系留空中机器人，又称系留式无人机，为多旋翼无人机的一种特殊形式，使用通过系留线缆传输的地面电源作为动力来源。

系留无人机由地面高压直流稳压系统、放线器、同步绕线轮、系留电缆、空中稳压模块和备用电池组成。系留无人机特点是长时间的滞空悬停能力。同时，并具有快速部署、轻便灵活、起降环境要求低等特点。

系留无人机常应用于侦察、通信、巡检、直播、救灾等场景。

系留无人机是将无人机和系留综合缆绳结合起来实现的无人机系统，根据应用场景的不同，系留无人机系统分为地面固定式、车载移动式和舰载移动式。

早在20世纪初和中期，法、美等国已开始研制四旋翼飞机。但由于当时的设计受困于较差的发动机性能，飞行高度仅能达到几米，而且操作十分复杂，在速度、载重量、续航能力等方面无法与传统飞行器竞争。直到20世纪90年代之后，随着微机电系统（Micro-Electro Mechanical Systems，MEMS）研究的成熟，重量只有几克的MEMS惯性导航系统被开发运用，使制作多旋翼机的自动控制器成为现实。但是由于当时单片机的运算能力有限，不足以满足复杂的多旋翼飞行自动控制器算法的需要，多旋翼飞行器只是以独特的方式通过玩具市场进入消费领域。2005年～2010年德国Microdrones公司先后推出的md4系列四旋翼式蜂鸟无人机系统在全球专业无人机市场取得了成功。在学术方面，2005年之后四旋翼飞行器需求快速发展，更多的学术研究人员开始研究多旋翼，使得一些制约多旋翼飞行器系统的瓶颈技术得到逐步解决，多旋翼无人机的集成化、小型化、模块化、标准化、自动化水平迅速提高。移动终端大量应用加速计、陀螺仪、地磁传感器等，MEMS惯性传感器大规模兴起，集成度更高，成本更低，有力地推动了多旋翼无人机技术的发展。中国已有多家民营企业生产多旋翼空中机器人，并占据了相当大的国际市场。

系留无人机由地面高压直流稳压系统、放线器、同步绕线轮、系留电缆、空中稳压模块和备用电池组成，高压直流稳压系统和同步绕线轮安装在放线器上，系留电缆与稳压模块和备用电池连接。

系留无人机的最关键改进是增加了系留供电系统，其基本原理为：地面电源将地面220伏交流电变换为高压后，通过系缆传输到机载电源，再变换为飞行器及任务载荷的供电电源。

无人机平台早期主要选用大中型固定翼无人机和无人直升机作为高空基站平台，这些平台虽然载荷能力强、飞行高度大、飞行距离远，但同样存在着体积大、系统复杂、维护保养复杂、训练成本高、回收条件要求高、操作灵活性不够、需协调飞行空域、定点指挥滞空时间短等诸多限制，这些不足决定了其很难在应急平台应用中得到广泛推广。

相比较大中型固定翼无人机和无人直升机，多旋翼系留无人机具有体积小、重量轻、便于携行、操作简单、训练保障要求低、起降环境要求低，维护保养简单、飞行状态改变灵活，可稳定悬停等优势，特别是采用系留无人机平台可长时间悬停在空中某一区域，可实现高空基站应急通信通讯的保障。

一般来说，高度是影响无线通信覆盖范围的主要因素，普通的应急通信车虽然也具有保障临时通信的能力，但是与空中机器人中继通信相比，服务范围较小，信号也不够稳定。所以利用无人机搭载通信设备升空，可以改善地形等因素造成的限制性影响，获得更好的通信效果。因此，多旋翼系留无人机成为应急通信平台的首选。

功重比是指电机输出功率与电机自身重量之比，单位是千瓦/千克。根据旋翼类航空器升力/功率比的经验数值，每千瓦功率大约产生5～10千克的升力，电机的功重比不能低于1千瓦/千克。电机功率指的是额定功率，而不是最大功率；电机重量包括电机和电调以及为其正常工作的蒸发器。系留旋翼必须是长期持续工作的，驱动电机是动力的核心部件，须工作在额定的功率范围内。

系留旋翼和多旋翼空中机器人最大的区别在于供电方式不同。从地面向空中的系留旋翼平台供电必须经过一定的输电距离，采用高压供电方式可减小输送电流，从而减少电源损耗，同时可减小传输导线的截面积，减轻电源电缆的重量。高压供电需根据实际的系统要求综合考虑。一种方式是，输电电压可直接匹配高压电机，电压不需转换直接驱动电机，但成本较高。另一种方式，要在平台上设计降压用的开关电源，用多旋翼现有低压电机驱动；但开关电源同样存在功重比的要求和大功率高压控制器件的制约。

系缆除了传输动力电源之外，还设计有光纤以传输平台载电子设备的光电信号，因此系缆是一种动力/信号复合缆线。平台载电子设备为减少升空设备的重量，普遍将天线、发射机之外的设备放在地面，而通过系缆光纤保障平台与地面设备之间电子信号的连接。

系留旋翼平台主要是在定点周围悬停，不会有过多复杂的飞行动作。系留旋翼的飞控需要充分考虑系缆对其飞行的影响，尤其是在各种风场条件下，系缆随风产生的摆动会使平台失去控制。民用系留旋翼空中机器人至少要达到恒风6级阵风8级的要求，才能有实际使用意义。在6～8级的风场中，系缆并没有固定的运动规律可言，要靠飞控对旋翼平台控制的鲁棒性来调整，难度很大。

考虑到系统旋翼平台要在强风场中运行，平台的气动力设计就尤其显得重要。系统旋翼平台在风场中悬停，实际上相当于平台在沿来风方向做平面飞行。6～8级风速为10.8～20.7米/秒，相当于旋翼平台要有最高时速不小于75千米的能力。要达到这样的时速，固定翼的气动力设计较为合理。近期演化出一种垂直起降固定翼空中机器人，实际上是多旋翼+固定翼两套动力系统简单组合，从无人机本身效益讲并不经济，但能解决特定场合固定翼起降的问题。垂直起降固定翼的气动力设计应用于系统旋翼具有较大的优势，系留旋翼由地面供电，能源比较充足；两套动力系统在强风场中各有用途，垂直动力系统保持平台悬停姿态；水平动力系统使平台逆风飞行；固定翼外形可为平台产生升力，减轻垂直动力系统的负担。

系留多旋翼无人机体积小巧，可以单兵携带，也可采用轻型车辆装载，对起降场地和维护保养要求很低，非常适用于班排级小型机动作战单位使用。主要作战应用场景包括：

（1）改善作战单元内部的通信覆盖率。采用系留多旋翼空中机器人将作战单元内重要成员的电台升高，形成优势节点，实现与其他成员的可靠连接，构成星形全连通网络，解决由于地形地物的遮挡造成的作战单元内部各成员之间的通信不畅问题。

（2）作为作战单位之间的横向协作通信链路。当作战单位之间需要协作沟通但又因距离或地形影响无法直接建立连接时，各单位可采用系留多旋翼无人机搭载一部电台升高，建立跨作战单位的超视距沟通链路，实现作战单位间的横向协作通信。

（3）作为信息回传通道。当前出作战单位远离后方通信基础设施或无线传输路径上被障碍遮挡无法直接通信时，可采用系留多旋翼空中机器人搭载一部电台升高，建立作战单位与后方基础设施之间的沟通桥梁，实现作战信息和回传。

随着无人机技术的发展，多旋翼无人机的工作效率、载荷能力和稳定性将进一步提升，系留多旋翼无人机通信中继平台的通信载荷能力、升空高度、通信覆盖能力也相应提高，实现具有多机自组网、一机多信道灵活配置、干线组网与无线接入结合等强大功能的超低空战术通信网络。

系留无人机的使用通过系留线缆传输的地面电源作为动力来源，代替传统的锂电池，从而获得源源不断的电力供应，为多旋翼无人机的一种特殊形式。普通的空中机器人一般飞行时长是30到60分钟，而系留无人机能够长时间驻空，持续7*24小时高空作业，可应用于侦察、通信、 巡检、直播、救灾等场景。

系留无人机与4G或5G基站集成在一起被称为应急通信高空基站，具有响应迅速、操作便捷的特点，在发生地震、洪水、泥石流等自然灾害通信受阻时，此系统能够在5分钟之内快速升空至100米，不间断为灾区提供通话、上网等通信保障，覆盖面积可达50平方公里，可同时为5400个手机用户提供服务。

针对海上船舶甲板的监控需求，系留无人机图像遥测系统通过系留无人机上的图像采集装置对被监控目标进行视频信号实时采集，再经过机载天线进行无线电发射，最后由数十公里外的遥测接收机完成接收，从而获得船舶甲板图像信息。

“中华人民共和国成立七十周年庆祝活动”晚会直播中首次应用了国产4K系留无人机系统，实现了一个全新的长时间的滞空高机位。区别于一般自由飞行的空中机器人，系留无人机更像“大风筝”只能在固定锥形区域内往复循环飞行。系留无人机与地面之间连接有一根特制的直径4-5mm“风筝线”，可完成无人机4K12G基带信号无压缩回传地面后再通过地面网络传回演播室，保证画面质量达到讯道机的标准；供电系统透过“风筝线”可以保证无人机24小时不落地空中航拍，满足直播中随时画面有效；系留无人机的供电充沛载荷能力很高，此次系留无人机可满足15公斤的载荷，因此能够搭载标准的广播级摄像机和镜头，有力保障了图像质量，成为直播中的高机位利器。

2023年12月19日，在甘肃积石山保安族东乡族撒拉族自治县大河家镇临时安置点，多台系留照明无人机作为应急照明设备为大片区域提供夜间应急照明。该型空中机器人通过一根电缆与地面上的供电设备连接在一起，能够长时间滞空。