發(fā)布時間：2021-04-01 09:36

　　提出一種在水面靶標(biāo)實(shí)現(xiàn)的系留式多旋翼無人機(jī)技術(shù)方案,根據(jù)海上試驗(yàn)保障需求,給出系統(tǒng)組成、工作原理,討論了無人機(jī)飛行控制、起降、光電復(fù)合光纜及收放單元、遙控軟件等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路。相比較以陸地或艦船為起降平臺的常規(guī)無人機(jī)方式,具有對起降場地要求低、空中停留時間長和可靠性高的優(yōu)點(diǎn),特別是在干擾條件下的反艦武器脫靶量監(jiān)測、海上通信中繼等方面有較大優(yōu)勢,有利于提高海上試驗(yàn)效率,具有較強(qiáng)的可操作性。 

【文章來源】：艦船電子工程. 2020,40(05)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

靶載系留四旋翼無人機(jī)組成框圖

無人機(jī)控制采用半自主控制方式，其起飛、降落和改變飛行高度等關(guān)鍵指令由遙控地面站人員發(fā)出，其他飛行動作按照事先的程序設(shè)定自主飛行，不過如有必要，遙控地面站可隨時無縫切換，取得無人機(jī)的飛行控制權(quán)。在飛行過程中，無人機(jī)通過比對自身與船體的兩個位置航向姿態(tài)參考單元之間的偏差進(jìn)行位置和航向修正，作為主要導(dǎo)航手段；參照船體上事先標(biāo)注的圖形標(biāo)記，以視覺導(dǎo)航為輔助導(dǎo)航手段；依靠超聲波測高模塊進(jìn)行高度控制。飛行控制器接收遙控操作人員發(fā)送的高度、位置與姿態(tài)指令，與船體位置、高度姿態(tài)參考系統(tǒng)比對，計(jì)算兩者的差值并得出力與力矩向量，從而控制不同電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向與轉(zhuǎn)速。飛行控制算法采用經(jīng)典的PID控制方法[13]，進(jìn)行閉環(huán)控制，結(jié)構(gòu)相對簡單，魯棒性較強(qiáng)且參數(shù)易于整定，如圖2所示。

光電復(fù)合纜（ROF)[15]是一種由光纜和供電電纜結(jié)合而成的復(fù)合電纜，具有系留載荷、供電、通信功能和高抗張強(qiáng)度，由承力纜線、直流電源線、通信光纖、接地金屬網(wǎng)、外套管等部分組成[16]，可反復(fù)收放和彎曲，相對輕便，以達(dá)到系留無人機(jī)載重要求并保持通信、供電，保證無人機(jī)長時間懸停，同時具有防雷、泄雷功能，將雷擊電流引導(dǎo)到船體上，光電復(fù)合纜的百米重量在2kg左右。復(fù)合纜收放單元[17]位于升降平臺的正下方，除了保障無人機(jī)升降時復(fù)合纜的收放，還可將自身的放纜長度傳送給無人機(jī)飛行控制器和地面遙控站，并接收無人機(jī)飛行控制器的高度位置信息和遙控地面站的遙控指令。復(fù)合纜收放單元的工作原理如圖3所示，采用收放和儲纜分離的思路，完成復(fù)合纜的收放、存儲功能，主動軸電機(jī)提供較大的牽引力和制動力，儲纜筒電機(jī)負(fù)責(zé)系纜的低張力存儲和整齊排列，纜收放單元控制器對工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，執(zhí)行來自無人機(jī)控制器和遙控地面站的指令，并將工作信息反饋。初始狀態(tài)復(fù)合纜應(yīng)整齊排放在儲纜筒中，接到起飛指令后，無人機(jī)開始起飛，復(fù)合纜由儲纜筒釋放，放纜速度由無人機(jī)飛行控制器或遙控人員根據(jù)預(yù)定飛行狀態(tài)、海區(qū)氣象條件通過變頻器進(jìn)行控制，編碼器完成出纜長度的檢測。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]系留多旋翼無人機(jī)技術(shù)進(jìn)展及設(shè)計(jì)方法研究[J]. 王鋒,逯振坤,周國慶,佟剛,康桂文,李凱.  機(jī)械工程師. 2019(04)
[2]基于Qt的無人機(jī)地面站軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 李帥,范項(xiàng)媛.  雷達(dá)科學(xué)與技術(shù). 2017(04)
[3]美軍無人機(jī)通信中繼發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 劉紅軍.  飛航導(dǎo)彈. 2017(02)
[4]系留多旋翼無人機(jī)通信系統(tǒng)在應(yīng)急救災(zāi)通信中的應(yīng)用[J]. 吳侹.  移動通信. 2016(15)
[5]系留氣球測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 楊天祥,曾騰輝,楊瀟文.  測控技術(shù). 2016(03)
[6]靶船全景實(shí)況攝錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 王海濤,閻肖鵬.  自動化與儀器儀表. 2016(01)
[7]系留纜繩的應(yīng)用特點(diǎn)與發(fā)展趨勢[J]. 左衛(wèi),包志勇,張聞宇.  光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù). 2013(06)
[8]基于ROF技術(shù)的高天線系統(tǒng)應(yīng)用研究[J]. 徐曉婷,付松源.  移動通信. 2013(14)
[9]體目標(biāo)水面雷達(dá)靶的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 王海濤,付軍,劉華軍.  艦船電子工程. 2011(02)
[10]微小型、高精度高度計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 劉偉,王超,張京娟.  遙測遙控. 2010(04)

碩士論文
[1]基于STM32的小型無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 楊磊.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[2]某型無人機(jī)指揮控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 王維.電子科技大學(xué) 2013
[3]機(jī)載光電觀瞄系統(tǒng)目標(biāo)定位算法研究[D]. 解靜.西安工業(yè)大學(xué) 2013
[4]基于視覺的無人直升機(jī)著落導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 陳麗娟.南京航空航天大學(xué) 2013



本文編號：3113113