CN117111625A - 一种固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，包括如下步骤：S1，获取固定翼无人机的剩余油量和状态信息；S2，利用所述固定翼无人机的剩余油量和状态信息估算固定翼无人机剩余航程；S3，基于固定翼无人机剩余航程，判断固定翼无人机是否能够到达落区；S4，若固定翼无人机不能到达落区，则规划应急路径并按照规划的应急路径飞行；S5，判断固定翼无人机是否落地，若固定翼无人机未落地，间隔一段时间后重新执行步骤S1~步骤S5。本发明能有效地利用固定翼无人机的自身特性和自然环境，解决固定翼无人机在油量很低时仍然在空中没有降落，需要在线规划应急路径避免固定翼无人机发生事故的问题。

Description

一种固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法

技术领域

本发明涉及固定翼无人机技术领域，具体而言，涉及一种固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法。

背景技术

无人机具有行动灵活，方便快捷等特点，被广泛地应用于各领域。例如在农业中使用无人机执行农药的喷洒，使得耕地内的农作物可以全覆盖农药；在地理测绘中在高寒或高海拔区域使用无人机替代人力完成全景测绘工作；在地震灾后救援中在受灾区域使用无人机搜救被困人员等。

固定翼无人机由于其高机动性、航速快航程大、负载更强的性质在各领域具备更广泛的前景。在实际场景中部署的固定翼无人机在执行任务时，固定翼无人机可能由于紧急情况或者预先设定的航路不合理等情况，导致固定翼无人机在油量很低时仍然在空中没有降落。此时，对固定翼无人机在线进行应急路径规划是一个需要考虑的问题，现有方法并未对这个问题给予适当回应。

发明内容

本发明旨在提供一种固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，以解决固定翼无人机在执行任务飞行时，由于执行紧急任务或者预先设定的航路不合理等情况，导致固定翼无人机在油量很低时仍然在空中没有降落，需要在线进行应急路径规划避免固定翼无人机发生事故的问题。

本发明提供的一种固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，包括如下步骤：

S1，获取固定翼无人机的剩余油量和状态信息；

S2，利用所述固定翼无人机的剩余油量和状态信息估算固定翼无人机剩余航程；

S3，基于固定翼无人机剩余航程，判断固定翼无人机是否能够到达落区；

S4，若固定翼无人机不能到达落区，则规划应急路径并按照规划的应急路径飞行；

S5，判断固定翼无人机是否落地，若固定翼无人机未落地，间隔一段时间后重新返回执行步骤S1。

进一步的，固定翼无人机的所述状态信息包括固定翼无人机的海拔高度、迎角、侧滑角和真空速。

进一步的，估算固定翼无人机剩余航程包括：

估算油量耗尽之前的剩余航程；

以及估算油量耗尽之后的滑行剩余航程。

进一步的，所述估算油量耗尽之前的剩余航程的方法包括：

基于固定翼无人机的剩余油量、状态信息和环境信息，以及同类型固定翼无人机之前的飞行数据和本次飞行耗油数据，估算出固定翼无人机油量耗尽之前的剩余航程。

进一步的，所述估算油量耗尽之后的滑行剩余航程的方法包括：

基于固定翼无人机的状态信息和环境信息，以及同类型固定翼无人机之前的飞行数据，估算出固定翼无人机油量耗尽之后的剩余滑行航程。

进一步的，所述判断固定翼无人机是否能够到达落区包括：

判断油量耗尽之前的剩余航程是否能够到达落区；

以及油量耗尽之后的剩余滑行航程是否能够到达落区。

进一步的，判断油量耗尽之前的剩余航程能够到达落区时，基于固定翼无人机的状态信息，设置相应应急路径的航点，使得固定翼无人机能够安全平稳的着陆。

进一步的，判断油量耗尽之后的剩余滑行航程能够到达落区时，固定翼无人机保留必要航段的警戒油量；当固定翼无人机的剩余油量到达警戒油量后发动机停车，基于当前的航向、风速和风向继续滑行，并通过控制固定翼无人机的飞行姿态，使得固定翼无人机能够安全平稳的着陆。

进一步的，步骤S4包括：

固定翼无人机在低油量阶段关闭机载非必要设备，并利用风速和风向调整固定翼无人机的飞行速度和飞行姿态，延长固定翼无人机的剩余滑行航程；

利用机载传感器获取附近区域的地形，寻找固定翼无人机飞行方向前方一块平坦且无人的区域作为备落区，并每隔一段时间更新备落区；其中，固定翼无人机到备落区的距离需要保证小于当前估算的固定翼无人机剩余航程；

当固定翼无人机高的高度低于设定高度或者经过了若干次延长固定翼无人机的剩余滑行航程后，固定翼无人机仍然无法到达落区时，将选择备落区作为主落区，并重新返回执行步骤S1。

进一步的，步骤S5中判断固定翼无人机是否落地的方法包括：

基于机载传感器计算固定翼无人机的高度和速度；

基于固定翼无人机的高度和速度判断固定翼无人机是否落地。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明设计合理、高效，固定翼无人机在飞行时，能有效地利用固定翼无人机的自身特性和自然环境，解决固定翼无人机由于执行紧急任务或者预先设定的航路不合理等情况，导致固定翼无人机在油量很低时仍然在空中没有降落，需要在线进行应急航路规划避免固定翼无人机发生事故的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法的流程图。

图2为本发明实施例中固定翼无人机低油量需要在线应急路径规划时的示意图。

图3为本发明实施例中固定翼无人机低油量在线应急路径规划后的示意图。

图4为本发明实施例中固定翼无人机低油量在线应急路径规划时利用风速风向等环境信息规划应急路径的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提出一种固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，包括如下步骤：

S1，获取固定翼无人机的剩余油量和状态信息；固定翼无人机的所述状态信息包括固定翼无人机的海拔高度、迎角、侧滑角和真空速等信息。

S2，利用所述固定翼无人机的剩余油量和状态信息估算固定翼无人机剩余航程；其中，估算固定翼无人机剩余航程包括估算油量耗尽之前的剩余航程以及估算油量耗尽之后的滑行剩余航程。具体地：

估算油量耗尽之前的剩余航程时，基于固定翼无人机的剩余油量、状态信息和环境信息，以及同类型固定翼无人机之前的飞行数据和本次飞行耗油数据，估算出固定翼无人机油量耗尽之前的剩余航程。

估算油量耗尽之后的滑行剩余航程时，基于固定翼无人机的状态信息和环境信息，以及同类型固定翼无人机之前的飞行数据，估算出固定翼无人机油量耗尽之后的剩余滑行航程。

S3，基于固定翼无人机剩余航程，判断固定翼无人机是否能够到达落区；对应步骤S2，所述判断固定翼无人机是否能够到达落区包括判断油量耗尽之前的剩余航程是否能够到达落区以及油量耗尽之后的剩余滑行航程是否能够到达落区。具体地：

判断油量耗尽之前的剩余航程能够到达落区时，基于固定翼无人机的状态信息，设置相应应急路径的航点，使得固定翼无人机能够安全平稳的着陆。

判断油量耗尽之后的剩余滑行航程能够到达落区时，固定翼无人机保留必要航段（如降落进场）的警戒油量；当固定翼无人机的剩余油量到达警戒油量后发动机停车，基于当前的航向、风速和风向等信息继续滑行，并通过控制固定翼无人机的飞行姿态，使得固定翼无人机能够安全平稳的着陆。

S4，若固定翼无人机不能到达落区，则规划应急路径并按照规划的应急路径飞行；具体包括：

固定翼无人机在低油量阶段关闭机载非必要设备，并利用风速和风向调整固定翼无人机的飞行速度和飞行姿态，延长固定翼无人机的剩余滑行航程；

固定翼无人机在低油量阶段关闭机载非必要设备，并利用风速和风向调整固定翼无人机的飞行速度和飞行姿态，延长固定翼无人机的剩余滑行航程；

利用机载传感器获取附近区域的地形，寻找固定翼无人机飞行方向前方一块平坦且无人的区域作为备落区，并每隔一段时间更新备落区；其中，固定翼无人机到备落区的距离需要保证小于当前估算的固定翼无人机剩余航程；

当固定翼无人机高的高度低于设定高度（如3KM）或者经过了若干次（如3次）延长固定翼无人机的剩余滑行航程后，固定翼无人机仍然无法到达落区时，将选择备落区作为主落区，并重新返回执行步骤S1。

S5，判断固定翼无人机是否落地，若固定翼无人机未落地，间隔一段时间后重新返回执行步骤S1，若固定翼无人机已落地，则结束整个流程。

其中，判断固定翼无人机是否落地的方法包括：

基于高度计和空速管等机载传感器计算固定翼无人机的高度和速度；

基于固定翼无人机的高度和速度判断固定翼无人机是否落地。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，获取固定翼无人机的剩余油量和状态信息；

S2，利用所述固定翼无人机的剩余油量和状态信息估算固定翼无人机剩余航程；

S3，基于固定翼无人机剩余航程，判断固定翼无人机是否能够到达落区；

S4，若固定翼无人机不能到达落区，则规划应急路径并按照规划的应急路径飞行；

S5，判断固定翼无人机是否落地，若固定翼无人机未落地，间隔一段时间后重新返回执行步骤S1。

2.根据权利要求1所述的固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，其特征在于，固定翼无人机的所述状态信息包括固定翼无人机的海拔高度、迎角、侧滑角和真空速。

3.根据权利要求1所述的固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，其特征在于，估算固定翼无人机剩余航程包括：

估算油量耗尽之前的剩余航程；

以及估算油量耗尽之后的滑行剩余航程。

4.根据权利要求3所述的固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，其特征在于，所述估算油量耗尽之前的剩余航程的方法包括：

基于固定翼无人机的剩余油量、状态信息和环境信息，以及同类型固定翼无人机之前的飞行数据和本次飞行耗油数据，估算出固定翼无人机油量耗尽之前的剩余航程。

5.根据权利要求3所述的固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，其特征在于，所述估算油量耗尽之后的滑行剩余航程的方法包括：

基于固定翼无人机的状态信息和环境信息，以及同类型固定翼无人机之前的飞行数据，估算出固定翼无人机油量耗尽之后的剩余滑行航程。

6.根据权利要求3所述的固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，其特征在于，所述判断固定翼无人机是否能够到达落区包括：

判断油量耗尽之前的剩余航程是否能够到达落区；

以及油量耗尽之后的剩余滑行航程是否能够到达落区。

7.根据权利要求6所述的固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，其特征在于，判断油量耗尽之前的剩余航程能够到达落区时，基于固定翼无人机的状态信息，设置相应应急路径的航点，使得固定翼无人机能够安全平稳的着陆。

8.根据权利要求6所述的固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，其特征在于，判断油量耗尽之后的剩余滑行航程能够到达落区时，固定翼无人机保留必要航段的警戒油量；当固定翼无人机的剩余油量到达警戒油量后发动机停车，基于当前的航向、风速和风向继续滑行，并通过控制固定翼无人机的飞行姿态，使得固定翼无人机能够安全平稳的着陆。

9.根据权利要求1所述的固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，其特征在于，步骤S4包括：

固定翼无人机在低油量阶段关闭机载非必要设备，并利用风速和风向调整固定翼无人机的飞行速度和飞行姿态，延长固定翼无人机的剩余滑行航程；

利用机载传感器获取附近区域的地形，寻找固定翼无人机飞行方向前方一块平坦且无人的区域作为备落区，并每隔一段时间更新备落区；其中，固定翼无人机到备落区的距离需要保证小于当前估算的固定翼无人机剩余航程；

当固定翼无人机高的高度低于设定高度或者经过了若干次延长固定翼无人机的剩余滑行航程后，固定翼无人机仍然无法到达落区时，将选择备落区作为主落区，并重新返回执行步骤S1。

10.根据权利要求1所述的固定翼无人机低油量在线应急路径规划方法，其特征在于，步骤S5中判断固定翼无人机是否落地的方法包括：

基于机载传感器计算固定翼无人机的高度和速度；

基于固定翼无人机的高度和速度判断固定翼无人机是否落地。