在上世纪九十年代之前,导航设备精度低体积大,没有小型发动机可以提供足够的动力,因此当时设计出的多旋翼飞行器体积都过大不适合实际应用。正如我上文分析的,尺寸巨大的多旋翼飞行器与传统固定翼飞机和直升机相比不具备优势,与多旋翼飞行器相比固定翼飞机和直升机能更好的匹配大尺寸的机体结构。在这之后的近30年中,小型多旋翼飞行器的发展受制于当时的技术限制没有取得什么进步,渐渐沉寂了下来。
到了上世纪九十年代之后,随着微电子技术及半导体研究取得了突破,体积小定位准确的导航系统被开发出来应用于实际,使设计小型多旋翼飞行器的技术障碍逐步扫清。此外,由于多旋翼飞行器的使用概念与军事领域的需求渐行渐远,它以遥控飞行玩具的身份再次走进了人们的视野中。虽然当时已经有了体积小可搭载的导航系统,但这些芯片噪声很大,而且不能实现数据实时交互,于是人们又花费了大量的时间去研究如何减小噪声的扰动。减低噪声需要复杂的反馈调节系统,因此需要高计算能力的单片机,可在当时的单片机运算能力有限,还无法满足降低噪声的反馈调节系统的需要。之后科研人员又耗费很多精力研究多旋翼飞行器的非线性系统模型,为多旋翼飞行器建模、设计控制系统、实现优化设计。所以,直到本世纪初期,真正稳定低误差的多旋翼无人机自动控制系统才被设计出来。
随着科技的进步在2005年开始多旋翼飞行器设计研究步入正轨,在生产制造多旋翼飞行器方面,一家德国公司于2005年挂牌成立,随后推出了md4-100型四旋翼飞行器,这是首例实际应用的电动多旋翼无人飞行器,随后几年推出的md4-200型四旋翼无人机系统,在全球民用无人机取得成功。
在技术开发方面,2005年之后四旋翼飞行器因为巨大的经济潜力始终保持高速发展,越来越多的科研人员开始研究多旋翼无人飞行器,并以自己的研究为依据设计制造多旋翼飞行器。相比之前几十年一直被各种各样技术瓶颈限制无法取得突破的多旋翼飞行器,瞬间热度飙升,成为时下热点科研领域,与此同时各国科研人员都相继开展了多旋翼飞行器研发工作,包括民间也有爱好者开始设计。
经过多年的技术积累,法国一家公司于2010年推出了玩具型的四旋翼飞行器,从而使多旋翼飞行器开启了商业化民用化时代。该四旋翼飞行器在全球玩具市场取得很大成功,这得益于它良好的飞行体验和趣味性。
第一,它采用了最新的光学测速技术,能够实时精确测量四旋翼飞行器高度旋翼转速,使得四旋翼能够在无风环境下实现空中悬停。
第二,极大的简化操控的难度,拥有良好的操控性,只需按下一个按钮就可以起飞。
第三,它可以通过移动终端来控制,如果做航拍使用拍摄的画面可以实时传回数据接收端,人机互动感很强烈。
第四,整个飞行器使用了一体化机身,并设计有安全飞行系统,不易发生故障安全系数很高。
第五,它上面安装了应用程序编程接口,技术人员为该多旋翼飞行器开发配套应用程序。它的先进性能和高市场占有率引发了一些同行业公司的关注。两年后,中国大疆公司推出的小精灵四旋翼飞行器正是参考了它的设计思路。随着新型传感器的出现,低价格高性能的新型传感器又一次降低了飞行成本提高了飞行器性能,成本已经降至八美元。无线数据传输技术以及高性能通信芯片也被用于传输图像信息,随着新世纪信息化水平的提高信息化能力完全可以满足几百米范围内的数据传输任务。与此同时,新型电池不断被开发出来的性能不断进步,使四旋翼飞行器在一般负载下,依然可以拥有10到30分钟的空中续航时间,已经基本可以满足日常生活中的应用需求。近年来以智能手机为代表的移动终端的普及同样促进了高能电池、高性能摄像头的急速发展和越来越低的成本,这些因素都使得多旋翼无人飞行器的发展更进一步。 与此同时,学术界也开始对多旋翼飞行器技术产生了浓厚的兴趣。在2012年,洛杉矶大学的一位教授发表了相关的演讲,该演讲对于整个多旋翼飞行器的发展来说也有着重要的价值,其充分展现了该飞行器在飞行以及信息递送方面的优势。这一充满数学理论的演讲得到了高度评价,它让世人意识到多旋翼飞行器是可以用于民用,而且这个时代已经到来并会越演越烈。 多旋翼无人飞行器的数学建模与matlab仿真(5):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_80633.html