多旋翼飞行器的关键技术及应用前景

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1、万方数据综述Survey《自动化技术与应用》2016年第35卷第9期多旋翼飞行器的关键技术及应用前景★魏丽娜，宁会峰，陆旺，韩晓静(兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州730050)摘要：为了进一步挖掘多旋翼飞行器的应用潜力，根据现有技术的发展陈述了其应用前景。文中首先详细介绍了多旋翼飞行器的研究现状，然后从硬件设计、算法设计和总体优化设计的角度分别分析了多旋翼飞行器进一步发展可采用的技术，最后，将技术与应用联系起来，陈述了未来多旋翼飞行器的应用前景。关键词：多旋翼飞行器；研究进展；关键技术；应用前景中图分类号：V279文献标识码：A文章编

2、号：1003—7241(2016)09—0001—04KeyTechnologiesandApplicationProspectsofMulti．．RotorAircraftWEILi-na,NINGHui-feng,LUWang，HANXiao-jing(CollegeofMechano-ElectronicEngineering，LanzhouUniv．ofSci．&Tech．，Lanzhou730050China)Abstract：Togetafurtherexplorationonthepotentialapplicationso

3、fthemulti-rotoraircraft,theapplicationprospectispresentedaccordingtothedevelopmentoftheexistingtechnology．Inthispaper,firstly,thepresentsituationoftheresearchonthemulti—rotoraircraftisintroducedclearly．Then，thetechnologyofthefurtherdevelopmentofthemulti-rotoraircraftisana

4、lyzedfromthehardwaredesign，thealgorithmdesignandtheoveralloptimizationdesign．Finally,thefutureapplicationprospectofmulti·rotoraircraftisindicated．Keywords：multi-rotoraircraft；researchprogress；keytechnology；applicationprospect1引言多旋翼飞行器是一种能垂直起降的飞行装置，和固定翼飞行器相比，它具有机械结构简单、成本较低

5、以及飞行稳定性好，可实时传输图像的特点⋯。美国DARPA(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency)于1992年率先提出了微型飞行器的概念。由于多旋翼飞行器结构紧凑导致相邻旋翼之间产生的扭矩可相互抵消，所以不需要采取安装反扭矩旋翼等其他措施来抵消电机的扭矩，它可直接使用空气动力来平衡自身的重量，而且动力利用率较高，能自主或遥控飞行脚。目前应用最广的是四旋翼飞行器，除此还有六旋翼和八旋翼飞行器等。在军事上，美国已经将多旋翼飞行器技术当做未来战争中的重要武器技术进行研究，并预测全世界对于其·基金项目：兰州理工

6、大学科创基金(编号$12)收稿日期：2015-08-18的需求将在短时间内迅速攀升[3-410在民用上，多旋翼飞行器可用于航拍，探测等。因此，越来越受到人的青睐。2多旋翼飞行器的研究现状瑞士联邦理工学院(EPFL)研究的重点是多旋翼的零部件设计和飞行控制吲，目标是实现室内外的完全自主飞行，2006年，0S4II(图1)在室内环境中已可以自主悬停控制。图10S4IITechniquesofAutomation＆Applications1万方数据Ⅸ自动化技术与应用》2016年第35卷第9期综述Survey美国宾夕法尼亚大学GRASP实验室致力

7、于室内飞行的飞行器，并完成了室内飞行器定位，多飞行器的协作，图像视觉与目标识别等飞行测试。由佐治亚理工大学研制的GTMARS【61主要是一款针对火星探测的小型旋翼飞行器系统(图2所示)，该飞行器具有较大的重量，能承受较大的载荷。能量不足时，飞行器可以降落在能量补充点自动完成能量补充。图2GTMARS斯坦福大学的飞行器STARMAC是以Draganflyer作为研究的基础平台并由MicroStrain的惯性测姿模块，超声波传感器和蓝牙通讯设备组成¨j。PC机和操纵杆组成了地面站系统，飞行器的位姿信息会通过机载的平台发送给地面站。机身的震动导

8、致对飞行速度和位姿的估计不精确，最后通过使用扩展卡尔曼滤波改善信息估计来提高其飞行性能。CyberTechnologies采用涵道螺旋桨来代替现在普遍使用的螺旋桨。采用圆柱形管道不仅可以在低速