主要探究分析适应3500 m以上高海拔且低气温环境下提升续航型无人机滞空时间的电池选型方案。对磷酸铁锂动力电池(石墨烯电池)和镍钴锰动力电池(三元电池)进行实验室低温环境性能试验,并按照取得的试验结果设计高海拔低温环境下的电池上机部署方案,基于此实验基础对更换电池系统的四旋翼无人机进行试飞实验。结果显示,三元电池方案更适应高海拔低气温环境的无人机续航能力保障需求。

四旋翼无人机在军事和商业领域的各种近距离监视和探索中具有巨大的潜力,其在高压输电线路的检测方面的应用可有效的改善人工检测存在的低效及费用昂贵等问题。这里主要对电力多旋翼无人机巡检控制系统进行了设计和验证。这里首先提出了一种基于四旋翼直升机的电力线检测无人机系统,同时介绍了地面控制站如何控制旋翼无人机工作;其次对四旋翼无人机的力平衡和运动进行了详细的介绍;进一步对旋翼机器人视觉系统如何定位电力节点问题进行了分析;最后对旋翼机器人在电力巡检过程中进行了实验,证明了旋翼机器人进行电力巡检的正确性,通过实验验证了该系统的可行性。

为了实现四旋翼无人机的自主飞行,设计了该智能导航控制系统。飞行控制器采用陀螺仪与三轴加速度传感器相结合的方式检测飞行器姿态,通过ATMEGA644芯片分别控制4个电机驱动模块调速来实现飞行姿态的改变。导航系统通过ARM7控制GPS模块与电子罗盘,获取飞行器的实时位置,并利用软件滤波的方式提高了定位精度。设计了上位机控制软件,可加载数字地图并且设置飞行路线,通过无线串口与无人机通讯,实现无人机的智能自主飞行。通过实验证明该系统能够实现智能导航的功能。

采用基于滑移网格模型和MRF模型的数值模拟方法,分析并计算某四旋翼无人机处于悬停状态时的气动特征。结果表明,无人机处于悬停状态时,压力主要集中在螺旋桨叶片下表面和机身上表面,机身侧面则会产生低压区,同时在螺旋桨下方会形成一个速度高速区,并且验证了在螺旋桨旋转过程中机身上压力分布呈周期性变化。实验结果有助于无人机设计制造与安全飞行,也可以为无人机其他运动状态时的气动特性分析提供新思路。