[发明专利]多级级联式自平衡系留无人机系统

说明书

技术领域

本发明申请涉及一种无人机，具体是一种多级级联式自平衡系留无人机系统。

背景技术

系留无人机系统由多旋翼无人机、系留线缆、地面起降平台组成，无人机使用地面供电长时间滞空悬停，同时，机载设备采集的高清视频等数据可以通过系留线缆内置的光纤回传到地面，具有空中长时间作业、数据传输带宽大的优势，整个系统可独立式安装，也可以车载安装，并能自动同步跟随车辆移动。适用于电视直播、信号发射、视频监控等领域。当前“系留无人机”主要以多旋翼无人机或共轴无人机为机体，通过旋翼产生升力，通过系缆为旋翼电机供电，从而构成的一套完整的长时间滞空平台；系留无人机是目前比较理想的长时、高载荷、高性价比、操作简便的滞空平台。

目前系留无人机技术领域存在着“升空效益”，由于地球表面曲率的影响，无线电波、光线的传输受到视距的限制和影响；解决这一问题的有效方法是：将无线设备、光电设备升空，增加此类设备高度，形成“升空效益”。 目前常见‘升空平台’的局限性：固定翼飞机、垂直旋翼飞机（直升机）、飞艇等平台，需要自身携带能源，所以留空时间有限，且成本较高；系留气球等平台，体积庞大、升降较慢、载荷较低；普通无人机平台，受自身电池容量限制，载荷和续航时间均有限。

当前系留无人机全部采用单机模式（即整套系统只存在一架无人机），所以在载荷、稳定性、可靠性、升空高度等核心技术指标方面均存在极限值，且因为只能通过核心部件（如电机）的性能提升来提升系留无人机的整体性能，造成整体性能提升的技术难度很大；另外，当前系留无人机全部采用单一的飞控模块方式进行无人机的姿态控制，存在技术要求高、抗风性较差、功耗损失大、成本高、起飞慢、动力利用率低等缺陷；以上问题造成当前系留无人机作为滞空平台，在核心技术指标（升空高度、稳定性、可靠性、载荷等）上存在瓶颈，限制了整个系留无人机产业的发展。

发明内容

本发明申请的目的在于提供多级级联式自平衡系留无人机系统，由多级级联式无人机系统和自平衡系留无人机系统两部分组成，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明申请提供如下技术方案：

具体来说，本发明申请所述的多级级联式自平衡系留无人机系统，整套系统由多台“系留无人机”组成（无人机主体可以选用多旋翼无人机、共轴反旋翼无人机等多种无人机方案，且不局限于上述这些种类的无人机）。每台无人机均安装“上部接口模块”和“下部标准线缆模块”， 通过其中一台无人机的下部标准线缆模块和相邻另外一台无人机的上部接口模块相连接，组成串行架构的系留无人机组，从而实现系留无人机在载荷、稳定性、可靠性、升空高度等方面核心技术指标的大幅提升。

进一步的，本发明申请所述的多级级联式自平衡系留无人机系统，每一台无人机均单独安装上部接口模块和下部标准线缆模块；其中，上部接口模块包括卡榫结构和系留线缆接口；下部标准线缆模块包括系留线缆箱和系留线缆，上部接口模块和下部标准线缆模块之间由系留线缆连接，下部标准线缆模块的系留线缆与上部接口模块的系留线缆接口连接。

更进一步的，所述下部标准线缆模块的系留线缆的末端设有用于与上部接口模块的系留线缆接口连接的连接头。

再进一步的，所述连接头上设有连接螺母。

进一步的，所述系留线缆由外至内依次包括外层弹性保护套、信号屏蔽网、凯夫拉材质线缆和内芯防水绝缘层，内芯防水绝缘层的中心为信号线，信号线的周围设有若干电源线，电源线的外壁为外层绝缘层。

进一步的，系留无人机下部安装“平衡杆挂件模块”（采用重锤自平衡原理），通过此模块实现系留无人机的部分稳定性功能和悬挂各种功能吊舱的功能；自平衡系留无人机系统使系留无人机的核心技术指标“稳定性”实现起来更便捷；使系留无人机的起飞速度更快；且可以和其它各种飞控装置配合使用，提升系留无人机整体安全系数。

更进一步的，所述平衡杆挂件模块由自平衡杆和外挂接口两部分组成，使其在无人机下部达到重锤自平衡的效果，从而提升无人机的稳定性。

进一步的，本发明申请所述的多级级联式自平衡系留无人机系统，还包括地面平台，地面平台包括互相连接的线缆控制系统和动力系统，系留线缆与线缆控制系统连接。

本发明申请所述的多级级联式自平衡系留无人机系统，具有以下的优点：

1、多级级联式自平衡系留无人机实现了无人机的级联、堆叠设计，使得系留无人机的动力性、可靠性、核心部件的可靠性等方面实现了线性扩展；传统系留无人机没有此方面设计；