CN116027723B - 一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统 - Google Patents

一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116027723B
CN116027723B CN202310323273.9A CN202310323273A CN116027723B CN 116027723 B CN116027723 B CN 116027723B CN 202310323273 A CN202310323273 A CN 202310323273A CN 116027723 B CN116027723 B CN 116027723B
Authority
CN
China
Prior art keywords
unmanned aerial
aerial vehicle
data
data acquisition
gesture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310323273.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116027723A (zh
Inventor
杨卫新
鲁伟
张萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Suqi Intelligent Technology Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Suqi Intelligent Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Suqi Intelligent Technology Co ltd filed Critical Jiangsu Suqi Intelligent Technology Co ltd
Priority to CN202310323273.9A priority Critical patent/CN116027723B/zh
Publication of CN116027723A publication Critical patent/CN116027723A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116027723B publication Critical patent/CN116027723B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

本发明公开了一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，涉及无人机领域，其包括控制模块、无人机姿态数据采集模块、环境数据采集模块、动力调整模块、姿态调整模块、姿态计算模块和电池电量采集模块，所述无人机姿态数据采集模块用于实时采集无人机飞行过程中的姿态数据信息，所述环境数据采集模块用于实时采集无人机飞行路线中的环境数据信息，本发明提出了对湿气云团的位置信息进行采集，对湿气云团和无人机的相交点进行预测，以辅助无人机悬停避开湿气云团，避免湿气云团对无人机造成腐蚀和紊乱损伤。

Description

一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统
技术领域
本发明涉及无人机领域，特别涉及一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统。
背景技术
在抗震救灾的过程中经常需要使用无人机对灾区进行探测和拍照，而在灾区上空经常会有湿气云团，无人机与湿气云团相遇会造成无人机的损伤，而现有技术无法对无人机与湿气云团的相遇时间进行预测，进而导致无人机易被湿气云团腐蚀，导致影响无人机的使用寿命；
例如在授权公开号为CN110803282B的中国专利中公开了一种探测定位型无人机，包括无人机本体，所述无人机本体的底端对称安装有无人机支撑架，所述无人机本体的底端中心处安装有无人机摄像头，本发明结构科学合理，使用安全方便，通过设置的电动伸缩杆、连接杆、传动齿链、第一弹性连接带和第二弹性连接带，可对收纳盖板进行翻转，将无人机摄像头收纳进入收纳仓内，对无人机摄像头进行收纳防护，减少突然出现的极端天气，对摄像头造成的损坏，通过设置的擦拭电机、擦拭板、擦拭棉、吸附杆和吸附座，可对无人机摄像头的摄像部位进行擦拭，便于对无人机摄像头在拍摄时附着的灰尘和污渍进行擦拭，并可对收纳盖板进行稳固放置，避免收纳盖板产生晃动，影响使用；
又如在申请公开号为CN112394644A的中国专利中公开了一种绳系多无人机协同操作系统的预设时间控制方法。首先基于Udwadia-Kalaba方程，建立绳系多无人机协同操作系统的非线性耦合动力学模型；然后基于拉力优化分配的规划无人机航迹；接下来基于固定时间收敛定理设计固定时间非奇异终端滑模面；最后基于滑模面，设计预设时间协同跟踪控制律。本发明方法能够解决绳系多无人机协同操作系统的鲁棒快速稳定控制问题，并能够解决具有快速收敛性能要求的控制问题；
上述专利中均存在：在灾区上空经常会有湿气云团，无人机与湿气云团相遇会造成无人机的损伤，而现有技术无法对无人机与湿气云团的相遇时间进行预测，进而导致无人机易被湿气云团腐蚀，导致影响无人机的使用寿命的技术问题，本发明是为了解决这一问题，提出一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，能够有效解决背景技术中的问题：在灾区上空经常会有湿气云团，无人机与湿气云团相遇会造成无人机的损伤，而现有技术无法对无人机与湿气云团的相遇时间进行预测，进而导致无人机易被湿气云团腐蚀，导致影响无人机的使用寿命的技术问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，其包括控制模块、无人机姿态数据采集模块、环境数据采集模块、动力调整模块、姿态调整模块、姿态计算模块和电池电量采集模块，
所述无人机姿态数据采集模块用于实时采集无人机飞行过程中的姿态数据信息，
所述环境数据采集模块用于实时采集无人机飞行路线中的环境数据信息，
所述电池电量采集模块用于采集无人机的电池电量数据信息，
所述姿态计算模块用于将姿态数据信息、环境数据信息和电池电量数据信息代入姿态计算策略中，进行飞行姿态威胁值的提取，进而进行悬停时间和动力调整值的计算，
所述姿态调整模块用于根据姿态计算模块计算的姿态调整值数据，通过姿态调整策略来对无人机飞行姿态进行调整，
所述动力调整模块用于根据姿态计算模块计算的动力调整值数据，通过动力调整来对无人机动力数据进行调节，
所述控制模块用于接收遥控信号获取无人机的任务数据。
本发明进一步的改进在于，所述无人机姿态数据采集模块包括飞行高度数据采集单元、飞行速度数据采集单元、飞行角度数据采集单元和飞行距离数据采集单元，所述飞行高度数据采集单元用于采集无人机实时飞行高度数据，所述飞行速度数据采集单元用于采集无人机实时飞行速度数据，所述飞行角度数据采集单元用于采集无人机实时飞行角度数据，所述飞行距离数据采集单元用于采集无人机实时飞行距离数据信息。
本发明进一步的改进在于，所述环境数据采集模块包括空气密度数据采集单元、风速数据采集单元和空气湿度数据采集单元，所述空气密度数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的空气密度数据，所述风速数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的风速数据，所述空气湿度数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的湿气云团的数据信息。
本发明进一步的改进在于，所述姿态计算模块包括数据传输单元、数据对比单元和威胁提取单元，所述数据传输单元用于无人机姿态数据采集模块和环境数据采集模块采集的数据的传输，所述数据对比单元用于将采集的数据与设定的威胁数据阈值进行对比，得出数据中的威胁数据，所述威胁提取单元用于提取无人机姿态数据和环境数据中的威胁数据。
本发明进一步的改进在于，所述姿态计算模块中包括姿态计算策略，所述姿态计算策略包括以下具体步骤：
S11、提取无人机位置经纬度坐标
Figure SMS_3
、速度/>
Figure SMS_4
、高度/>
Figure SMS_7
和终点位置坐标数据/>
Figure SMS_2
，提取无人机前进方向上的湿气云团信息，云团信息包括云团中心和半径信息，云团中心信息为云团中心经纬度/>
Figure SMS_5
，半径信息/>
Figure SMS_8
，云团的移动速度数据信息/>
Figure SMS_9
和移动方向数据信息/>
Figure SMS_1
，同时提取风速/>
Figure SMS_6
数据信息；
S12、做云团的中心在云团移动方向上的延长线，并做无人机在无人机移动方向上的延长线，两条延长线交于一点，经纬度坐标为
Figure SMS_10
，以交点为坐标原点，以无人机的移动轨迹的延长线作为y轴，以对应高度与无人机的移动轨迹的延长线垂直的线作为x轴，计算坐标原点到达云团中心的实时距离/>
Figure SMS_11
，计算云团经过坐标原点的时间区间，时间区间为：
Figure SMS_12
，计算该时间区间内，无人机的飞行距离区间为：
Figure SMS_13
，求出起始时无人机与坐标原点的距离，/>
Figure SMS_14
，将/>
Figure SMS_15
与无人机的飞行距离区间进行比较，计算/>
Figure SMS_16
是否在无人机的飞行距离区间内，若不在，则不改变无人机的姿态，不进行s13操作，若在，将无人机姿态数据和环境数据设为威胁数据，同时改变无人机的姿态，同时威胁提取单元提取无人机姿态数据和环境数据中的威胁数据，进行s13操作；
s13、计算无人机抵达距离坐标原点为云团半径的时间，
Figure SMS_17
，无人机在抵达距离坐标原点为云团半径的位置后，悬停时间为/>
Figure SMS_18
。
本发明进一步的改进在于，所述姿态计算策略中还包括动力调整值的计算，包括以下具体步骤：
s14、计算无人机保持速度
Figure SMS_19
的输出功率值，输出功率值的计算方式为：先求出无人机保持速度/>
Figure SMS_20
的阻力值，计算公式为：/>
Figure SMS_21
，其中D为阻力值，/>
Figure SMS_22
为空气密度值，S为机翼面积，/>
Figure SMS_23
为阻力系数，然后计算输出功率值，/>
Figure SMS_24
，其中/>
Figure SMS_25
为功率传递效率；
s15、提取无人机悬停时的功率值
Figure SMS_26
，这样动力调整值为/>
Figure SMS_27
。
本发明进一步的改进在于，所述控制模块中包括电池电量计算策略，所述电池电量计算策略包括以下具体步骤：
s16、提取悬停时间
Figure SMS_28
和飞行时间
Figure SMS_29
；
s17、计算无人机需要的电能值，
Figure SMS_30
，/>
Figure SMS_31
为电能传输效率；
s18、将无人机需要的电能值
Figure SMS_32
与使用无人机的剩余电量进行对比，对剩余电量低于无人机需要的电能值/>
Figure SMS_33
的无人机返航。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提出了对湿气云团的位置信息进行采集，对湿气云团和无人机的相交点进行预测，以辅助无人机悬停避开湿气云团，避免湿气云团对无人机造成腐蚀和紊乱损伤。
2、本发明提出对无人机悬停时间和飞行时间进行准确计算，同时对无人机实时需要的电能值与使用无人机的剩余电量进行对比，对无人机需要的电能值和飞行时间进行预估，对剩余电量低于无人机需要的电能值的无人机返航，以避免无人机电力不足导致无人机损失。
附图说明
图1为本发明一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统的整体框架示意图。
图2为本发明一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统的无人机姿态数据采集模块的框架示意图。
图3为本发明一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统的环境数据采集模块的框架示意图。
图4为本发明一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统的动力操作流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一号”、“二号”、“三号”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
本实施例提出了对湿气云团的位置信息进行采集，对湿气云团和无人机的相交点进行预测，以辅助无人机悬停避开湿气云团，避免湿气云团对无人机造成腐蚀和紊乱损伤，如图1-图4所示，一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，其包括控制模块、无人机姿态数据采集模块、环境数据采集模块、动力调整模块、姿态调整模块、姿态计算模块和电池电量采集模块，无人机姿态数据采集模块用于实时采集无人机飞行过程中的姿态数据信息，环境数据采集模块用于实时采集无人机飞行路线中的环境数据信息，电池电量采集模块用于采集无人机的电池电量数据信息，姿态计算模块用于将姿态数据信息、环境数据信息和电池电量数据信息代入姿态计算策略中，进行飞行姿态威胁值的提取，进而进行悬停时间和动力调整值的计算，姿态调整模块用于根据姿态计算模块计算的姿态调整值数据，通过姿态调整策略来对无人机飞行姿态进行调整，动力调整模块用于根据姿态计算模块计算的动力调整值数据，通过动力调整来对无人机动力数据进行调节，控制模块用于接收遥控信号获取无人机的任务数据。
在本实施例中，无人机姿态数据采集模块包括飞行高度数据采集单元、飞行速度数据采集单元、飞行角度数据采集单元和飞行距离数据采集单元，飞行高度数据采集单元用于采集无人机实时飞行高度数据，飞行速度数据采集单元用于采集无人机实时飞行速度数据，飞行角度数据采集单元用于采集无人机实时飞行角度数据，飞行距离数据采集单元用于采集无人机实时飞行距离数据信息。
在本实施例中，环境数据采集模块包括空气密度数据采集单元、风速数据采集单元和空气湿度数据采集单元，空气密度数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的空气密度数据，风速数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的风速数据，空气湿度数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的湿气云团的数据信息；
在本实施例中，姿态计算模块包括数据传输单元、数据对比单元和威胁提取单元，数据传输单元用于无人机姿态数据采集模块和环境数据采集模块采集的数据的传输，数据对比单元用于将采集的数据与设定的威胁数据阈值进行对比，得出数据中的威胁数据，威胁提取单元用于提取无人机姿态数据和环境数据中的威胁数据；
在本实施例中，姿态计算模块中包括姿态计算策略，姿态计算策略包括以下具体步骤：
S11、提取无人机位置经纬度坐标
Figure SMS_35
、速度/>
Figure SMS_38
、高度/>
Figure SMS_40
和终点位置坐标数据/>
Figure SMS_36
，提取无人机前进方向上的湿气云团信息，云团信息包括云团中心和半径信息，云团中心信息为云团中心经纬度/>
Figure SMS_39
，半径信息/>
Figure SMS_41
，云团的移动速度数据信息/>
Figure SMS_42
和移动方向数据信息/>
Figure SMS_34
，同时提取风速/>
Figure SMS_37
数据信息；
S12、做云团的中心在云团移动方向上的延长线，并做无人机在无人机移动方向上的延长线，两条延长线交于一点，经纬度坐标为
Figure SMS_43
，以交点为坐标原点，以无人机的移动轨迹的延长线作为y轴，以对应高度与无人机的移动轨迹的延长线垂直的线作为x轴，计算坐标原点到达云团中心的实时距离/>
Figure SMS_44
，计算云团经过坐标原点的时间区间，时间区间为：
Figure SMS_45
，计算该时间区间内，无人机的飞行距离区间为：
Figure SMS_46
，求出起始时无人机与坐标原点的距离，/>
Figure SMS_47
，将/>
Figure SMS_48
与无人机的飞行距离区间进行比较，计算/>
Figure SMS_49
是否在无人机的飞行距离区间内，若不在，则不改变无人机的姿态，不进行s13操作，若在，将无人机姿态数据和环境数据设为威胁数据，同时改变无人机的姿态，同时威胁提取单元提取无人机姿态数据和环境数据中的威胁数据，进行s13操作；
s13、计算无人机抵达距离坐标原点为云团半径的时间，
Figure SMS_50
，无人机在抵达距离坐标原点为云团半径的位置后，悬停时间为/>
Figure SMS_51
。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上提出了对无人机悬停时间和飞行时间进行准确计算，同时对无人机实时需要的电能值与使用无人机的剩余电量进行对比，对无人机的需要的电能值和飞行时间进行预估，对剩余电量低于无人机需要的电能值的无人机返航，以避免无人机电力不足导致无人机损失，如图1-图4所示，一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，其包括控制模块、无人机姿态数据采集模块、环境数据采集模块、动力调整模块、姿态调整模块、姿态计算模块和电池电量采集模块，无人机姿态数据采集模块用于实时采集无人机飞行过程中的姿态数据信息，环境数据采集模块用于实时采集无人机飞行路线中的环境数据信息，电池电量采集模块用于采集无人机的电池电量数据信息，姿态计算模块用于将姿态数据信息、环境数据信息和电池电量数据信息代入姿态计算策略中，进行飞行姿态威胁值的提取，进而进行悬停时间和动力调整值的计算，姿态调整模块用于根据姿态计算模块计算的姿态调整值数据，通过姿态调整策略来对无人机飞行姿态进行调整，动力调整模块用于根据姿态计算模块计算的动力调整值数据，通过动力调整来对无人机动力数据进行调节，控制模块用于接收遥控信号获取无人机的任务数据。
在本实施例中，无人机姿态数据采集模块包括飞行高度数据采集单元、飞行速度数据采集单元、飞行角度数据采集单元和飞行距离数据采集单元，飞行高度数据采集单元用于采集无人机实时飞行高度数据，飞行速度数据采集单元用于采集无人机实时飞行速度数据，飞行角度数据采集单元用于采集无人机实时飞行角度数据，飞行距离数据采集单元用于采集无人机实时飞行距离数据信息。
在本实施例中，环境数据采集模块包括空气密度数据采集单元、风速数据采集单元和空气湿度数据采集单元，空气密度数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的空气密度数据，风速数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的风速数据，空气湿度数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的湿气云团的数据信息；
在本实施例中，姿态计算模块包括数据传输单元、数据对比单元和威胁提取单元，数据传输单元用于无人机姿态数据采集模块和环境数据采集模块采集的数据的传输，数据对比单元用于将采集的数据与设定的威胁数据阈值进行对比，得出数据中的威胁数据，威胁提取单元用于提取无人机姿态数据和环境数据中的威胁数据；
在本实施例中，姿态计算模块中包括姿态计算策略，姿态计算策略包括以下具体步骤：
S11、提取无人机位置经纬度坐标
Figure SMS_53
、速度/>
Figure SMS_57
、高度/>
Figure SMS_59
和终点位置坐标数据/>
Figure SMS_54
，提取无人机前进方向上的湿气云团信息，云团信息包括云团中心和半径信息，云团中心信息为云团中心经纬度/>
Figure SMS_56
，半径信息/>
Figure SMS_58
，云团的移动速度数据信息/>
Figure SMS_60
和移动方向数据信息/>
Figure SMS_52
，同时提取风速/>
Figure SMS_55
数据信息；
S12、做云团的中心在云团移动方向上的延长线，并做无人机在无人机移动方向上的延长线，两条延长线交于一点，经纬度坐标为
Figure SMS_61
，以交点为坐标原点，以无人机的移动轨迹的延长线作为y轴，以对应高度与无人机的移动轨迹的延长线垂直的线作为x轴，计算坐标原点到达云团中心的实时距离/>
Figure SMS_62
，计算云团经过坐标原点的时间区间，时间区间为：
Figure SMS_63
，计算该时间区间内，无人机的飞行距离区间为：
Figure SMS_64
，求出起始时无人机与坐标原点的距离，/>
Figure SMS_65
，将/>
Figure SMS_66
与无人机的飞行距离区间进行比较，计算/>
Figure SMS_67
是否在无人机的飞行距离区间内，若不在，则不改变无人机的姿态，不进行s13操作，若在，将无人机姿态数据和环境数据设为威胁数据，同时改变无人机的姿态，同时威胁提取单元提取无人机姿态数据和环境数据中的威胁数据，进行s13操作；
s13、计算无人机抵达距离坐标原点为云团半径的时间，
Figure SMS_68
，无人机在抵达距离坐标原点为云团半径的位置后，悬停时间为/>
Figure SMS_69
；
姿态计算策略中还包括动力调整值的计算，包括以下具体步骤：
s14、计算无人机保持速度
Figure SMS_70
的输出功率值，输出功率值的计算方式为：先求出无人机保持速度/>
Figure SMS_71
的阻力值，计算公式为：/>
Figure SMS_72
，其中D为阻力值，/>
Figure SMS_73
为空气密度值，S为机翼面积，/>
Figure SMS_74
为阻力系数，然后计算输出功率值，/>
Figure SMS_75
，其中/>
Figure SMS_76
为功率传递效率；
s15、提取无人机悬停时的功率值
Figure SMS_77
，这样动力调整值为/>
Figure SMS_78
；
控制模块中包括电池电量计算策略，电池电量计算策略包括以下具体步骤：
s16、提取悬停时间
Figure SMS_79
和飞行时间
Figure SMS_80
；
s17、计算无人机需要的电能值，
Figure SMS_81
，/>
Figure SMS_82
为电能传输效率；
s18、将无人机需要的电能值
Figure SMS_83
与使用无人机的剩余电量进行对比，对剩余电量低于无人机需要的电能值/>
Figure SMS_84
的无人机返航。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本发明的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该发明中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本发明中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征）。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，其特征在于：其包括控制模块、无人机姿态数据采集模块、环境数据采集模块、动力调整模块、姿态调整模块、姿态计算模块和电池电量采集模块，
所述无人机姿态数据采集模块用于实时采集无人机飞行过程中的姿态数据信息，
所述环境数据采集模块用于实时采集无人机飞行路线中的环境数据信息，
所述电池电量采集模块用于采集无人机的电池电量数据信息，
所述姿态计算模块用于将姿态数据信息、环境数据信息和电池电量数据信息代入姿态计算策略中，进行飞行姿态威胁值的提取，进而进行悬停时间和动力调整值的计算，
所述姿态调整模块用于根据姿态计算模块计算的姿态调整值数据，通过姿态调整策略来对无人机飞行姿态进行调整，
所述动力调整模块用于根据姿态计算模块计算的动力调整值数据，通过动力调整来对无人机动力数据进行调节，
所述控制模块用于接收遥控信号获取无人机的任务数据；所述姿态计算模块包括数据传输单元、数据对比单元和威胁提取单元，所述数据传输单元用于无人机姿态数据采集模块和环境数据采集模块采集的数据的传输，所述数据对比单元用于将采集的数据与设定的威胁数据阈值进行对比，得出数据中的威胁数据，所述威胁提取单元用于提取无人机姿态数据和环境数据中的威胁数据；所述姿态计算模块中包括姿态计算策略，所述姿态计算策略包括以下具体步骤：
S11、提取无人机位置经纬度坐标
Figure QLYQS_3
、速度/>
Figure QLYQS_6
、高度/>
Figure QLYQS_8
和终点位置坐标数据/>
Figure QLYQS_1
，提取无人机前进方向上的湿气云团信息，云团信息包括云团中心和半径信息，云团中心信息为云团中心经纬度/>
Figure QLYQS_4
，半径信息/>
Figure QLYQS_7
，云团的移动速度数据信息/>
Figure QLYQS_9
和移动方向数据信息/>
Figure QLYQS_2
，同时提取风速/>
Figure QLYQS_5
数据信息；
S12、做云团的中心在云团移动方向上的延长线，并做无人机在无人机移动方向上的延长线，两条延长线交于一点，经纬度坐标为
Figure QLYQS_10
，以交点为坐标原点，以无人机的移动轨迹的延长线作为y轴，以对应高度与无人机的移动轨迹的延长线垂直的线作为x轴，计算坐标原点到达云团中心的实时距离/>
Figure QLYQS_11
，计算云团经过坐标原点的时间区间，时间区间为：
Figure QLYQS_12
，计算该时间区间内，无人机的飞行距离区间为：
Figure QLYQS_13
，求出起始时无人机与坐标原点的距离，/>
Figure QLYQS_14
，将/>
Figure QLYQS_15
与无人机的飞行距离区间进行比较，计算/>
Figure QLYQS_16
是否在无人机的飞行距离区间内，若不在，则不改变无人机的姿态，不进行s13操作，若在，将无人机姿态数据和环境数据设为威胁数据，同时改变无人机的姿态，同时威胁提取单元提取无人机姿态数据和环境数据中的威胁数据，进行s13操作；
s13、计算无人机抵达距离坐标原点为云团半径的时间，
Figure QLYQS_17
，无人机在抵达距离坐标原点为云团半径的位置后，悬停时间为/>
Figure QLYQS_18
。
2.根据权利要求1所述的一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，其特征在于：所述无人机姿态数据采集模块包括飞行高度数据采集单元、飞行速度数据采集单元、飞行角度数据采集单元和飞行距离数据采集单元，所述飞行高度数据采集单元用于采集无人机实时飞行高度数据，所述飞行速度数据采集单元用于采集无人机实时飞行速度数据，所述飞行角度数据采集单元用于采集无人机实时飞行角度数据，所述飞行距离数据采集单元用于采集无人机实时飞行距离数据信息。
3.根据权利要求2所述的一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，其特征在于：所述环境数据采集模块包括空气密度数据采集单元、风速数据采集单元和空气湿度数据采集单元，所述空气密度数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的空气密度数据，所述风速数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的风速数据，所述空气湿度数据采集单元用于实时采集无人机至终点位置的湿气云团的数据信息。
4.根据权利要求3所述的一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，其特征在于：所述姿态计算策略中还包括动力调整值的计算，包括以下具体步骤：
s14、计算无人机保持速度
Figure QLYQS_19
的输出功率值，输出功率值的计算方式为：先求出无人机保持速度/>
Figure QLYQS_20
的阻力值，计算公式为：/>
Figure QLYQS_21
，其中D为阻力值，/>
Figure QLYQS_22
为空气密度值，S为机翼面积，/>
Figure QLYQS_23
为阻力系数，然后计算输出功率值，/>
Figure QLYQS_24
，其中/>
Figure QLYQS_25
为功率传递效率；
s15、提取无人机悬停时的功率值
Figure QLYQS_26
，这样动力调整值为/>
Figure QLYQS_27
。
5.根据权利要求4所述的一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统，其特征在于：所述控制模块中包括电池电量计算策略，所述电池电量计算策略包括以下具体步骤：
s16、提取悬停时间
Figure QLYQS_28
和飞行时间
Figure QLYQS_29
；
s17、计算无人机需要的电能值，
Figure QLYQS_30
，/>
Figure QLYQS_31
为电能传输效率；
s18、将无人机需要的电能值
Figure QLYQS_32
与使用无人机的剩余电量进行对比，对剩余电量低于无人机需要的电能值/>
Figure QLYQS_33
的无人机返航。
CN202310323273.9A 2023-03-30 2023-03-30 一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统 Active CN116027723B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310323273.9A CN116027723B (zh) 2023-03-30 2023-03-30 一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310323273.9A CN116027723B (zh) 2023-03-30 2023-03-30 一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116027723A CN116027723A (zh) 2023-04-28
CN116027723B true CN116027723B (zh) 2023-06-27

Family

ID=86089657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310323273.9A Active CN116027723B (zh) 2023-03-30 2023-03-30 一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116027723B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107065932A (zh) * 2017-06-15 2017-08-18 西安电子科技大学 一种灾情探测四旋翼无人机的控制方法
CN113311857A (zh) * 2021-04-29 2021-08-27 重庆交通大学 一种基于无人机的环境感知与避障系统及方法
CN113433964A (zh) * 2021-07-23 2021-09-24 武汉华武合胜网络科技有限公司 一种无人机作业飞行姿态智能调控方法、系统及计算机存储介质
CN113504786A (zh) * 2021-07-08 2021-10-15 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局 一种基于风向的无人机飞行调整方法及装置
CN114313264A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 昆明宇恬科技工程有限公司 一种人工干预消除雷电无人飞行器装置
CN216581013U (zh) * 2021-12-31 2022-05-24 昆明宇恬科技工程有限公司 人工干预消除雷电无人飞行器装置
CN114852355A (zh) * 2022-04-06 2022-08-05 广东宇恬智能科技有限公司 全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统
CN217778979U (zh) * 2022-04-06 2022-11-11 广东宇恬智能科技有限公司 一种全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107065932A (zh) * 2017-06-15 2017-08-18 西安电子科技大学 一种灾情探测四旋翼无人机的控制方法
CN113311857A (zh) * 2021-04-29 2021-08-27 重庆交通大学 一种基于无人机的环境感知与避障系统及方法
CN113504786A (zh) * 2021-07-08 2021-10-15 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局 一种基于风向的无人机飞行调整方法及装置
CN113433964A (zh) * 2021-07-23 2021-09-24 武汉华武合胜网络科技有限公司 一种无人机作业飞行姿态智能调控方法、系统及计算机存储介质
CN114313264A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 昆明宇恬科技工程有限公司 一种人工干预消除雷电无人飞行器装置
CN216581013U (zh) * 2021-12-31 2022-05-24 昆明宇恬科技工程有限公司 人工干预消除雷电无人飞行器装置
CN114852355A (zh) * 2022-04-06 2022-08-05 广东宇恬智能科技有限公司 全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统
CN217778979U (zh) * 2022-04-06 2022-11-11 广东宇恬智能科技有限公司 一种全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN116027723A (zh) 2023-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114253300B (zh) 一种网格化机巢的无人机巡检系统及方法
CN109254303B (zh) 基于激光扫描引导的电力线走廊快速巡检系统及方法
CN108390645A (zh) 基于无人机和热成像技术的光伏板故障定位方法
CN107434034A (zh) 具有竖直起飞和着陆（vtol）功能的无人飞行器（uav）
CN107544531B (zh) 线路巡检方法、装置及无人机
CN105159297A (zh) 输电线路无人机巡检避障系统与方法
CN109923492A (zh) 飞行路径确定
CN208119426U (zh) 一种多旋翼自动取水样无人机
CN208873047U (zh) 一种基于多旋翼无人机的巡检装置
CN106647806A (zh) 一种社区安防无人机
WO2022110116A1 (zh) 一种飞行充电方法及系统、充电无人机
CN105892289A (zh) 一种基于风场精确测量的无人机伞降回收方法
CN113342041A (zh) 一种无人机实现自动化巡检风叶发电设备的方法及系统
CN115202376A (zh) 一种基于单兵移动的无人机巡检电力网格化管控平台
CN112364725A (zh) 基于小型无人机群的棉花虫害立体监测方法与系统
CN112612294A (zh) 一种带激光雷达自动避障系统的无人机
CN203094447U (zh) 一种具有惯性导航平台的电力巡线无人直升机
CN208715485U (zh) 一种搭载有三光相机的农业遥感数据采集设备
CN116027723B (zh) 一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统
CN111459190A (zh) 面向规模化集中式光伏电站自动巡检的无人机及巡检方法
CN106864763B (zh) 一种辅助无人机降落的精确定位及固定装置
CN108216557A (zh) 一种无人海上监测飞机
CN115407215B (zh) 一种无人机的电池续航性能管理评估系统
CN205176663U (zh) 一种基于机器视觉的无人机电力线定位着降系统
CN114384938B (zh) 一种无人机起降航向校正方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant