正如市場分析公司 Technavio 所說，預(yù)計在不久的將來，系留無人機和無人機市場將增長 70%。

Flyfocus 是一家地面連接無人機的設(shè)計和制造公司，已成功在有效載荷、飛行時間和安全基礎(chǔ)上優(yōu)化了他們最新的系留無人機。

系留無人機具有數(shù)據(jù)傳輸速度快、電池連續(xù)充電、更好的控制和最大的安全性等特殊特性。FlyFocus 的新型 CableGuard 在系留模式下可以翱翔到高達 70 米的高度。

在 EE Times 采訪中，F(xiàn)lyfocus 的發(fā)言人指出，應(yīng)用還包括安全和監(jiān)控。他們在延長飛行中“連接”的能力在特殊需要的情況下提供了一個應(yīng)急電信網(wǎng)絡(luò)。隨著應(yīng)用需求開始引起更大的興趣，設(shè)計要求必須滿足高度要求的附加功能，例如操作擴展，因此更出色的耐候性，但最重要的是，要有足夠的電源和安全系統(tǒng)來保護無人機免受黑客攻擊。

為什么是系留無人機？

系留無人機的技術(shù)發(fā)展為邊境巡邏、直播活動、臨時通信塔、低空衛(wèi)星監(jiān)視等開辟了新的可能性。但許多應(yīng)用程序肯定正在開發(fā)中。

系留無人機的出現(xiàn)始于 2016 年，因為它們參與了軍事系統(tǒng)。系留無人機是一種系在地面上的無人駕駛飛行器。它由地面上的基站和無人機組成，無人機通過系繩（電纜）連接到基站。無人機可以遠程操作以執(zhí)行特定任務(wù)。系留無人機可用于各種應(yīng)用，盡管它們中的大多數(shù)都專注于空中觀察和電信。特別是，由于系留連接的可靠性，系留無人機非常適合數(shù)據(jù)捕獲和遙測。

通過從系留無人機開始并向后跟蹤電纜連接，任何人都可以隨時了解所有者是誰。從表面上看，這似乎是次要的安全，但皮帶本身的形象，加上主人的確定性，可以讓附近的人放心。但是，連接線對機主來說也有好處：如果飛行系統(tǒng)突然失控，系留的無人機將永遠無法迷路和迷路。

能源管理

系留無人機的主要挑戰(zhàn)之一是涉及轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機和控制電子設(shè)備的電源管理。電力流經(jīng)長電纜會引入必須補償?shù)膫鬏敁p耗。電纜（傳輸線）的目的是將無人機保持在預(yù)定高度并保證電力和數(shù)據(jù)傳輸。對厚度和長度的限制也與應(yīng)用有關(guān)。每條傳輸線可以被認為是由無限長 Δx 的無限元素組成，每個元素都相當于一個包含無限電感、電容、電阻和電導(dǎo)的電路。傳輸線的正確模擬允許定義參數(shù)。在波長與導(dǎo)體尺寸相當?shù)念l率下，導(dǎo)體中的電磁場傳播現(xiàn)象變得顯著。在這些頻率下，兩點之間的電氣連接不能再用集中參數(shù)系統(tǒng)來描述，而必須使用分布參數(shù)方法來描述。我們可以看到沿傳輸線的電壓和電流由一對沿相反方向傳播的波組成。

以特斯拉的方式思考，提供低損耗的可能性是采用可以通過電纜傳輸?shù)?a href="http://www.delux-kingway.cn/v/tag/873/" target="_blank">高壓，然后在無人機內(nèi)部以所需的電平執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換。高直流電壓會降低在系繩中流動的電流。顯然，重量是選擇 DC/DC 組件的關(guān)鍵因素。

固定比率總線轉(zhuǎn)換器模塊

Flyfocus 使用 Vicor 的轉(zhuǎn)換器技術(shù)，特別是通常提供 98% 效率的 BCMx 模塊，能夠在 48V 和 400 VDC 的輸入電壓下提供 1,750 W 的功率。BCM 采用 ChiP 或 Vicor 集成適配器 (VIA) 封裝，可簡化冷卻并提供集成 PMBus 控制、EMI 濾波和瞬態(tài)保護。這些轉(zhuǎn)換器是固定比率器件或稱為總線轉(zhuǎn)換器并且不包含輸出電壓調(diào)節(jié)，這一事實確保了高效率。這些類型的轉(zhuǎn)換器適用于雙向功率轉(zhuǎn)換。

Vicor 的 BMC 系列采用正弦振幅轉(zhuǎn)換器 (SAC) 拓撲來提供高水平的轉(zhuǎn)換效率。雖然大多數(shù) DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓撲采用 PWM 技術(shù)來控制次級功率輸出，但 SAC 提供了一種優(yōu)雅的方法來解決限制 PWM 頻率的開關(guān)損耗挑戰(zhàn)。SAC 的目標是減少噪聲諧波的產(chǎn)生，從而通過更輕更小的組件來提高效率。低 EMI 減少了濾波組件的使用。這種類型的轉(zhuǎn)換器使用 MHz 量級的方波信號，遠高于經(jīng)典 PWM，并且幅度與輸出負載相匹配。

圖 1：SAC 轉(zhuǎn)換器的簡化布局（來源：Vicor）

圖2：系留無人機動力系統(tǒng)框圖（來源：Vicor）

Flyfocus 發(fā)言人強調(diào)了電源管理配置對項目成功的重要性?！皥D 2 顯示了我們使用 Vicor 模塊的配置：BCM6123 為無人機的內(nèi)部電子設(shè)備提供隔離和 400 VDC 的 48 VDC 總線電源。通過使用這項技術(shù)，我們能夠使功率轉(zhuǎn)換器部件的總重量達到 200 克左右?！?/p>

圖 3：堅固的塑料外殼中的地面控制系統(tǒng)，內(nèi)置電池可工作長達 6 小時（來源：Flyfocus）

系留無人機技術(shù)作為一種動力配置獲得了發(fā)展勢頭，它提供了高效率和低重量，使無人機設(shè)計人員能夠最大限度地提高有效載荷能力并減少系繩阻力。系留無人機正在市場上尋找公共服務(wù)任務(wù)的應(yīng)用，并在不同區(qū)域進行 24/7 監(jiān)視和監(jiān)控。

審核編輯 黃昊宇