CN106741897A - 一种矩阵飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种矩阵飞行器由多个(两个或两个以上)基础多旋翼飞行器构成，多个基础多旋翼飞行器构成一个m×n阶矩阵，m≥1，n≥1。本发明通过将多个常规多旋翼飞行器连接组成矩阵飞行器，在保证飞行品质的基础上获得更大的载重能力；通过采用多个GPS天线并拉长天线安装距离获得了更高的位置精度和航向精度，提高了矩阵飞行器自主飞行时的轨迹精度和飞行品质；可以在一个或几个基础多旋翼飞行器出现故障时正常飞行，其电池组成并联系统可以提高电池的利用效率并具有电池故障冗余能力，可靠性高；该矩阵飞行器可在农业、电力、军用等多个领域广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于航空技术领域，具体涉及一种矩阵飞行器。
背景技术
随着材料、电子技术、控制等相关技术的发展，以四旋翼为代表的多旋翼飞行器成为了学术研究和应用的热点。多旋翼飞行器相比直升机取消了复杂的变矩结构，依靠多个旋翼的转速变化实现对飞行器的控制，相比无人直升机具有结构简单、操作灵活、稳定性高、自主容易实现等优点，已在军事侦察、反恐、公安、消防、森林巡查、农药喷洒、核泄漏探测以及抢险救灾等众多军用和民用领域实现了成功应用。目前的多旋翼飞行器主要在小载荷任务比如航拍中使用，随着社会发展和技术进步，对多旋翼飞行器的载重能力和精确自主飞行能力有着越来越高的要求。比如在农业方面，我国是农业大国，对多旋翼飞行器在喷药、施肥、授粉等应用中的需求特别迫切。但当前的农用多旋翼飞行器还没有大规模应用，其主要不足有：一、载重有限，像大疆的MG-1植保机载重只有10公斤，也有一些公司开发了载重20公斤甚至30公斤的农用多旋翼飞行器，但受执行器动态特性限制导致上述开发的重载农用多旋翼飞行器抗风性差且事故率奇高，无法使用；二、多旋翼飞行器由于执行器动态特性限制了螺旋桨的直径，因此现有的农用多旋翼飞行器的喷幅都很窄，最大的也不到5米；三、受传感器定位精度的限制，现有的农用多旋翼飞行器一般都是操作手遥控操作，自主作业飞行“漏喷”、“重喷”严重，作业效率低，也是限制农用多旋翼飞行器大规模使用的重要原因。
发明内容
为克服上述技术不足，本发明的目的是提供一种载重能力大且能够高效率自主作业的多旋翼矩阵飞行器。
本发明的一种矩阵飞行器，由多个(两个或两个以上)基础多旋翼飞行器构成，多个基础多旋翼飞行器构成一个m×n阶矩阵，以飞行器前飞方向为前方，则m表示矩阵飞行器的左右方向上的基础飞行器数量，n表示矩阵飞行器的前后方向上的基础飞行器数量，m≥1，n≥1。基础多旋翼飞行器可以单独存储和运送，当矩阵飞行器使用时，按照基础多旋翼飞行器在矩阵飞行器中的位置，将基础多旋翼飞行器通过机械连接的方法相互连接起来组成矩阵飞行器。
基础多旋翼飞行器可以是四旋翼、六旋翼、八旋翼或其它类型的多旋翼飞行器，每个基础多旋翼飞行器可以单独控制，也可以共用一套飞行控制系统或几套飞行控制系统；基础多旋翼飞行器之间通过有线或无线方式构成网状通讯结构，相互之间都可以通讯，保证在任意一个或几个基础多旋翼飞行器出现故障时矩阵飞行器仍然可以正常工作；每个基础多旋翼飞行器可以单独供电或者几个基础多旋翼飞行器共同使用一套电池供电，矩阵飞行器上使用的电池组成并联系统，保证电池系统的能量共用且有故障冗余能力。使用两个或两个以上GPS天线，GPS天线安装在不同的基础多旋翼飞行器上，拉大两个GPS天线之间的安装距离，通过多重差分算法得到更高精度位置数据和航向数据。矩阵飞行器包含两个摄像头，两个摄像头分别安装在不同行或不同列的两个基础多旋翼飞行器上构成双目视觉系统，通过拉大两个摄像头的距离获得更高精度的景深数据，提高定位精度。
本发明的一种矩阵飞行器，通过将多个常规多旋翼飞行器连接组成矩阵飞行器，在保证飞行品质的基础上获得更大的载重能力；通过采用多个GPS天线并拉长天线安装距离获得了更高的位置精度和航向精度，提高了矩阵飞行器自主飞行时的轨迹精度和飞行品质；双目视觉系统通过拉长两个摄像头的安装距离，获得更高精度的景深数据，提高定位精度；具有更高的可靠性，可以在一个或几个基础多旋翼飞行器出现故障时正常飞行，其电池组成并联系统可以提高电池的利用效率并具有电池故障冗余能力；该矩阵飞行器具有大载重、高可靠性、精确的轨迹跟踪能力，可在农业、电力、军用等多个领域广泛应用。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1基础多旋翼飞行器的简要示意图；
图3为本发明实施例1基础多旋翼飞行器连接件结构示意图；
图4是本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细说明。
参照图1，本实施例的一种矩阵飞行器，由11号、12号、…、33号9个基础多旋翼飞行器构成一个3×3阶矩阵。11号、12号、…、33号9个基础多旋翼飞行器可以单独存储和运送，当矩阵飞行器使用时，按照11号、12号、…、33号9个基础多旋翼飞行器在矩阵飞行器中的位置，将11号、12号、…、33号9个基础多旋翼飞行器通过机械连接的方法相互连接起来组成一个3×3阶矩阵飞行器。
基础多旋翼飞行器为四旋翼飞行器，11号、12号、…、33号9个基础多旋翼飞行器每个都单独使用一个飞行控制系统2控制；11号、12号、…、33号9个基础多旋翼飞行器之间通过有线方式构成网状通讯结构，相互之间都可以通讯，保证在任意一个或几个基础多旋翼飞行器出现故障时矩阵飞行器仍然可以正常工作；11号、12号、…、33号9个基础多旋翼飞行器每个都单独使用电池3供电，9个电池3组成并联系统，保证9个电池3的能量共用且有故障冗余能力。矩阵飞行器使用两个GPS天线4，两个GPS天线分别安装在11号和33号基础多旋翼飞行器上，保证两个GPS天线之间距离尽量远，通过多重差分算法得到更高精度位置数据和航向数据。矩阵飞行器包含有两个摄像头5，两个摄像头5分别安装在11号和13号基础多旋翼飞行器上构成双目视觉系统，通过拉大两个摄像头的安装距离获得更高精度的景深数据，提高定位精度。
参照图2和图3，基础多旋翼飞行器的四根连接臂101上有两个连接件201和两个连接件202，连接件201和202通过连接件203连接在一起，将11号、12号、…、33号9个基础多旋翼飞行器连接组成一个3×3阶矩阵飞行器。
实施例2
参照图4，本实施例的一种矩阵飞行器，其工作原理与实施例1相同，区别在于：11号、12号、13号基础多旋翼飞行器共用一个飞行控制系统2控制，21号、22号、23号基础多旋翼飞行器共用一个飞行控制系统2控制，31号、32号、33号基础多旋翼飞行器共用一个飞行控制系统2控制，每个飞行控制系统2可以安装在该飞行控制系统2所控制的三个基础多旋翼飞行器中的任意一个上面；11号、12号、13号基础多旋翼飞行器共用一个电池3供电，21号、22号、23号基础多旋翼飞行器共用一个电池3供电，31号、32号、33号基础多旋翼飞行器共用一个电池3供电，每个电池3可以安装在由该电池供电的三个基础多旋翼飞行器中的任意一个上面；矩阵飞行器使用四个GPS天线4，四个GPS天线分别安装在11号、13号、31号和33号基础多旋翼飞行器上。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案和构思做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要保护的范围之内。
Claims (1)
1.一种矩阵飞行器，其特征在于：由多个(两个或两个以上)基础多旋翼飞行器构成，多个基础多旋翼飞行器构成一个m×n阶矩阵，以飞行器前飞方向为前方，则m表示矩阵飞行器的左右方向上的基础飞行器数量，n表示矩阵飞行器的前后方向上的基础飞行器数量，m≥1，n≥1；基础多旋翼飞行器可以单独存储和运送，当矩阵飞行器使用时，按照基础多旋翼飞行器在矩阵飞行器中的位置，将基础多旋翼飞行器通过机械连接的方法相互连接起来组成矩阵飞行器；基础多旋翼飞行器可以是四旋翼、六旋翼、八旋翼或其它类型的多旋翼飞行器；每个基础多旋翼飞行器可以单独控制，也可以共用一套飞行控制系统或几套飞行控制系统；基础多旋翼飞行器之间通过有线或无线方式构成网状通讯结构，相互之间都可以通讯，保证在任意一个或几个基础多旋翼飞行器出现故障时矩阵飞行器仍然可以正常工作；每个基础多旋翼飞行器可以单独供电或者几个多旋翼飞行器共同使用一套电池供电，矩阵飞行器上使用的电池组成并联系统，保证电池系统的能量共用且有故障冗余能力；使用两个或两个以上GPS天线，GPS天线安装在不同的基础多旋翼飞行器上，拉大两个GPS天线之间的安装距离，通过多重差分算法得到更高精度位置数据和航向数据；矩阵飞行器包含两个摄像头，两个摄像头分别安装在不同行或不同列的两个基础多旋翼飞行器上构成双目视觉系统，通过拉大两个摄像头的距离获得更高精度的景深数据，提高定位精度。
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