救生系留無人機獲得動力及通訊性能提升

使用系留無人機系統的想法看起來不太適宜，但事實上，它們執行大量任務的能力都比自由飛行的無人機强。

系留無人機並不是一個新概念，但其過去的成功應用常常會受電力和通訊不足的阻礙。 隨著最近的一些科技突破，這種情況似乎會有所改變。

涉及操作便捷性和連續工作時長時，這類無人機比自由飛行的無人機更有優勢，它們不需要訓練有素的飛行員，而且它們也不受聯邦航空局針對自由飛行的無人機實施的有關飛機安全的規定等的約束。

這些特點使其成了很多應用的理想選擇，從軍情觀察、安全監控到攝影，甚至是提高農業生產效率等，無所不包。

有一個它們可大顯身手的特殊領域：為緊急情况現場急救人員提供一款操作簡單的工具，以便與醫療機構及人道主義服務機構保持通訊。

為緊急救援人員提供真正值得使用的實地無人機的兩個關鍵方面是為它們提供動力以實現長期飛行和最佳通訊技術。

連接性的突破

瑞士系留無人機公司 Fotokite 在英國進行的 Virgin Media O2 無人機試驗過程中，取得了一項相關性極高的通訊技術突破。

在一系列測試的第一項測試中，應急回應團隊能够在既定情况下迅速將一架系留無人機發射至 50 米以上的空中。 這就意味著現場應急人員不僅可迅速評估整個緊急情况，而且還可通過 5G 網路與其它地方的團隊溝通。

該試驗幫助我們更好地瞭解了在創傷現場以及難以到達的偏遠位置進行急救服務時如何使用 5G 連接。

Fotokite Sigma 系留系統已成功測試，其可從地面基站接收 5G 網路連接，並通過智慧平板電腦將實时資料傳輸給現場急救人員和當地醫院團隊。 此外，系留無人機還顯示了兩分鐘的快速設定時間。

系留無人機在搜救任務中特別實用。 悲劇發生時，無人機是收集現場資訊的快速高效途徑。 配備了雷達和熱感測器的無人機可為現場急救人員提供必要資訊，以評估特定災難範圍以及定位被困倖存者。

系留無人機用於即時新聞、攝影和電影製片科技的案例越來越多。 它們比輕型飛機或直升機更划算、更容易部署，在現場也更安全。

系留無人機不能覆蓋大片區域，但它們可以收集資料，修復地圖錯誤，並可監控人口密度和水位。 此外，它們也可用來分析天氣模式，尤其是龍捲風和颶風。

它們還可通過近紅外感測器監控農作物，檢測作物的健康狀況，使農民能够對化肥或殺蟲劑的投入做出必要的調整，以種出更好的莊稼。 這是一種更有針對性的農用化學品使用，而不是可能會破壞環境的霰彈槍爆炸科技。

供電

所有這些系留無人機功能都很出色，它們可以在空中停留很長時間，停留的時間遠比飛行時間有限的自由飛行無人機長。

所以這裡的訣竅是為無人機提供持續停留在空中所需的能量，這就是系線科技大顯身手的地方。

日本 Fukaden 公司製定了一種供電方案，為其系留無人機設計的移動通訊基站進行供電。 現場急救人員一到現場，就可部署這些重量很輕的可攜式無人機，快速提供通訊功能。

在與日本主要電信運營商的合作中，Fukaden 對其電源控制 BOX II 主電源單元進行了演示測試，該單元通過系線為無人機供電。 它可實現將 1kW 的電源提供到 150 英尺高的地方。 此外，並聯使用單元還可輕鬆擴充電源，將功率新增三倍，達到 3kW，可為直徑 10 公里的範圍提供蜂窩服務。

保持輕線纜

過去，系留無人機的一個主要弊端一直是其所連接的電源線的粗細和重量。 沉重的線纜會產生阻力，這需要為無人機傳輸更多電源以使其保持在空中，還限制了添加感測器或高解析度攝像機等新特性的功能。

該公司透露，Fukaden 無人機需要 1kW 到 10kW 的電源，將供電電壓從 24V 新增到 370V，可將供電電流銳減至原來的 1/15。 也就是說可以使用更細的系線，從而將 1kW 系線線纜的重量减少至原來的 1/10，從 125 克/米銳減至 11.1 克/米。

在無人機上提供 370V 電壓，需要在無人機上安裝一款高密度的更輕 DC-DC 轉換器模組，將電源電壓降至 DC 24V，這是驅動電機所需的電壓。

最初的 Fukaden 高壓 DC-DC 轉換器設計不僅很重，而且佔用的空間也很多。 因此，該公司尋找一款小型、羽量級的 DC-DC 轉換器，隨後使用 Vicor 母線轉換器模組（DCM ™) 替換了大型轉換器。

Vicor DCM 是一種採用高頻率零電壓開關科技的隔離式 DC-DC 轉換器模組，具有轉換效率高、輸出功率密度大的特性。 Fukaden 透露，使用 DCM 不僅將體積縮小了 75%，而且還將重量减少了50%。

該公司新一代通訊無人機需要高達 9kW 的電源。 使用更高電壓的電源（DC 700V）和更細的線纜並升級到並聯三個 Vicor BCM^®， Fukaden 能够將功率擴充到 4.5kW。 要進一步擴展至近 9kW，可以並聯兩個 Fukaden 供電單元。

該公司稱，新增電源後，無人機可飛行 92 小時並保持 10 公里的通訊直徑。 此外，改進的效能還有助於基站在惡劣天氣下更出色地完成任務。