CN105759218A - 一种电动无人机剩余里程估计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动无人机剩余里程估计方法，包括如下步骤：步骤S1：通过电池控制芯片，读取电池当前包括电量、电压、电流的电池测试数据；步骤S2：通过电池测试数据，得到电量消耗规律及参数；步骤S3：通过实飞数据，得到包括飞行速度和飞行距离的飞行状态与电量消耗之间的规律及参数；步骤S4：计算得到剩余里程估计值。本发明可以根据电池电量实时计算剩余的飞行里程；从而，可以减少了人为判断，降低了无人机的使用难度；以及可以通过算法自动计算可飞行距离，无需多人协同进行无人机飞行操作。

Description

一种电动无人机剩余里程估计方法
技术领域
本发明涉及电动无人机电量及里程计算领域，尤其涉及的是一种基于剩余电量及飞行状态的剩余里程的装置。
背景技术
为了更好的操作电动无人机，保证其飞行安全，对电池剩余电量的了解非常重要。当前对电动无人机剩余电量的预估，基本是靠电池的电压高低，同时依据经验进行判断，而剩余飞行时间还尚未有较好的方法给出，更加依托于个人经验。
目前，通过观察电池电量高低来判断飞机是否可以继续飞行的方法，不仅对操作人员的经验要求较高，还要求飞行过程中需要多人协作进行，因为电量实时变化，若在操作飞机的同时还不停地监控电压大小，很容易出现操作问题，导致飞机失事。
另外，对于飞机还可以飞行多久多远，依靠经验判断给出的时间和距离误差很大，特别是在一些特殊情况下，如气温很低时，电压下降特别快，以往经验不一定适用。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结合电池电量输出及电动设备的不同工况，可以对剩余里程进行动态估计，达到了较好的效果的电动无人机剩余里程估计方法。
本发明的技术方案如下：一种电动无人机剩余里程估计方法，包括如下步骤：步骤S1：通过电池控制芯片，读取电池当前包括电量、电压、电流的电池测试数据；步骤S2：通过电池测试数据，得到电量消耗规律及参数；步骤S3：通过实飞数据，得到包括飞行速度和飞行距离的飞行状态与电量消耗之间的规律及参数；步骤S4：计算得到剩余里程估计值。
应用于上述技术方案，所述的电动无人机剩余里程估计方法中，步骤S4包括如下步骤：步骤S41：获取当前油门大小；步骤S42：通过油门与电流关系，得到当前油门对应的电流值；步骤S43：通过电流与电量消耗速度关系，得到当前电流对应的电量消耗速度；步骤S44：获取剩余电量值，除以电量消耗速度，得到剩余电量可飞行时间；步骤S45：获取当前飞行速度，乘以可飞行时间，得到剩余里程估计值。
应用于各个上述技术方案，所述的电动无人机剩余里程估计方法中，步骤S1中，直接使用成熟的智能电池产品，通过其自带电池控制芯片，输出电池当前包括电量、电压、电流的电池测试数据。
应用于各个上述技术方案，所述的电动无人机剩余里程估计方法中，步骤S1中，使用普通的电池产品，配合成熟的控制芯片，得到电池当前包括电量、电压、电流的电池测试数据。
应用于各个上述技术方案，所述的电动无人机剩余里程估计方法中，步骤S1中，使用普通的电池产品，自行设计控制芯片，根据需要获取电池当前包括电量、电压、电流的电池测试数据。
应用于各个上述技术方案，所述的电动无人机剩余里程估计方法中，步骤S2中，具体执行为：设计电池放电测试用例，通过控制芯片采集不同用例下的电池放电数据，对采集到的数据进行分析，通过数据拟合方法，拟合出电量消耗与电压或电流之间的关系，并将此关系描述为多项式形式；若通过数据拟合，若得出电量消耗速度与电流之间满足线性关系，则将其表达为：Cr＝k1I+k0，其中，Cr为电量消耗速度，I为电流值，k1、k0为相关参数，其通过多次不同的测试数据，并根据上述公式计算得到；若通过数据拟合，若得出电量消耗速度与电流之间满足二次关系，则将其表达为：Cr＝k2I2+k1I+k0，其中，Cr为电量消耗速度，I为电流值，k2、k1、k0为相关参数，其通过多次不同的测试数据，并根据上述公式计算得到。
应用于各个上述技术方案，所述的电动无人机剩余里程估计方法中，步骤S2中，是采用某种数据拟合方法，拟合出电量消耗与电压或电流之间的关系，此方法可以是最小二乘法，也可以是牛顿迭代法，也可以是其他相同功能的方法。
应用于各个上述技术方案，所述的电动无人机剩余里程估计方法中，步骤S3中，具体执行为：通过设计飞行测试用例，得到飞行日志，对飞行日志中的数据进行分析，利用常用的数据拟合方法，拟合出各变量之间关系，产将其描述为多项式形式，若通过数据拟合，若得出油门大小与电池电流满足线性关系，则将其表达为：Tr＝a1I+a0，其中，Tr为当前油门，I为电流值，a1、a0为相关参数，其通过多次不同的测试数据，并根据上述公式计算得到。
应用于各个上述技术方案，所述的电动无人机剩余里程估计方法中，步骤S3中，是采用某种数据拟合方法，拟合出各变量之间关系，此方法可以是最小二乘法，也可以是牛顿迭代法，也可以是其他相同功能的方法。
采用上述方案，本发明通过结合电池电量输出及电动设备的不同工况，可以对剩余里程进行动态估计，根据电池电量实时计算剩余的飞行里程；从而可以减少了人为判断，降低了无人机的使用难度；以及可以通过算法自动计算可飞行距离，无需多人协同进行无人机飞行操作。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明中计算剩余里程步骤的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
本实施例提供了一种电动无人机剩余里程估计方法，其根据电池剩余电量估算电动设备剩余里程的方法，结合电池电量输出及电动设备的不同工况，可以对剩余里程进行动态估计，达到了较好的效果。
参考图1，电动无人机剩余里程估计方法包括如下步骤：
首先，步骤S1，通过电池控制芯片，读取电池当前的电池测试数据，其中，电池测试数据包括电量、电压、电流等数据：
实现此S1步骤可以有以下方式：
1、直接使用成熟的智能电池产品，智能电池产品自带电池控制芯片，通过其自带电池控制芯片可以直接输出电池电量、电压、电流等电池测试数据；
2、使用普通的电池产品，在普通的电池配合成熟的控制芯片，得到电池电量、电压、电流等电池测试数据；
3、使用普通的电池产品，通过自行设计控制芯片，自行设计的控制芯片根据需要获取电池电量、电压、电流等电池测试数据。
以上三种方式均可以得到电池相应参数，可根据需要选择符合要求的方法。
步骤S2，通过电池测试数据，得到电量消耗规律及参数：
设计电池放电测试用例，通过控制芯片采集不同用例下的电池放电数据，其中，采集的电池放电数据包括剩余电量、电流、电压等数据。
对采集到的数据进行分析，利用常用的数据拟合方法，如最小二乘法等，拟合出电量消耗与电压或电流之间的关系，并将此关系描述为多项式形式，便于后期计算。
若通过数据拟合，若得出电量消耗速度与电流之间满足线性关系，则将其表达为：
Cr＝k1I+k0
其中，Cr为电量消耗速度，I为电流值，k1、k0为相关参数，其通过多次不同的测试数据，并根据上述公式计算得到。
若通过数据拟合，若得出电量消耗速度与电流之间满足二次关系，则将其表达为：
Cr＝k2I2+k1I+k0
其中，Cr为电量消耗速度，I为电流值，k2、k1、k0为相关参数，其通过多次不同的测试数据，并根据上述公式计算得到。
步骤S3，通过实飞数据，得到飞行状态与电池电量消耗之间的规律及参数，其中，飞行状态包括飞行速度、飞行距离等：
飞行状态数据中，油门大小与电池电流关系紧密，飞行速度与飞行距离直接相关，因此，需要确定这几个变量之间的关系。
通过设计飞行测试用例，得到飞行日志，对飞行日志中的数据进行分析，利用常用的数据拟合方法，如最小二乘法、牛顿迭代法等，拟合出各变量之间关系，产将其描述为多项式形式，便于后期计算。
若通过数据拟合，若得出油门大小与电池电流满足线性关系，则将其表达为：
Tr＝a1I+a0
其中，Tr为当前油门，I为电流值，a1、a0为相关参数，其通过多次不同的测试数据，并根据上述公式计算得到。
步骤S4，得到剩余里程估计值：
如图2所示，步骤S4包括如下步骤：
首先，步骤S41：获取当前油门大小；
然后，步骤S42：通过油门与电流关系，得到当前油门对应的电流值；
在步骤S43：通过电流与电量消耗速度关系，得到当前电流对应的电量消耗速度；
步骤S44：获取剩余电量值，除以电量消耗速度，得到剩余电量可飞行时间；
最后，步骤S45：获取当前飞行速度，乘以可飞行时间，得到剩余里程估计值
如此，若已知飞行中的油门大小，则可以根据以上步骤得到此油门对应的电流大小，再根据电流与电量消耗速度的关系，得到此电流对应的电量消耗速度。在此情况下，结合从电池控制芯片中取得的电池剩余电量，便可以得到电池在此情况下的工作时间，配合飞行速度，便可以估算出剩余里程数据。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动无人机剩余里程估计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：通过电池控制芯片，读取电池当前包括电量、电压、电流的电池测试数据；
步骤S2：通过电池测试数据，得到电量消耗规律及参数；
步骤S3：通过实飞数据，得到包括飞行速度和飞行距离的飞行状态与电量消耗之间的规律及参数；
步骤S4：计算得到剩余里程估计值。
2.根据权利要求1所述的电动无人机剩余里程估计方法，其特征在于：步骤S4包括如下步骤：
步骤S41：获取当前油门大小；
步骤S42：通过油门与电流关系，得到当前油门对应的电流值；
步骤S43：通过电流与电量消耗速度关系，得到当前电流对应的电量消耗速度；
步骤S44：获取剩余电量值，除以电量消耗速度，得到剩余电量可飞行时间；
步骤S45：获取当前飞行速度，乘以可飞行时间，得到剩余里程估计值。
3.根据权利要求1或2所述的电动无人机剩余里程估计方法，其特征在于：步骤S1中，直接使用成熟的智能电池产品，通过其自带电池控制芯片，输出电池当前包括电量、电压、电流的电池测试数据。
4.根据权利要求2所述的电动无人机剩余里程估计方法，其特征在于：步骤S1中，使用普通的电池产品，配合成熟的控制芯片，得到电池当前包括电量、电压、电流的电池测试数据。
5.根据权利要求1或2所述的电动无人机剩余里程估计方法，其特征在于：步骤S1中，使用普通的电池产品，自行设计控制芯片，根据需要获取电池当前包括电量、电压、电流的电池测试数据。
6.根据权利要求1或2所述的电动无人机剩余里程估计方法，其特征在于：步骤S2中，具体执行为：设计电池放电测试用例，通过控制芯片采集不同用例下的电池放电数据，对采集到的数据进行分析，通过数据拟合方法，拟合出电量消耗与电压或电流之间的关系，并将此关系描述为多项式形式；
若通过数据拟合，若得出电量消耗速度与电流之间满足线性关系，则将其表达为：
Cr＝k1I+k0
其中，Cr为电量消耗速度，I为电流值，k1、k0为相关参数，其通过多次不同的测试数据，并根据上述公式计算得到；
通过数据拟合，若得出电量消耗速度与电流之间满足二次关系，则将其表达为：
Cr＝k2I2+k1I+k0
其中，Cr为电量消耗速度，I为电流值，k2、k1、k0为相关参数，其通过多次不同的测试数据，并根据上述公式计算得到。
7.根据权利要求6所述的电动无人机剩余里程估计方法，其特征在于：步骤S2中，是采用某种数据拟合方法，拟合出电量消耗与电压或电流之间的关系，此方法可以是最小二乘法，也可以是牛顿迭代法，也可以是其他相同功能的方法。
8.根据权利要求1或2所述的电动无人机剩余里程估计方法，其特征在于：步骤S3中，具体执行为：通过设计飞行测试用例，得到飞行日志，对飞行日志中的数据进行分析，利用常用的数据拟合方法，拟合出各变量之间关系，产将其描述为多项式形式，
若通过数据拟合，若得出油门大小与电池电流满足线性关系，则将其表达为：
Tr＝a1I+a0
其中，Tr为当前油门，I为电流值，a1、a0为相关参数，其通过多次不同的测试数据，并根据上述公式计算得到。
9.根据权利要求8所述的电动无人机剩余里程估计方法，其特征在于：步骤S3中，是采用最小二乘法或牛顿迭代法某种数据拟合方法，拟合出各变量之间关系。
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