多级级联式自平衡系留无人机系统技术领域
本发明申请涉及一种无人机，具体是一种多级级联式自平衡系留无人机系统。
背景技术
系留无人机系统由多旋翼无人机、系留线缆、地面起降平台组成，无人机使用地面
供电长时间滞空悬停，同时，机载设备采集的高清视频等数据可以通过系留线缆内置的光
纤回传到地面，具有空中长时间作业、数据传输带宽大的优势，整个系统可独立式安装，也
可以车载安装，并能自动同步跟随车辆移动。适用于电视直播、信号发射、视频监控等领域。
当前“系留无人机”主要以多旋翼无人机或共轴无人机为机体，通过旋翼产生升力，通过系
缆为旋翼电机供电，从而构成的一套完整的长时间滞空平台；系留无人机是目前比较理想
的长时、高载荷、高性价比、操作简便的滞空平台。
目前系留无人机技术领域存在着“升空效益”，由于地球表面曲率的影响，无线电
波、光线的传输受到视距的限制和影响；解决这一问题的有效方法是：将无线设备、光电设
备升空，增加此类设备高度，形成“升空效益”。 目前常见‘升空平台’的局限性：固定翼飞
机、垂直旋翼飞机（直升机）、飞艇等平台，需要自身携带能源，所以留空时间有限，且成本较
高；系留气球等平台，体积庞大、升降较慢、载荷较低；普通无人机平台，受自身电池容量限
制，载荷和续航时间均有限。
当前系留无人机全部采用单机模式（即整套系统只存在一架无人机），所以在载
荷、稳定性、可靠性、升空高度等核心技术指标方面均存在极限值，且因为只能通过核心部
件（如电机）的性能提升来提升系留无人机的整体性能，造成整体性能提升的技术难度很
大；另外，当前系留无人机全部采用单一的飞控模块方式进行无人机的姿态控制，存在技术
要求高、抗风性较差、功耗损失大、成本高、起飞慢、动力利用率低等缺陷；以上问题造成当
前系留无人机作为滞空平台，在核心技术指标（升空高度、稳定性、可靠性、载荷等）上存在
瓶颈，限制了整个系留无人机产业的发展。
发明内容
本发明申请的目的在于提供多级级联式自平衡系留无人机系统，由多级级联式无
人机系统和自平衡系留无人机系统两部分组成，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明申请提供如下技术方案：
具体来说，本发明申请所述的多级级联式自平衡系留无人机系统，整套系统由多台“系
留无人机”组成（无人机主体可以选用多旋翼无人机、共轴反旋翼无人机等多种无人机方
案，且不局限于上述这些种类的无人机）。每台无人机均安装“上部接口模块”和“下部标准
线缆模块”， 通过其中一台无人机的下部标准线缆模块和相邻另外一台无人机的上部接口
模块相连接，组成串行架构的系留无人机组，从而实现系留无人机在载荷、稳定性、可靠性、
升空高度等方面核心技术指标的大幅提升。
进一步的，本发明申请所述的多级级联式自平衡系留无人机系统，每一台无人机
均单独安装上部接口模块和下部标准线缆模块；其中，上部接口模块包括卡榫结构和系留
线缆接口；下部标准线缆模块包括系留线缆箱和系留线缆，上部接口模块和下部标准线缆
模块之间由系留线缆连接，下部标准线缆模块的系留线缆与上部接口模块的系留线缆接口
连接。
更进一步的，所述下部标准线缆模块的系留线缆的末端设有用于与上部接口模块
的系留线缆接口连接的连接头。
再进一步的，所述连接头上设有连接螺母。
进一步的，所述系留线缆由外至内依次包括外层弹性保护套、信号屏蔽网、凯夫拉
材质线缆和内芯防水绝缘层，内芯防水绝缘层的中心为信号线，信号线的周围设有若干电
源线，电源线的外壁为外层绝缘层。
进一步的，系留无人机下部安装“平衡杆挂件模块”（采用重锤自平衡原理），通过
此模块实现系留无人机的部分稳定性功能和悬挂各种功能吊舱的功能；自平衡系留无人机
系统使系留无人机的核心技术指标“稳定性”实现起来更便捷；使系留无人机的起飞速度更
快；且可以和其它各种飞控装置配合使用，提升系留无人机整体安全系数。
更进一步的，所述平衡杆挂件模块由自平衡杆和外挂接口两部分组成，使其在无
人机下部达到重锤自平衡的效果，从而提升无人机的稳定性。
进一步的，本发明申请所述的多级级联式自平衡系留无人机系统，还包括地面平
台，地面平台包括互相连接的线缆控制系统和动力系统，系留线缆与线缆控制系统连接。
本发明申请所述的多级级联式自平衡系留无人机系统，具有以下的优点：
1、多级级联式自平衡系留无人机实现了无人机的级联、堆叠设计，使得系留无人机的
动力性、可靠性、核心部件的可靠性等方面实现了线性扩展；传统系留无人机没有此方面设
计；
2、自平衡系留无人机系统结构简单，使系留无人机的核心技术指标稳定性实现起来更
便捷；且可以和多种飞控装置配合使用，提升系留无人机安全系数；同时使系留无人机的起
飞速度更快；传统系留无人机没有此方面设计；
3、多级级联式系统实现了无人机的级联、堆叠设计，使得系留无人机的动力性能可以
线性扩充，即使得系留无人机整体系统的升空高度得到提升；
4、多级级联式系统实现了无人机的级联&堆叠设计，使得系留无人机整体系统的可靠
性得到提升；
5、 因为多级级联式系统实现了无人机的线性扩充，所以对单电机（单无人机）的性能
要求得到降低；
6、多级级联式系统适应性强，无论多旋翼无人机、共轴反旋翼无人机或其它无人机均
可以使用；
7、自平衡系留无人机系统结构简单，使系留无人机的核心技术指标稳定性实现起来更
便捷；且可以和多种飞控装置配合使用，提升系留无人机安全系数；
8、自平衡系留无人机系统使系留无人机的起飞速度更快；总之，多级级联式自平衡系
留无人机是一种开创性的发明，使系留无人机在升空高度、可靠性、稳定性、安全性、起飞速
度等诸多方面获得突破，可以通过线性扩充的方法，实现系留无人机获得更高、更长时间、
更稳定、更安全性、更简易操作的益处。
附图说明
图1为本发明申请实施例的整体结构示意图；
图2为本发明申请实施例的系留线缆连接示意图；
图3为图2中连接后示意图；
图4为图2中AA’线的剖面示意图；
图5为本发明申请实施例平衡杆挂件模块的示意图；
图中：1为无人机、11为上部接口模块、12为下部标准线缆模块、110为系留线缆接口、2
为系留线缆、20为连接头、200为连接螺母、21为外层弹性保护套、22为信号屏蔽网、23为凯
夫拉材质线缆、24为内芯防水绝缘层、25为电源线、26为外层绝缘层、27为信号线、3为地面
平台、31为线缆控制系统、32为动力系统、41为自平衡杆、42为外挂接口。
具体实施方式
下面将结合本发明申请实施例中的附图，对本发明申请实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明申请一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本发明申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本发明申请保护的范围。
请参阅图1，本发明申请所述的多级级联式自平衡系留无人机系统，整套系统由多
台“系留无人机”组成，每台无人机1均安装上部接口模块11和下部标准线缆模块12，通过第
一台无人机的下部标准线缆模块12和第二台无人机的上部接口模块11相连接，组成串行架
构的系留无人机组，还包括地面平台3，地面平台3包括互相连接的线缆控制系统31和动力
系统32，系留线缆2与线缆控制系统31连接。上部接口模块11包括卡榫结构和系留线缆接口
110；下部标准线缆模块12包括系留线缆箱和系留线缆2，上部接口模块11和下部标准线缆
模块12之间由系留线缆2连接，下部标准线缆模块12的系留线缆2与上部接口模块11的系留
线缆接口110连接；所述下部标准线缆模块12的系留线缆2的末端设有用于与上部接口模块
的系留线缆接口连接的连接头20，所述连接,20上设有连接螺母200，连接后如图2-3所示。
如图4所示，系留线缆2由外至内依次包括外层弹性保护套21、信号屏蔽网22、凯夫
拉材质线缆23和内芯防水绝缘层24，内芯防水绝缘层24的中心为信号线27，信号线27的周
围设有若干电源线25，电源线25的外壁为外层绝缘层26。如图5所示，系留无人机下部安装
平衡杆挂件模块，所述平衡杆挂件模块由自平衡杆41和外挂接口42两部分组成，使其在无
人机下部达到重锤自平衡的效果，从而提升无人机的稳定性.
尽管已经示出和描述了本发明申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、
替换和变型，本发明申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。