多旋翼无人机及无人机传动系统的研究
发展综述
摘要：本文从无人机的旋翼分类出发详细介绍了国内外关于各种旋翼无人机的发展历程、发展现状，无人机按照旋翼类型分类可分为旋翼无人机以及固定翼无人机。本文着重介绍多旋翼无人机的多个动力系统，无人机传动的动力系统通常分为油驱动、电驱动及油电混合驱动，分析了不同传动动力系统的特点以及适应的工作环境。
关键词：无人机；多旋翼；动力传动系统
1引言
无人机是一种可远程控制、有动力、能够携带多种设备、有效执行不同任务，并且可以多次反复利用的无人驾驶航空器。鉴于其自身的诸多优势，在侦察、监视、通信中继、电子对抗等诸多军事领域取得了成功的运用。当前，无人机技术
除了在军事领域的广泛应用以外，在民用领域也取得了很大的进步，比如在民用
领域中的植保无人机、物流无人机、航拍无人机、救灾无人机等都是对无人机的
多元化利用，利用无人机可以执行高危任务或对人体伤害较大的任务，减少人员
伤亡，提升效率。它还有着操作简便、起降灵活、环境影响等优点，受到多种行
业领域的青睐，成为他们重点研发的对象。
2无人机分类
根据无人机的飞行方式，现有的无人机普遍可分为两类，分别为固定翼无人
机旋翼无人机。固定翼无人机的历史由来已久，在过去的战争中占有重要的地位。其特点是续航时间长、飞行效率高、飞行速度快、载荷大，但起飞需要助跑，降
落需要滑行，对起降场地的需求限制了其全面的推广。
多旋翼飞机的历史最早是在 1907 年，当时Breguet 兄弟，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”。其小巧轻便﹐相较于其它飞行器具有得天独厚的优势，与固定翼飞行器相比,它具有可以垂直起降,可以定点盘旋的优点;与单旋翼飞行器相比,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其在军事、娱乐、探测、治安等多方面有所应用。由于旋翼无人机的控制原理较固定翼复杂，难以实现旋翼无人机飞行姿态的自主控制，使得旋翼无人机的发展较为迟缓。近十几年来随着先进材料技术、无线通讯技术、控制科学、数字信号处理技术等的不断发展，使得旋翼无人机的开发和研制有了重大突破，其应用前景及使用价值受到全世界研究人员的广泛关注[1]。
3 无人机动力系统
3.1无人机动力系统分类
无人机根据其动力传动系统可分为以下三类：
电动多旋翼。电驱动是多旋翼无人机的主流，早期的多旋翼无人机大多为消费级，动力传动系统多为电机直驱。电动无人机不需要复杂的变距机构，而是通过快速调节电机转速的方式来增大或者减小升力，从而实现不同的飞行姿态。电机一般采用直驱，不需要复杂的传动，因此其结构简单高效，自重也较轻，使用和维护都很方便，但是由于旋翼直径一般都比较小，载重也都不大，且电池容量有限，续航时间也较短。
图1 电动多旋翼无人机
Figure 1 electric multi rotor UAV
油动多旋翼。随着多旋翼无人机技术的不断发展和市场需求的不断增长，出
现了大中型的工业级多旋翼，为了提升载重能力，动力方式采用油动，油动多旋
翼飞行器大多采用航空活塞发动机，少量采用涡轴发动机。传动系统则采用皮带、齿轮以单一或混合的方式传递动力，对于载荷较小的油动多旋翼，传动方式也有
采用直驱的。在飞行过程中，一般采用固定发动机转速，通过调节旋翼总距的方
式来改变升力，实现不同的姿态控制，因此其操纵机构变得更加简洁，飞行的稳
定性和可靠性也得到了较大的提升，但是变总矩的时候会引起发动机负载的变化，从而引发发动机转速变化，使得操纵相比较于电驱动的方式困难了许多，这是油
动多旋翼需要解决的的一个关键的问题
图二油动多旋翼无人机
Figure 2 oil powered multi rotor UAV
油电混合多旋翼。油动多旋翼无人机虽然提高了载重，但无人机的操控性能
不如电动多旋翼，因此油电混合也逐渐发展成为一种趋势。这种方案用发动机作
给电池充电，然后用电机驱动旋翼，可以有效提高无人机的载荷和续航时间，操
控性也较油动多旋翼得到改善，降低了操控机构的复杂性，但这种方案还不太成熟。
图3 油电混合多旋翼无人机
Figure 3 oil electric hybrid multi rotor UAV
3.2国内外动力系统发展
国外多旋翼飞行器传动系统的研究始于世纪 70 年代，美国航空航天局与陆
军联合开展的直升机传动系统研究计划，进行了新概念传动结构、部件的研究，
同时进行对部件材料的探究、对新型轴承研发等一系列传动系统新技术。2007
年美国莱斯特大学的 Li，Postlethwaite 等人提出了粒子滤波法和误差预测法。将两种方法同时应用到飞机的传动系统中，提出了一种新型评价方法并应用到直
升机的飞行试验当中[2]。
我国多旋翼飞行器起步于 1956 年，从国外引进旋翼飞行器，通过对国外的
飞行器进行拆分解读，在吸收其中设计方法进行创新研发，开始了我国航空悬疑
飞行器的发展。2004 年北京航空航天大学徐敏提出将某种旋翼飞行器的传动系
统结构分成三个部分，这三个分支系统相互关联，然后对每个分支进行扭转振动
模态分析。试验结果表明，这种建模方法不但分析结果精确可靠，而且不会遗漏
主要的频率[3]。2009 年南京航空航天大学朱自冰等人将直升机尾翼传动系统进行简化成由轴段和圆盘构成的分支，将圆盘和轴段组合在一起，简化了其传动系统
结构。分析了联轴器角向和径向刚度、轴承支撑刚度、轴段数等因素对传动系统
弯曲振动模态影响[4]。
参考文献
1[] 何漠．小型旋翼类无人机飞行控制系统设计[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业
大学, 2013.
2[] Li P, Postlethwaite I, Turner M. Parameter estimation techniques for helicopter dynamic modelling[C]//American Control Conference, 2007. ACC’07. IEEE, 2007:2938-2943.
3[] 徐敏．直升机传动系统机械扭振计算域试验联合建模[J]．振动测试与
诊断，2004，24(1)：41-45．
4[] 朱自冰，朱如鹏，鲍和云，靳广虎.刚度对直升机尾传动系统弯曲振动
固有频率影响的分析[J].航空动力学报，2009，24：176-180.
多旋翼无人机的组成 1.光流定位系统 光流（optic flow），从本质上说，就是我们在三维空间中视觉感应可以 感觉到的运动模式，即光线的流动。例如，当我们坐在车上的时候往窗外观看，可以看到外面的物体，树木，房屋不断的后退运动，这种运动模式是物体表面 在一个视角下由视觉感应器（人眼或者摄像头等）感应到的物体与背景之间的 相对位移。光流系统不但可以提供物体相对的位移速度，还可以提供一定的角 度信息。而相对位移的速度信息可以通过积分获得相对位置信息 2. 全球卫星导航系统 GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制并组建的卫星系统，可以利 用导航卫星进行目标的测距和测速，具备在全球任何位置进行实时的三维导航 定位的能力，是目前应用最广泛的精密导航定位系统 北斗系统是中国为了实现区域及全球卫星导航定位系统的自主权与主 导地位而建设的一套卫星定位系统，用于航空航天、交通运输、资源勘探、安 防监管等导航定位服务。北斗系统采用5颗静止同步轨道卫星和30颗非同步轨道卫星组成，是中国独立自主研制建设的新一代卫星导航系统。 GLONASS是俄罗斯在前苏联时期建立的卫星定位系统，但由于缺乏资 金维护，目前系统的可用卫星从最初的24颗卫星减少到2015年的17颗可用在轨卫星，导致系统的可用性和定位精度逐步的下降。 欧盟的伽利略导航卫星系统是由欧洲自主、独立的民用全球卫星导航 系统，不过目前为止该系统还只是计划方案，计划总共包含27颗工作卫星，3 颗为候补卫星，此外还包含2个地面控制中心，但由于该计划由欧盟共同经营，同时与内部私企合营，各部分利益难以平衡，计划实施则一再推迟，目前还无 法独立使用。
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。
多旋翼无人机及无人机传动系统的研究 发展综述 摘要：本文从无人机的旋翼分类出发详细介绍了国内外关于各种旋翼无人机的发展历程、发展现状，无人机按照旋翼类型分类可分为旋翼无人机以及固定翼无人机。本文着重介绍多旋翼无人机的多个动力系统，无人机传动的动力系统通常分为油驱动、电驱动及油电混合驱动，分析了不同传动动力系统的特点以及适应的工作环境。 关键词：无人机；多旋翼；动力传动系统 1引言 无人机是一种可远程控制、有动力、能够携带多种设备、有效执行不同任务，并且可以多次反复利用的无人驾驶航空器。鉴于其自身的诸多优势，在侦察、监视、通信中继、电子对抗等诸多军事领域取得了成功的运用。当前，无人机技术 除了在军事领域的广泛应用以外，在民用领域也取得了很大的进步，比如在民用 领域中的植保无人机、物流无人机、航拍无人机、救灾无人机等都是对无人机的 多元化利用，利用无人机可以执行高危任务或对人体伤害较大的任务，减少人员 伤亡，提升效率。它还有着操作简便、起降灵活、环境影响等优点，受到多种行 业领域的青睐，成为他们重点研发的对象。 2无人机分类 根据无人机的飞行方式，现有的无人机普遍可分为两类，分别为固定翼无人 机旋翼无人机。固定翼无人机的历史由来已久，在过去的战争中占有重要的地位。其特点是续航时间长、飞行效率高、飞行速度快、载荷大，但起飞需要助跑，降 落需要滑行，对起降场地的需求限制了其全面的推广。
多旋翼飞机的历史最早是在 1907 年，当时Breguet 兄弟，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”。其小巧轻便﹐相较于其它飞行器具有得天独厚的优势，与固定翼飞行器相比,它具有可以垂直起降,可以定点盘旋的优点;与单旋翼飞行器相比,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其在军事、娱乐、探测、治安等多方面有所应用。由于旋翼无人机的控制原理较固定翼复杂，难以实现旋翼无人机飞行姿态的自主控制，使得旋翼无人机的发展较为迟缓。近十几年来随着先进材料技术、无线通讯技术、控制科学、数字信号处理技术等的不断发展，使得旋翼无人机的开发和研制有了重大突破，其应用前景及使用价值受到全世界研究人员的广泛关注[1]。 3 无人机动力系统 3.1无人机动力系统分类 无人机根据其动力传动系统可分为以下三类： 电动多旋翼。电驱动是多旋翼无人机的主流，早期的多旋翼无人机大多为消费级，动力传动系统多为电机直驱。电动无人机不需要复杂的变距机构，而是通过快速调节电机转速的方式来增大或者减小升力，从而实现不同的飞行姿态。电机一般采用直驱，不需要复杂的传动，因此其结构简单高效，自重也较轻，使用和维护都很方便，但是由于旋翼直径一般都比较小，载重也都不大，且电池容量有限，续航时间也较短。 图1 电动多旋翼无人机 Figure 1 electric multi rotor UAV
南方电网设备标准技术标书 架空输电线路多旋翼无人机巡检系统专用部分 0602501052201509 技术标书编号：司责限任公有电南中国方网月年20159 目录 1....标准技术参数.. (1) 2 项目需求部分......................................................................................................................................
3 2.1 供货需求及供货范围 (3) 2.2 必备的备品备件、专用工具和仪器仪表 (3) 2.3 图纸资料提交单位 (4) 2.4使用条件 (4) 2.5特殊情况下使用条件 (4) 2.6 项目单位技术差异表 (5) 3 投标人响应部分 (5) 3.1投标人技术偏差 (5) 3.2投标人资料提交时间要求 (5) 3.3 推荐的备品备件、专用工具和仪器仪表 (5) 3.4 主要元器件来源 (6) 3.5 投标方需说明的其他问题 (6) 1标准技术参数 投标方应认真逐项填写所供设备技术参数和性能要求响应表（见表1.1）中“投标方保证值”栏，不论“标准参数值”栏是否给出具体数值，都不能空格，也不能以“响应”两字代替，不允许改动本表内“投标方保证值”栏之外的数值。如有差异，请填写表4.1：技术差异表。 表1.1 技术参数和性能要求响应表
1
2
如果多旋参加培训人数可由双方协定；供货方应对使用单位指定的机组人员进行培训，公斤，供货方提供的培训应取得行业协会签发的合格证。翼无人机空机重量大于7 项目需求部分2 2.1 供货需求及供货范围：供货范围及设备需求一览表。投投标方提供的多旋翼无人机系统的具体规格见表2.1 标方应如实填写“投标方保证”栏。 2.1供货范围及设备需求一览表表 2.2 必备的备品备件、专用工具和仪器仪表 要求提供专用工具和仪器仪表清单见表2.2，投标方应向招标方提供必备的备品备件、与设备同型号、同工艺。的备品备件、专用工具和仪器仪表应是新品， 3 表2.2 必备的备品备件、专用工具和仪器仪表清单（项目单位填写）
简述多旋翼无人机的飞行原理 多旋翼无人机是一种利用多个电动螺旋桨产生升力和控制飞行姿态的飞行器。其飞行原理主要涉及到气动学、动力学和控制理论等方面。 一、气动学原理 1. 空气动力学基础 空气是一种流体，当物体在空气中运动时，会受到空气的阻力和升力的作用。升力是垂直于流体运动方向的力，它是由于物体表面上方的流体速度比下方快而产生的。根据伯努利定律，速度越快的流体压强越低，因此在物体表面上方形成了一个低压区域，从而产生了升力。 2. 旋翼产生升力原理 多旋翼无人机利用电动螺旋桨产生升力。螺旋桨是一种叶片形状呈扁平椭圆形的转子，在转动时会将周围空气向下推送，从而产生反作用力使得无人机获得向上的升力。同时，螺旋桨还可以通过改变叶片角度来调节升降速度。 3. 旋翼产生的气流对姿态控制的影响
旋翼产生的气流会对无人机的姿态控制产生影响。例如，当无人机向前飞行时，前方螺旋桨产生的气流会使得无人机头部上仰；而后方螺旋桨产生的气流则会使得无人机头部下俯。因此，通过调节各个螺旋桨的转速和叶片角度来实现姿态控制。 二、动力学原理 1. 动力学基础 动力学是研究物体运动状态和运动规律的学科。在多旋翼无人机中，电动螺旋桨提供了推力，从而使得无人机具有向上飞行的能力。 2. 电动螺旋桨推力计算 电动螺旋桨推力与其转速和叶片角度有关。一般来说，推力与转速成正比，与叶片角度成平方关系。因此，在设计多旋翼无人机时需要根据所需升降速度和搭载重量等因素来确定电动螺旋桨数量、大小和转速等参数。 三、控制理论原理 1. 控制理论基础
控制理论是研究如何使系统达到期望状态的学科。在多旋翼无人机中，通过调节各个螺旋桨的转速和叶片角度来实现姿态控制和飞行控制。 2. 姿态控制 姿态控制是指调节无人机的姿态，使其保持稳定飞行。一般来说，可 以通过加速度计、陀螺仪和罗盘等传感器来获取无人机的姿态信息， 然后通过PID控制器等算法来调节螺旋桨转速和叶片角度。 3. 飞行控制 飞行控制是指调节无人机的飞行状态，包括升降、前进、后退、左右 平移等动作。一般来说，可以通过GPS、气压计等传感器来获取无人 机的位置和速度信息，并结合惯性导航系统进行路径规划和跟踪。 四、总结 多旋翼无人机的飞行原理涉及到气动学、动力学和控制理论等方面。 其中，气动学原理解释了多旋翼产生升力的物理原理；动力学原理解 释了电动螺旋桨提供推力的原理；控制理论原理解释了如何通过调节 螺旋桨转速和叶片角度来实现姿态控制和飞行控制。了解多旋翼无人 机的飞行原理可以帮助我们更好地设计、制造和操作这种飞行器。
浅谈无人机的发展现状及发展趋势 无人机（Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV）是一种可以在没有人操控的情 况下执行任务的飞行器。近年来，无人机技术取得了巨大的发展，并在各个领域得到了广泛应用。本文将就无人机的发展现状及发展趋势进行浅谈。 一、无人机发展现状 1. 技术成熟度提升：随着科技的不断进步，无人机的技术成熟度不断提升。现 代无人机配备了先进的传感器、导航系统和通信设备，能够实现高精度的飞行控制和数据传输。 2. 应用领域广泛：无人机已经广泛应用于军事、民用和商业领域。在军事方面，无人机可以执行侦察、目标打击和无人侦查等任务。在民用方面，无人机可以用于航拍、物流配送和灾害救援等领域。在商业方面，无人机可以用于农业、建造和电力巡检等任务。 3. 市场规模不断扩大：随着无人机技术的成熟和应用领域的拓展，无人机市场 规模不断扩大。根据市场研究公司的数据显示，全球无人机市场规模估计将在未来几年内达到数百亿美元。 二、无人机发展趋势 1. 自动化技术的应用：未来无人机将更加注重自动化技术的应用。通过引入人 工智能、机器学习和自主导航等技术，无人机可以实现更高级别的自主飞行和任务执行能力，减少对人工操作的依赖。 2. 多旋翼无人机的发展：多旋翼无人机由于其垂直起降和悬停能力，适合于城 市环境中的低空飞行任务。未来，多旋翼无人机的技术将进一步提升，飞行时间将得到延长，载荷能力将增加，应用领域将更加广泛。
3. 高空长航时无人机的研发：高空长航时无人机将成为未来无人机发展的重要 方向。这种无人机可以在高空飞行，执行长期的侦察和监测任务。通过采用太阳能供电、高效能源管理和轻量化材料等技术，无人机的飞行时间可以达到数天甚至数周。 4. 无人机与物联网的融合：无人机与物联网的融合将推动无人机应用领域的进 一步拓展。通过与传感器、云计算和大数据等技术的结合，无人机可以实现更高效的数据采集、处理和分析，为各行各业提供更精确的信息支持。 5. 安全和隐私保护的加强：随着无人机的普及和应用范围的扩大，安全和隐私 保护问题也日益突出。未来，无人机技术将不断加强对飞行安全的保护，采用防撞技术、自动避障系统和数据加密等措施，确保无人机的安全飞行和数据的安全传输。 总结起来，无人机的发展现状已经取得了显著的成就，应用领域广泛，市场规 模不断扩大。未来，无人机将更加注重自动化技术的应用，多旋翼无人机和高空长航时无人机将成为重要的发展方向。同时，无人机与物联网的融合和安全隐私保护问题也将成为未来发展的重要考虑因素。随着技术的不断进步和创新，相信无人机将在各个领域发挥越来越重要的作用。
浅析无人机的现状和发展 目前，无人机行业的整体发展速度很快。中国拥有世界上最大的无人机市场，无人机 制造商数量也在不断增加。因为其应用领域广泛，很多国家也在积极开发无人机技术。 近年来，美国和中国是无人机发展最为迅速的两个国家。美国早在1990年，就开始研发生产无人机，美军一直是全球最大的无人机使用者。中国的无人机发展起步比较晚，但近年 来发展迅猛，其无人机技术已经逐渐走向国际市场，并取得了很大成就。 无人机发展的前景非常广阔，未来发展方向主要在于以下几个方面。第一，固定翼无 人机的发展。目前，轻型无人机大多采用的是机翼膜人工膜覆盖的碳纤维或玻璃纤维机翼 构件，液压系统和动力传递系统通常采用电传动（电动机或液压系统）。随着材料科技和 电子技术的发展，未来无人机将会更轻，更快，更大，方便操控以满足更多人的需求。 第二，多旋翼无人机的发展。对于多旋翼无人机而言，它有着结构简单，高机动性和 低成本的优点，并且其机动性能等也逐渐得到了提升。未来，多旋翼无人机将会更加稳定 安全，配备新型传感器，实现更为智能化的飞行。 第三，大型高空无人机的应用。小型无人机是目前应用最广泛的无人机，但是大型高 空无人机却有着更多的应用前景。虽然高空无人机性能要求更高，需要更高的制造技术和 投入，但是这种类型无人机将会更加智能，更适合广泛的行业应用，包括军事、民用和科 学研究等领域。 最后，无人机的应用也带来了一些风险和挑战。由于无人机技术还不成熟，与此同时，无人机的应用涉及到隐私、安全、环保等众多问题。因此，必须加强有关无人机的监管， 控制其使用的范围和行业，并不断完善无人机技术能力。 总的来说，无人机的现状和发展前景非常广阔。随着无人机技术的不断发展和创新， 无人机将带领我们进入一个更加智能化的未来。从目前的市场需求来看，简便易用、智能 化和安全稳定的无人机将是未来发展的主要方向。只有不断地探索和创新，才能够让无人 机行业越来越成熟，成为社会发展的新动力。
露天煤场运用多旋翼无人机盘煤系统的研究与应用 随着无人机技术的不断发展和应用，无人机在煤炭行业中的应用也变得越来越广泛。 多旋翼无人机的盘煤系统被广泛应用于露天煤场中，为煤炭生产提供了高效、安全、快速 的解决方案。 1. 盘煤系统的构成 多旋翼无人机盘煤系统主要包括无人机、载荷和地面控制站三个部分。 无人机是系统的核心部分，负责在空中进行煤炭盘存、勘探和控制操作。无人机通常 采用多旋翼结构，具有稳定的飞行能力和精确的悬停能力。无人机还配备有相机、激光雷 达等设备，用于获取煤炭场地的图像、高度等信息。 载荷是无人机盘煤系统的重要组成部分，用于实现对煤炭场地的盘存和勘探。载荷通 常包括煤炭检测仪器、无人机操作设备等。煤炭检测仪器可以通过对煤炭进行扫描和测量，获取煤炭的质量、数量等信息。 地面控制站是无人机盘煤系统的指挥中心，负责对无人机的控制和数据处理。地面控 制站通常包括无人机遥控器、电脑等设备。通过地面控制站，可以实时获取无人机的状态 和信息，并对无人机进行指令操作。 2. 盘煤系统的工作原理 多旋翼无人机盘煤系统的工作原理主要包括飞行、图像采集、数据处理等几个步骤。 在飞行阶段，无人机依靠其多旋翼结构进行垂直起降和悬停。通过遥控器或预设航线，无人机可以在煤炭场地上空进行飞行，获取煤炭场地的图像、高度等信息。 在图像采集阶段，无人机通过搭载的相机等设备，对煤炭场地进行图像采集。通过不 同角度和高度的拍摄，可以获取全方位的煤炭信息。 在数据处理阶段，无人机将采集到的图像和其他数据传输到地面控制站。地面控制站 通过计算机等设备对数据进行处理和分析，提取煤炭的质量、数量等信息，并生成相应的 报告。 3. 相关技术及挑战 实现多旋翼无人机盘煤系统的关键技术包括飞行控制技术、图像处理技术和数据处理 技术等。 飞行控制技术是实现无人机稳定飞行的关键。通过精确的飞行控制算法和传感器，可 以保证无人机在飞行过程中能够稳定悬停，并保持所需高度和位置。
2023年多旋翼无人机行业市场发展现状 随着科技的发展和无人机技术的成熟，多旋翼无人机已成为民用和商业领域中的一种重要工具和产品。目前，全球多旋翼无人机市场已经进入快速发展期，预计未来几年市场规模将持续扩大。 一、全球市场规模不断增加 据市场研究公司Mordor Intelligence发布的2019年多旋翼无人机市场报告显示，2018年全球多旋翼无人机市场规模达到了50亿美元，未来几年市场规模有望稳定增长，2024年市场规模预计达到122亿美元。中国市场是全球最大的多旋翼无人机市场，其次是美国、欧洲和日本等国家和地区。 二、应用领域逐步拓展 多旋翼无人机应用领域逐步拓展，目前广泛应用于安全监控、物流配送、农林植保、电力检修、电影拍摄等领域。其中，物流配送方面是多旋翼无人机市场的一个重要发展方向，预计未来几年将成为市场的主要增长点之一。 三、技术创新不断推动发展 多旋翼无人机行业技术不断创新，无人机的航空技术、遥控技术、智能化技术和传感器技术等不断提升，使得无人机性能和功能得到了大幅提升。同时，随着5G、物联网、云计算等新技术的发展，多旋翼无人机的应用领域也将得到进一步拓展。 四、政策环境趋于明朗
多国政府出台了一系列政策，规范了多旋翼无人机的飞行和应用。比如，美国联邦航空局对无人机的飞行高度、飞行区域、飞行路线等进行了详细规定，鼓励无人机的应用，同时保障公众的安全。中国国家航空局也制定了相关规定，促使多旋翼无人机行业的规范化和健康发展。 五、市场竞争加剧 目前，多旋翼无人机市场竞争格局已经形成，市场主导者通过技术创新和市场扩张不断提升市场占有率，给其他企业带来了巨大的压力。同时，新进入者也在不断加入，加大了市场竞争压力。 六、行业标准化趋势明显 多旋翼无人机行业标准的制定和实施成为了促进行业发展的重要途径。目前，中国、美国、欧盟等国家和地区已经建立了相关无人机行业标准，并在行业内得到了良好的推广和实施。标准化对于规范行业、提高市场竞争力、强化企业品牌建设都起到了积极的推动作用。 综上所述，多旋翼无人机行业市场发展前景广阔，未来几年市场规模依旧会稳步增长，同时也面临着技术创新、政策环境、市场竞争等方面的挑战。为获得更好的市场地位和竞争优势，企业需要加强技术创新、提升产品品质、加强市场拓展等方面的努力。
多旋翼无人机的结构组成 多旋翼无人机的结构组成 多旋翼无人机是一种新型的无人机设备，由于其灵活多变的飞行方式，已经在军事、民用、科研等领域得到广泛的应用。在这里，我们将从 多旋翼无人机的结构组成方面进行介绍，以帮助大家更加了解这一设备。 一、框架结构 框架结构是多旋翼无人机的骨架，其主要组成部分是底盘、支腿和中 央马达支架等。底盘是用于支撑无人机航空设备的主体部分，是多旋 翼无人机的重要组成部分。支腿主要用于支撑无人机的重量，使无人 机能够稳定地静止在空中。中央马达支架是用来安装电机的部件，电 机负责驱动桨叶运转。 二、无人机外壳 无人机外壳是多旋翼无人机的保护罩，其主要功能是保护无人机的内 部部件，同时减少无人机在飞行过程中的阻力，提高空气动力学性能。外壳的选材和加工工艺对多旋翼无人机的精度和稳定性有很大的影响。目前，一般采用碳纤维、玻璃钢等材料来制造外壳。 三、主控制板
主控制板是多旋翼无人机电路的核心，承载着多旋翼无人机的系统稳定性和性能。它能够控制飞行器在空中的姿态、高度、飞行方向等。通过与调速器、电机和遥控器等设备的配合工作，可以实现多旋翼无人机的安全起飞、飞行、降落等功能。 四、电机与电调 电机与电调是多旋翼无人机的动力设备，负责产生推力、驱使桨叶旋转，从而实现多旋翼无人机在空中飞行的目的。电调根据遥控器的指令调整电机的速度，以控制多旋翼无人机的飞行高度和方向。不同类型的无人机需要不同数量和规格的电机和电调来完成权衡稳定性和飞行性能的设计。 五、传感器和控制器 传感器和控制器是多旋翼无人机的智能设备。传感器负责收集无人机周围的地面、空气、气压等信息，并将这些信息发送到控制器进行处理。控制器根据这些信息来计算控制多旋翼无人机的姿态、高度、速度等参数，然后通过电机和电调来控制飞行器的方向和速度。 六、摄像头和图传设备 摄像头和图传设备是多旋翼无人机的智能设备，可以对周围环境进行
多旋翼无人机无线充电技术研究进展与 发展趋势 摘要：无线充电技术是通过电磁波、磁场、电场或声波等形式将电能无线传 输到被充电设备的一种技术。其基本原理是将发射端产生的电磁场或磁场感应到 接收端上，从而使得接收端上的电子得到激发，进而完成电能转移的过程。多旋 翼无人机在现代军事、民用、商业等领域中得到了广泛的应用，但是其航时受限 于电池容量和充电时间。因此，研究多旋翼无人机的无线充电技术是解决其航时 问题的重要途径。本文首先介绍了多旋翼无人机的发展和现状，然后综述了无线 充电技术的基本原理和分类，接着阐述了多旋翼无人机的无线充电技术的研究进展，包括无线能量传输技术、无线光电转换技术和电磁辐射技术等。最后，本文 总结了多旋翼无人机无线充电技术的发展趋势，并提出了未来研究的方向和重点。 关键词：多旋翼无人机；无线充电；能量传输；光电转换；电磁辐射 引言：多旋翼无人机（Multi-rotor UAV）是一种能够在空中自主飞行的无 人机，由多个旋翼组成，通过改变旋翼的转速和方向来实现姿态控制和飞行控制。多旋翼无人机具有灵活性高、操控简单、适应性强等优点。然而，多旋翼无人机 的航时受限于电池容量和充电时间，这限制了其在实际应用中的使用。为了解决 这个问题，研究无线充电技术成为了一个热门的话题。无线充电技术可以将能量 通过无线信号传输到多旋翼无人机中，从而实现对其进行充电。因此，研究多旋 翼无人机的无线充电技术对其实现长时间飞行具有重要意义。 一、多旋翼无人机无线充电技术的研究进展 1.无线能量传输技术 无线能量传输技术是利用电磁波或磁场将电能无线传输到多旋翼无人机上的 一种技术。其优点在于可以实现远距离充电，但需要保证传输效率和传输距离的 平衡。
系留式多旋翼无人机飞行控制系统研究作者： 来源：《无人机》2019年第01期
对系留式多旋翼无人机的飞行控制系统组成原理、飞行特性、飞控算法三个方面进行了阐释和研究，考虑了系留缆作为不确定因素对于飞行控制的干扰，通过非线性鲁棒控制器引入扩张状态观测器进行抑制，从理论上进行了推导论证。 系留式多旋翼无人机凭借续航时间长、信息传输容量大、使用灵活等特点，正逐渐成为多 旋翼无人机的研究使用热点，从民用到军用都得到了大力发展。其飞行控制系统是整个无人机
的控制、管理和计算中心。由于使用场景不同及定点悬停、系留供电等特点，其控制技术与自由飞式多旋翼无人机既有相同点，也有不同点。 多旋翼无人机飞行控制系统组成及原理 1.系统组成 多旋翼无人机飞行控制系统主要由飞行控制计算机、导航计算机、传感器等组成。飞行控制计算机主要完成飞行控制率解算、飞行任务管理、飞行状态监视、机载任务设备管理、机载测控单元通信等功能。导航计算机主要用于计算飞行姿态信息、传感器信息融合、导航信息计算、航路规划和优化等任务。传感器主要包括陀螺、加速度计、三轴磁力计、压力传感器、温度传感器、DGPS/BD接收机等，系统组成如图1所示： 2.工作原理 系统操作人员通过操作地面控制站软件，生成控制指令，传送给地面数传电台，经由链路传输到机载双路电台，进而送入飞行控制器当中;同时，安装在无人机特定位置的传感器组将信息分别送入飞行控制器。飞行控制器根据这些信息进行计算，并将生成的控制信号送给无人机，从而改变无人机的姿态、速度和位置，达到控制无人机的目的。飞行控制器将采集到的侦察图像和机体姿态、位置等传感器信息进行整理并按照系统的通信约定送给机载双路电台，经过链路送达地面控制站进行解析并实时显示。 飞行控制系统完成的主要功能是与无人机系统和测量设备一起构成姿态角和飞行高度的稳定回路。可以按飞行控制与导航计算机给定的俯仰角和偏航角飞行，随着飞行高度和伴随飞行速度的变化自动改变飞行控制参数。接收并执行遥控指令，改变飞行状态，执行不同的飞行任务，采集飞行状态参数及任务设备参数，并将各种参数编码后发送至机载测控单元。与机载任务设备通信，控制和管理任务设备，完成无人机的应急保护功能，包括应急归航等功能，控制机载电子系统的检测。 多旋翼无人机飞行特性 多旋翼无人机是一种欠驱动、强耦合、非线性系统，以经典的四旋翼无人机为例，其飞行时受力分析如图2所示。 采用欧拉角法建立机体坐标系与地理坐标系，机体坐标系ox轴在地理坐标系OXZ平面的投影与OX轴的夹角为俯仰角θ，设Fdrag为阻力，T为前飞拉力，V为最大前飞速度。稳定悬停时，各电机转速相同，临近电机旋转方向相反。为了实现水平方向上的前后、左右运动，需要改变各电机的升力配比。例如增加电机1转速，降低电机3转速，其它两个电机转速不变。则按俯仰运动原理，由于电机升力变化，飞行器要绕Y轴产生一定角度的变化，使得升力在水平方向上产生分力，实现飞行器在水平方向向前运动，反之向后运动。
一、实验目的 知道和了解无人机各个组成部分，他们的参数，和参数代表的意义。 二、数据分析 桨叶 1045：1045是指桨的直径是10英寸，螺距4.5英寸，而1英寸=2.54厘米。一般来说，螺旋桨的直径越大，转速越低，效率越高，但直径过大时，桨叶盘面处的平均伴流减少，导致机身效率下降，可能会降低总的推进效率。其他条件不变的情况下：螺距增加，推力和扭矩都会增加。 电机 XA2212/980KV ：2212是电机的型号，前面2位是电机定子线圈的直径，即电机定子线圈的直径为22mm ，后面两位数字是指电机定子高度为12mm ；980KV 是指电压每增加1V ，电机的转速增加980RPM ，KV 值是无刷电机特有的。电机的转速（空载）=KV 值*电压。 电调 20A 450Hz 2.6S 25.2V OPTO ：电调最大允许的持续电流为20A ，油门信号频率为450Hz ，电调使用2-6SLIPO 电池，最大电压为25.2V 。 WFLY 遥控器 WFT07 美国手 DC6V 200mA ：WFT07是遥控器的型号；美国手是指遥控模型是左手油门和方向舵，右手升降多和副翼，相对的日本手则表示左手升降舵和方向舵，右手油门和副翼；DC6V 是指遥控器的额定电压为6V 的直流电源；200mA 是指遥控器的额定电流为200mA 。 电源 12.6V 400mA （3s ）：12.6V 是电源的标准电压；400mA 是电源的标准电流；3s 是指电源中有三节锂电池。 机架 S500：S500是指对角线电机之间的轴距为500mm 。 机臂 23cm ：单个机臂长23cm 。 (WFLY)遥控接收器 2.4GHz 12Bits7channel Receiver PPM /PCMS 4096WFR07S ：2.4GHz 是指遥控器使用的工作频段为2400M~2483M ；7channel Receiver 是指遥控器有7个通道； PPM /PCMS 4096是指接收机分辨率是4096，该接收机解码方式是PCMS 4096 /PPM ；WFR07S 是接收机的型号。 NAZA-LITE 飞控：NAZA-LITE 飞控左边是A E T R(LED) U X1 X2 X3 (EXP),右边是M1 M2 M3 M4 M5 M6 F1 F2，有缺口的一边是信号线。单飞控配有8根公对公连接线，这是连接接收机用的。还有个LED 模块，为飞控和GPS 供电。飞控的AETRU 通道分别接接收机的1，2，3，4和三段开关通道，用公对公连接线连接，LED 模块的两根电源线连接在分线板上，一根有四根线的线连接飞控左边的LED 接口，另一根有三根线的线连接飞控的X3接口。M1~M6接口是连接电调的（有几个点调就接几个），F1~F2是连接云台的。
浅谈无人机海上救助运用和发展 摘要：近年来由于多旋翼无人机的快速性，高效性，能实时监控，远程观察分 析事故现场，及时投送急需物资等优点，多旋翼无人机的发展与应用越来越广。 随着海上运输活动的增加，船舶遇险的案例也在增加，结合发生在南海海域的各 种船舶遇险事故和多旋翼无人机的特点，着力开展无人机海上救援应急行动的研 究和应用。本文就无人机在海上应急救助的运用和发展展开讨论。 关键词：海上救助；无人机运用；多旋翼无人机KWT-X6L机载设备的多样性；侦察；拍摄；投送 无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自 备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由计算机完全地或间歇地自主地操作。因此无人机具有相当程度的人工智能，能代替或减少人们劳动强度，无人机往往 适合那些“愚钝，危险”的任务。无人机+行业应用，是无人机真正的应用和发展方向，在不适合人们现场作业的环境中能够持续作业，从而起到保护工作人员的作用。无人机在海上救助工作中存在着诸多优势，无人机能够更加快速和及时的到 达指定区域进行搜救工作，并且能够在搜索区域内进行低空搜索。并通过相关的 无线电装置将所收集到数据传输给控制中心，有利于救助工作的快速而有效的进行。 交通运输部南海救助局使用的是深圳科卫泰实业发展有限公司生产的KWT- X6L 型多旋翼无人机，它的结构性能特点有： 无人机机体采用全炭纤维复合材料制造，采用高效无刷电机。整机为六旋翼 的气动设计，电池驱动，可垂直起降，自主导航的无人机飞行器系统，搭载不同 的任务设备可完成海上监测，巡检等多种空中任务。无人机的轴距不小于 1.5米，机翼展开不小于2.2米，载重量不小于5KG，能够在7级风环境下正常工作，续 航时间不小于60分钟，具有防雨设计，能在失控状态自动返航，自动降落，具 备自动跟随功能。 无人机采用RTK模式GPS定位，水平精度<0.02米，垂直精度<0.04米。无线 电测控与信息传输距离>10公里，内置遥控抛投传动传动装置，可实现最大抛投 物重5Kg，内置定向扩音系统，可实现定向无线喊话功能，搭载的摄像机具有不 小于10倍光学变焦，视频分辨率不小于1920X1080。 多旋翼无人机作为一个飞行平台，其搭载的装备决定了无人机的功能作用， 通过对无人机的结构特点和搭载的装备分析，总体来说有几个方面的作用；搭载VHF AIS高清摄像头等设备解决通讯问题；搜索定位问题；险情事故现场侦察，拍摄焦点部位；实时传送现场资料，巡航，整体标的环境评估；喊话；空投食品药 品照明器材等小件物资。一般来说海上货运事故有碰撞、搁浅、进水、沉没、倾覆、船体损坏、火灾、爆炸、主机损坏、货物损坏、船员伤亡、海洋污染，弃船等。下面结合南海救助局所配无人机机型浅谈无人机在海上救助的应用。 1.险情事故现场的通讯问题 无人机机载VHF的远程甚高频（Very High Frequency，VHF）无线电话是一种 近距离水上移动通信工具，由于岸基VHF无线电话不能实现远程船舶的应急通信，无法直接了解情况、协调周围船舶、指挥应急处置。因此有必要针对海上搜救的 特点，无人机搭载专用的机载VHF，实现岸基指挥中心与事故现场船舶的远程
多旋翼无人机避障技术研究与展望 近年来，随着无人机技术的迅猛发展，无人机已经成为各个领域中不可或缺的工具。 多旋翼无人机由于其垂直起降、灵活机动等特点，被广泛应用于航拍摄影、农业植保、地 质勘探等领域。无人机在实际应用中常常面临着避障难题，因此多旋翼无人机避障技术的 研究与发展成为了当前重要的课题之一。 一、避障技术的意义 在多旋翼无人机的应用中，避障技术是至关重要的。无人机在飞行过程中往往需要面 对复杂的环境，例如建筑物、树木、电线等。如果无人机无法及时识别和避开这些障碍物，就有可能导致碰撞事故。避障技术的研究和应用将大大提高无人机的安全性和可靠性，也 将拓展无人机的应用范围。 二、避障技术的发展现状 目前，多旋翼无人机避障技术的研究主要包括传感器技术、数据处理技术和智能算法 等方面。 1. 传感器技术 传感器技术是多旋翼无人机避障的基础和关键。常见的传感器包括红外传感器、超声 波传感器、激光雷达等。这些传感器能够实时获取无人机周围的环境信息，如障碍物的位置、形状、距离等，为无人机飞行提供重要的数据支持。 2. 数据处理技术 在传感器获取的数据基础上，数据处理技术是实现无人机避障的重要手段。通过对传 感器数据的处理和分析，可以实现对无人机周围环境的快速识别和判断，为无人机的自主 飞行提供精准的导航信息。 3. 智能算法 智能算法是多旋翼无人机避障技术的核心。目前，常见的智能算法包括SLAM （Simultaneous Localization and Mapping）算法、深度学习算法等。这些算法能够帮助无人机快速构建环境地图，识别障碍物，并采取相应的飞行策略，实现避障飞行。 尽管目前多旋翼无人机避障技术已经取得了一定的进展，但依然面临着一些挑战和难题。 1. 复杂环境下的避障
无人机行业研究报告 无人机即空中机器人，无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按照机身构造可分为固定翼无人机、垂直起降无人机、无人飞艇、无人直升机、多旋翼无人飞行器、单旋翼无人飞行器等。 无人机在军用领域主要用于战争中轰炸和隐形侦查，产品主要由国家内部研究室或国家指定的私人公司开发制造。 民用无人机根据其应用领域又分为工业无人机和消费级无人机。消费级无人机在个人航拍、娱乐等领域有较多应用；工业级无人机在农业、林业、物流、气象等领域有众多应用，成像设备的结合拓宽了无人机的应用场景。 无人机类型比较 在小型民用无人机市场，主要有固定翼无人机、直升机（单旋翼无人机）、多旋翼无人机这三类无人机。 现将这三类无人机特点的优劣进行简单比较： 固定翼无人机：载重大、续航长，航程远，飞行高度高但是起降受场地限制，无法悬停。 直升机无人机：载荷和航时稍大，起降受场地限制少，但是结构复杂，故障率高。 多旋翼无人机：操作灵活，结构简便，价格低廉，还可以搭载其他设备，但有效载荷小，续航时间短。 随着市场的发展，多旋翼无人机成为近年来市场上的热点，其原因主要有以下几个方面： 1.多旋翼无人机相较于其他类型无人机具有轻便、灵活、操作方便的特点； 2.多旋翼无人机采用云台连接的方式，与摄像装置等外接设备连接， 扩大了它的应用范围； 3.随着产业链和配件供给链的完善，多旋翼无人机的生产成本也逐渐降低； 4.多旋翼无人机结构简单，起降方便，受场地限制小。 无人机结构简介 现针对多旋翼无人机进行比较细致的结构拆分。多旋翼无人机的结构大致可 机身及起落架 马达及电子调速器 电池 螺旋桨 飞行控制系统 遥控装置 GPS 模块 云台设备（任务设备） 数据传输路线
[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 -