CN107521687B - 一种飞行潜航器的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种飞行潜航器的控制方法，飞行潜航器适合在水、空两种介质中航行；在飞行状态时，通过舵机打开机翼进入飞行状态，进入水下时，其机翼收拢；本发明旋翼类飞行潜航器为了控制航行器的重量，提出一种新型水空一体式电机做为驱动动力，以最大利用航行器现有设备；其次，本发明旋翼类飞行潜航器为了解决水空通信障碍，控制航行器重量，提出了一种新型通信天线，确保在空中以及水中通信安全。

Description

一种飞行潜航器的控制方法
技术领域
本发明涉及飞行潜航器技术领域，特别是一种飞行潜航器的控制方法。
背景技术
飞行潜航器的研制和开发是一门集流体力学、结构力学、控制学科、材料学科等于一体的综合性科学技术，具有极大的技术挑战性和开拓性，同时也具有巨大的应用前景，比如水空搜救、水下结构物探测、水文监测、航道测量、港口监测、海事巡航等。
飞行潜航器的旋翼类飞行潜航器是目前技术条件下仅有的能够完成空中飞行、水下航行、水空跨越的航行器，其在布放回收简单。但面临着控制模型粗超，续航时间短，水下通信困难等技术难题。
现有飞行潜航航行器的驱动设备大都是分开，其在空中飞行时依靠飞行电机做为驱动，在水下则是依靠另一套水中电机提供动力驱动，这样造成载重资源的浪费，限制了航行器的载重与续航。现有航行器其通信一直是难题，其跨水空介质电磁波通信信号衰减很快。若在空中采用电磁波通信，水下采用声波通信，这就给航行器带来很大负担，复杂了其电路设计并增加了负重以及能耗带来各种不便；现有航行器的控制方法复杂，程序繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种程序简单、可靠性高的飞行潜航器的控制方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种飞行潜航器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)飞行潜航器开机，进入自动检测状态，检测信号强度、电池电量是否在设定安全范围内，若不在安全范围内报警提示，若在安全范围内则记录当前地理位置信息，等待下一步指令；
(2)飞行潜航器有四种状态，其分别是飞行状态，水面漂浮状态(螺旋桨离开水面)，水面航行状态(螺旋桨在水下)，水下航行状态(螺旋桨在水下)；
A、飞行潜航器接收到飞行状态命令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为水面漂浮状态，则飞行潜航器进入飞行状态初始化；
若当前状态不是水面漂浮状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
飞行状态初始化：水仓排水至飞行状态，机翼打开，飞行潜航器进入飞行状态，等待下一步指令；
B、飞行潜航器接收到水面漂浮状态指令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为飞行状态，则飞行潜航器自动减速至停在水面上然后进入水面漂浮初始化状态；
若当前状态为水面航行状态；则飞行潜航器进入水面漂浮初始化状态；
若当前状态不是飞行状态或水面航行状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
水面漂浮初始化状态：水仓排水至水面漂浮状态，确认机翼收拢，飞行潜航器进入水面漂浮状态，等待下一步指令；
C、飞行潜航器接收到水面航行状态指令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为水面漂浮状态或水下航行状态，则飞行潜航器进入水面航行初始化状态；
若当前状态不是水面漂浮状态或水下航行状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
水面航行初始化状态：水仓排水至水面航行状态，确认机翼收拢，飞行潜航器进入水面漂浮状态，等待下一步指令；
D、飞行潜航器接收到水下航行状态指令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为水面航行状态，则飞行潜航器进入水下航行初始化状态；
若当前状态不是水下航行状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
水下航行初始化状态：水仓排水至水下航行状态，确认机翼收拢，飞行潜航器进入水下航行状态，等待下一步指令；
(3)若飞行潜航器系统检测当前信号强度、电池电量低于设定安全范围内，则自动返航。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明飞行潜航器采用水空两用电机驱动，在空中飞行时做飞行动力驱动，在水下航行时做水下动力驱动，以减轻航行器的重量，提高其续航与载重能力。
(2)本发明飞行潜航器通过通讯装置依靠电磁波进行通信，在水中航行时通过天线露出水面并克服了飞行潜航器摇摆带来的影响。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明旋翼类飞行潜航器的结构示意图。
图2为本发明旋翼类飞行潜航器中机翼连接的结构示意图。
图3为本发明旋翼类飞行潜航器中通讯装置的结构示意图。
图4为本发明旋翼类飞行潜航器状态切换的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1、图2和图3所示，一种旋翼类飞行潜航器，包括机身1、机翼2、机头3、通讯装置4、上驱动盖板5、下驱动盖板6、机翼连接转轴7和防水舵机8；所述机身1的内部设置有控制器和电源模块，控制器和电源模块相连接；所述控制器采用嵌入式单片机控制器，所述电源模块采用可充电式锂电池；所述机身1的前端与机头3的末端相固定连接，机头3的前端设置有通讯装置4；所述通讯装置4包括防滑塞17、天线杆18、浮标19、转轴20、摄像头传感器21和天线主体平台22；所述天线主体平台22的一端与机头3的前端相连接，天线主体平台22的另一端与转轴20的一端相连接，转轴20的另一端与摄像头传感器21相连接；所述转轴20上设置有天线杆18，天线杆18的顶部设置有防滑塞17，天线杆18上设置有浮标19；所述天线杆18和摄像头传感器21均与控制器相连接；所述机身1顶盖末端的两侧均设置有上驱动盖板5，机身1底盖末端的两侧均设置有下驱动盖板6；所述机身1的两侧均设置有机翼2，机翼2通过机翼连接转轴7与机身1相活动连接；所述机身1底部的两侧设置有防水舵机8，防水舵机8通过齿轮传动机构与机翼连接转轴7相连接，防水舵机8的控制端与控制器相连接；所述齿轮传动机构包括第一齿轮23和第二齿轮24；所述第一齿轮23设置在防水舵机8的输出端上，第二齿轮24设置在机翼连接转轴7上，第一齿轮23与第二齿轮24相啮合连接；所述机翼2包括上下开口的壳体9、前驱动装置10和后驱动装置11；所述壳体9的前端设置有前驱动装置10，壳体9的末端设置有后驱动装置11；所述前驱动装置10和后驱动装置11均包括上下开口的筒体12、驱动电机13和驱动风叶14；所述筒体12的底部通过支架固定有驱动电机13，驱动电机13的顶部设置有驱动风叶14，驱动电机13的控制端与控制器相连接；驱动电机13采用水空两用电机；所述后驱动装置11的筒体12一端设置有进水口15，后驱动装置11的筒体12另一端设置有出水口16。
如图4所示，一种旋翼类飞行潜航器的控制方法，包括以下步骤：
(1)飞行潜航器开机，进入自动检测状态，检测信号强度、电池电量是否在设定安全范围内，若不在安全范围内报警提示，若在安全范围内则记录当前地理位置信息，等待下一步指令；
(2)飞行潜航器有四种状态，其分别是飞行状态，水面漂浮状态(螺旋桨离开水面)，水面航行状态(螺旋桨在水下)，水下航行状态(螺旋桨在水下)；
A、飞行潜航器接收到飞行状态命令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为水面漂浮状态，则飞行潜航器进入飞行状态初始化；
若当前状态不是水面漂浮状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
飞行状态初始化：水仓排水至飞行状态，机翼打开，飞行潜航器进入飞行状态，等待下一步指令；
B、飞行潜航器接收到水面漂浮状态指令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为飞行状态，则飞行潜航器自动减速至停在水面上然后进入水面漂浮初始化状态；
若当前状态为水面航行状态；则飞行潜航器进入水面漂浮初始化状态；
若当前状态不是飞行状态或水面航行状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
水面漂浮初始化状态：水仓排水至水面漂浮状态，确认机翼收拢，飞行潜航器进入水面漂浮状态，等待下一步指令；
C、飞行潜航器接收到水面航行状态指令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为水面漂浮状态或水下航行状态，则飞行潜航器进入水面航行初始化状态；
若当前状态不是水面漂浮状态或水下航行状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
水面航行初始化状态：水仓排水至水面航行状态，确认机翼收拢，飞行潜航器进入水面漂浮状态，等待下一步指令；
D、飞行潜航器接收到水下航行状态指令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为水面航行状态，则飞行潜航器进入水下航行初始化状态；
若当前状态不是水下航行状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
水下航行初始化状态：水仓排水至水下航行状态，确认机翼收拢，飞行潜航器进入水下航行状态，等待下一步指令；
(3)若飞行潜航器系统检测当前信号强度、电池电量低于设定安全范围内，则自动返航。
综上所述，本发明旋翼类飞行潜航器采用水空两用电机驱动，在空中飞行时做飞行动力驱动，在水下航行时做水下动力驱动，以减轻航行器的重量，提高其续航与载重能力；本发明旋翼类飞行潜航器通过通讯装置依靠电磁波进行通信，在水中航行时通过天线露出水面并克服了飞行潜航器摇摆带来的影响。

Claims (1)

1.一种飞行潜航器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)飞行潜航器开机，进入自动检测状态，检测信号强度、电池电量是否在设定安全范围内，若不在安全范围内报警提示，若在安全范围内则记录当前地理位置信息，等待下一步指令；
(2)飞行潜航器有四种状态，其分别是飞行状态，水面漂浮状态，水面航行状态，水下航行状态；
A、飞行潜航器接收到飞行状态命令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为水面漂浮状态，则飞行潜航器进入飞行状态初始化；
若当前状态不是水面漂浮状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
飞行状态初始化：水仓排水至飞行状态，机翼打开，飞行潜航器进入飞行状态，等待下一步指令；
B、飞行潜航器接收到水面漂浮状态指令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为飞行状态，则飞行潜航器自动减速至停在水面上然后进入水面漂浮初始化状态；
若当前状态为水面航行状态；则飞行潜航器进入水面漂浮初始化状态；
若当前状态不是飞行状态或水面航行状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
水面漂浮初始化状态：水仓排水至水面漂浮状态，确认机翼收拢，飞行潜航器进入水面漂浮状态，等待下一步指令；
C、飞行潜航器接收到水面航行状态指令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为水面漂浮状态或水下航行状态，则飞行潜航器进入水面航行初始化状态；
若当前状态不是水面漂浮状态或水下航行状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
水面航行初始化状态：水仓排水至水面航行状态，确认机翼收拢，飞行潜航器进入水面漂浮状态，等待下一步指令；
D、飞行潜航器接收到水下航行状态指令，飞行潜航器检测当前状态：
若当前状态为水面航行状态，则飞行潜航器进入水下航行初始化状态；
若当前状态不是水下航行状态，则飞行潜航器保持当前状态，等待下一步指令；
水下航行初始化状态：水仓排水至水下航行状态，确认机翼收拢，飞行潜航器进入水下航行状态，等待下一步指令；
(3)若飞行潜航器系统检测当前信号强度、电池电量低于设定安全范围内，则自动返航；
其中，所述飞行潜航器包括机身、机翼、机头、通讯装置、上驱动盖板、下驱动盖板、机翼连接转轴和防水舵机；所述机身的内部设置有控制器和电源模块，控制器和电源模块相连接；所述机身的前端与机头的末端相固定连接，机头的前端设置有通讯装置；所述机身顶盖末端的两侧均设置有上驱动盖板，机身底盖末端的两侧均设置有下驱动盖板；所述机身的两侧均设置有机翼，机翼通过机翼连接转轴与机身相活动连接；所述机身底部的两侧设置有防水舵机，防水舵机通过齿轮传动机构与机翼连接转轴相连接，防水舵机的控制端与控制器相连接；所述机翼包括上下开口的壳体、前驱动装置和后驱动装置；所述壳体的前端设置有前驱动装置，壳体的末端设置有后驱动装置；所述前驱动装置和后驱动装置均包括上下开口的筒体、驱动电机和驱动风叶；所述筒体的底部通过支架固定有驱动电机，驱动电机的顶部设置有驱动风叶，驱动电机的控制端与控制器相连接；所述后驱动装置的筒体一端设置有进水口，后驱动装置的筒体另一端设置有出水口。
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