自发电仿生风筝系统研究_王子涵.pdf
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1、2023年9期众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application自发电仿生风筝系统研究王子涵1,丁文斌1,徐伊可1,鲍润成1,李金伟1,张鑫1,2*,马国利1,2(1.滨州学院 航空工程学院,山东 滨州 256600;2.山东省航空材料与器件工程技术研究中心,山东 滨州 256600)无人机在日常生活与军事领域的应用相当广泛,例如日常检测、边境侦查和航空测绘等。但无人机存在续航时间短、伪装效果不佳等问题。为解决该问题,结合风筝发电设计了自发电仿生风筝系统,风筝在空中飞行时利用风能与太阳能发电,并不间断地提供给风筝上的任务载荷,进行长时间的工作,同时
2、借助风筝的长久驻空能力,完成相应的检测、侦察等任务,例如信息侦查、地形勘察和图像传感等。结合仿生技术,使风筝能够在空中实现隐蔽伪装。在测试中,风筝达到一定空中高度就可稳定飞行,不需要人为长时间操作,便可在地面一直读取检测的数据,做到实时、不间断和长时间监测侦察。同时,又充分地利用了清洁能源,达到了节能减排的效果。1总体方案设计本设计基于仿生空中无人侦察监测系统,通过利用无人飞行器上的相关装置,研究一款在高空利用风能进行发电并进行相关任务的风筝装置。利用风筝作为载体,合理地搭载发电系统与机载检测设备,进行空中作业。该装置通过 STC89C52 单片机芯片实时检测各个供电支路的电能状态数据,根据所
3、处环境条件来选择不同的发电方式。风能发电供电装置,包括扇叶、基金项目:全国大学生创新创业训练计划项目(S202110449100)*通信作者:张鑫(1982-),女,博士,副教授。研究方向为第一性原理计算、无人机智能控制。摘要:为提高无人空中侦察的续航时间与稳定性,达到对地面与近地上空的实时监测。采用风筝飞行器为载体,打造自发电仿生风筝系统,并对自发电空中无人侦察监测系统进行研究。自发电仿生风筝系统通过利用风能和太阳能发电,供给任务载荷,进行相关的空中作业。风能发电装置,由水平风力发电机与垂直风力发电机构成,能够高效利用风能,同时搭载太阳能电池板,充分利用 2 种绿色清洁能源,实现电能持续供给
4、,使任务载荷长时间工作。结果表明,通过对清洁能源的利用与储存,并结合风筝飞行器的飞行稳定性,能够实现自发电仿生风筝系统的长航时飞行和连续作业。利用该系统续航时间长、自主供能和伪装便捷的特点在边境等地区实现监测侦察等任务,在日常生活和军事上具备广泛的应用前景。关键词:无人侦察监测;风筝系统;长航时;自主供能;伪装便捷中图分类号:TM315文献标志码:A文章编号:2095-2945(2023)09-0036-04Abstract:In order to improve the endurance time and stability of unmanned aerial reconnaissanc
5、e,real-time monitoring ofground and near-ground air is achieved.Using the kite aircraft as the carrier,the spontaneous electric bionic kite system is built,and the self-generated air unmanned reconnaissance and monitoring system is studied.The spontaneous electric bionic kite systemuses wind and sol
6、ar energy to generate electricity,supply mission load and carry out related air operations.Wind power generationdevice,which is composed of horizontal wind turbine and vertical wind power generation mechanism,can make efficient use ofwind energy and solar panels at the same time,make full use of two
7、 kinds of green and clean energy,realize continuous powersupply and make mission load work for a long time.The results show that the long flight and continuous operation of thespontaneous electric bionic kite system can be realized through the utilization and storage of clean energy and the flight s
8、tabilityof the kite aircraft.The system takes advantage of the characteristics of long flight duration,independent energy supply andconvenient camouflage to achieve monitoring and reconnaissance tasks in border areas,and has a wide application prospect indaily life and military.Keywords:unmannedreco
9、nnaissanceandmonitoring;kitesystem;longvoyage;autonomousenergysupply;convenientcamouflageDOI:10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.09.00936-众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application2023年9期对风装置、传动装置和发电机,搭配太阳能电池板,保证电能的持续供给。优化风筝结构,使风筝平稳飞行且发电装置稳定发电,提高风能利用率。通过发电设备,源源不断地将电能输送给单片机、摄像头和传感器等任务载荷,在空中完成相应操作任务。自发
10、电仿生风筝系统不仅能在空中充分利用清洁能源发电,并且还能提供给机载装置使其各设备进行工作,对地对空进行长时间侦擦与检测。利用该系统续航时间长、自主供能和伪装便捷等特点,在边境等地区实现监测侦察等任务,尤其在军事上具备广泛的应用前景。在测试中,风筝在空中达到一定高度就可稳定飞行,不需要人为长时间操作,便可在地面一直读取检测的数据,做到不间断检测。在不间断检测的同时,又充分地利用了清洁能源,达到了节能减排的效果。解决风筝的稳定性是一难题,风筝的空中摇晃会导致地面接收数据不稳定,所以风筝在空中平稳尤为重要,为保证信号的传输,必须采用平稳性强,受风波动影响小的风筝。同时为保证风筝的伪装效果,要尽可能减
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