基于互聯(lián)網(wǎng)的多旋翼無人機(jī)技術(shù)在應(yīng)用中的缺點(diǎn)分析

摘要：多旋翼無人機(jī)在空氣動(dòng)力學(xué)的結(jié)構(gòu)中是完全不穩(wěn)定，所以需要一個(gè)控制端來其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定飛行，因此，多旋翼無人機(jī)完全是一個(gè)“電控飛行”系統(tǒng)總成。在其發(fā)展的過程中，存在一些缺點(diǎn)比如體量大、電池續(xù)航能力弱，控制系統(tǒng)復(fù)雜等。

關(guān)鍵詞：多旋翼;無人機(jī)缺點(diǎn);發(fā)展

1.旋翼無人機(jī)飛行控制特點(diǎn)分析

多旋翼無人機(jī)屬于飛行控制系統(tǒng)作為小型無人機(jī)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要是承擔(dān)著相關(guān)的采集數(shù)據(jù)、計(jì)算控制、控制航線、任務(wù)執(zhí)行與管理、緊急情況處理、起飛降落等各個(gè)方面的工作任務(wù)。同時(shí)，由于小型無人機(jī)飛行控制的體積相對(duì)較小，所以所具有的特點(diǎn)是非常明顯的，下面就對(duì)具體的內(nèi)容進(jìn)行說明。

（1）由于小型無人機(jī)的體積相對(duì)較小，也要求控制系統(tǒng)中的各個(gè)部件體積相對(duì)較小，重量相對(duì)較輕，功耗相對(duì)較低，并且集成度也相對(duì)較高，可以盡最大程度上保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為相關(guān)工作的展開，提供數(shù)據(jù)支持[1]。

（2）對(duì)小型無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的特性、性能等方面都有著較高的要求，因此需要從不同方面和角度實(shí)現(xiàn)其控制系統(tǒng)。

（3）小型無人機(jī)在飛行的狀態(tài)下，控制系統(tǒng)對(duì)飛行狀態(tài)、速度等方面進(jìn)行了控制，以此在最大程度上保證小型無人機(jī)飛行的穩(wěn)定性和安全性。

無人機(jī)根據(jù)飛行平臺(tái)的不同可分為多旋翼無人機(jī)，固定翼無人機(jī)，直升無人機(jī)，和其他類型無人機(jī)。固定翼無人機(jī)類似于普通民航的客機(jī)，其特點(diǎn)是載重量大，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，而且制作成本低，技術(shù)要求少。然而固定翼無人機(jī)受場(chǎng)地的局限性很大，無法有效的懸停，因此很難應(yīng)用于民用無人機(jī)領(lǐng)域。直升無人機(jī)類似于直升機(jī)，受場(chǎng)地影響較少。

2.多旋翼無人機(jī)技術(shù)瓶頸

機(jī)體結(jié)構(gòu)與材料的瓶頸在于多旋翼無人機(jī)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計(jì)都需要強(qiáng)調(diào)足夠強(qiáng)的強(qiáng)度與盡可能輕的重量的平衡，為最大程度延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間，多旋翼無人機(jī)采用電池供電，對(duì)機(jī)身重量的要求苛刻，目前常見的多旋翼機(jī)體材料有碳纖維材料、玻璃纖維材料和鋁合金材料，其中碳纖維材料的強(qiáng)度與重量比最高。[2]

不過，就碳纖維材料機(jī)體來說，由于不同的材料等級(jí)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝差異，最初級(jí)的工藝是采用成品碳纖維板材和管材切割拼湊組合，最高級(jí)的工藝則是最大程度采用特殊的碳絲碳布開模糊制。

大部分多旋翼無人機(jī)都采用無刷電機(jī)搭配鋰電池作為動(dòng)力系統(tǒng)。無刷電機(jī)效率高、響應(yīng)時(shí)間短，因此可以很好的適應(yīng)多旋翼這種飛行平臺(tái)，但其功耗較大，對(duì)電池要求較高。多旋翼無人機(jī)目前還處于小型化與微型化發(fā)展，其原因主要在于動(dòng)力系統(tǒng)受到限制[3]。

續(xù)航能力的瓶頸在于，目前，鋰電池供電能力還沒有突破性進(jìn)展，高能量密度的電池還處于研發(fā)中。作為近年來無人機(jī)中發(fā)展最快的分支，多旋翼無人機(jī)以其簡(jiǎn)單緊湊的結(jié)構(gòu)、靈巧多變的行動(dòng)能力、極強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和較高的操控性能，在現(xiàn)代軍事作戰(zhàn)和偵查任務(wù)中擔(dān)任了至關(guān)重要的角色。

可以有效懸停，并且載荷和航程也比較好，然而直升無人機(jī)具有結(jié)構(gòu)性的缺陷，故障頻發(fā)，而無人機(jī)又無法像載人直升機(jī)一樣有專業(yè)人員進(jìn)行有效控制，導(dǎo)致它十分脆弱，難以操縱。無人機(jī)遙感系統(tǒng)在民用市場(chǎng)也得到廣泛應(yīng)用，消費(fèi)級(jí)無人機(jī)大量普及，并在大型、集會(huì)型活動(dòng)中輔助安防工作;浮空器遙感系統(tǒng)以政府牽頭研發(fā)為主，民用方面承擔(dān)大型賽事、博覽會(huì)的全天候監(jiān)控工作，軍用方面則主要進(jìn)行長(zhǎng)期邊境監(jiān)控;以光學(xué)成像衛(wèi)星為主的遙感衛(wèi)星系統(tǒng)在政策支持下加快了商業(yè)化腳步，軍民融合的天基遙感系統(tǒng)推動(dòng)了遙感數(shù)據(jù)的商業(yè)化普及，在國(guó)民生活的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

多旋翼無人機(jī)不僅可以自由懸停，而且成本也不高，可以實(shí)現(xiàn)有效控制。然而，最大的缺點(diǎn)是其載荷小，續(xù)航時(shí)間多，使用普通的鋰電池通常一次充滿電耗費(fèi)一小時(shí)時(shí)間僅能滿足半小時(shí)的飛行任務(wù)，這是最大的短板。根據(jù)以上的綜合論述，得出了以下結(jié)論：

（1）小型無人機(jī)的體積相對(duì)較小，重量也相對(duì)較輕 ，基于此本文對(duì)小型無人機(jī)飛行控制特點(diǎn)的相關(guān)內(nèi)容，展開了較為詳細(xì)的分析和闡述，這樣可以有針對(duì)性的實(shí)現(xiàn)小型無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的合理分析。

（2）從紅外飛行形態(tài)控制、導(dǎo)航控制、通信模塊單元等方面，對(duì)小型無人機(jī)飛行控制實(shí)現(xiàn)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了說明和分析，其目的就是實(shí)現(xiàn)小型無人機(jī)飛行控制性能，保證小型無人機(jī)飛行的穩(wěn)定性，準(zhǔn)確的獲取各項(xiàng)數(shù)據(jù)和信息，為相關(guān)工作的展開提供數(shù)據(jù)，促使相關(guān)行業(yè)得到有效的發(fā)展。即便如此，綜合以上多方面的因素考慮，多旋翼無人機(jī)仍然是目前民用無人機(jī)的首選。

參考文獻(xiàn)：

[1]叢書全.未來無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)[J].無人機(jī)，2016（1）.

[2]文滋木，周樹道.多旋翼無人機(jī)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].氣象水文裝備，2013（9）.

[3]岳基隆，張慶杰，朱華勇.微小型四旋翼無人機(jī)研究進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)淺析[J].電光與控制，2010，10：46-52.

作者簡(jiǎn)介：李忠彬（1996.04-），山東交通學(xué)院本科學(xué)生。指導(dǎo)老師：李光