基于中型垂直起降固定翼无人机的全场景、全要素低空数据解决方案

转载 2025-04-01 10:44 飞马机器人来源：飞马机器人

一、方案概述

1.1

方案背景

2024年“低空经济”首次写入政府工作报告，作为战略新兴产业，各级政府及行业单位正在积极探索“低空经济”落地场景。“低空经济”是指在低空空域（通常是指地面至3000米的范围内）开展的各类经济活动，包括低空出行、低空物流、低空数据等，“低空经济”能够有效推动经济增长、创造就业、促进技术创新、提升作业效率、增强基础数据更新、城市管理与应急救援能力。

无人机作为具有高灵活性、高时效性、高应用性的科技产品已经成为重要的生产工具服务于各行各业，是“低空经济”重要的组成部分。随着“低空经济”及“人工智能”等技术的快速发展，对于城市基础数据更新、城市管理、自然资源调查、工业巡检、地质灾害调查、工程勘测、应急救援、低空物流等领域需要更高时效性、大范围、高质量、多元化的低空数据获取能力。

1.2

中型垂直起降固定翼无人机优势

中型垂直起降固定翼无人机是指按照《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》规定最大起飞重量不超过150kg的垂直起降固定翼无人机。垂直起降固定翼无人机通常采用多旋翼+固定翼复合构型；起降过程采用多旋翼模式，减少场地限制，能够更好地适应复杂场景作业能力；巡航过程采用固定翼模式，具备长航时作业能力。中型垂直起降固定翼无人机具备长航时、大载重特点，能够同时搭载航摄相机、激光雷达、多光谱、高光谱等载荷具备高时效性、大范围、高质量、多元化的低空数据获取能力；又可以同时搭载光电吊舱、卫星通信设备进行大范围、远距离巡察作业；以及搭载MESH自组网、公网中继、PDT集群、人员搜救等装备形成灾害救援及应急应急通信保障能力；能够广泛应用于基础数据更新、城市管理、自然资源调查、工业巡检、地质灾害调查、工程勘测、应急救援、低空物流等领域。

二、产品介绍

2.1

系统概述

飞马机器人自成立以来一直在致力于无人机系统的研发、生产及应用场景开发，先后推出了行业首款全自动起降的固定翼无人机，首款具备精准地形跟随飞行的工业级旋翼无人机，首款长航时工业级轻型多旋翼无人机，首款具备电池及载荷互换的工业级垂直起降固定翼无人机和多旋翼无人机系统，首款集任务规划、飞行控制、数据处理、数据展示、维护管理为一体的软件系统；产品广泛应用于国土测绘、灾害应急、数字城市、遥感监测、巡视巡巡察等领域，为进一步满足市场需求，推出行业首款参照适航标准设计、研发、生产的新一代中型垂直起降固定翼无人机——飞马智能航测/遥感/巡察/应急指挥/物流运输系统V1。

V1采用混合动力设计、翼身融合的气动布局，具备大载重、长航时作业能力，最大任务载重可达40公斤，最大续航时间可达10小时；V1垂直起降动力系统采用8旋翼布局，推进系统采用航空发动机，标配轻量化设计的一体化发电及机载智能供电、分电系统，供电功率可达1000W，提供机载设备供电的同时提供动力电池实时充电，充分保障飞行安全，配备了自主研发的基于高强度复合材料+软体油囊设计的防爆油箱及可调的油路供阻系统，进一步提升飞行可靠性；V1飞控系统采用双路热备份设计，两套飞控均采用独立集成并独立供电，通过机载总线网络实现实时数据共享，标配激光雷达、视觉相机、高精度惯导、双差分板卡，采用多传感器融合导航算法，确保飞行安全的同时满足复杂环境的作业能力。

V1采用分体式任务载荷舱设计，具备航测遥感、巡视巡察、应急通信、物流运输及拓展载荷应用能力，业务模式支持产品销售、运维服务、航飞服务、租赁服务及合作运营，灵活满足客户不同场景、不同模式的任务需求，全方位保障用户飞行安全，让飞行更有价值。

V1结构示意图

2.2

系统特点

2.2.1高性能启发一体航空发动机

选用了水平对置双缸二冲程电喷启发一体式发动机，具备适应高海拔、高温、严寒及恶劣天气的全天候作业能力。机载高功率发电机提供超过1000W的供电能力，能够充分保障多系统同时并发工作的需求。在飞行过程中，发电机可以实时为主动力电池充电，提升能源利用效率，确保无人机在极端环境下的安全降落。

2.2.2防爆航空油箱

采用了“薄壁软油箱+复材外壳”的形式。内置软油箱主体由合成橡胶和高强度织物组成，具有良好的韧性和抗冲击性能；油箱内部填充聚氨酯海绵，起到抑爆防火的功能；复材外壳采用凯夫拉材质，外壳底部填充EVA海绵，使得油箱整体具备耐坠的特点，提升了油箱的整体安全性能。

2.2.3可调节供油管路系统

采用集成化模块设计，便于维护；采用高性能油泵，确保供油正常；设有燃油压力调节器，确保供给发动机的燃油压力符合需求；油路设置自密封快拆接头，确保燃油不会泄漏，更换拆卸方便；放油口方便快捷，可靠性高，不易误操作。

2.2.4机载总线系统

设计机载低速总线和机载高速总线。低速总线采用CAN通信，负责飞控系统与机载传感系统、动力系统、监控系统的通讯；机载高速总线采用以太网通信，主要承担机载SLAM导航系统、GNSS导航系统、任务载荷等系统的通信任务。

2.2.5高密度智能电池

配备大容量高能量高密度智能电池，可满足真高600米垂直起飞、飞行转换、降落全流程并保证降落时垂起动力的冗余推重比，有效保证降落安全、抗风性能。适应高山峡谷等复杂地形的起飞，确保各项任务的快速、高效执行。

2.2.6双飞控系统

飞控系统采用双路热备份设计，双路飞控可以同时与飞机传感器、舵机、电调等通信，并实时监控飞行状态。主飞控集成飞控仲裁单元，当飞控仲裁单元监控到主飞控异常时，立即通知备用飞控接管控制，完成紧急返航，提升飞机安全系数。

2.2.7多传感器融合导航

基于SLAM耦合算法，实现工业相机、激光雷达、惯性导航、GNSS模块等多传感器融合感知，突破传统单一传感器安全局限性。当GNSS失效时，依靠雷达、相机、惯导紧耦合系统输出位姿，经过对齐变换后得到当前全局位姿，实现导航控制，防止劫持。

2.2.8高性能动力系统

旋翼系统具备超强满载冗余推力，在标准电压下可实现2.5倍以上的推重比，即使在3000米高海拔起飞，仍能保持2倍推重比，具备卓越的起降能力及抗风能力。

2.2.9机载电源管理系统

整机供电系统参照航空机载电源标准设计，集成合路电路、发电系统、整流稳压系统、备份电池、电源管理系统，支持地面辅助调试电源。按照航空标准定义高优先级机载用电设备，采用程控电源方案保证供电需求，同时可实时监测整机电源系统状态。

2.2.10隔离式航电供电系统

航电系统采用隔离式供电方案，通过电气隔离保证机载航电系统，如飞行控制系统、导航系统、通信链路等关键系统的电源稳定，防止电源波动时对其产生影响，保证设备稳定运行。供电系统集成输入、输出电压监测，电流监测、温度监测及控制等功能，实时监控电源运行状态，可进一步保证供电系统、用电设备的稳定运行。

2.2.11冗余空速管系统

整机配备三套独立的空速测量系统，通过风洞试验测得不同迎角、偏航角下的修正值，保证测量精度。机头空速管具备温度自闭环监控及电加热功能，能够更好适应各种复杂环境。空速管测量系统冗余设计配合控制算法应用逻辑，能够更好的发挥系统优势，确保各种作业环境下测得高可靠性的飞机空速值。

2.2.12机翼防冰

机翼前缘采用IPN共混技术喷涂的防冰纳米材料，在确保机翼表面疏水性的同时，显著提高了致密性、表层硬度、耐沾污性等，降低冰粘附着力，使无人机在极地高寒环境下飞行具有良好的防冰效果。

2.2.13通信链路加密

通讯链路采用软件+硬件加密方式，确保数据通信的安全性。

2.2.14一体化地面站

高集成一体化地面站，集任务规划、实时视频推流、无人机姿态与载荷远程监控于一体，标配4块高亮屏，内置工业级PC系统和RK3588双系统，提供双电源开关和一键急停等安全保障，确保操作便捷与任务安全。

2.3

系统参数

三、应用模式

V1系统配置分为基础版、巡察版及卫通版，各版本均采用内置载荷及外挂载荷舱设计，设计包含航测任务载荷舱、应急任务载荷舱、遥感任务载荷舱、拓展任务载荷舱及物流任务载荷舱，各个任务载荷舱均采用模块化设计，具备多载荷搭载能力；具备大范围航测、遥感、巡察、应急通信、物流运输及拓展改装能力，满足不同场景的作业需求。