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无人机具有高空灵活且不受地形限制的优点

2021-07-24 15:18:24

无人机的飞行原理及控制方法(以四旋翼无人机为例)

四旋翼无人机一般是由检测模块,控制模块,执行模块以及供电模块组成。

检测模块实现对当前姿态进行量测;执行模块则是对当前姿态进行解算,优化控制,并对执行模块产生相对应的控制量;供电模块对整个系统进行供电。

四旋翼无人机机身是由对称的十字形刚体结构构成,材料多采用质量轻、强度不错的碳素纤维。

在十字形结构的四个端点分别安装一个由两片桨叶组成的旋翼为飞行器提供飞行动力,每个旋翼均安装在一个电机转子上,通过控制电机的转动状态控制每个旋翼的转速,来提供不同的升力以实现各种姿态;每个电机均又与电机驱动部件、中心控制单元相连接,通过中心控制单元提供的控制信号来调节转速大小;IMU惯性测量单元为中心控制单元提供姿态解算的数据,机身上的检测模块为无人机提供了解自身位姿情况直接的数据,为四旋翼无人机后期实现复杂环境下的自主飞行提供了确定。

现将位于四旋翼机身同一对角线上的旋翼归为一组,前后端的旋翼沿顺时针方向旋转,从而可以产生顺时针方向的扭矩;而左右端旋翼沿逆时针方向旋转,从而产生逆时针方向的扭矩,如此四个旋翼旋转所产生的扭矩便可相互之间抵消掉。由此可知,四旋翼飞行器的所有姿态和位置的控制都是通过调节四个驱动电机的速度实现的。一般来说,四旋翼无人机的运动状态主要分为悬停、垂直运动、滚动运动、俯仰运动以及偏航运动五种状态。

无人机因为具有高空灵活且不受地形限制的优点,在巡逻、巡检、安防等区域有着普遍的应用,也让该区域的智能化与速率好化普遍地提升。但守旧行业应用无人机也存在人员编制、技术水平、成本与管理等方面的局限性,因此自动化无人机场应运而生,通过实现无人机的自动起降、自动巡航、自动充电,解决无人机在行业应用中的局限性。是,以自动机场为基础的全自动飞行系统可以的实现无人机作业的自动化和远程化,进一步降低巡逻巡检工作对人工的依赖,提升作业任务的即时响应能力。通过无人机在多个自动机场之间的跳飞还可以扩展无人机的作业范围。全自动飞行系统可以帮助各个行业的客户良好的应用工业无人机,助力无人机行业应用的快发展。

无人机指的是由控制站管理(包括远程操纵或自主飞行)的无人驾驶飞行器(或航空器)的统称,而通常我们说的无人机主要是指旋翼飞行器。无人机种类繁多,包含但不限于四旋翼无人机、六旋翼无人机、固定翼无人机、混合翼无人机等等。“无人机机场”(也称为无人机机库,或无人机蜂巢),这个词是由drone(无人机)和airport(机场)组合而成的,是指为专为无人机设计、用的停放场所,功能不同无人机机场包含的内容相差大,可以是半自动的、也可以是无人值守的全自动系统。目前,市面上的主流无人机机场的主要功能有:

1、停放无人机:无人机户外存放、防护的场所。

2、自主充电:无人机场内置电池,可自动完成无人机电池替换(或充电),并将换下的电池自动充电,无人机能进行高频次、密集型巡飞任务。

3、自主巡检:运用GPS、图像识别、AI飞行等核心技术,无人机自主决策航迹、姿态、拍摄参数,获取质量好巡检数据。

4、一键起飞:无人机无任务时,会停放在自动机场内,有任务时可随时从机场起飞,自动执行任务并自主降落。

5、准确定位:自动机场采用了RTK(或视觉融合)引导降落,无论白天黑夜或者刮风下雨,无人机每次都能准确降落到机场内。

6、实时气象探测:无人机均有其各自的无人条件,所以机场要装有常规气象传感器,对气象参数直接测量,主要是指温度、风向、风速、降雨量等。

7、实时传输:通过控制平台把前端无人机实时图片(或视频、采集的其它数据等)实时传输到后端进行显示或处理。

8、飞行航线规划:依托于配套的软件系统可以为机场内的无人机规划飞行路线(或飞行任务)。

9、机场(含无人机)状态检测和控制:依托于配套的软件系统,可以对无人机场的各类状态进行检测,包括无人机的各项状态指标,确定无人机机场在良好的待命状态。

10、远程监控:机场内部和外部分别安装的监控摄像头,可通过远程进行监控和报警。


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