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

系留無人機(jī)并不是一個(gè)新概念，但其過去的成功應(yīng)用常常會(huì)受電力和通信不足的阻礙。隨著最近的一些技術(shù)突破，這種情況似乎會(huì)有所改變。

涉及操作便捷性和連續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)時(shí)，這類無人機(jī)比自由飛行的無人機(jī)更有優(yōu)勢(shì)，它們不需要訓(xùn)練有素的飛行員，而且它們也不受聯(lián)邦航空局針對(duì)自由飛行的無人機(jī)實(shí)施的有關(guān)飛機(jī)安全的規(guī)定等的約束。

這些特點(diǎn)使其成了很多應(yīng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率等，無所不包。

有一個(gè)它們可大顯身手的特殊領(lǐng)域：為緊急情況現(xiàn)場(chǎng)急救人員提供一款操作簡(jiǎn)單的工具，以便與醫(yī)療機(jī)構(gòu)及人道主義服務(wù)機(jī)構(gòu)保持通信。

為緊急救援人員提供真正值得使用的實(shí)地?zé)o人機(jī)的兩個(gè)關(guān)鍵方面是為它們提供動(dòng)力以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期飛行和最佳通信技術(shù)。

連接性的突破

瑞士系留無人機(jī)公司 Fotokite 在英國(guó)進(jìn)行的 Virgin Media O2 無人機(jī)試驗(yàn)過程中，取得了一項(xiàng)相關(guān)性極高的通信技術(shù)突破。

在一系列測(cè)試的第一項(xiàng)測(cè)試中，應(yīng)急響應(yīng)團(tuán)隊(duì)能夠在既定情況下迅速將一架系留無人機(jī)發(fā)射至 50 米以上的空中。這就意味著現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急人員不僅可迅速評(píng)估整個(gè)緊急情況，而且還可通過 5G 網(wǎng)絡(luò)與其它地方的團(tuán)隊(duì)溝通。

該試驗(yàn)幫助我們更好地了解了在創(chuàng)傷現(xiàn)場(chǎng)以及難以到達(dá)的偏遠(yuǎn)位置進(jìn)行急救服務(wù)時(shí)如何使用 5G 連接。

Fotokite Sigma 系留系統(tǒng)已成功測(cè)試，其可從地面基站接收 5G 網(wǎng)絡(luò)連接，并通過智能平板電腦將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給現(xiàn)場(chǎng)急救人員和當(dāng)?shù)蒯t(yī)院團(tuán)隊(duì)。此外，系留無人機(jī)還顯示了兩分鐘的快速設(shè)置時(shí)間。

系留無人機(jī)在搜救任務(wù)中特別實(shí)用。悲劇發(fā)生時(shí)，無人機(jī)是收集現(xiàn)場(chǎng)信息的快速高效途徑。配備了雷達(dá)和熱傳感器的無人機(jī)可為現(xiàn)場(chǎng)急救人員提供必要信息，以評(píng)估特定災(zāi)難范圍以及定位被困幸存者。

系留無人機(jī)用于實(shí)時(shí)新聞、攝影和電影制片技術(shù)的案例越來越多。它們比輕型飛機(jī)或直升機(jī)更劃算、更容易部署，在現(xiàn)場(chǎng)也更安全。

系留無人機(jī)不能覆蓋大片區(qū)域，但它們可以收集數(shù)據(jù)，修復(fù)地圖錯(cuò)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(fēng)和颶風(fēng)。

它們還可通過近紅外傳感器監(jiān)控農(nóng)作物，檢測(cè)作物的健康狀況，使農(nóng)民能夠?qū)驶驓⑾x劑的投入做出必要的調(diào)整，以種出更好的莊稼。這是一種更有針對(duì)性的農(nóng)用化學(xué)品使用，而不是可能會(huì)破壞環(huán)境的霰彈槍爆炸技術(shù)。

供電

所有這些系留無人機(jī)功能都很出色，它們可以在空中停留很長(zhǎng)時(shí)間，停留的時(shí)間遠(yuǎn)比飛行時(shí)間有限的自由飛行無人機(jī)長(zhǎng)。

所以這里的訣竅是為無人機(jī)提供持續(xù)停留在空中所需的能量，這就是系線技術(shù)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(jī)設(shè)計(jì)的移動(dòng)通信基站進(jìn)行供電。現(xiàn)場(chǎng)急救人員一到現(xiàn)場(chǎng)，就可部署這些重量很輕的便攜式無人機(jī)，快速提供通信功能。

在與日本主要電信運(yùn)營(yíng)商的合作中，F(xiàn)ukaden 對(duì)其電源控制 BOX II 主電源單元進(jìn)行了演示測(cè)試，該單元通過系線為無人機(jī)供電。它可實(shí)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(kuò)展電源，將功率增加三倍，達(dá)到 3kW，可為直徑 10 公里的范圍提供蜂窩服務(wù)。

保持輕線纜

過去，系留無人機(jī)的一個(gè)主要弊端一直是其所連接的電源線的粗細(xì)和重量。沉重的線纜會(huì)產(chǎn)生阻力，這需要為無人機(jī)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(jī)等新特性的功能。

該公司透露，F(xiàn)ukaden 無人機(jī)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(xì)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(jī)上提供 370V 電壓，需要在無人機(jī)上安裝一款高密度的更輕 DC-DC 轉(zhuǎn)換器模塊，將電源電壓降至 DC 24V，這是驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電壓。

最初的 Fukaden 高壓 DC-DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)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(jí)的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，隨后使用 Vicor 母線轉(zhuǎn)換模塊 (DCM) 替換了大型轉(zhuǎn)換器。

Vicor DCM 是一種采用高頻率零電壓開關(guān)技術(shù)的隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器模塊，具有轉(zhuǎn)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(jī)需要高達(dá) 9kW 的電源。使用更高電壓的電源 (DC 700V) 和更細(xì)的線纜并升級(jí)到并聯(lián)三個(gè) Vicor BCM，F(xiàn)ukaden 能夠?qū)⒐β蕯U(kuò)展到 4.5kW。要進(jìn)一步擴(kuò)展至近 9kW，可以并聯(lián)兩個(gè) Fukaden 供電單元。

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

編輯：黃飛

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