小型无人机载光电稳定平台结构分析

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1、(1)无人机载光电稳定平台巡线是利用无人机在高空巡检，可以不受地面各种障碍的影响，巡检范围较广；(2)较人工巡检方法相比，利用无人机载光电稳定平台巡线具有较高的实效性，能够实时地了解高压输电线的情况，并快速地反馈到地面人工操作台中；(3)利用光电稳定平台的光电设备，清晰直观的反映并记录高压输电线路的情况。然而，这种方法对无人机的负载要求有很大的限制。因此，光电稳定平台的重量、体积、精度，直接决定了整个无人机载光电稳定系统的性能[4】。减小光电稳定平台的重量，直接带来的就是飞行速度、飞行距离的增加。因此，无人机载光电稳定平台正向着小型化、轻型化发展。通过本课题的研究，探寻光电稳定平台小型化、轻型

2、化设计及方法，有助于降低被搭载主体的负载要求，扩展了无人机载光电稳定系统的作用距离，提升我国在光电稳定平台领域中的研究和应用水平。1．2国内外发展现状1．2．1无人机电力巡线的国内外现状2000年，英国威尔士大学和英国EA电力咨询公司率先引用无人机载光电稳定平台成功地进行了高压输电线路巡检试验。该试验应用到电力巡线，并成功地验证了利用无人机进行电力巡线的可行性，大大减轻了巡线工人的劳动强度，降低了安全隐患，清除了人工巡线盲区，减少了对高压输电线路的维护成本，提高了电力巡线管理的技术水平，从而大大推动了电力巡线的自动化发展。从此，许多科研机构和大学对无人机巡线进行了广泛的技术研究。2004年，加

3、拿大Avcan系统公司将光电稳定平台挂载在无人机上，用于进行高压输电线路的巡检，大大降低了高压输电线路的巡检成本。2009年，英国Helipix商业空中摄影公司得到了英国民航管理局许可，利用小型无人机挂载光电设备在更广阔的领域内进行高压输电线巡检。2011年5月，英国Cyberhawk创新远程检测服务公司利用无人机实现了对苏格兰石油和气体炼油厂的活气火炬塔的近距离空中巡查，这是世界上是第一例利用无人机对该目标近距离巡查的设备。国内应用有人驾驶宜升机巡线开始于2000年前后。2006年，云南电网公司和首都通用航空有限公司合作，首次进行了直升机的高海拔电力巡线试飞171，并于同年10月将直升机巡线

4、正式列入生产计划中。国家电网公司于2009年正式立项研制无人直升机巡线系统，于2010年4月完成国内首套同步智能无人机巡检系统样机，并做了相应的试飞试验。2010年4月，中航602所在江西景德镇进行了无人直升机固定轨迹自动巡检飞行。试验结果表明：小型无人直升机具有使用维护方便、线路巡视作业准确、实时性好等优势，因此，可用于搜索、救援、线路巡查等多个领域。2010年7月，中科院沈阳自动化研究所研制的旋翼无人机系统成功地在大连海域完成了海面溢油监测和处置工作。综合目前的国内外究现状，国外该方面技术发展较快，无人机巡线己能够应用于多区域、高纬度、温差跨度大的地区使用。但由于我国在光电稳定技术领域中起

5、步较晚，因此，目前国内尚无一款能够应用于多种地形、多区域高压输电线路巡查的无人机光电稳定平台系统。因此，开展无人机光电稳定平台系统研制及其技术研究对高压输电线路巡检等领域具有重大的理论和现实意义。1．2．2光电稳定平台研究的国内外现状机载光电稳定系统最核心的技术便是光电稳定技术，至今为止，已经历三代发展，即第一代光电稳定技术、第二代昼夜光电稳定技术、第三代昼夜光电稳定技术。第一代光电稳定技术最早开始于手持望远镜与瞄准装备中，之后被应用于军事【8l。由于这种装备体积庞大，使这种光电稳定系统只能置于地面或船甲板上，限制了其应用191。第二代昼夜光电稳定技术应用于八十年代，并且从单一的光学通道发展为

6、昼／夜观察、瞄准的大型光电系统，并从稳定反射镜的方式发展到平台整体稳定的方式。第三代昼夜光电稳定技术，是在第二代昼夜光电稳定技术的基础上的改进技术，更趋向于体积小、重量轻等方面发展，并且大都采用整体稳定方案。随着高新技术的发展，不同的光电稳定平台应用到不同的载体，主要应用于航空航天设备、车载、无人机、弹载等。美国是研制无入机载光电稳定平台最早的国家，它开发的产品如RQ．1“捕食者”⋯J(如图1．2所示)，MST-B，“影子”(如图1．3所示)等；以色列国家也研制出一些产品，如POP200(如图l，4所示)，ContropESP．600C，Con扛opFSP．1H等。南非对光电稳定平台也有其相应

7、的研究，如GoShawk350等。典型光电稳定平台的性能参数如表1．1：表1．1典型光电稳定平台性能参数图1．4以色列研制的POP200光电稳定平台随着现代科学的发展，考虑到无人机载光电稳定平台对无人机负载要求的限制，光电稳定平台正向着小型化、轻型化趋势发展。至2010年12月，国外总重15kg以内的机载光电稳定平台主要有以色列、美国、德国等国家研究的小型光电平台，如表1．2所示。4表1—2国外总