使用系留無人機有什么優(yōu)勢

使用系留無人機系統(tǒng)的想法看起來不太適宜，但事實上，它們執(zhí)行大量任務的能力都比自由飛行的無人機強。

系留無人機并不是一個新概念，但其過去的成功應用常常會受電力和通信不足的阻礙。隨著最近的一些技術突破，這種情況似乎會有所改變。

涉及操作便捷性和連續(xù)工作時長時，這類無人機比自由飛行的無人機更有優(yōu)勢，它們不需要訓練有素的飛行員，而且它們也不受聯(lián)邦航空局針對自由飛行的無人機實施的有關飛機安全的規(guī)定等的約束。

這些特點使其成了很多應用的理想選擇，從軍情觀察、安全監(jiān)控到攝影，甚至是提高農業(yè)生產效率等，無所不包。

有一個它們可大顯身手的特殊領域：為緊急情況現(xiàn)場急救人員提供一款操作簡單的工具，以便與醫(yī)療機構及人道主義服務機構保持通信。

為緊急救援人員提供真正值得使用的實地無人機的兩個關鍵方面是為它們提供動力以實現(xiàn)長期飛行和最佳通信技術。

連接性的突破

瑞士系留無人機公司 Fotokite 在英國進行的 Virgin Media O2 無人機試驗過程中，取得了一項相關性極高的通信技術突破。

在一系列測試的第一項測試中，應急響應團隊能夠在既定情況下迅速將一架系留無人機發(fā)射至 50 米以上的空中。這就意味著現(xiàn)場應急人員不僅可迅速評估整個緊急情況，而且還可通過 5G 網絡與其它地方的團隊溝通。

該試驗幫助我們更好地了解了在創(chuàng)傷現(xiàn)場以及難以到達的偏遠位置進行急救服務時如何使用 5G 連接。

Fotokite Sigma 系留系統(tǒng)已成功測試，其可從地面基站接收 5G 網絡連接，并通過智能平板電腦將實時數(shù)據(jù)傳輸給現(xiàn)場急救人員和當?shù)蒯t(yī)院團隊。此外，系留無人機還顯示了兩分鐘的快速設置時間。

系留無人機在搜救任務中特別實用。悲劇發(fā)生時，無人機是收集現(xiàn)場信息的快速高效途徑。配備了雷達和熱傳感器的無人機可為現(xiàn)場急救人員提供必要信息，以評估特定災難范圍以及定位被困幸存者。

系留無人機用于實時新聞、攝影和電影制片技術的案例越來越多。它們比輕型飛機或直升機更劃算、更容易部署，在現(xiàn)場也更安全。

系留無人機不能覆蓋大片區(qū)域，但它們可以收集數(shù)據(jù)，修復地圖錯誤，并可監(jiān)控人口密度和水位。此外，它們也可用來分析天氣模式，尤其是龍卷風和颶風。

它們還可通過近紅外傳感器監(jiān)控農作物，檢測作物的健康狀況，使農民能夠對化肥或殺蟲劑的投入做出必要的調整，以種出更好的莊稼。這是一種更有針對性的農用化學品使用，而不是可能會破壞環(huán)境的霰彈槍爆炸技術。

供電

所有這些系留無人機功能都很出色，它們可以在空中停留很長時間，停留的時間遠比飛行時間有限的自由飛行無人機長。

所以這里的訣竅是為無人機提供持續(xù)停留在空中所需的能量，這就是系線技術大顯身手的地方。

日本 Fukaden 公司制定了一種供電方案，為其系留無人機設計的移動通信基站進行供電?，F(xiàn)場急救人員一到現(xiàn)場，就可部署這些重量很輕的便攜式無人機，快速提供通信功能。

在與日本主要電信運營商的合作中，F(xiàn)ukaden 對其電源控制 BOX II 主電源單元進行了演示測試，該單元通過系線為無人機供電。它可實現(xiàn)將 1kW 的電源提供到 150 英尺高的地方。此外，并聯(lián)使用單元還可輕松擴展電源，將功率增加三倍，達到 3kW，可為直徑 10 公里的范圍提供蜂窩服務。

保持輕線纜

過去，系留無人機的一個主要弊端一直是其所連接的電源線的粗細和重量。沉重的線纜會產生阻力，這需要為無人機傳輸更多電源以使其保持在空中，還限制了添加傳感器或高分辨率攝像機等新特性的功能。

該公司透露，F(xiàn)ukaden 無人機需要 1kW 到 10kW 的電源，將供電電壓從 24V 增加到 370V，可將供電電流銳減 至原來的1/15 。也就是說可以使用更細的系線，從而將 1kW 系線線纜的重量減少至原來的1/ 10，從 125克/米銳減至 11.1 克/米。

在無人機上提供 370V 電壓，需要在無人機上安裝一款高密度的更輕 DC-DC 轉換器模塊，將電源電壓降至 DC 24V，這是驅動電機所需的電壓。

最初的 Fukaden 高壓 DC-DC 轉換器設計不僅很重，而且占用的空間也很多。因此，該公司尋找一款小型、輕量級的 DC-DC 轉換器，隨后使用 Vicor 母線轉換模塊 (DCM) 替換了大型轉換器。

Vicor DCM 是一種采用高頻率零電壓開關技術的隔離式 DC-DC 轉換器模塊，具有轉換效率高、輸出功率密度大的特性。Fukaden 透露，使用 DCM 不僅將體積縮小了 75%，而且還將重量減少了 50%。

該公司新一代通信無人機需要高達 9kW 的電源。使用更高電壓的電源 (DC 700V) 和更細的線纜并升級到并聯(lián)三個 Vicor BCM，F(xiàn)ukaden 能夠將功率擴展到 4.5kW。要進一步擴展至近 9kW，可以并聯(lián)兩個 Fukaden 供電單元。

該公司稱，增加電源后，無人機可飛行 92 小時并保持 10 公里的通信直徑。此外，改進的性能還有助于基站在惡劣天氣下更出色地完成任務。

編輯：黃飛

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