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        快運定位無人機研究

        2018-01-17 10:42:40金振洲姚廣霆吉睿陽李俍畬
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2018年34期
        關(guān)鍵詞:無人機

        金振洲 姚廣霆 吉睿陽 李俍畬

        摘 要:在社會日益發(fā)展的今天,及時的、快速的精確短途運輸需求越來越大,如重要文件、急需藥品,在城際之間、在城市內(nèi)部的短途運輸,快運定位無人機可以自動定位,快速準(zhǔn)確的送達,滿足人們的需求。

        關(guān)鍵詞:短途運輸;無人機;自動定位

        中圖分類號:F259.2 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:2095-2945(2018)34-0059-02

        Abstract: Today, with the development of society, the demand for timely, rapid and accurate short-haul transportation is increasing. For example, important documents, urgently needed medicines, and short-haul transportation between cities and within cities can be located automatically by unmanned aerial vehicles (UAVs), thus meeting the needs of people with fast and accurate delivery.

        Keywords: short distance transportation; UAV; automatic positioning

        引言

        在社會日益發(fā)展的今天,及時的、快速的精確短途運輸需求越來越大,如重要文件、急需藥品,在城際之間、在城市內(nèi)部的短途運輸,快運定位無人機可以自動定位,快速準(zhǔn)確的送達,滿足人們的需求。譬如,某公司需要將一批珍貴文件檔案或是核心零件快速發(fā)放給下屬分公司,這就要求運輸快速、準(zhǔn)確、可靠。又或是珍貴藥品急需運往災(zāi)區(qū),乃至對于固定地域的精確制導(dǎo)巡邏,都可以運用本產(chǎn)品。當(dāng)今社會,很多需要緊急運輸?shù)恼滟F且價值巨大的物品,都可以用定位無人機進行運輸,提高社會運行效率,這一應(yīng)用前景廣大。

        1 快運定位無人機

        快運定位無人機的優(yōu)點是效率高,使用無人機作為載體,可以避免堵車等一系列問題,且裝上了GPS定位模塊,定位準(zhǔn)確。自己可以全程檢測,技術(shù)上已經(jīng)實現(xiàn)全部智能化,為了增加可靠性,也可以必要時人工手動操作。

        快運定位無人機的核心是GPS定位器,其中內(nèi)置了“GPS模塊”和“移動通信模塊的終端”。通過將GPS模塊獲得的定位數(shù)據(jù)通過移動通信模塊(GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò))傳到網(wǎng)站的一臺服務(wù)器,從而可以實現(xiàn)在電腦看查詢終端的地理位置。那么其原理是怎么工作的呢?GPS信號接收機對按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號進行捕捉,跟蹤它們的運行狀況,并進行放大、變換與處理,以便可以測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間,解譯導(dǎo)航電文,實時地計算出測站所在的三維位置,甚至三維速度和時間。在靜態(tài)定位中,PS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變,接收機則對GPS信號的傳播時間進行高精度測量,利用GPS衛(wèi)星在軌道上的已知位置,解算出接收機的三維坐標(biāo)。動態(tài)定位則是用GPS接收機測定一個物體運動過程中的相關(guān)信息再由軟件系統(tǒng)根據(jù)這些信息進行處理,計算運行軌跡。

        2 快運定位無人機工作原理探討

        由流體力學(xué)的基本原理可知,流動慢的大氣壓強較大,而流動快的大氣壓強較小。所以機翼的設(shè)計都是不對稱的,上表面比較凸出,而下表面比較平,使得大氣施加于機翼下表面的壓力比施加于機翼上表面的壓力大,從而產(chǎn)生升力。

        本產(chǎn)品所選的是旋翼式的升空方式,因為這樣更加的穩(wěn)定,也更方便垂直方向的起降,旋翼機的旋翼不與動力系統(tǒng)相連,由飛行過程中的前方氣流吹動旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力(像大風(fēng)車一樣),即旋翼為自轉(zhuǎn)式,這樣由空氣傳遞到機身上的扭矩很小,無需專門抵消,減少了動力方面的消耗。這樣的設(shè)計降低技術(shù)難度,增加了可靠性與性價比。

        本產(chǎn)品的創(chuàng)新點則主要在于其結(jié)構(gòu)形式,四個不論結(jié)構(gòu)還是半徑都相同的旋翼對稱分布在機體的四個方向,并處于同一高度平面,四個電機也對稱的安裝在飛行器的支架端,支架中間則用來安放飛行控制計算機和外部設(shè)備。降低發(fā)動機與旋翼葉片相互之間的依賴性,增加可靠性。

        四旋翼飛行器雖然只有四個輸入力,但卻是一種六自由度的垂直升降機,即擁有六個狀態(tài)輸出(如圖1所示)。

        3 快運定位無人機設(shè)計原則

        對于動力系統(tǒng)的設(shè)計,我遵循簡單實用的原則,為的是能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),數(shù)字化應(yīng)用。我采用無刷電機來提供核心動力。一頭固定在機架力臂的電機座,一頭固定螺旋槳,通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向下的推力。不同大小、負載的機架,需要配合不同規(guī)格、功率的電機,所以電機的選擇標(biāo)準(zhǔn)是效率,而非大小。

        我們的產(chǎn)品最大的創(chuàng)新在于全新的GPS定位模塊,它是一款功能強大的芯片模塊,原理圖如圖2所示。

        以前定位器都是復(fù)雜的一整套系統(tǒng),復(fù)雜,重量大,價格比較昂貴,我們的計劃是能把GPS集成到一小塊芯片上,僅僅作為一個信號接收和發(fā)出的作用,具體的定位工作由衛(wèi)星去完成,能夠改變以往無人機自己攜帶定位器自重過大,續(xù)航能力差的弊端,而具體的軌跡計算完全由終端中心計算機軟件完成。當(dāng)然,這對于芯片的集成度提出了很高的要求,但我認為這是未來的發(fā)展方向,集成化,小型化,物物相連,最大程度的降低成本。

        4 結(jié)束語

        就可行性而言,這套產(chǎn)品的可行性是完全可行的。我們的芯片對于定位檢測,和衛(wèi)星相連后發(fā)回的實時數(shù)據(jù)顯示,精準(zhǔn)度還是相當(dāng)高的,誤差均在1米以內(nèi),至于最優(yōu)軌跡的計算,目前軟件還是有些問題,但之后一定會得到解決。

        這套產(chǎn)品設(shè)計的初衷,我的考慮就是規(guī)?;瑪?shù)字化,所有的零件不應(yīng)該只是很獨特的,而應(yīng)該能實現(xiàn)規(guī)?;?、智能化生產(chǎn)。所有的環(huán)節(jié)設(shè)計,我們都是根據(jù)這一要求,用電力與效率,創(chuàng)造美好未來,真正的用數(shù)字化譜寫未來,讓生活更美好。

        參考文獻:

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        [3]翁丹寧.無人機物流配送的主要影響因素分析[J].產(chǎn)業(yè)觀察,2015(04):216-218.

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        [6]周琦.利用無人機送快遞的討論[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(02):43-44.

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