北京航空航天大學：多旋翼飛行器從原理到實踐（65頁）.pdf

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1、北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE北北京京航航空空航航天天大大學學BEIHANG UNIVERSITY可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組RELIABLE FLIGHT CONTROL GROUP2023/9/251多多旋旋翼翼飛飛行行器器：從從原原理理到到實實踐踐第第九九講講 展展望望王王 培培北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/252大綱1.多旋翼的新設計2.多旋翼的新應用3.反無人機技術4.多旋翼的新發展北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/2531.多旋翼的新設計籠式多旋翼瑞士Elios

2、可碰撞多旋翼外有碳纖維保護罩，可以保護旋翼不被障礙物觸碰而導致墜機。不僅如此，輕量化的碳纖維保護罩在與物體碰撞時可以回彈或旋轉，利用接觸力進行避障。這種飛行器比較適用于檢測發電廠的鍋爐、大型壓力容器、貨倉液罐等密封、危險和無照明的空間。瑞士Elios可碰撞多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/2541.多旋翼的新設計可折疊多旋翼瑞士的蘇黎世大學和研究組EPFL合作開發了自適應折疊多旋翼，它在遇到不同形狀的空間或者洞口時，可以通過改變旋翼臂與機身的角度來變化多旋翼的形狀，以達到目的地?？烧郫B多旋翼穿越洞口可變形態北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研

3、研究究組組PAGE2023/9/2551.多旋翼的新設計全向多旋翼全向多旋翼是一種能夠朝任何方向飛行和盤旋的飛行器。蘇黎世聯邦理工學院研發的全向多旋翼原型機采用了十二個旋翼，而且每個都安裝在能360旋轉的機械臂上，保證這款多旋翼能夠在空中隨時調整飛行方向，實現真正的全向飛行。蘇黎世聯邦理工學院研發的全向多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/2561.多旋翼的新設計帶機械臂多旋翼以色列Tevel公司開發的水果采摘多旋翼配備了一個抓手、一組前置攝像頭及水果保護框。攝像頭通過算法可識別出成熟的水果，由多旋翼抓手進行采摘，然后放置到水果箱中。美國SkyMul公

4、司的SkyTy多旋翼配有可移動的機械爪，可自動捆扎交叉的鋼筋。SkyTy多旋翼系統由一個地面站、一架測繪多旋翼和多架鋼筋捆扎多旋翼組成。北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/2571.多旋翼的新設計帶機械臂多旋翼Mine Kafon Drone（MKD）多旋翼是一種專門為了追蹤以及安全引爆地雷的模塊化多旋翼。其最大的特點是通過更換不同的配件執行不同的任務，北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/2581.多旋翼的新設計系留多旋翼隨著多旋翼技術的發展，其缺點也逐漸突顯出來。一一是是安安全全可可靠靠性性問問題題：多旋翼可能因失控

5、飛出預期空域；所帶電池容量嚴重限制其無線傳輸功率，由此帶來了抗干擾性能差和通信能力不足等問題。二二是是續續航航時時間間和和有有效效載載荷荷與與各各個個行行業業的的需需求求還還有有差差距距。北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/2591.多旋翼的新設計系留多旋翼系留主要由多旋翼平臺，系留電纜和系留平臺組成。其中系留平臺主要由直流高壓電源和發電機組成。系留電纜一方面可以在物理上對多旋翼進行拖拽，另外一方面可以將地面上的電能和控制信號持續輸送到多旋翼上。卓翼智能系留多旋翼結構組成北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25101.

6、多旋翼的新設計系留多旋翼系留多旋翼無人機可以分為固定式平臺系留和移動式平臺系留。固定式平臺系留常用于定點區域內的監視、偵察、通訊等；移動式平臺系留多旋翼應用更加靈活，可以裝載在車輛、坦克和艦船等，并可以按一定的速度跟隨平臺飛行執行任務。移動式平臺系留北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25111.多旋翼的新設計固定翼-多旋翼復合式飛行器固定翼-多旋翼復合式飛行器（Convertiplane）又稱垂直起降固定翼，這種多旋翼是在固定翼兩側機翼的前后方各安裝一個定距螺旋槳（通常為四個），為飛行器提供垂直起降所需拉力。在機尾，或機頭部位安裝推力或拉力螺旋槳，提供平

7、飛階段的動力。JOUAV推力和拉力式垂起固定翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25121.多旋翼的新設計固定翼-多旋翼復合式飛行器復合式飛行器按動力可劃分為三類：油動垂直起降固定翼、油電混合垂直起降固定翼、電動垂直起降固定翼。油動、油電混合、電動固定翼-多旋翼復合式飛行器北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25131.多旋翼的新設計尾坐式多旋翼尾座式（Tailsitter）多旋翼是多旋翼與固定翼飛行器的另一種組合，它與固定翼-多旋翼復合式飛行器有所不同。尾座式多旋翼起飛時機頭朝上，機身四周的旋翼為飛行器提供拉力，待

8、飛行器起飛到預定高度后，飛行器改為機頭向前平飛，此時旋翼為飛行器提供前飛動力。優優點點：旋翼氣流不會與機翼相互干擾；缺缺點點：是在起飛和降落時，受側向風影響較大，容易傾倒。北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25141.多旋翼的新設計尾坐式多旋翼X-Hawk尾座式多旋翼Quantix Recon尾座式多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25151.多旋翼的新設計升力翼多旋翼升力翼多旋翼（Lifting-wingMulticopter是一種翼身融合體（升力翼）與多旋翼的組合構型，旋翼槳盤平面與升力翼呈固定安裝角度（

9、比如：3045度左右。相比傳統固定翼和固定翼-多旋翼復合式飛行器，升力翼多旋翼的短小機翼和強勁的旋翼，使之具有較強的抗風性能。北航可靠飛行研究組設計的升力翼多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25161.多旋翼的新設計升力翼多旋翼升力翼多旋翼可以從懸停狀態平滑地過渡到高效前飛狀態。在前飛過程中，多旋翼可提供無人機的前飛動力和部分升力，而另一部分升力由升力翼提供。優化的設計降低了多旋翼的重心，增強了穩定性。北京航空航天大學可靠飛行控制研究組通過實驗對比，在一定巡航速度范圍內，升力翼相比傳統構型多旋翼的功耗可降低50%左右。升力翼多旋翼飛行過渡示意圖北京

10、航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25171.多旋翼的新設計升力翼多旋翼VERTIKUL 2升力翼多旋翼融合了多旋翼和固定翼的優勢，可由垂直模式直接過渡到平飛模式，相對常規多旋翼具有高速、長航程等優勢。VERTIKUL 2升力翼多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25181.多旋翼的新設計雙旋翼雙旋翼是在多旋翼的基礎上發展而來，主要采 用 旋 翼 傾 轉 控 制 技術，實 現 多 種 飛 行 動作，其體積較小、續航時 間 長。零 零 科 技 的Falcon雙旋翼采用全新的V型雙旋翼動力系統，可顯著提高其續航能力和飛

11、行器的靈活性。Falcon雙旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25191.多旋翼的新設計雙旋翼極飛V40矢量動力雙旋翼農業無人機在性能與能源使用效率方面有明顯優勢，通過多重空氣動力學優化，V40雙旋翼下方風場變得更為集中，有效提升了施藥穿透力。極飛V40矢量動力雙旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25201.多旋翼的新設計多棲多旋翼多棲多旋翼是多旋翼深度發展的產物，它是飛行器與車輛的融合，能夠在空中飛行，也能像車輛一樣在地面行駛，或者在水中航行。Robotic Research LLC的一款Pegasus

12、Mini可變形機器人是飛行器和陸地車輛的組合。用途主要包括檢查、營救、執法、公共安全以及管道檢測、石油和天然氣探測等方面。Pegasus Mini可變形機器人北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25211.多旋翼的新設計多棲多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25221.多旋翼的新設計多棲多旋翼HexH2O 是 QuadH2O 無 人機公司研發的一種可進行航拍又能降落在水面上拍攝水下畫面的兩棲多旋翼。它的機身主要是環氧纖維/碳纖維，可以為其提供降落在水面的浮力。HexH2O多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控

13、控制制研研究究組組PAGE2023/9/25232.多旋翼的新應用飛行器從誕生至今一百多年，在材料、電池、飛控等諸多方面都有了巨大的突破和革新，并逐漸在社會各領域發揮著越來越重要的作用多旋翼按用途可分為民用多旋翼和軍用多旋翼，民用多旋翼按行業可劃分為消費級和工業級。15.3516.3611.9611.967.287.126.885.01117.08就業比例航空拍攝電力巡線地理信息測繪農業植保消防警用培訓應急救援物流運輸其他中國AOPA民用無人機駕駛員報告（2020年）北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25242.多旋翼的新應用民用多旋翼民用多旋翼消費級多

14、旋翼工業級多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25252.多旋翼的新應用民用多旋翼民用多旋翼消費級多旋翼工業級多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25262.多旋翼的新應用民用多旋翼（1 1）航航拍拍多多旋旋翼翼傳統航拍作業主要使用有人機，空域申請、飛行器維護保養、起降場地的協調都會消耗大量的人力財力。多旋翼的出現越過了這一困難，易操作、免維護、價格低等優點讓多旋翼受到了業內外人士的青睞。大疆創新無人機公司的Mini SE北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25272.

15、多旋翼的新應用民用多旋翼專業級航拍多旋翼主要應用于影視拍攝，Flying Pictures公司的Ultra最大起飛重量為110kg，最大載荷高達60kg。Ultra可下掛載荷也能置頂載荷，用于滿足不同的拍攝要求。（1 1）航航拍拍多多旋旋翼翼Flying Pictures Ultra多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25282.多旋翼的新應用民用多旋翼多旋翼穿越機體積小，能在障礙物之間自如穿梭，并能做出多種特技飛行動作經常被用來競速。部分穿越機上安裝了攝像機，它不但能拍高速度感的畫面，也能輕松跟上高速運動的對象。（2 2）多多旋旋翼翼穿穿越越機機挑

16、戰不可能節目片段鏡頭大疆FPV穿越多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25292.多旋翼的新應用民用多旋翼多旋翼足球在無人機界是一項創新性的無人機競賽。競賽中所使用的多旋翼屬于籠式多旋翼，將球形保護罩安裝在多旋翼上，并在保護罩上搭配不同顏色的燈帶以區分隊別，隊員使用遙控器控制多旋翼穿越對方的“球門”得分。（3 3）多多旋旋翼翼足足球球多旋翼足球比賽現場北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25302.多旋翼的新應用民用多旋翼基于自動機場的Tando室內無人機系統由以色列Indoor Robotics開發，無人機“機

17、場”安裝在天花板上，供多旋翼待命和充電。該多旋翼通過光學和熱成像攝像頭，可以360度掃描周圍的環境。（4 4）室室內內安安防防多多旋旋翼翼Tando室內無人機系統北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25312.多旋翼的新應用民用多旋翼亞馬遜旗下Ring發布的“Ring Always Home Cam”多旋翼是一款安裝了攝像頭的小型值守多旋翼。（4 4）室室內內安安防防多多旋旋翼翼Ring Always Home Cam多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25322.多旋翼的新應用民用多旋翼無人機燈光秀表演通常使用

18、四旋翼。在表演前需要事先編好每架四旋翼的飛行軌跡和位置，以及對燈光的控制。（5 5）燈燈光光秀秀表表演演多多旋旋翼翼深圳大漠大智控技術有限公司制作燈光秀表演現場北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25332.多旋翼的新應用民用多旋翼民用多旋翼消費級多旋翼工業級多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25342.多旋翼的新應用民用多旋翼農農（1 1）農農林林畜畜牧牧多多旋旋翼翼大疆T20植保多旋翼林林大疆多旋翼林業作業傳統的小龍蝦投喂方式主要是人工行走喂料或者劃船進入蝦田中喂料，勞動強度大，播撒不均勻。使用多旋翼進行播

19、撒投喂，可快速提高投喂效率，大大減少了成本消耗和人工對秧苗的踩踏。冬季牧民需要攜帶牧羊犬乘坐直升機在山頂空降，從山上徒步將羊群趕下來。多旋翼起飛迅速、機動性好，可以快速找到羊群的位置，可為牧民節約了大量時間。畜畜牧牧北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25352.多旋翼的新應用民用多旋翼農農林林大疆T20植保多旋翼大疆多旋翼林業作業北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25362.多旋翼的新應用民用多旋翼多旋翼巡線可以大幅減少人力巡線成本，縮短巡線時間，提高巡線效率。（2 2）電電力力巡巡線線多多旋旋翼翼大疆多旋翼電力作

20、業北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25372.多旋翼的新應用民用多旋翼美團配貨多旋翼（3 3）物物流流多多旋旋翼翼優勢效率高空中運輸距離短節省人力和時間成本不足初期投資成本高技術還不夠成熟安全問題迅蟻多旋翼物流系統北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25382.多旋翼的新應用民用多旋翼（4 4）載載人人多多旋旋翼翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25392.多旋翼的新應用民用多旋翼Volocopter載人多旋翼（4 4）載載人人多多旋旋翼翼CityAirbus載人多旋翼Jo

21、byAviation載人多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25402.多旋翼的新應用民用多旋翼多旋翼通過圖像傳輸設備，可在空中對復雜地形和復雜建筑結構進行火災隱患巡查、現場救援指揮、火情偵測及防控。此外，多旋翼反應速度快、偵察范圍廣、風險系數低，且不受地形限制，為抗洪救災提供強大援助。同時還能夠拋投物資、支持應急通信等。（5 5）消消防防救救援援多多旋旋翼翼億航消防多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25412.多旋翼的新應用民用多旋翼多旋翼氣體監測系統在面向室內有害氣體泄漏場景中，可對泄漏情況進行快速檢

22、測，便于工作人員及時疏散人群，確保安全。在管道巡檢場景中，可使用多旋翼搭載相關設備在更近的距離內實現對管道泄漏點的精準檢測。（6 6）測測繪繪勘勘探探多多旋旋翼翼大疆多旋翼與可飛科技大氣移動監測設備搭配北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25422.多旋翼的新應用民用多旋翼具有超聲定位和視覺定位等功能的多旋翼，搭載監測設備對水電站豎井內人工不可到達的部位進行檢查，可以及時監測和準確研判豎井病害，迅速開展修繕工程，穩定豎井結構，增加其使用年限。（6 6）測測繪繪勘勘探探多多旋旋翼翼ExynAero勘探多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組

23、PAGE2023/9/25432.多旋翼的新應用民用多旋翼SPH Engineering公司的多旋翼和探地雷達集成系統，可對土壤，巖石，冰或淡水進行精準探測。該系統不僅可以替代人員去勘探危險和人員不便勘探的地形，還可以最大程度地減少人工勘探時發生的測量誤差。（6 6）測測繪繪勘勘探探多多旋旋翼翼SPH Engineering探地多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25442.多旋翼的新應用民用多旋翼照明多旋翼通常采用系留方式，在多旋翼上搭載高功率探照燈，為地面提供長時間的照明。傳統照明需要提前布線且照明地點固定，通常受限于光照范圍廣、可移動和環境適應

24、性強等優勢，適合野外長時間照明。（6 6）照照明明多多旋旋翼翼AF-L100 系留無人機北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25452.多旋翼的新應用軍用多旋翼無人機具有低成本、低損耗、零傷亡、高機動、起降方式多樣和可重復使用等諸多優勢。世界上許多國家已經將無人機應用于偵察、監視、通信中繼、電子對抗、制導、戰果評估和對地（海）攻擊等領域?！癇ug”微型多旋翼“Songar”武裝多旋翼北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25463.反無人機技術無人機探測技術無人機探測技術綜合利用各種傳感器來“發現”目標，利用測量目標無人

25、機的物理屬性（如光學特性、熱學特性、聲學特性）達到識別目的。主主要要不不足足主主要要優優勢勢/特特點點反反制制技技術術耗電多，存在近距離盲區，漏警率高，難以探測“低慢小”無人機探測距離遠，可探測處于無線電靜默的無人機雷雷達達受環境和能見度影響較大能攝像取證能探測無線電靜默無人機光光電電/紅紅外外對無線電環境要求較高不受低慢小目標特性影響，探測成功概率高無無線線電電偵偵察察北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25473.反無人機技術無人機反制技術無人機反制技術主要有軟殺傷和硬殺傷兩大類。軟殺傷主要通過干擾數據通信和衛星導航定位系統以及接管飛行控制系統等手段，

26、使目標無人機的電子元件失去作用，致使其無法執行任務，達到削弱戰斗能力的目的。硬殺傷主要運用導彈、高炮（高射機槍）、高能激光、高功率微波等手段，直接摧毀目標無人機。北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25483.反無人機技術無人機反制技術1 1.軟軟殺殺傷傷軟殺傷導航誘騙導航干擾拒絕服務攻擊軟件攻擊傳感器攻擊硬殺傷傳統防空武器導彈高射炮高射機槍高能武器高功率微波武器高能激光武器北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25493.反無人機技術反無人機裝備1 1.干干擾擾阻阻斷斷類類型型美國海軍陸戰隊輕型防空綜合系統（LMADI

27、S）俄羅斯“Sapsan-Bekas”機動式反無人機系統Dronekiller手持式反無人機武器北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25503.反無人機技術反無人機裝備2 2.直直接接摧摧毀毀類類型型洛克希德馬丁公司的先進高能激光設備（ATHENA，The Advanced Test High Energy Asset），是一種地面機動式激光武器。在獲得無人機航跡后，通過指揮控制系統引導操作人員操作激光武器完成轉向、獲取、跟蹤并擊落無人機。北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25513.反無人機技術反無人機裝備2 2.

28、直直接接摧摧毀毀類類型型緊湊型激光武器系統（CLWS）雷神公司的高能激光武器系統（HELWS）反無人機防御系統（AUDS）電磁脈沖武器系統“無人機子彈”（DroneBullet）北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25523.反無人機技術反無人機裝備Fortem DroneHunter攔截型無人機2 2.直直接接摧摧毀毀類類型型金雕捕捉無人機北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25533.反無人機技術反無人機技術目前主要呈現出如下發展特點：從概念向工程轉變；從面殺傷到點殺傷；加大對反無人機蜂群的研制力度。北京航空航天大

29、學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25543.反無人機技術無人機網絡安全信息物理系統（Cyber-Physical Systems，CPS）是一個集綜合計算、網絡和物理過程的綜合系統。無人機網絡屬于信息物理系統。無人機通信主要基于無線網絡。同時，為保證無人機的自主控制，傳感器會向系統控制器持續地發送數據。在實際飛行中，網絡控制系統將直接暴露與外界，給惡意網絡攻擊提供了機會。為實現無人機的廣域應用和良性發展，無人機的網絡安全不容忽視。北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25553.反無人機技術無人機網絡安全常見的網絡攻擊模式重放攻擊

30、拒絕服務攻擊虛假數據注入攻擊無人機安全保密關鍵技術無人機網絡抗干擾技術無人機網絡密鑰管理技術無人機安全組網技術北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25564.多旋翼的新發展多旋翼的發展已進入成熟穩定期，但技術的推陳出新讓人們對多旋翼提出了更高的要求，主要體現在以下幾個方面。自主性安全性集群性有序性多樣性北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25574.多旋翼的新發展安全性安全性正從硬件可靠性發展到軟硬件適航性。多旋翼屬于小型的復雜系統，應該從系統工程的角度的設計，保障飛行的安全?；谀Ｐ偷南到y工程的定義：基于模型的系統工

31、程是對系統工程活動中建模方法應用的正式認同，使建模方法支持系統要求、設計、分析、驗證和確認等活動，這些活動從概念性設計階段開始，貫穿了整個壽命周期階段?；谀Ｐ偷南到y工程擬在利用先進的系統建模語言代替自然語言，從而消除不確定性、歧義性和不可計算性等。安全性北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25584.多旋翼的新發展自主性自主性集中體現在以GNSS為主的程序控制發展到以視覺感知為主的自主智能控制。近年來，多旋翼的視覺系統伴隨著深度學習理論及機載計算芯片得到了極大的發展，主要用于識別、跟蹤、環境地圖感知、位置獲取等方面，極大地提高了無人機的自主能力。通過智能

32、自主感知，多旋翼可以在無衛星導航環境下跟蹤目標或躲避障礙物，提高安全性。同時，可以降低對操控人員水平的要求和減少工作量。自主性北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25594 多旋翼的新發展4.2自自主主性性典典型型場場景景控控制制感感知知決決策策描描述述等等級級可以利用攝像機（無衛星導航設備）遠距離飛行且能自動返航。四旋翼一個電機故障時，可以安全著陸期望具有精確、魯棒三維軌跡跟蹤能力感知障礙、危險、目標能力，環境變化檢測，實時建圖危險規避，實時路徑規劃與再規劃，事件驅動決策，任務改變的魯棒響應實時避障/事件檢測，路徑規劃4可以評估自身健康狀態，分析故障產生

33、原因。六旋翼一個電機故障時，可以返航魯棒飛行控制器，針對故障、任務和環境變化的重構或自適應控制大多數健康和狀態感知，軟硬件故障檢測健康診斷，有限適應，機載保守和低級別決策，執行預編程的任務故障/事件自適應3靠攝像機（無衛星導航設備）完成懸停，著陸和跟蹤。提前報告故障如遙控器故障，傳感器故障和動力系統故障等同等級1自身傳感和狀態估計（無外部系統參與）。具有健康評價能力，能提前感知故障并進行失效保護。感知和態勢認知由飛控手判斷同等級1與外部系統獨立的導航（無衛星導航設備）2利用衛星導航設備，可以懸停、跟蹤目標?？梢詸z測遙控器故障、衛星導航設備、電子羅盤故障或電池電量高低?？梢酝ㄟ^模式切換實現安全著

34、陸由飛控系統計算控制指令大部分傳感和狀態估計由多旋翼完成。簡單的健康傳感。感知和態勢認知由飛控手判斷預編程或上傳飛行計劃（航路點、參考軌跡等）。由地面站或飛控手進行分析、規劃和決策。簡單的失效保護自動飛行控制1可以由飛控手控制完成懸停、著陸和跟蹤目標任務由飛控手給出控制指令基本的傳感可能由多旋翼完成；所有數據由飛控手處理分析所有制導功能大都是由飛控手完成的遙控0北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25604.多旋翼的新發展集群性集群性體現在從多人操控單機發展到單人操控多機。集群性是一種化整為零的問題解決思路，極大提高了任務解決的可靠性和設備的可維護性。多無

35、人機通常是具有相同結構的飛行器，在執行任務過程中，即使部分無人機損毀也不會導致任務失敗，因為飛行器同構，維修替換也相對容易。通過調整無人機的數量來適應不同的任務，因此集群無人系統可擴展性較強。集群性北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25614.多旋翼的新發展有序性有序性體現在個體無序飛行到集群有序的交通管控。通過對整個低空的無人機運行的安全和風險進行評估，并對低空的無人機進行有效規劃，保證它們合理有序飛行，從而促進無人機行業健康發展。為了適應新發展，世界各國針對低空無人機空中交通管理開發了新框架。美國：無人機系統交通管理框架（UTM，Unmanned A

36、ircraft System Traffic Management）歐洲航空安全局：公共無人機飛行系統（U-Space）中國：無人機運行管理（UOM，UAS Operation Management）系統有序性北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/25624.多旋翼的新發展多樣性多樣性體現在從單一形態的多旋翼發展到多功能多形態的多旋翼，以適應不同的應用需求。多樣化的一個重要條件是載荷和接口的標準化。美國：Standardization Roadmap for Unmanned Aircraft System 中國：GB/T 38058-2019 民用多旋翼無

37、人機系統試驗方法多樣性北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE2023/9/2563本講小節（1 1）多多旋旋翼翼的的新新設設計計介紹多旋翼的多種構型。（2 2）多多旋旋翼翼的的新新應應用用多旋翼的應用場景越來多，而且還在不斷擴展。（3 3）反反無無人人機機技技術術介紹反無人機技術，羅列各國反無人機裝備。目前，反無人機技術最大的挑戰是反反無無人人機機蜂蜂群群。（3 3）多多旋旋翼翼的的新新發發展展主要體現在安安全全性性、自自主主性性、集集群群性性、有有序序性性、多多樣樣性性。北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE北北京京航航空空航航天天大大學學BEIH

38、ANG UNIVERSITY可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組RELIABLE FLIGHT CONTROL GROUP研 究 組 公 眾 號B 站 官 方 賬 號R f l y 官 網優 酷 賬 號視頻號北京航空航天大學可可靠靠飛飛行行控控制制研研究究組組PAGE多旋翼飛行器設計與控制實踐ISBN9787121377648相關書籍R E L A T E DB O O K S多旋翼飛行器設計與控制實踐ISBN9787121377648多旋翼飛行器從原理到實踐ISBN9787121454158組組裝裝試試飛飛開開發發實實踐踐理理論論研研究究多旋翼無人機遠程控制實踐ISBN9787121447129開開發發實實踐踐多旋翼飛行器設計與控制ISBN9787121312687理理論論研研究究