多旋翼无人机研究现状与发展趋势探讨

第卷第8期（下）2016年8月赤峰学院学报（自然科学版）JournalofChifengUniversity(NaturalScienceEdition)Vol.32No.8Aug.2016多旋翼无人机研究现状与发展趋势探讨代君\管宇峰任淑红1(1.郑州航空工业管理学院；2.中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南郑州450001)摘要：随着微电子技术，计算机技术的飞速发展，多旋翼无人机受到了人们的极大关注，成为近几年来的研究热点，国内外各大科研院校、商业公司、军事机构都对其进行了深入的研究.本文对多旋翼无人机发展过程进行了介绍，列举了国内外一些具有代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性的多旋翼无人机科研项目，对多旋翼无人机发展的关键技术进行了 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ，并对多旋翼无人机未来发展趋势进行了概括.关键词：多旋翼；无人机；发展中图分类号:V279文献标识码：A文章编号：1673-260X(2016)08-0022-03引言多旋翼无人机是一种能够垂直起降的无人直升机，其发展历史最早可以追溯到1907年，当时Breguet兄弟Louis和Jacque在法国科学家CharlesRichet的指导下， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 制造了世界上第一架有人驾驶的多旋翼飞机一“旋翼机一号如图1所示，这架飞机加上飞行员总重为578kg，飞行器的框架由四的架，形式分布.四个旋翼处于框架的对线，其中一对时旋转，一对时旋，为一36.7的发动机，是驾驶员制对其进行制，是由于当时的制，无法现飞机的制，以人直升机和翼飞机，一直到世年，多旋翼的发展一直处于状.世年以MEMS无刷电机处的发展，多旋翼无人机重人们的，为科研机研究的热点.图1Breguet-Richet的“GyroplaneNo1”油动多旋翼无人机多旋翼无人机根据旋翼的数目可以分为四旋翼、六旋翼旋翼，有一造的多旋翼无人机，其最是有多对旋翼，对旋翼的，.图2是一的四旋翼无人机图，四旋翼呈，（在“+”式下）旋翼1、3时，旋翼2、4时，这四旋翼产生的可以互，改变四旋翼的速就可以实现俯仰、滚航向和高度道的控制.多旋翼无机人相较于其它无人机具有得天独厚的优势，与翼飞机比，有可以垂直起降，可以盘旋的优；与单旋翼直升机相比，采无机为，没有尾桨，因有机械单、安全性高、使本低优点.多旋翼无人机的诸多优点使在以下领域获得了广泛的应：教育科研领域应用，多旋翼无人机的研究涉及到自制MEMS传感器计算机、导航，是多科学领域融合研究的一想平收稿日期：2016-05-26基金项目：航空科学基金(2014ZA55001);河南省教育厅（15A590001)-22-台；航拍领域应用，利用多旋翼无人机搭载相机设备（可见光相机/红外相机），并配备图像传输系统，被人们称为“可飞行的相机”已被广泛的应用于影视航拍、电力巡线、测绘等行业；军事领域应用，多旋翼无人机搭载侦查设备快速飞行到危险区域执行侦查任务，为作战人员提供战场信息，是单兵作战的理想备；业领域应用，利用多旋翼无人机人行，、，减少对人体伤害等优势；快行业应用，利用多旋翼无人机运快人力，速快的优，的，的对多旋翼运快行测，，已运夕卜.多旋翼无人机的巨大优点、广阔的应用前景使为无人机领域的，机构多旋翼的，业应用多旋翼无人机，的领域，对多旋翼无人机的多旋翼无人机行.1国内外研究现状1.10S4四旋翼无人机0S4是EPFL系统旋翼飞行.他们的重是飞行控算法的，目标是多旋翼无人机内外完全主的飞行.目该机已出称为IntegralBackstepping的控制算法，该算法兼具PID算法和Backstepping算法的优，并已实现0S4无人机的悬停、飞与降落.图30S4实验平台0S4目下一步计划:改善执行机构的带宽使其更快的响应速aB强视觉传感的探测能力并采用滤波算法将惯性导航传感与视觉导航传感数据行融合;将IMU模块集到控制板上，并机载处理上完成视觉导航数据的处理.1.2斯坦福大学STARMAC四旋翼无人机斯坦福大学的STARMAC(StanfordTestbedofAutonomousRotorcraftforMulti-AgentControl)多旋翼无人机目两方：微多旋翼飞行和最小代价分布式协同搜寻控术.图4Mesicopter微型多旋翼无人机1.3澳大利亚国立X-4Flyer多旋翼无人机X-4Flyer是澳大利亚国立大学研制的大载重量多旋翼无人机，其质量为4kg，载重量到1kg.X-4Flyer如图5所r.图5X-4Flyer多旋翼无人机1.4商业多旋翼无人机疆“悟”多旋翼无人机搭载一台1276万像素的高清相机，视觉导航功能，能内无GPS情况下稳定悬停；大疆MG-1业植保机是一款、、的工业设计，作业量可4060，作业效率是人的40上.德国microdronesGmbH成立于2005年10，其是工业多旋翼无人机的表，最新品md4-3000最大起飞重量达到15公斤，标准载图7md4-3000多旋翼无人机-23荷3公斤的情况下可持续飞行45分钟，最大巡航速速度达到16米/秒.1.5开源无人机项目开源多旋翼无人机项目有MicroC-pter，Pa-parazzi，AutoQuad，OpenPilot，MWC，KK，APM，PX4等，这其中最出名、使用人数最多的就是美国3DR公司推出的APM开源飞控.图8Pixhawk飞控硬件和MissionPlanner地面站软件ArduPilotMeg简称APM，是一款开源自驾仪，它支持固定翼、直升机、旋翼机等机型.而pixhawk是苏黎世理工大学开发的一款自动驾驶仪，2013年两者合作，3DR公司将APM飞控代码移植到pixhawk硬件，因此pixhawk飞控硬件可以运行两套飞控程，APM飞控程苏黎世理工大学开发的程.2多旋翼无人机发展关键技术以机的发使多旋翼无人机的取了飞速的进展，但多旋翼的发还面临诸多的，目有以下面：2.1多旋翼无人机的多旋翼无人机进行是控的，但多旋翼的飞行程中的多理的，因此目的了简的型.多旋翼的数学型，数条件下的动学问、旋翼动数的型的等还进一.2.27源动多旋翼无人机一使用作为动，飞行一30分钟，到公斤，续航多旋翼无人机发展的一因，因此，、的动源是多旋翼飞行的.2.3飞行控多旋翼飞行是一有自由度和4个控制输人（旋翼转速）的欠驱动系统(UnderactuatedSystem)，有多、、合敏感的，使飞行控的常困难.此外，控还将受到模型准传感度的.姿态控是多旋翼无人机控核心，国内外当表明先进姿态控型不定等因，其控果反而不如PID控制器，或者只定的环境下有较好的控果.因此，一种适宜多旋翼无人机飞行控是十分的.2.4定位、导航通信多旋翼无人机一工作室内、隧道、城区等环境中，因此存定位、导航与通信面的问.一面，室内、隧道或城市楼宇等环境中，GPS由于信号的遮挡常常不正常工作，综合惯导、光学、声学、达地形匹配等定位与导航[另一面，多旋翼的飞行环境，源多，若实现通信链的可靠性、安全抗则需增加通信链路的功率，这样势必会增加通信的.因此，体积小、、功耗、稳定可靠抗的通信备小型多旋翼飞行(尤其是多飞行协同飞行）的发而言，是十分的.3多旋翼无人机未来发展趋势多旋翼无人机的发不断朝智，集发，未来的多旋翼无人机飞行动源将会到，利用、或者动发动机，其续航将会大大增加;其飞行控统将是一个集导航、通信、自动控的飞行，运用的控，实现多旋翼无人机环境下自自控；型多旋翼无人机与大型多旋翼飞机驾发，其中大型多旋翼飞机多的备至实现人飞行.4结束语多旋翼无人机作一无人机平台在军用民用领域了广的用，但还存一些其发的，学的发，不的将来，困多旋翼无人机的难将会一，多旋翼无人机将会一的无人机平台，行中发的作用.参考文献：〔1〕韩志凤，李荣冰.小型四旋翼飞行器动力学模型优化U].控制 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 ，2013(06).〔2〕包宋建，李文森，李琛瑶，王宇.基于单片机的四旋翼飞行器智能控制及图像实时传输系统设计田.重庆文理学院学报(社会科学版)#2013(05).24-