多旋翼无人机工作总结

多旋翼无人机及无人机编队研究

作者：刘逸凡

来源：《科技传播》 2018年第24期

摘 要 文章以四旋翼无人机为基础，介绍了其飞行原理、控制方法以及实际应用价值。与此同时，多无人机编队成为了航空领域的热点问题，应用前景广泛，在军用和民用领域都有着广泛的价值。本文介绍了基于行为法、人工势场法等无人机编队方法，同时分析了无人机编队的应用前景。

关键词 无人机编队；一致性；编队集结；队形变换；避障

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）225-0187-03

2018 年5 月15 日，深圳哈瓦国际航空技术公司最新推出了一款多用途警用无人机。该无人机整体使用碳纤维材料制造，保持较轻自重的同时又确保了机身强度，具有较强的适应环境的能力。无人机整体机架为六轴结构，并且可根据不同使用场景切换六旋翼和十二旋翼推进系统，最大载荷分别达到15kg 和25kg。为了满足警用无人机的狭窄空间作业需求，无人机的各个方位都装配摄像头和传感器，将采集到的位置信息和障碍信息实时传输到中央处理器，通过建立周边环境的三维坐标系和避障算法实现720 度全向感知，可以感知到机身周围200m 范围的障碍物，并通过改变螺旋桨转速和角度的方式实现姿态调整，进而达到避障飞行的效果。无人机是如何在短时间内得以飞速发展呢？无人机是怎么在空中做出高难度的动作？无人机的主要应用领域在哪里？针对以上问题，本文将一一阐述。

1 多旋翼无人机研究

多旋翼无人机的定义为：具有3 个或者3 个以上的旋翼轴的无人驾驶飞行器。其中最为常见也最为经典的就是四旋翼无人机。在市场应用领域，四旋翼无人机主要为消费级产品，涵盖了航拍、表演等民用场景。本文研究单无人机的结构和控制原理时，以四旋翼无人机为例进行阐述说明。

1.1 四旋翼无人机结构

四旋翼无人机，顾名思义，由4 个旋转的螺旋桨提供升力，通过4 个螺旋桨不同的转速进而做出悬停、俯仰、滚转、偏航等姿态。4 个螺旋桨的桨型及半径完全相同，其分布形式主要包括十字型和X 型：十字型分布中，无人机的前进方向与其中一个轴方向相同，而X 型分布则表示无人机的前进方向为两个轴的中间方向。十字型分布的飞行控制系统较为简单，适合新手设计和操作；而X 型更灵活，适合熟练飞手进行较高难度的飞行，如特技飞行。四个螺旋桨安装在无人机的4 个支架( 四旋翼由此也被称为“四轴飞行器”），支架中央放置处理器和摄像头、云台等外设[1]。四旋翼无人机的典型结构图如图1 所示。

研究性文章Article工程技术与管理•第03卷•第02期• 2019年04月DOI: https:///!0.26549/gcjsygl.v3i2.1315

Flow Field Analysis of Multi-rotor UAV

Xu Wang Shudao Zhou Ao Shen

School of Meteorology and Oceanography, National University of Defense Technology, Nanjing, Jiangsu, 211100, China

AbstractIn order to study the flow field near the multi-rotor UAV (Unmanned Aerial Vehicle), in this paper, the simulation experiment method is used to obtain the shape and size of the rotor of the six-rotor UAV and the overall size of the The flow field around the six-rotor UAV is hovering. Through comparative analysis, the characteristics of the flow field near the UAV under different parameters are ob­tained. The characteristics of the flow field of the four-rotor UAV are studied. Combined with the characteristics of the flow field of the six-rotor the analogy inference method is used to infer the flow field shape of the N-rotor UAV near it under the same parameters. The results show that the rotor torsion has a great influence on the flow field near the multi-rotor UAV and the flow field is not monot­onously changed. The variation of the rotor speed and length has a certain influence on the flow field and the flow field is basically mo­notonously changed. The paper is expected to provide reference for designing and manipulating UAV

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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

.

二0一七春季生

课程名称： 多旋翼无人机操作基础 授课教师: 张海东

课 题 第一章 无人飞行器概述

教学目标 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

教学重点 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

教材分析 无人机的概述重要性，帮助学员更好的了解无人机。

教学方法 讲授法

授课类型 新课 .

课 时 二课时

课程内容

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出贡献，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中搭乘飞行员的机型。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。

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

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

二0一七春季生 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

课程名称： 多旋翼无人机操作基础 授课教师: 张海东

课 题 第一章 无人飞行器概述

教学目标 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

教学重点 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

教材分析 无人机的概述重要性，帮助学员更好的了解无人机。

教学方法 讲授法

授课类型 新课

课 时 二课时

课程内容

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

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出贡献，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中搭乘飞行员的机型。这种设计开创了多旋翼飞行器的理论。