第三类是兼容主流无人机的无人机机场。少数科技企业如极臻智能、华录云涛研制的无人机机场能够适配于不同厂商的无人机。极臻智能的全自动化巡视的垂起固定翼智能无人值守机场适配主流垂起固定翼无人机,华录云涛的“云巢”无人机智能机场适配多机型无人机,兼容大疆DJI Mavic 2Enterprise/ Phantom 4 RTK无人机。

大疆机场总体来看,我国众多厂商不同类型的无人机机场结合行业场景,以人工智能为核心构建一体化解决方案,采取“无人值守+全自动运营”作业模式,实现无人值守、自主充电、远程监控、无人数据处理、全自主飞行作业,安全性、可靠性、专业性的性能要求均达到行业应用场景要求,推动了我国加快构建智慧化的民用无人机产业体系。
03 无人机机场的构成与类别
3.1无人机机场的构成
无人机机场一般是一个设计精致的长方体机库,主要包括有三部分组成,即机库体、库内模块与库外设备(图2)。 机库体组成包含保护外壳、可自动开闭库门、无人机升降台以及无人机固定机械结构。 库内模块包括有机场控制模块、充换电系统模块、库内环境监测与调节模块以及地面站模块。机场控制模块即为机库体各组件的控制中枢,保障无人机安全出库与回收。充换电系统模块分为不用更换电池的充电模块以及更换电池的换电模块两种。库内环境监测与调节模块主要考虑到在野外环境中保证机库内温度、湿度的适宜。地面站模块负责远程指挥端与无人机之间的数据传输任务,包含有指挥端与自动机场之间的C2数据传输模块、自动机场与无人机之间上下行数传和图传数据传输模块,以及作为无人机RTK、PPK技术中基准站的定位模块。 库外设备包括有环境监测设备与光电监视设备。监测设备如气象仪,可监测自动机场周围环境变化,采集各项与无人机飞行性能相关的数据,为飞行安全提供数据参考。光电监视设备则为远程监控无人机与自动机场当前状态,增强情景意识,确保无人机机场良好运行。

图2 无人机机场的构成
3.2 无人机机场的类型
在各厂商的无人机机场中,除了针对不同体积的无人机设计不同适用规格的自动机场外,从不同维度分为以下三种类别(图3)。
(1)固定式与车载式 固定式无人机机场主要针对长期飞行任务的需求,这类产品在制作工艺上需要具备良好的三防性能,在使用过程中需要具备足够的可靠性以及完备的自检流程。面对相对高频的应用场景,在固定作业区域,多个自动机场协同运作,还可将多个机场作为接力点,实现覆盖范围更大的单次作业航程。 车载式无人机机场是将无人机机场集成于车辆顶部,较前者拥有更强的灵活性,可针对需求临时布局。由于不用长时间置于野外,其对设备的可靠性要求更低。另外,由于每次任务执行都需要人员跟随参与,部分操作可转交于人工操作,还可作为机动性无人机指挥平台,提升突发应急事件现场处理的响应速度和作业效能。
(2)换电式与充电式 换电式无人机机场原理即当无人机完成飞行任务返回至机场后,由机械臂为无人机更换电池,以保证无人机在短暂停留后能继续运作。换电式原理看似简单,但在实际应用中对机械结构、机械轴运动路径、电池位置判断的精度都有很高要求。 充电式无人机机场则多是采用接触式充电和无线充电,前者通过配有一对智能触点,与无人机上的接口直接接触充电,而后者则需装载有感应线圈,充电速度缓慢。充电式由于需等待电池充满后才可继续执行飞行任务,相比于换电式耗时更长,并且当前快充技术还不够成熟,存在无人机锂电池使用寿命与稳定性问题,但是整体机械结构较换电式简单,可靠性高。

星逻智能无人机自动充换电一体机库
(3)多旋翼、复合翼与垂直固定翼 虽然当前国内外各个厂商的无人机机场还是以多旋翼无人机为主,但是也有部分产商针对不同构型的无人机做了适配,也如蜂巢航宇科技就推出了适用于复合翼的无人机机场。另外,极臻智能为适配主流垂起固定翼无人机,开发了固定翼智能无人值守机场。

图3 无人机机场的类型
04 无人机机场应用场景分析
现有无人机机场具有多种机型适配、便于安装布局、自动起降充电、自主规划航线、密集高频作业、实时灵活监管、数据深度挖掘等多重优势,已应用在不同环境中精准化应用服务、完成定制化作业任务。
4.1无人巡检
在以往传统的电网、风机、光伏、石化、通信基站等巡检工作中,需巡检设施分布分散,多处偏远地区,需要消耗大量的人力与时间,并且还有野外巡检危险系数大、检查不全面、人工采集数据不易数字化等问题。而利用无人机机场与智能网联无人机高效配合,进行相应的巡检工作,自主规划飞行航线任务,通过多站式分布与远程控制系统,使得单次巡检范围极大提升,减轻巡检人员劳动强度,提高巡检效率。
4.2 无人巡逻
无人机巡逻不同于定期巡检工作,通常是为了维护相应区域安全稳定而执行的常态化高频任务,包括有交通巡逻、安防巡逻、水利巡逻、林业巡逻等。无人机机场在执行巡逻任务时,响应快,效率高,工作人员可以远程监控,留存画面记录还可调取审查。