订。 作者

目录 前言................................................................................................... - 2 - 目录................................................................................................... - 3 - 第一章绪论 ....................................................................................... - 4 - 第二章系统组成及原理.................................................................... - 7 - 第三章飞行器 ................................................................................. - 18 - 第四章操作方法实例...................................................................... - 26 - 第五章其他细节 ............................................................................. - 45 - 第六章多旋翼无人机的作用与意义 .............................................. - 53 - 第七章与多旋翼无人机有关的航空法规及航空气象 ................... - 54 - 总结................................................................................................... - 66 - 参考文献 ........................................................................................... - 66 -

精选LIU型多旋翼系留无人机升空平台技术说明书

精选L I U型多旋翼系留无人机升空平台技术说 明书 集团标准化办公室:[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

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目次

AXILIU-Z6/8型多旋翼系留无人机升空平台系统 技术说明书 1产品用途和功能 1.1产品用途 升空平台AXILIU-Z6/8,可实现定点长时间滞空工作,主要用于远距离通讯的- Z6/8。 1.2产品功能 升空平台AXILIU-Z6/8主要的功能有:手动飞行、自动起飞、自动降落、自动返航、无线遥控、有线遥控、有线优先、RTK差分定位、卫星导航、悬停稳定、升空高度可调、失控保护功能、低电报警、低电报警电压可调、低电自动降落。 2产品性能和数据 1.3产品性能 a)实时向地面设备回传飞行姿态、速度、高度、经纬度等信息; b)悬停飞行功能:同时锁定高度和位置; c)具备高度锁定功能、返航点锁定功能;

d)内置黑匣子; e)多种失控保护机制设计; 1.4产品数据 1.1.1性能指标 a)飞行器重量(包含电池、桨叶、脚架):10-20kg; b)飞行器外形尺寸:8轴≤1655mm×1450mm×505mm(不含螺旋桨); 6轴≤1255mm×1250mm×505mm(不含螺旋桨); c)系留迫降电池:5000-8000mAh; d)系留机载电源模块:3000-4500W; e)系留配置发电机:4000-8000W; f)导航要求: GPS、北斗双模; g)续航时间:标准电池下安全续航时间30分钟,系留模式不小于4小时。 h)最大平飞速度:20m/s; i)飞行器水平误差:≤5m;

浅析多旋翼无人机的传感器技术

浅析多旋翼无人机的传感器技术 1. 飞行器的状态 客机、多旋翼飞行器等很多载人不载人的飞行器要想稳定飞行,首先最基础的问题是确定自己在空间中的位置和相关的状态。测量这些状态,就需要各种不同的传感器。 世界是三维的,飞行器的三维位置非常重要。比如民航客机飞行的时候,都是用GPS获得自己经度、纬度和高度三维位置。另外GPS还能用多普勒效应测量自己的三维速度。后来GPS民用之后,成本十几块钱的GPS接收机就可以让小型的设备,比如汽车、手机也接收到自己的三维位置和三维速度。 对多旋翼飞行器来说,只知道三维位置和三维速度还不够,因为多旋翼飞行器在空中飞行的时候,是通过调整自己的“姿态”来产生往某个方向的推力的。比如说往侧面飞实际上就是往侧面倾,根据一些物理学的原理,飞行器的一部分升力会推着飞行器往侧面移动。为了能够调整自己的姿态,就必须有办法测量自己的姿态。姿态用三个角度表示,因此也是三维的。与三维位置、三维角度相对应的物理量是三维速度、三维加速度和三维角速度,一共是十五个需要测量的状态。 这十五个状态都对多旋翼飞行器保持稳定飞行有至关重要的作用。拿“悬停”这件看起来是多旋翼飞行器最基本的能力来说,实际上飞行器的控制器在背后做了一系列“串级控制”:在知道自己三维位置的基础上,控制自己的位置始终锁定在悬停位置,这里的控制量是一个目标的悬停速度,当飞行器的位置等于悬停位置时,这个目标悬停速度为0,当飞行器的位置偏离了悬停位置时,飞行器就需要产生一个让自己趋向悬停位置的速度,也就是一个不为零的目标悬停速度;飞行器要想控制自己产生目标悬停速度,就需要根据自己当前的三维速度,产生一个目标加速度;为了实现这个目标加速度,飞机需要知道自己的三维角度,进而调整自己的姿态;为了调整自己的姿态,就需要知道自己的三维角速度,进而调整电机的转速。 读者可能会想哇为什么这么复杂。其实我们身边的许多工程产品都在简单的表现背后藏着

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