未来系留无人机及无人机的市场将出现大幅增长

正如市场分析公司 Technavio 所说，预计在不久的将来，系留无人机和无人机市场将增长 70%。

Flyfocus 是一家地面连接无人机的设计和制造公司，已成功在有效载荷、飞行时间和安全基础上优化了他们最新的系留无人机。

系留无人机具有数据传输速度快、电池连续充电、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达 70 米的高度。

在 EE Times 采访中，Flyfocus 的发言人指出，应用还包括安全和监控。他们在延长飞行中“连接”的能力在特殊需要的情况下提供了一个应急电信网络。随着应用需求开始引起更大的兴趣，设计要求必须满足高度要求的附加功能，例如操作扩展，因此更出色的耐候性，但最重要的是，要有足够的电源和安全系统来保护无人机免受黑客攻击。

为什么是系留无人机？

系留无人机的技术发展为边境巡逻、直播活动、临时通信塔、低空卫星监视等开辟了新的可能性。但许多应用程序肯定正在开发中。

系留无人机的出现始于 2016 年，因为它们参与了军事系统。系留无人机是一种系在地面上的无人驾驶飞行器。它由地面上的基站和无人机组成，无人机通过系绳（电缆）连接到基站。无人机可以远程操作以执行特定任务。系留无人机可用于各种应用，尽管它们中的大多数都专注于空中观察和电信。特别是，由于系留连接的可靠性，系留无人机非常适合数据捕获和遥测。

通过从系留无人机开始并向后跟踪电缆连接，任何人都可以随时了解所有者是谁。从表面上看，这似乎是次要的安全，但皮带本身的形象，加上主人的确定性，可以让附近的人放心。但是，连接线对机主来说也有好处：如果飞行系统突然失控，系留的无人机将永远无法迷路和迷路。

能源管理

系留无人机的主要挑战之一是涉及转子驱动电机和控制电子设备的电源管理。电力流经长电缆会引入必须补偿的传输损耗。电缆（传输线）的目的是将无人机保持在预定高度并保证电力和数据传输。对厚度和长度的限制也与应用有关。每条传输线可以被认为是由无限长 Δx 的无限元素组成，每个元素都相当于一个包含无限电感、电容、电阻和电导的电路。传输线的正确模拟允许定义参数。在波长与导体尺寸相当的频率下，导体中的电磁场传播现象变得显着。在这些频率下，两点之间的电气连接不能再用集中参数系统来描述，而必须使用分布参数方法来描述。我们可以看到沿传输线的电压和电流由一对沿相反方向传播的波组成。

以特斯拉的方式思考，提供低损耗的可能性是采用可以通过电缆传输的高压，然后在无人机内部以所需的电平执行电力转换。高直流电压会降低在系绳中流动的电流。显然，重量是选择 DC/DC 组件的关键因素。

固定比率总线转换器模块

Flyfocus 使用 Vicor 的转换器技术，特别是通常提供 98% 效率的 BCMx 模块，能够在 48V 和 400 VDC 的输入电压下提供 1,750 W 的功率。BCM 采用 ChiP 或 Vicor 集成适配器 (VIA) 封装，可简化冷却并提供集成 PMBus 控制、EMI 滤波和瞬态保护。这些转换器是固定比率器件或称为总线转换器并且不包含输出电压调节，这一事实确保了高效率。这些类型的转换器适用于双向功率转换。

Vicor 的 BMC 系列采用正弦振幅转换器 (SAC) 拓扑来提供高水平的转换效率。虽然大多数 DC/DC 转换器拓扑采用 PWM 技术来控制次级功率输出，但 SAC 提供了一种优雅的方法来解决限制 PWM 频率的开关损耗挑战。SAC 的目标是减少噪声谐波的产生，从而通过更轻更小的组件来提高效率。低 EMI 减少了滤波组件的使用。这种类型的转换器使用 MHz 量级的方波信号，远高于经典 PWM，并且幅度与输出负载相匹配。

图 1：SAC 转换器的简化布局（来源：Vicor）

图2：系留无人机动力系统框图（来源：Vicor）

Flyfocus 发言人强调了电源管理配置对项目成功的重要性。“图 2 显示了我们使用 Vicor 模块的配置：BCM6123 为无人机的内部电子设备提供隔离和 400 VDC 的 48 VDC 总线电源。通过使用这项技术，我们能够使功率转换器部件的总重量达到 200 克左右。”

图 3：坚固的塑料外壳中的地面控制系统，内置电池可工作长达 6 小时（来源：Flyfocus）

系留无人机技术作为一种动力配置获得了发展势头，它提供了高效率和低重量，使无人机设计人员能够最大限度地提高有效载荷能力并减少系绳阻力。系留无人机正在市场上寻找公共服务任务的应用，并在不同区域进行 24/7 监视和监控。

审核编辑 黄昊宇