CN112987780B - 多旋翼飞行器斜面起飞方法和多旋翼飞行器斜面降落方法 - Google Patents
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Abstract
本发明多旋翼飞行器斜面起飞方法和多旋翼飞行器斜面降落方法，通过使用传感器数据，根据传感器测得的倾斜角调整控制各旋翼升力的同时结合FPV相机图像识别判断是否出现侧滑，从而实现多旋翼飞行器在一定倾角范围内的倾斜平面上安全起降，从而为扩展多旋翼飞行器的使用领域创造条件。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电站应用飞行器的起飞和降落领域，尤其是一种控制多旋翼飞行器在斜面的起飞和降落方法。
背景技术
旋翼飞行器一般在水平地面起飞降落。为了拓展无人机的使用领域，旋翼飞行器越来越要求在具有一定倾斜角度的斜面上实施起飞和降落。旋翼飞行器悬停(即起落架一边首先接触到斜面，机身还未出现倾斜)在倾斜角度为a的斜面上时，飞行器的受力分析图如图3所示。此时，升力F与重力G大小相等，方向相反，受力平衡实现悬停。当旋翼飞行器稳定停靠在倾斜角度为a的斜面工作时，飞行器的受力分析如图4所示(Ts为沿斜面的摩擦力，Gs为沿斜面的重力牵引力)。升力F＝0，T＝Gz保持法线方向受力平衡。若Ts>Gs可确保无侧滑，保持切线方向受力平衡，飞行器保持静止状态；若Ts<Gs，飞行器将向下侧滑。因此，旋翼飞行器在倾斜坡面(即斜面)起飞和降落的过程中，倾斜坡面(即斜面)会造成机体倾斜、旋翼升力方向与重力方向分离，易引起无人机侧滑、坠毁等事故发生。
因此，有必要提供一种新的飞行器起飞和降落方法以解决旋翼飞行器在斜面上起飞和降落过程中容易发生侧滑的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供多旋翼飞行器斜面起飞方法和多旋翼飞行器斜面降落方法，其避免了旋翼飞行器在斜面上起飞和降落过程中发生侧滑的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一：一种多旋翼飞行器斜面起飞方法，包括步骤S11～步骤S14：
步骤S11：所述飞行器通过自身传感器获取起飞前机身的倾斜角度即所述飞行器停靠的斜面的倾斜角度a，若a大于第一角度时，则所述飞行器保持静止状态不变即不起飞，若a小于等于第一角度时，则执行步骤S12；
步骤S12：所述飞行器将所有旋翼的动力逐渐调整至相当于所述飞行器旋翼最大动力第一百分比的第一动力，FPV相机根据图像分析所述飞行器是否出现侧滑，如判断出现侧滑，则所述飞行器关闭所有旋翼的动力进入告警状态，如判断未出现侧滑且所述飞行器仍保持静止状态，则执行步骤S13；
步骤S13：所述飞行器将所有旋翼的动力立即调整至相当于所述飞行器旋翼最大动力第二百分比的第二动力，所述第二百分比大于所述第一百分比，FPV相机根据图像分析所述飞行器是否起飞，如否，则所述飞行器关闭所有旋翼的动力进入告警状态，如是，则执行步骤S14；
步骤S14：所述飞行器根据所述传感器数据调整起飞后机身的倾斜角度，进入正常飞行状态。
作为本发明进一步改进的技术方案一，斜面的所述第一角度是：所述飞行器静至在斜面上时不会在斜面上发生倾滑的最大角度。
作为本发明进一步改进的技术方案一，所述第一百分比为20％-40％。
作为本发明进一步改进的技术方案一，所述第二百分比为80％-100％。
作为本发明进一步改进的技术方案一，所述传感器是具有测倾角、加速度值和重力测量功能的组合传感装置。
作为本发明进一步改进的技术方案一，所述步骤S14中，所述飞行器通过实时测得自身的加速度值计算所述飞行器的重量以供所述飞行器降落时使用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案二：一种多旋翼飞行器斜面降落方法，包括步骤S21～步骤S23：
步骤S21：所述飞行器高度下降至起落架一侧首先接触到斜面，当所述飞行器机身开始出现倾斜，所述飞行器将倾斜降低侧的旋翼动力逐渐降低了相当于所述飞行器旋翼最大动力第三百分比的第三动力；
步骤S22：所述飞行器通过自身的传感器持续测量机身倾斜角度直至机身倾斜角度停止变化，若停止变化后的机身倾斜角度小于等于第一角度，进入步骤S23，若停止变化后的机身倾斜角度大于第一角度，所述飞行器将所有旋翼的动力增大至100％，复飞远离所述斜面；
步骤S23：所述飞行器将所有旋翼的动力逐渐降低了相当于所述飞行器旋翼最大动力第四百分比的第四动力，所述第四百分比大于所述第三百分比，FPV相机根据图像分析所述飞行器是否出现侧滑，若是，则所述飞行器将所有旋翼的动力增大至100％而复飞远离所述斜面，若否，则所述飞行器关闭所有旋翼的动力而成功降落至所述斜面。
作为本发明进一步改进的技术方案二，所述第三百分比为20％-40％，所述第四百分比为40％-60％。
作为本发明进一步改进的技术方案二，斜面的所述第一角度是：所述飞行器静至在斜面上时不会在斜面上发生倾滑的最大角度。
作为本发明进一步改进的技术方案二，所述传感器是具有测倾角、加速度值和重力测量功能的组合传感装置。
相较于现有技术，本发明多旋翼飞行器斜面起飞方法和多旋翼飞行器斜面降落方法，通过使用传感器数据，根据传感器测得的倾斜角调整控制各旋翼升力的同时结合FPV相机图像识别判断是否出现侧滑，从而实现多旋翼飞行器在一定倾角范围内的倾斜平面上安全起降，从而为扩展多旋翼飞行器的使用领域创造条件。
附图说明
图1为本发明多旋翼飞行器斜面起飞方法流程图；
图2为本发明多旋翼飞行器斜面降落方法流程图；
图3为与本发明相关的旋翼飞行器悬停在倾斜角度为a的斜面上的受力分析图；
图4为与本发明相关的旋翼飞行器稳定停靠在倾斜角度为a的斜面工作时的受力分析图。
具体实施方式
请参考图1，本发明有关于一种多旋翼飞行器斜面起飞方法，包括步骤S11～步骤S14：
步骤S11：所述飞行器通过自身传感器获取起飞前机身的倾斜角度即所述飞行器停靠的斜面的倾斜角度a，若a大于第一角度时，则所述飞行器保持静止状态不变即不起飞，若a小于等于第一角度时，则执行步骤S12；
步骤S12：所述飞行器将所有旋翼的动力逐渐调整至相当于所述飞行器旋翼最大动力第一百分比的第一动力，FPV相机根据图像分析所述飞行器是否出现侧滑，如判断出现侧滑，则所述飞行器关闭所有旋翼的动力进入告警状态，如判断未出现侧滑且所述飞行器仍保持静止状态，则执行步骤S13；
步骤S13：所述飞行器将所有旋翼的动力立即调整至相当于所述飞行器旋翼最大动力第二百分比的第二动力，FPV相机根据图像分析所述飞行器是否起飞，如否，则所述飞行器关闭所有旋翼的动力进入告警状态，如是，则执行步骤S14；
步骤S14：所述飞行器根据所述传感器数据调整起飞后机身的倾斜角度，进入正常飞行状态。
进一步的，飞行器起飞和降落斜面的第一角度是：飞行器静至在斜面上时不会在斜面上发生倾滑的最大角度。
进一步的，所述第一动力为所述飞行器旋翼动力的20％-40％即所述第一百分比为20％-40％；优选的，所述第一动力为所述飞行器旋翼动力的30％。
进一步的，所述第二动力为所述飞行器旋翼动力的80％-100％即所述第二百分比为80％-100％；优选的，所述第二动力为所述飞行器旋翼动力的100％。
请参考图2，本发明还涉及一种多旋翼飞行器斜面降落方法，包括步骤S21～步骤S23：
步骤S21：所述飞行器高度下降至起落架一侧首先接触到斜面，当所述飞行器机身开始出现倾斜，所述飞行器将倾斜降低侧的旋翼动力逐渐降低了相当于所述飞行器旋翼最大动力第三百分比的第三动力；
步骤S22：所述飞行器通过自身的传感器持续测量机身倾斜角度直至机身倾斜角度停止变化，若停止变化后的机身倾斜角度小于等于第一角度，进入步骤S23，若停止变化后的机身倾斜角度大于第一角度，所述飞行器将所有旋翼的动力增大至100％，复飞远离所述斜面；
步骤S23：所述飞行器将所有旋翼的动力逐渐降低了相当于所述飞行器旋翼最大动力第四百分比的第四动力，FPV相机根据图像分析所述飞行器是否出现侧滑，若是，则所述飞行器将所有旋翼的动力增大至100％而复飞远离所述斜面，若否，则所述飞行器关闭所有旋翼的动力而成功降落至所述斜面。
进一步的，所述第三百分比为20％-40％，所述第四百分比为40％-60％。优选的，所述第一百分比为30％，所述第二百分比为45％。
进一步的，飞行器起飞和降落斜面的第一角度是：飞行器静至在斜面上时不会在斜面上发生倾滑的最大角度。例如：某重量和摩擦系数都确定的飞行器正好能够静置在倾斜角度为X的斜面上且不发生侧滑，这里X取在斜面上不发生倾滑的最大角度，参考图4，受力分析可知此时Gs＝Ts，飞行器静置在倾斜角度为X的斜面上达到受力平衡，此时斜面的倾斜角度X就是飞行器起飞和降落斜面的第一角度。
进一步的，所述步骤S14中，所述飞行器通过测得自身的加速度值计算所述飞行器的起飞重量以供所述飞行器降落时使用。所述“通过测得自身的加速度值”的方法具体指的是依所述传感器测量的所述飞行器的加速度值。
特别需要说明的是：本发明多旋翼飞行器斜面起飞方法以及多旋翼飞行器斜面降落方法中所述的传感器具体指的均是3轴重力传感器。通过3轴重力传感器测量物体倾斜角度的原理属于本领域的公知技术，此处不再赘述，也可是具有测倾角、加速度值和重力测量功能的组合传感装置。
因此，相较于现有技术，本发明多旋翼飞行器斜面起飞方法和多旋翼飞行器斜面降落方法，通过使用传感器数据，根据传感器测得的倾斜角调整控制各旋翼升力的同时结合FPV相机(FPV是英文First Person View的缩写，即“第一人称主视角”；FPV相机即第一视角相机)图像识别判断是否出现侧滑，从而实现多旋翼飞行器在一定倾角范围内的倾斜平面上安全起降，从而为扩展多旋翼飞行器的使用领域创造条件。
以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的描述，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种多旋翼飞行器斜面起飞方法，其特征在于：包括步骤S11～步骤S14：
步骤S11：所述飞行器通过自身传感器获取起飞前机身的倾斜角度即所述飞行器停靠的斜面的倾斜角度a，若a大于第一角度时，则所述飞行器保持静止状态不变即不起飞，若a小于等于第一角度时，则执行步骤S12；
步骤S12：所述飞行器将所有旋翼的动力逐渐调整至相当于所述飞行器旋翼最大动力第一百分比的第一动力，根据FPV相机所摄图像分析所述飞行器是否出现侧滑，如判断出现侧滑，则所述飞行器关闭所有旋翼的动力进入告警状态，如判断未出现侧滑且所述飞行器仍保持静止状态，则执行步骤S13；
步骤S13：所述飞行器将所有旋翼的动力立即调整至相当于所述飞行器旋翼最大动力第二百分比的第二动力，所述第二百分比大于所述第一百分比，根据FPV相机所摄图像分析所述飞行器是否起飞，如否，则所述飞行器关闭所有旋翼的动力进入告警状态，如是，则执行步骤S14；
步骤S14：所述飞行器根据所述传感器数据调整起飞后机身的倾斜角度，进入正常飞行状态。
2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器斜面起飞方法，其特征在于：斜面的所述第一角度是：所述飞行器静至在斜面上时不会在斜面上发生倾滑的最大角度。
3.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器斜面起飞方法，其特征在于：所述第一百分比为20％-40％。
4.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器斜面起飞方法，其特征在于：所述第二百分比为80％-100％。
5.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器斜面起飞方法，其特征在于：所述传感器是具有测倾角、加速度值和重力测量功能的组合传感装置。
6.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器斜面起飞方法，其特征在于：所述步骤S14中，所述飞行器通过实时测得自身的加速度值计算所述飞行器的重量以供所述飞行器降落时使用。
7.一种多旋翼飞行器斜面降落方法，其特征在于：包括步骤S21～步骤S23：
步骤S21：所述飞行器高度下降至起落架一侧首先接触到斜面，当所述飞行器机身开始出现倾斜，所述飞行器将倾斜降低侧的旋翼动力逐渐降低了相当于所述飞行器旋翼最大动力第三百分比的第三动力；
步骤S22：所述飞行器通过自身的传感器持续测量机身倾斜角度直至机身倾斜角度停止变化，若停止变化后的机身倾斜角度小于等于第一角度，进入步骤S23，若停止变化后的机身倾斜角度大于第一角度，所述飞行器将所有旋翼的动力增大至100％，复飞远离所述斜面；
步骤S23：所述飞行器将所有旋翼的动力逐渐降低了相当于所述飞行器旋翼最大动力第四百分比的第四动力，所述第四百分比大于所述第三百分比，FPV相机根据图像分析所述飞行器是否出现侧滑，若是，则所述飞行器将所有旋翼的动力增大至100％而复飞远离所述斜面，若否，则所述飞行器关闭所有旋翼的动力而成功降落至所述斜面。
8.根据权利要求7所述的多旋翼飞行器斜面降落方法，其特征在于：所述第三百分比为20％-40％，所述第四百分比为40％-60％。
9.根据权利要求7所述的多旋翼飞行器斜面降落方法，其特征在于：斜面的所述第一角度是：所述飞行器静至在斜面上时不会在斜面上发生倾滑的最大角度。
10.根据权利要求7所述的多旋翼飞行器斜面降落方法，其特征在于：所述传感器是具有测倾角、加速度值和重力测量功能的组合传感装置。
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