CN118133436B - 一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法及系统。该方法包括如下步骤：获取微型多旋翼无人机的设计参数；将设计参数输入预设模型，以输出撞击合成速度；基于微型多旋翼无人机的设计质量和撞击合成速度，获取撞击动能；基于撞击动能，通过第一预设算法计算微型多旋翼无人机的撞击致死率；基于微型多旋翼无人机设计的最大机臂长度，计算撞击面积；获取微型多旋翼无人机的期望安全指标和预期运行区域的平均人口密度，并基于微型多旋翼无人机的撞击致死率和撞击面积，通过第二预设算法计算微型多旋翼无人机的设计安全性指标。利用该方法，能够准确计算出微型多旋翼无人机的设计安全性指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法，同时也涉及一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的系统，属于无人机设计技术领域。
背景技术
由于民用航空器的运行场景各不相同，因此每一种类型的民用航空器所需达到的运行安全水平也不相同。例如，大型运输类飞机应达到的运行安全水平为每百万飞行小时允许出现一次灾难性事故（既灾难性事故的发生概率为10-6/飞行小时），根据中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》中第1309条(b)(1)款的要求，“飞机系统与相关部件的设计，在单独考虑以及与其他系统一同考虑的情况下，必须符合下列规定：(1) 发生任何妨碍飞机继续安全飞行与着陆的失效状态的概率为极不可能。”在美国联邦航空局颁发的对于1309条款说明性文件《系统设计和分析》中，明确满足1309条(b)(1)中“概率为极不可能”的条件为10-9，此即为运输类飞机所应达到的设计安全性指标。在上述规章及规范性文件中所提出的运输类民用飞机安全性设计指标是通过大量实际运行数据统计以及几十年设计经验积累得出的。但对于无人机，其属于航空领域的新生事物，因此目前尚未有相关规章或规范性文件明确规定无人机在设计中应当达到的安全性指标。
在目前针对无人机设计安全性指标的研究中，关注对象多为大中型固定翼无人机。随着消费级无人机，尤其是大量微型多旋翼无人机在人们日常生活中广泛应用，如何确定这类无人机的设计安全性指标就成为亟需解决的问题。但是，由于微型多旋翼无人机在对地撞击致死率、撞击有效面积等参数计算方面与大中型固定翼无人机存在较大差别，所以导致原有用于确定大中型固定翼无人机设计安全性指标的方法不能直接应用于微型多旋翼无人机。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的系统。
为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法，包括如下步骤：
获取微型多旋翼无人机的设计参数；
将所述设计参数输入预设模型，以输出所述微型多旋翼无人机的撞击合成速度；
基于所述微型多旋翼无人机的设计质量和所述撞击合成速度，获取所述微型多旋翼无人机的撞击动能；
基于所述撞击动能，通过第一预设算法计算所述微型多旋翼无人机的撞击致死率；
基于所述微型多旋翼无人机设计的最大机臂长度，计算所述微型多旋翼无人机的撞击面积；
获取所述微型多旋翼无人机的期望安全指标和预期运行区域的平均人口密度，并基于所述微型多旋翼无人机的撞击致死率和撞击面积，通过第二预设算法计算所述微型多旋翼无人机的设计安全性指标。
其中较优地，将所述设计参数输入预设模型，以输出所述微型多旋翼无人机的撞击合成速度，具体包括：
基于所述微型多旋翼无人机的设计参数，获取第一数据；
将所述第一数据输入预先构建的动力学模型，以输出第二数据；
将所述第二数据输入预先构建的运动学模型，以输出所述微型多旋翼无人机在地轴系三个方向的速度；
基于所述微型多旋翼无人机在地轴系三个方向的速度，计算得到所述微型多旋翼无人机的撞击合成速度；
其中，所述运动学模型和所述动力学模型共同构成所述预设模型。
其中较优地，所述动力学模型通过下式表示：
其中，为微型多旋翼无人机质量，为重力加速度，、、为沿体轴系三坐标轴的气动力和发动机拉力的合力，、、为作用在无人机上的外力矩，、、为微型多旋翼无人机的转动惯量，、、为微型多旋翼无人机飞行速度在机体坐标系中的分量，、、为微型多旋翼无人机飞行加速度在机体坐标系中的分量，、、为微型多旋翼无人机绕三坐标轴角速度在体轴系中的分量，、、为微型多旋翼无人机绕三坐标轴角加速度在体轴系中的分量，、、分别为微型多旋翼无人机的偏航角、俯仰角和滚转角。
其中较优地，所述运动学模型通过下式表示：
其中，、、分别为微型多旋翼无人机的偏航角、俯仰角和滚转角，、、为微型多旋翼无人机的偏航角速度、俯仰角速度和滚转角速度，、、为微型多旋翼无人机绕三坐标轴角速度在体轴系中的分量，、、为微型多旋翼无人机飞行速度在机体坐标系中的分量，、、分别为微型多旋翼无人机在地轴系三个方向的速度。
其中较优地，所述第一预设算法表示为：
其中，P(f)表示微型多旋翼无人机撞击致死率，α和β表示对应不同撞击人体部位时的加权系数，x表示微型多旋翼无人机具有的撞击动能。
其中较优地，所述第二预设算法表示为：
其中，表示微型多旋翼无人机的设计安全性指标，表示微型多旋翼无人机期望的运行安全指标，表示微型多旋翼无人机预期运行区域的平均人口密度，表示微型多旋翼无人机地面撞击影响面积。
其中较优地，所述微型多旋翼无人机的设计参数通过以下步骤确定：
获取微型多旋翼无人机的预期飞行区域；
获取微型多旋翼无人机的预期飞行场景；
基于所述微型多旋翼无人机预期飞行区域和预期飞行场景，确定所述微型多旋翼无人机的设计参数。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的系统，包括：
参数获取单元，用于获取微型多旋翼无人机的设计参数；
模型计算单元，内置有预设模型并与所述参数获取单元连接，以基于所述设计参数计算所述微型多旋翼无人机的撞击合成速度；
参数计算单元，与所述模型计算单元连接和所述参数获取单元连接，以用于根据所述微型多旋翼无人机的质量和撞击合成速度计算撞击动能，还用于根据所述微型多旋翼无人机设计的最大机臂长度，计算所述微型多旋翼无人机的撞击面积；
安全指标计算单元，内置有第一预设算法和第二预设算法，并与所述参数计算单元连接；其中，所述安全指标计算单元用于根据所述撞击动能，通过第一预设算法计算所述微型多旋翼无人机的撞击致死率，还用于根据所述微型多旋翼无人机的期望安全指标，并基于所述微型多旋翼无人机的撞击致死率和撞击面积，通过第二预设算法计算所述微型多旋翼无人机的设计安全性指标。
其中较优地，所述预设模型包括预先构建的运动学模型和动力学模型；
其中，所述运动学模型与所述参数获取单元连接，以基于所述设计参数输出第一数据；
所述动力学模型与所述运动学模型连接，以基于所述第一数据输出所述微型多旋翼无人机在地轴系三个方向的速度、、；
所述微型多旋翼无人机的撞击合成速度。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的系统，包括处理器和存储器，所述处理器读取所述存储器中的计算机程序，用于执行以下操作：
获取微型多旋翼无人机的设计参数；
将所述设计参数输入预设模型，以输出所述微型多旋翼无人机的撞击合成速度；
基于所述微型多旋翼无人机的设计质量和所述撞击合成速度，获取所述微型多旋翼无人机的撞击动能；
基于所述撞击动能，通过第一预设算法计算所述微型多旋翼无人机的撞击致死率；
基于所述微型多旋翼无人机设计的最大机臂长度，计算所述微型多旋翼无人机的撞击面积；
获取所述微型多旋翼无人机的期望安全指标，并基于所述微型多旋翼无人机的撞击致死率和撞击面积，通过第二预设算法计算所述微型多旋翼无人机的设计安全性指标。
与现有技术相比较，本发明具有以下的技术效果：
1. 在无人机生产制造方面，本发明实施例主要针对于对地撞击能量较小的微型多旋翼无人机，提供一种计算微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法，用于在无人机设计完成后、生产制造前，计算微型多旋翼无人机的设计安全性指标，从而有利于指导微型多旋翼无人机的后续生产制造。
2. 在无人机运行方面，基于本发明实施例计算的设计安全性指标，能够提前预知微型多旋翼无人机可适用的运行场景。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法流程图；
图2为本发明第一实施例中，确定微型多旋翼无人机最大机臂长度的示意图；
图3为本发明第二实施例提供的一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的系统结构图；
图4为本发明第三实施例提供的另一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
前已述及，传统的计算无人机设计安全性指标的方法仅适用于对地撞击具有较大能量（大于100J）的固定翼无人机，而不适用于对地撞击能量较小的微型多旋翼无人机。本发明实施例主要针对于这一类对地撞击能量较小的微型多旋翼无人机，提供一种计算微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法，用于在无人机设计完成后、生产制造前，计算微型多旋翼无人机的设计安全性指标，从而有利于指导无人机的后续生产制造。并且，基于该设计安全性指标，能够提前预知该微型多旋翼无人机可适用的运行场景。
第一实施例
如图1所示，本发明第一实施例提供的一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法，具体包括步骤S1～S6：
S1：获取微型多旋翼无人机的设计参数。
可以理解的是，该设计参数与微型多旋翼无人机的运行场景有关。在不同的运行场景下，该微型多旋翼无人机的设计参数会存在差异。
因此，在本实施例中，需要预先获取微型多旋翼无人机的预期飞行区域（例如：北京、云南、广东等不同的区域）和预期飞行场景（例如：拍摄场景、监控场景、巡视场景等）；然后，基于不同区域下各飞行场景的需求，确定微型多旋翼无人机设计中所需的安全性指标。
具体的，该微型多旋翼无人机的设计参数至少包括：质量、最大机臂长度、飞行速度、微型多旋翼无人机所受体轴系三个方向的合外力及合外力矩、微型多旋翼无人机所受体轴系三个轴的转动惯量参数信息。
S2：将设计参数输入预设模型，以输出微型多旋翼无人机的撞击合成速度。
本实施例中，该预设模型包括预先构建的运动学模型和动力学模型。
具体的，包括步骤S21～S24：
S21：基于微型多旋翼无人机的设计参数，获取第一数据。
本实施例中，该第一数据具体为微型多旋翼无人机质量、重力加速度、微型多旋翼无人机沿体轴系三坐标轴的气动力和发动机拉力的合力，微型多旋翼无人机所受体轴系三个轴的转动惯量，微型多旋翼无人机基于地轴系初始偏航角、俯仰角和滚转角。
S22：将第一数据输入预先构建的动力学模型，以输出第二数据。
其中，动力学模型通过下式进行表示：
其中：为微型多旋翼无人机质量，为重力加速度，、、为沿体轴系三坐标轴的气动力和发动机拉力的合力，、、为作用在无人机上的外力矩，、、为微型多旋翼无人机的转动惯量，、、为微型多旋翼无人机飞行速度在机体坐标系中的分量，、、为微型多旋翼无人机飞行加速度在机体坐标系中的分量，、、为微型多旋翼无人机绕三坐标轴角速度在体轴系中的分量，、、为微型多旋翼无人机绕三坐标轴角加速度在体轴系中的分量，、、分别为微型多旋翼无人机的偏航角、俯仰角和滚转角。
可以理解的是，该体轴系以无人机质心为原点，以指向机头的方向为X轴，以指向机腹的方向为Z轴构建而成。并且，该动力学模型最终输出的第二数据为微型多旋翼无人机飞行速度在机体坐标系中的三个分量、微型多旋翼无人机绕三坐标轴角速度在体轴系中的三个分量。
S23：将第二数据输入预先构建的运动学模型，以输出微型多旋翼无人机在地轴系三个方向的速度。
其中，该运动学模型通过下式进行表示：
其中，、、为微型多旋翼无人机绕三坐标轴角速度在体轴系中的分量，、、为微型多旋翼无人机飞行速度在机体坐标系中的分量，、、分别为微型多旋翼无人机的偏航角、俯仰角和滚转角，、、为微型多旋翼无人机的偏航角速度、俯仰角速度和滚转角速度，、、分别为微型多旋翼无人机在地轴系三个方向的速度。
可以理解的是，该地轴系以地面上指定的一点为原点，以水平面中的任意一条直线为X轴，以指向地心的方向为Z轴构建而成。并且，该运动学模型中，输入为动力学模型输出的无人机绕机体轴的三个角速度分量p、q、r和在机体坐标系下的三个飞行速度分量u、v、w，输出为无人机在地轴系下三个角速度、、和地轴系下三个速度、和。
S24：基于微型多旋翼无人机在地轴系三个方向的速度，计算得到微型多旋翼无人机的撞击合成速度VE。
具体的，通过下式计算得到微型多旋翼无人机的撞击合成速度VE。
S3：基于微型多旋翼无人机的设计质量m和撞击合成速度VE，获取微型多旋翼无人机的撞击动能E。
具体的，通过动能计算公式，计算得到微型多旋翼无人机的撞击动能E=mVE 2/2。
S4：基于撞击动能E，通过第一预设算法计算微型多旋翼无人机的撞击致死率P(f)。
在本发明的一个实施例中，该第一预设算法表示为：
其中，P(f)表示微型多旋翼无人机的撞击致死率，α和β表示对应不同撞击人体部位时的加权系数，x表示微型多旋翼无人机具有的撞击动能。
S5：基于微型多旋翼无人机设计的最大机臂长度rmax，计算微型多旋翼无人机的撞击面积AE。
具体的，如图2所示，当基于设计参数确定微型多旋翼无人机设计的最大机臂长度rmax后，则该撞击面积AE为以rmax为半径的圆的面积，由此，利用圆的面积公式可计算出该撞击面积AE=πrmax 2 。
S6：获取微型多旋翼无人机的期望安全指标和预期运行区域的平均人口密度，并基于微型多旋翼无人机的撞击致死率和撞击面积，通过第二预设算法计算微型多旋翼无人机的设计安全性指标。
具体的，在本发明的一个实施例中，该第二预设算法表示为：
其中，表示微型多旋翼无人机的设计安全性指标，表示微型多旋翼无人机期望的运行安全指标，表示微型多旋翼无人机预期运行区域的平均人口密度，表示微型多旋翼无人机地面撞击影响面积。
下面，使用本发明第一实施例提供的方法确定某型微型多旋翼无人机在预期运行场景下应满足的设计安全性指标，并与传统的确定无人机设计安全性指标的方法进行比较，以证明本发明第一实施例提供的方法的实用性和有效性。该应用例的微型多旋翼无人机的各设计参数如表1所示。
表1 微型多旋翼无人机的设计参数
并且，该应用例中，微型多旋翼无人机的最大平飞速度为8m/s，无垂直和侧向速度，飞行高度为20m，地面人员平均身高为1.7m。
应用例：
下面，采用本发明第一实施例提供的方法计算该无人机在预期运行条件设计所应达到的安全性指标。
步骤一、将微型多旋翼无人机的设计参数代入微型多旋翼无人机运动学和动力学模型中，计算微型多旋翼无人机的撞击合成速度。
将应用例中微型多旋翼无人机参数代入步骤一给出的微型多旋翼无人机运动学和动力学模型中，通过MATLAB软件进行解算，得到微型多旋翼无人机的撞击合成速度如下式：
(1)
步骤二、通过步骤一中计算出的微型多旋翼无人机的撞击合成速度，计算微型多旋翼无人机的撞击动能。将式(1)代入下式：
可得应用例中，微型多旋翼无人机的撞击动能如下式：
(2)
步骤三、通过步骤二计算得出的微型多旋翼无人机的撞击动能，计算微型多旋翼无人机的撞击致死率。
将式(2)代入下式：
(3)
其中，根据Feinstein D. I., Heugel W. F., Kardatzke M. L.等人撰写的专著《Personnel Casualty Study》（1968年7月出版）所述：当撞击人体头部时，α可取55，β可取0.2802，将其代入式(3)，可得应用例撞击人体头部的致死率为下式：
(4)
步骤四、计算微型多旋翼无人机的地面撞击影响面积。
将应用例中微型多旋翼无人机的最大机臂长度代入下式：
可得应用例中微型多旋翼无人机的地面撞击影响面积为：
(5)
步骤五、将步骤三所得应用例中微型多旋翼无人机的撞击致死率及地面撞击影响面积代入下式：
(6)
其中，为微型多旋翼无人机的期望运行安全水平，应用例中选择与民航大型飞机的运行安全水平要求保持一致，即每百万飞行小时出现1次撞击导致地面人员死亡的事件，可表示为下式：
/飞行小时 (7)
为微型多旋翼无人机预期运行区域平均人口密度，应用例中微型多旋翼无人机预期在某市运行，可以根据某市人民政府网站中查询最新某市人口总数为846万人，总面积约为21012.54平方公里。由某市人口总数和总面积可计算出某市平均人口密度为：
人 (8)
将式(4)、式(5)、式(7)、式(8)代入式(6)中，可得应用例微型多旋翼无人机设计安全性指标如下式：
/飞行小时 (9)
通过本发明第一实施例提供的方法，针对应用例中微型多旋翼无人机，根据预期运行场景及期望达到的运行安全水平，得到该型微型多旋翼无人机设计所需达到的安全性指标为/飞行小时。
对比例：
为验证本发明第一实施例提供的方法的实用性和有效性，以下将使用常用的计算无人机设计安全性指标的方法应用至该无人机上，目的是与本发明第一实施例提供的方法进行比较。
Da Lamagkidis, K. , K. P. Valavanis , and L. A. Piegl在论文《Evaluating the risk of unmanned aircraft ground impacts》（刊载于Control andAutomation, 2008 16th Mediterranean Conference on IEEE）中提供了计算无人机设计安全性指标的常用方法，具体如下：
通过下式计算无人机地面撞击致死率：
(10)
其中，为无人机地面撞击时的动能；为遮蔽参数，根据建筑、数目等遮蔽物在0~1内选择，遮蔽物越多，越接近于1；为为0.5时死亡率达到50%所需的撞击能量，通常取，为当降到0时导致死亡所需的撞击能量门限值，通常取。
无人机地面撞击时的动能通过下式计算：
(11)
其中，为无人机质量，为估算的无人机撞击速度，按照无人机最大平飞速度的1.4倍计算。
无人机的设计安全性指标通过下式计算：
(12)
式(12)中为无人机地面撞击影响面积，其计算方法如下式：
(13)
其中：为无人机翼展，为无人机机长。
将应用例中微型多旋翼无人机参数代入式(11)，计算无人机地面撞击动能，可得：
(14)
将式(14)代入式(10)中计算撞击致死率，其中遮蔽率选择为0，即无遮蔽物，可得：
(15)
由于该方法计算出的微型多旋翼无人机对地撞击致死率为0，即意味着该微型多旋翼无人机在预期的运行环境下由于撞击造成地面人员死亡的概率为0，该计算结果与实际情况不符。同时，当为0时也无法通过式(12)进一步计算该对比例的设计安全性指标。
通过上述对比可知，传统的计算无人机设计安全性指标的方法仅适用于对地撞击具有较大能量（例如大于100J）的固定翼无人机，而不适用于对地撞击能量较小的微型多旋翼无人机，而本发明第一实施例提供的确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法，在微型多旋翼无人机上具有更好的实用性和有效性。
第二实施例
如图3所示，在上述第一实施例的基础上，本发明第二实施例提供一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的系统。该系统包括参数获取单元1、模型计算单元2、参数计算单元3以及安全指标计算单元4。
其中，参数获取单元1用于获取微型多旋翼无人机的设计参数。
模型计算单元2内置有预设模型，并与参数获取单元1连接，以基于设计参数计算微型多旋翼无人机的撞击合成速度。
参数计算单元3与模型计算单元连接2和参数获取单元1连接，以用于根据微型多旋翼无人机的质量和撞击合成速度计算撞击动能，还用于根据微型多旋翼无人机设计的最大机臂长度，计算微型多旋翼无人机的撞击面积。
安全指标计算单元4内置有第一预设算法和第二预设算法，并与参数计算单元3连接。其中，安全指标计算单元4用于根据撞击动能，通过第一预设算法计算微型多旋翼无人机的撞击致死率，还用于根据微型多旋翼无人机的期望安全指标，并基于微型多旋翼无人机的撞击致死率和撞击面积，通过第二预设算法计算微型多旋翼无人机的设计安全性指标。
第三实施例
如图4所示，在上述确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法的基础上，本发明第三实施例进一步提供一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的系统。该系统包括一个或多个处理器21和存储器22。其中，存储器22与处理器21耦接，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器21执行，使得所述一个或多个处理器21实现如上述实施例中的确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法。
其中，处理器21用于控制该系统的整体操作，以完成上述确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法的全部或部分步骤。该处理器21可以是中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、现场可编程逻辑门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、数字信号处理（DSP）芯片等。存储器22用于存储各种类型的数据以支持在该系统的操作，这些数据例如可以包括用于在该系统上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器22可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器（SRAM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、可编程只读存储器（PROM）、只读存储器（ROM）、磁存储器、快闪存储器等。
在一个示例性实施例中，该系统具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现，用于执行上述的确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法，并达到如上述方法一致的技术效果。一种典型的实施例为计算机。具体地说，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
在另一个示例性实施例中，本发明还提供一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例中的确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由系统的处理器执行以完成上述的确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
需要说明的是，上述多个实施例只是举例，各个实施例的技术方案之间可以进行组合，均在本发明的保护范围内。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
上面对本发明提供的确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法及系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (7)
1.一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的方法，其特征在于，包括：
获取微型多旋翼无人机的设计参数；
将所述设计参数输入预设模型，以输出所述微型多旋翼无人机的撞击合成速度；具体包括：基于所述微型多旋翼无人机的设计参数，获取第一数据；将所述第一数据输入预先构建的动力学模型，以输出第二数据；将所述第二数据输入预先构建的运动学模型，以输出所述微型多旋翼无人机在地轴系三方向的速度；基于所述微型多旋翼无人机在地轴系三方向的速度，计算得到所述微型多旋翼无人机的撞击合成速度；其中，所述运动学模型和所述动力学模型共同构成所述预设模型；
基于所述微型多旋翼无人机的设计质量和所述撞击合成速度，获取所述微型多旋翼无人机的撞击动能；
基于所述撞击动能，通过第一预设算法计算所述微型多旋翼无人机的撞击致死率；
基于所述微型多旋翼无人机设计的最大机臂长度，计算所述微型多旋翼无人机的撞击面积；
获取所述微型多旋翼无人机的期望安全指标和预期运行区域的平均人口密度，并基于所述微型多旋翼无人机的撞击致死率和撞击面积，通过第二预设算法计算所述微型多旋翼无人机的设计安全性指标；
所述第一预设算法表示为：
其中，P(f)表示微型多旋翼无人机撞击致死率，α和β表示对应不同撞击人体部位时的加权系数，x表示微型多旋翼无人机具有的撞击动能；
所述第二预设算法表示为：
其中，表示微型多旋翼无人机的设计安全性指标，表示微型多旋翼无人机期望的运行安全指标，表示微型多旋翼无人机预期运行区域的平均人口密度，表示微型多旋翼无人机地面撞击影响面积。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述动力学模型通过下式表示：
其中，为微型多旋翼无人机质量，为重力加速度，、、为沿体轴系三坐标轴的气动力和发动机拉力的合力，、、为作用在无人机上的外力矩，、、为微型多旋翼无人机的转动惯量，、、为微型多旋翼无人机飞行速度在机体坐标系中的分量，、、为微型多旋翼无人机飞行加速度在机体坐标系中的分量，、、为微型多旋翼无人机绕三坐标轴角速度在体轴系中的分量，、、为微型多旋翼无人机绕三坐标轴角加速度在体轴系中的分量，、、分别为微型多旋翼无人机的偏航角、俯仰角和滚转角。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述运动学模型通过下式表示：
其中，、、分别为微型多旋翼无人机的偏航角、俯仰角和滚转角，、、为微型多旋翼无人机的偏航角速度、俯仰角速度和滚转角速度，、、为微型多旋翼无人机绕三坐标轴角速度在体轴系中的分量，、、为微型多旋翼无人机飞行速度在机体坐标系中的分量，、、分别为微型多旋翼无人机在地轴系三方向的速度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述微型多旋翼无人机的设计参数通过以下方式确定：
获取微型多旋翼无人机的预期飞行区域；
获取微型多旋翼无人机的预期飞行场景；
基于所述微型多旋翼无人机预期飞行区域和预期飞行场景，确定所述微型多旋翼无人机的设计参数。
5.一种利用如权利要求1-4中任意一项所述的方法确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的系统，其特征在于，包括：
参数获取单元，用于获取微型多旋翼无人机的设计参数；
模型计算单元，内置有预设模型并与所述参数获取单元连接，以基于所述设计参数计算所述微型多旋翼无人机的撞击合成速度；
参数计算单元，与所述模型计算单元连接和所述参数获取单元连接，以用于根据所述微型多旋翼无人机的质量和撞击合成速度计算撞击动能，还用于根据所述微型多旋翼无人机设计的最大机臂长度，计算所述微型多旋翼无人机的撞击面积；
安全指标计算单元，内置有第一预设算法和第二预设算法，并与所述参数计算单元连接；其中，所述安全指标计算单元用于根据所述撞击动能，通过第一预设算法计算所述微型多旋翼无人机的撞击致死率，还用于根据所述微型多旋翼无人机的期望安全指标，并基于所述微型多旋翼无人机的撞击致死率和撞击面积，通过第二预设算法计算所述微型多旋翼无人机的设计安全性指标。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于所述预设模型包括预先构建的运动学模型和动力学模型；
其中，所述运动学模型与所述参数获取单元连接，以基于所述设计参数输出第一数据；
所述动力学模型与所述运动学模型连接，以基于所述第一数据输出所述微型多旋翼无人机在地轴系三方向的速度、、；
所述微型多旋翼无人机的撞击合成速度。
7.一种确定微型多旋翼无人机设计安全性指标的系统，其特征在于包括处理器和存储器，所述处理器读取所述存储器中的计算机程序，用于执行如权利要求1-4中任意一项所述的方法。
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