系留無人機(jī)系統(tǒng)方案

1. 系留無人機(jī)系統(tǒng)概述
   • 系統(tǒng)組成

系留無人機(jī)系統(tǒng)主要由無人機(jī)、系留供電系統(tǒng)組成。

圖 天鷹M6-180六旋翼系留無人機(jī)系統(tǒng)組成框圖

天鷹M6-180六旋翼系留無人機(jī)系統(tǒng)組成如表所示。

表 天鷹M6-180六旋翼無人機(jī)系統(tǒng)組成

序號	組成分類	詳細(xì)組成	數(shù)量	單位	備注
1	無人機(jī)	無人機(jī)	1	套
		機(jī)載系留電源	1	套
		飛行控制系統(tǒng)	1	套
		機(jī)載通信單元	1	套
2	系留供電系統(tǒng)	系留線纜	1	套	可選配光纖通信
		自動收放線裝置	1	套
		高壓電源	1	套
		發(fā)電機(jī)	1	套
3	掛載	照明燈	1	套
		喊話器	1	套

• 系統(tǒng)特點

天鷹M6-180六旋翼無人機(jī)系統(tǒng)，是一款具備通用掛載能力的六旋翼無人機(jī)平臺，可搭載不同任務(wù)載荷，平臺具備全自主飛行能力。該系統(tǒng)具有以下技術(shù)特點：

1)總體性能優(yōu)異，飛機(jī)控制精度高；

2)可靠性高，采用成熟技術(shù)；

3)續(xù)航時間長，載重大；

4)適應(yīng)能力強(qiáng)，支持多種任務(wù)載荷；

5)系統(tǒng)部署靈活，使用方便。

圖 天鷹M6-180六旋翼無人機(jī)

• 典型應(yīng)用領(lǐng)域

通過搭載偵察吊艙、照明裝置、應(yīng)急處置裝置，能夠廣泛應(yīng)用于偵察監(jiān)視、險情偵測、現(xiàn)場照明、抗震救災(zāi)等領(lǐng)域。

2. 分系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)及說明
   • 無人機(jī)

天鷹M6-180采用六旋翼布局，機(jī)身采用全封閉設(shè)計，可以有效杜絕雜物進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部，機(jī)臂采用折疊設(shè)計，方便運(yùn)輸，全機(jī)采用碳纖維復(fù)合材料和航空鋁材料。飛行平臺外形如圖所:

圖 天鷹M6-180六旋翼無人機(jī)飛行平臺

天鷹M6-180六旋翼無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)如表所示。

 

• 系留供電系統(tǒng)

2.2.1.功能概述

1.1 無人機(jī)系留收放供電系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)（市電）、系留箱、機(jī)載電源組成。

1.2 系留箱內(nèi)包含自動收放絞車、地面電源、系留線纜、交流輸入接口、空氣開關(guān)、工作狀態(tài)指示燈、液晶顯示屏等。

1.3 系留箱將發(fā)電機(jī)（市電）提供的單相220V（或三相380V）交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電DC400-1500V輸出到系留電纜，經(jīng)機(jī)載電源降壓為適合無人機(jī)動力供電的直流穩(wěn)壓輸出（例如12S為50V），為無人機(jī)提供長續(xù)航供電模式，能自適應(yīng)跟隨無人機(jī)在中高空、大風(fēng)速環(huán)境下升降，自動同步收放電纜。

 

2.2.2.系留箱介紹

表 系留箱技術(shù)參數(shù)

 

性能指標(biāo)	性能參數(shù)
系留箱輸入電壓	AC220V/AC380V±20%三相五線制
系留箱輸出功率	20KW
供電模式	發(fā)電機(jī)/市電雙模式供電
系留箱輸出電壓	200～1000vdc（可調(diào)）
線纜長度	200-300米可選
線纜抗拉力	1500N

絞車特性	1.功能： 1.1 被動放纜功能，且放纜過程中能使電纜保持一定張力，防止電纜過度堆積； 1.2 自動收纜功能，且收纜過程中能使電纜保持一定張力，防止電纜過度堆積，并幫助無人機(jī)安全降落。 1.3 排纜功能，電纜收放過程中能自動把電纜排得均勻整齊，并能根據(jù)電纜外徑進(jìn)行調(diào)節(jié)； 1.4 電纜保護(hù)功能，能應(yīng)對風(fēng)速突變、絞盤卷筒的慣性對電纜造成的沖擊，防止電纜被拉斷； 1.5 手自動切換功能，能在自動模式切換到手動模式時，通過轉(zhuǎn)動卷筒可以實現(xiàn)人工手動收放電纜； 1.6 傳送信號功能，可配置光電滑環(huán)，能在電纜收放狀態(tài)下持續(xù)供電并提供光纖通信功能； 1.7 檢測功能，能夠檢測電纜的收放長度。 2.性能： 2.1 絞車最大收放速度：2.2m/s； 2.2 絞車工作張力（收放）：5-10N可調(diào)； 2.3 供電電源：AC220V（交流伺服電機(jī)）。
系留電纜特性	1.電性能 1.1 載流量：15A@25℃，線纜散開狀態(tài)； 1.2 工作電壓：DC400-1600V； 1.3 長度：300m±1m； 1.4 重量：約29g/m； 1.5 外徑：≤5.2mm； 1.6 直流電阻（20°）：≤11.5Ω/km； 1.7 耐壓：3000V(DC)60S不擊穿； 1.8 工作溫度：-45℃~80℃； 1.9 材料方式：凱夫拉編織； 1.10 彎曲半徑：50mm； 1.11 抗拉力：≥1500N； 1.12 絕緣電阻（MΩ·km）：≥500MΩ·km； 1.13 可選配連接器XT60、XT90、航插 2.光性能（選配） 2.1 單模1芯光纖； 2.2 材料朔管； 2.3 外徑Φ1.60±0.05； 2.4 ≤0.45dB/km（1310nm）；≤0.35dB/km（1550nm）； 2.5 可選配光纖連接器LC、FC、ST。
系留箱特性	1.控制面板 1.1 配備7寸觸摸顯示屏：亮度 ≤1000nit（可調(diào)）顯示箱體溫度，放線長度，地面電源電流電壓，中英文切換，輸出電流、輸出功率、系統(tǒng)溫度、實時飛行高度等系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，強(qiáng)收按鈕等； 1.2 觀察窗：觀察箱內(nèi)絞車工作狀況； 1.3 地面電源指示燈：指示燈亮表示飛機(jī)可以起飛； 1.4 手動強(qiáng)收按鈕：收回未計米的多余線纜； 1.5 扭力調(diào)節(jié)按鈕：手動調(diào)節(jié)實時扭力（0-10N）； 1.6 可選配FC連接器：用于光信號傳輸。 1.7 可以一鍵起飛/降落、高度調(diào)節(jié)、航向調(diào)節(jié)和高壓開啟等功能； 1.8 具備系統(tǒng)異常報警功能：可監(jiān)控RTK信號、浮空平臺電壓、浮空平臺抖動、衛(wèi)星定位、與浮空平臺斷開連接報警等功能； 1.9 系留平臺應(yīng)具備自動收放線功能和自動排線功能，系留線纜需具備信號傳輸能力，可通過單模光纖與無人機(jī)進(jìn)行信號傳輸； 2.0 地面電源系統(tǒng)支持顯示電源相關(guān)數(shù)值參數(shù)、線纜相關(guān)數(shù)值參數(shù)、飛行相關(guān)數(shù)值參數(shù)。系統(tǒng)可兼容內(nèi)置備用電池，可支持電源異常狀態(tài)下與無人機(jī)的通訊保障； 2.1 地面電源系統(tǒng)應(yīng)具備飛行控制功能，具備對飛行器進(jìn)行一鍵起飛/降落、一鍵返航、高度調(diào)節(jié)控制，地面電源系統(tǒng)應(yīng)具備緊急報警功能； 2.2 系留平臺具備安全保護(hù)功能，具有短路保護(hù)、輸入輸出過/欠壓保護(hù)、PFC母線過壓保護(hù)、過溫保護(hù)、缺相保護(hù) 2.側(cè)出線口 2.1 腰型出線口：減小出線扭力，更大角度飛行空間； 2.2 井子滾輪：線纜出線靈滑不卡纜，并有更大箱體散熱效果。 3.散熱與輸入 3.1 四只散熱風(fēng)機(jī)：向箱體吹風(fēng)，降低箱體溫度。正對面有箱體排風(fēng)網(wǎng)狀窗口，形成通風(fēng)通道； 3.2 防呆快插航空連接器：外部電源輸入（AC220V）； 3.3 空開1：控制箱體內(nèi)收放絞車供電； 3.4 空開2：控制地面電源與飛機(jī)供電。
系留箱箱尺寸	約620*570*448mm（L*W*H不含腳輪）
系留箱工作溫度	-20~55°
系留箱箱重量	約52kg

2.2.3.機(jī)載電源介紹

表 機(jī)載電源技術(shù)參數(shù)

性能指標(biāo)	性能參數(shù)
機(jī)載電源電氣參數(shù)	輸入380~1000vdc，輸出50vdc±5%，額定功率12kw，峰值功率13.2kw
機(jī)載電源效率	典型效率高達(dá)94.5%
機(jī)載電源保護(hù)特性	具有輸入過欠壓，輸出過壓、過流、短路、過溫保護(hù)功能
機(jī)載電源外殼材質(zhì)	鋁
機(jī)載電源散熱方式	強(qiáng)制風(fēng)冷
海拔高度	3000-5000米不降額
機(jī)載電源工作溫度	-20~55°
機(jī)載電源重量	約5.7kg（不含線纜）

• 飛行控制系統(tǒng)

大力神B4四旋翼無人機(jī)搭載工業(yè)級V5+飛行控制系統(tǒng)，具備多旋翼的自主起降與規(guī)劃航線，支持超視距的自動飛行的能力；支持在線切換飛行模式（自動/手動）；能夠控制飛行器的姿態(tài)、高度、航向、位置等飛行狀態(tài)，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的自動飛行。

大力神B4四旋翼無人機(jī)控制系統(tǒng)的外形如圖所示。

圖 外形圖

V5+飛行控制系統(tǒng)的性能參數(shù)如表所示：

表 技術(shù)指標(biāo)

技術(shù)指標(biāo)	參數(shù)
主處理器MainProcessor	STM32F765 (32 Bit Arm? Cortex?-M7, 216MHz,)
協(xié)處理器 Coprocessor	STM32F100(32 Bit Arm? Cortex?-M3, 24MHz,8K)
傳感器 Sensors
加速計 Accelerometer	ICM-20602 & ICM-20689 & BMI055
陀螺儀 Gyroscope	ICM-20602 & ICM-20689 & BMI055
電子羅盤 Magnetometer	IST8310
氣壓計 Barometer	MS5611
外部接口 External interface
UART	5	GPS / 數(shù)傳 / 調(diào)試等
I2C	4	羅盤 / 空速計 / 超聲波等
SPI	1	外接傳感器
CAN	2	GPS / 智能電池等
ADC	2	模擬信號檢測
PWM out	14	舵機(jī) / 電調(diào) 等信號輸出
PWM in	6	編碼器 / 熱靴反饋等信號輸入
PPM in	1	遙控器信號
DSM/SBUS/RSSI	1	遙控器信號/信號強(qiáng)度輸入
電源 1 POWER MODEL 1	1	電源輸入&電壓電流AD檢測
電源 2 POWER MODEL 2	1	電源輸入&智能電池
安全開關(guān) Safety switch	1	物理解鎖允許開關(guān)
蜂鳴器 Buzzer	1	聲音警告提示
USB-TYPE-C	1	USB供電調(diào)試
TF卡槽 TF slot	1	存儲日志信息
支持功能 Support function
固件 Hardware	PX4 / Ardupilot
機(jī)型 Model	多旋翼/固定翼/直升機(jī)/VTOL垂直起降/無人船/無人車
電源 Power	三路電源輸入冗余 Three-way power input red
尺寸和重量 Size&Weight
尺寸 Size	85.5×42 ×33 mm

• 通信系統(tǒng)

大力神B4四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)配MK32圖數(shù)遙一體鏈路，MK32圖數(shù)遙是一款點對點寬帶圖/數(shù)/控一體化數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用高度集成，大大降低系統(tǒng)功耗，減小產(chǎn)品尺寸，滿足客戶視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)產(chǎn)品需求，且該產(chǎn)品具有豐富的外接端口，滿足不同載荷任務(wù)數(shù)據(jù)格式，可以滿足不同業(yè)務(wù)需求。

圖 外形圖

表 技術(shù)指標(biāo)

?

 

整體性能
最大通信距離 （無干擾、無遮擋）	15 KM
通道	物理通道：16個 通訊通道：16個
數(shù)傳支持飛控	開源飛控 PIX、APM等 或其他任何帶UART數(shù)傳輸出功能的飛控
圖傳支持地面站 （安卓）	QgroundControl SIYI FPV
圖傳支持地面站 （Windows）	QgroundControl
地面端
顯示設(shè)備		7英寸高清高亮LCD觸摸顯示屏
系統(tǒng)配置		Android 9.0 4G運(yùn)行內(nèi)存，64G存儲空間
尺寸（天線收起）		308 x 148 x 72 mm
重量		1440 g
電池容量及類型		10200 mAh 7.4V 2S 鋰離子電池
快充協(xié)議		PD 30W
充電時間		3.5 H（30W快充）
作業(yè)續(xù)航		10小時
功能接口		視頻輸出：標(biāo)準(zhǔn)HDMI 外接設(shè)備：USB-A 麥克風(fēng)輸入：頂部音頻口 充電：Type-C 固件升級：Type-C 文件傳輸：Type-C / USB-A 移動網(wǎng)絡(luò)：SIM卡槽 外置存儲：TF卡槽 / USB-A 通訊接口：LAN網(wǎng)口 遙控信號輸出/輸入：底部音頻口
防水等級		IP4X
工作環(huán)境溫度		-10℃ ~ 50℃
天空端
信號輸出	16通道S.BUS 5通道PWM
功能接口	S.BUS：3-Pin 數(shù)傳（連接飛控）：UART (GH1.25 4-Pin) PWM通道1-5：6-Pin 視頻輸入：8-Pin 固件升級：Type-C
尺寸（不含天線）	70 x 55 x 16 mm (含風(fēng)扇高度)
重量（不含天線）	74 g
天線增益	全向天線：5 dBi
工作電壓	11 ~ 16.8 V (可購買BEC擴(kuò)展為14~58.8V)
工作環(huán)境溫度	-10℃ ~ 50℃

• 掛載

2.3.1.照明燈

圖 單只產(chǎn)品外觀圖

無人機(jī)照明燈，由4支組成光源采用高光效燈珠芯片。驅(qū)動自帶溫度保護(hù)功能，過熱可降功率運(yùn)行或關(guān)閉。

低氣壓高海拔環(huán)境地工作能力：整套燈組可在氣壓達(dá)到54kPa (對應(yīng)高度 5000m)， 溫度-20℃±2℃情況下可正常工作

表 技術(shù)參數(shù)

產(chǎn)品名稱	照明燈
功率	240W
電壓	300Vdc
色溫	6000K
光通量	12000lm
照明范圍	最佳照明面積5000 ㎡ ，有效照明范圍18000㎡；距離地面10米處中心照度值400lx，距離地面50米處中心照度值15lx，距離地面100米處中心照度值4lx
單只重量	170g
防護(hù)等級	IP54
環(huán)境溫度	-20℃-50℃
產(chǎn)品尺寸	150*45*22mm
連續(xù)工作時間	≥24h

2.3.1.喊話器

遠(yuǎn)程喊話系統(tǒng)，聲音嘹亮清晰，通過遙控器鏈路在遙控器上安裝APP和收音麥后，即可通過遙控器隨時進(jìn)行廣播喊話。無需額外對講機(jī)，安裝方便，即插即用，無人機(jī)飛到哪里，喊話喊到哪里。

圖 產(chǎn)品外觀圖

1)直接走遙控器鏈路，無人機(jī)能飛到就能喊道均可實時喊話；

2)實時TTS文字轉(zhuǎn)語音錄音多種廣播方式，適應(yīng)各類場景；

3)針對高空環(huán)境進(jìn)行大幅優(yōu)化，清晰度及傳播距離大幅提升。

4）支持雙輸出，可掛載兩個喊話模塊

5）可用頻率范圍UHF：400-470MHz，且支持多個地面端同時通訊喊話；

6)模塊信道數(shù)：16個，且支持10個加密通道通訊；

7)支持由地面站軟件發(fā)送控制指令；

8)模塊支持快速拆裝

表 技術(shù)參數(shù)

產(chǎn)品名稱	喊話器
重量	600g
功率	30W
控制距離	3km
俯仰角度可調(diào)節(jié)范圍	0-30°
廣播距離	500m
最大聲壓	130db
喊話方式	實時喊話、內(nèi)存播放、錄音上傳、音頻文件播放、一鍵警報、男女聲切換

 

• 地面站軟件

翼飛地面站軟件將系統(tǒng)分為3個子系統(tǒng)：用戶操作子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)。

用戶操作子系統(tǒng)主要是實現(xiàn)軟件界面上各個功能模塊，由通用設(shè)置模塊、任務(wù)規(guī)劃模塊、飛行監(jiān)控模塊、載荷操控模塊組成。

通用設(shè)置模塊包括語言設(shè)置、單位設(shè)置、地圖設(shè)置、數(shù)據(jù)鏈設(shè)置、日志回放等基本功能模塊;

任務(wù)規(guī)劃模塊是根據(jù)飛行任務(wù)需求，在地面站通過添加航點，構(gòu)成完整航線并發(fā)送至飛機(jī);

飛行監(jiān)控模塊包含飛行狀態(tài)、配電狀態(tài)的監(jiān)控，飛行模式控制負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)解析后，將相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在虛擬儀表或者以數(shù)字形式顯示;

載荷操控模塊包含對任務(wù)設(shè)備的監(jiān)控和操作。

無人機(jī)和地面站之間的數(shù)據(jù)傳輸主要包括通信連接、數(shù)據(jù)打包和數(shù)據(jù)解析3大功能，由數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)完成。該子系統(tǒng)對所配置的地空通信鏈路進(jìn)行連接，按照EFLink地空通信協(xié)議，對上行數(shù)據(jù)幀進(jìn)行打包，對下行數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析，實現(xiàn)實時、可靠的地空數(shù)據(jù)通信。

數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)對整個地面站的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和分析，具體內(nèi)容包括存儲預(yù)先規(guī)劃的航點、航跡及地理圍欄。在預(yù)先規(guī)劃的飛行任務(wù)執(zhí)行后，按日志格式將飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行自動存儲，通過回放功能可以重現(xiàn)整個飛行過程。

用戶操作子系統(tǒng)在界面上主要提供4個界面:

• 通用設(shè)置界面，用戶在此進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)置;
• 任務(wù)規(guī)劃界面，編輯相關(guān)航點，構(gòu)成完整的任務(wù)航線;
• 飛行監(jiān)控界面，顯示飛行狀態(tài)，如飛行姿態(tài)儀表、地圖上的航點和航跡顯示，以及配電設(shè)備的工作狀態(tài);
• 載荷操控界面，實時操控任務(wù)設(shè)備。

數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲和分析，接收到的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)、航點航線數(shù)據(jù)、地理圍欄數(shù)據(jù)等將由地面站軟件進(jìn)行存儲，并利用數(shù)據(jù)分析子模塊進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)分析。

• 運(yùn)輸箱

無人機(jī)運(yùn)輸箱能安全存放一架機(jī)體及部分配套設(shè)備，飛機(jī)運(yùn)輸箱能保證旋翼機(jī)在1-4級公路運(yùn)輸和航空托運(yùn)的安全。飛機(jī)運(yùn)輸箱箱體采用木質(zhì)外殼加鋁合金包邊，內(nèi)部采用泡沫隔框。

圖 外形圖（示例、以交貨為準(zhǔn)）

• 發(fā)電機(jī)

V型雙缸發(fā)動機(jī)，強(qiáng)制風(fēng)冷，排放低，性能穩(wěn)定全銅電機(jī)配備AVR自動調(diào)壓，功率強(qiáng)勁，勵磁可靠，維護(hù)方便加粗型框架設(shè)計，牢固經(jīng)久耐用，標(biāo)配腳輪，移動更加便捷機(jī)組過載斷路器保護(hù)，機(jī)油過少保護(hù)特制消聲器，降噪效果更好

具備電壓、燃油量、機(jī)油告警顯示，配備蓄電池、車輪、過濾保護(hù)，滿足機(jī)身和機(jī)

載設(shè)備全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)

啟動方式	電啟動
相數(shù)	三相/單相
額定電壓	380/220V
額定功率	20kw
連續(xù)工作時間	6h
勵磁方式	AVR 電壓自動調(diào)節(jié)
絕緣等級	F 級
點火方式	電磁點火

 

 

2.9.圖形工作站

CPU（i5-14600K）	CPU：14核20線程
內(nèi)存	16G*2
硬盤	1T 固態(tài)
顯卡（RTX4060）	顯存容量8GB，128bit 的顯存位寬

 

3. 保障和服務(wù)
   • 維修保障

（1）現(xiàn)場保障

在飛行現(xiàn)場進(jìn)行的技術(shù)保障工作是指地面設(shè)備自檢、無人機(jī)起飛前狀態(tài)檢查和回收后無人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場簡單維護(hù)，包括備附件更換、易損傷件更換，以

及其它簡單維修。

（2）基地保障

建議每半年進(jìn)行一次無人機(jī)全系統(tǒng)狀態(tài)檢查和維護(hù)，檢查完好后再裝入包裝箱保存。基地維修由專業(yè)維修人員完成。

• 售后服務(wù)

（1）保修期一年，質(zhì)保期內(nèi)在得到故障報告后，在24h內(nèi)對故障進(jìn)行響應(yīng)，并給出應(yīng)急方案，如需要在48h內(nèi)免費(fèi)為客戶提供上門技術(shù)服務(wù)；質(zhì)保期內(nèi)，免費(fèi)為客戶維修、更換非人為操作故障造成的受損零部件，在保修期外提供有償維修服務(wù)；

（2）保證穩(wěn)定供應(yīng)專用設(shè)備及備附件；

（3）根據(jù)用戶要求和改進(jìn)建議進(jìn)行一定程度的系統(tǒng)優(yōu)化，服務(wù)期向甲方免費(fèi)提供軟件升級服務(wù)，包括：自動駕駛儀軟件升級、地面控制站軟件升級；涉及系統(tǒng)硬件方面的升級，和甲方溝通開展硬件升級工作。

• 培訓(xùn)和資料

供貨方負(fù)責(zé)制定詳細(xì)的培訓(xùn)計劃，培訓(xùn)分為理論培訓(xùn)、實際操作培訓(xùn)。理論培訓(xùn)一般在產(chǎn)品發(fā)貨前，在供貨方所在地進(jìn)行；實際操作培訓(xùn)一般在貨物到達(dá)買方后，在使用方所在地進(jìn)行。

隨產(chǎn)品提供資料清單包括：產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格書、使用維護(hù)說明書、產(chǎn)品質(zhì)量證明書、裝箱清單和備品/附件清單等文件。