多功能多旋翼異物摘除無人機的研制和應用

李虎 李鐵軍 秦鐘

摘 要 科學技術的快速發展，使人們能夠通過無人機對各種危險環境進行指定的工作，這無疑大大降低了工作風險，提高了工作效率。現階段，我國在無人機異物摘除方面仍舊存在異物摘除效率低、成本過高等問題，這顯然不利于指定工作的完成。為此，有必要研制出一種具備多種功能的多旋翼異物摘除無人機來專門進行異物摘除工作，本文便對這種多功能多旋翼異物摘除無人機的功能研制及應用優勢進行深入的探討，希望能為多功能多旋翼異物摘除無人機的進一步推廣與應用做出貢獻。

【關鍵詞】多功能 多旋翼 異物摘除 無人機

在人類生產生活過程中，難以避免的會遇到需要進行異物摘除的情況，但在某種情況下的異物摘除工作不僅需要耗費大量的人力物力，還極有可能存在極大風險，而這也使人們在進行異物摘除時往往花費成本較大且摘除效率也較低。為此，為了提高異物摘除效率，降低異物摘除風險，就必須要通過一種多功能多旋翼異物摘除無人機的應用來予以解決。以下便對多功能多旋翼異物摘除無人機的基本功能及核心功能研制進行探討，并對該類無人機在異物摘除中的應用優勢進行闡述。

1 多功能多旋翼異物摘除無人機的基本功能研制

1.1 飛行功能研制

在多功能多旋翼異物摘除無人機研制中，飛行功能是其基本功能，在進行異物摘除時，不僅需要確保飛行功能穩定可靠，還要實現飛行功能的控制來使無人機變得更加靈活。因此，為了確保無人機能夠按照預定的三維坐標進行平穩飛行，就必須要使其具備三維坐標程控飛行功能。無人機應具備三種飛行控制模式和降落方式，分別是自主控制模式、增穩控制模式及手動控制模式，同時，這種三種飛行控制模式的切換響應速度應不超過0.1秒且無人機的飛行姿態與飛行狀態不會受到影響。為了使無人機在進行異物摘除時能夠飛行穩定，還要確保無人機具備定點懸停功能，并且在受到惡劣天氣影響時，無人機中應安裝航向指示燈。無人機的機頭應具備重定向功能，通過該功能能夠使無人機通過手柄或按鍵的方式進行定向飛行。應對該無人機的三種飛行模式的優先級進行設置，在通常情況下，增穩飛行模式的優先級更高，并在其進行自主飛行時遇到人工干預后需要對執行任務是否中斷進行確定。

1.2 通訊及測控功能研制

多功能多旋翼異物摘除無人機的通訊及測控功能也是其基本功能之一，應確保無人機在40米高度飛行時其遙測距離至少在2公里以上，并且需要無人機具備實時傳輸功能和視頻全向功能，對數據圖像的傳輸時效延時不得超過300毫秒，對數據傳輸的誤碼率不得超過10-6且延時不得超過20毫秒，同時，由于周邊電磁環境的復雜性，需要確保無人機的抗無線電干擾能力與電磁兼容性能較強。

2 多功能多旋翼異物摘除無人機的核心功能研制

要想確保多功能多旋翼異物摘除無人機在進行異物摘除時能夠高效完成，需要其具備多種核心功能來予以保證。

2.1 任務功能研制

任務功能是多功能多旋翼異物摘除無人機的關鍵所在，應確保該無人機能夠進行定點自動拍照的同時，還能進行手動拍照。同時，在無人機巡檢過程中應按照任務的實際需要來搭載可見光或紅外線傳感器。其中，可見光傳感器的照片采集質量應不少于1200萬像素，同時其還具備連續可調的自動對焦與遙控變焦功能。而紅外線傳感器的分辨率則不應少于640×480，其測溫精度不得低于2K，熱靈敏度不得少于50mK，并確保其能夠在-20℃至150℃的惡劣環境中進行正常拍攝，并且其需要具備自動對焦功能。該無人機所收集到的紅外影像顯示方式為偽彩，并且能夠對紅外影像中的最高溫度值及位置點進行實時顯示與實時存儲及傳輸。無人機在執行任務時，可視范圍的水平角度應為-180度至+180度，且無人機俯仰角度不得小于-60度至30度。

2.2 監控顯示功能研制

多功能多旋翼異物摘除無人機搭載的地面顯示設備應為高亮屏，這樣能夠保證無人機在強光環境中進行拍攝。同時，該無人機還應具有任務規劃功能，并且能夠通過地面站來對無人機的航攝路線進行更改，航攝路線中的航路點至少應為50個。該無人機在進行異物摘除工作時不僅能夠對任務過程進行實時記錄與下傳，還能對無人機的各個分系統的相關信息進行顯示與傳輸，工作人員能夠對無人機的整個任務過程視頻進行導出與回放。地面站與機載設備能夠對無人機的紅外影響及攝錄的圖像信息進行存儲，該無人機還具備遙測參數與飛行航跡的處理、記錄及顯示功能，在無人機中具備飛行日志下載與分析工具，這使無人機能夠對飛行數據進行在線記錄。此外，地面站還能夠對機頭的指向進行清晰觀察，并能夠借助于網絡對地圖進行下載與更新，同時，地面站還能將無人機的飛行航跡、機頭指向及預設航線等相關信息在地圖中進行直觀顯示。

2.3 飛行控制功能研制

無人機的飛行控制精度直接關系到異物摘除任務的高效性，為此，在進行飛行控制功能研制時，需要確保其在地理坐標水平精度上不得超過1.5米，垂直精度不得超過3米，在無人機處于正常飛行狀態中，巡檢系統對無人機的飛行控制水平精度不得超過3米，垂直精度不得超過5米。

2.4 無人機安全防護功能研制

無人機安全防護功能的研制主要包括以下內容，其一是自檢功能，在自檢功能中應包括電池電壓、遙控遙測信號模塊、電池電壓模塊、電機模塊等，該功能能夠在系統某一模塊發生故障時進行相應類型的自動聲光報警，同時鎖死系統，使維修人員能夠根據報警的類型來快速判斷出故障部件。為了防止無人機在巡檢途中發生故障，應設置一鍵返航功能，并且在無人機鏈接信號中斷時能夠進行自動返航。當無人機的電池電壓達到告警值時，無人機會自動進行聲光提示。最后，無人機在飛行過程中發生飛行高度或速度異常、電機工作狀態異常情況，會將異常報警信號傳輸到地面站或手柄當中進行自動報警。在電池防護方面，應確保各類型電池，如任務設備電池、飛控電池等的單次使用時間超過無人機自身的續航時間，且電池的充放電次數不得少于300次。電池的充電溫度應為0℃至45℃度，在電池的接頭處應具備較高的絕緣性且連接牢固、可靠，以此確保電池能夠長時間的連續使用。在對電池進行安裝時，應采取必要的防淋雨與防振動措施，且在電池充電或儲運過程中還應具備防爆與阻燃等措施，且便于攜帶，在此基礎上還要確保電池的充電能夠更加便捷。

2.5 多功能多旋翼異物摘除無人機功能實現的注意事項

在對多功能多旋翼異物摘除無人機進行研制時，應注意以下事項：

（1）無人機的空機質量不得超過7公斤；

（2）無人機外殼為絕緣性材料；

（3）在無人機中搭載機載追蹤器；

（4）無人機中的各個緊固件與連接件應采取防松措施且布局合理；

（5）無人機中的現場配套工具應裝箱儲運，且儲運箱不得超過兩個；

（6）無人機的支架、旋翼等能夠進行更換的部件應進行標識；

（7）對無人機中電子元件及機械零部件的保養周期不得少于50個小時或100個起落。

3 多功能多旋翼異物摘除無人機的應用

在無人機的發展初期，人們對無人機的使用大多是用來進行監視的，現代化信息技術的發展使無人機的功能變得越來越多，如今已經不再僅僅局限于監視功能。多功能多旋翼異物摘除無人機不僅對環境的適應性強、功能多樣、配置簡單，而且便于維護、控制靈活、使用壽命大幅度提升，這也使其在異物摘除任務中的效率更高且成本更低，有效降低了人工進行異物摘除時的風險，這使其在社會中的應用變得越來越廣泛。

4 結語

總而言之，由于多功能多旋翼無人機在異物拆除時具備無可比擬的優勢，這也使其具備了極高的應用價值，并在各個領域的異物摘除中得到了廣泛應用，該無人機的功能多樣，能夠有效完成指定任務，降低人力物力損耗，為社會的發展做出了卓越的貢獻。

參考文獻

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作者單位

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