一种高抗风多涵道式系留无人机及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种高抗风多涵道式系留无人机及其控制方法，包括：飞行控制系统、系留线缆控制装置、系留线缆、机体、固定涵道机构、全动涵道机构和电动转轴机构；飞行控制系统的处理器用于根据惯性测量单元、位置传感器、速度传感器以及高度传感器测量得到的传感信息以及风速风向传感器测量的风向信息和风速信息对固定涵道机构和全动涵道机构进行控制，以调整无人机的姿态及位置；处理器还用于根据风速风向传感器测量的风向信息和风速信息调节电动转轴机构的转动角度和全动涵道机构的转动速度，以使无人机在水平风向上抵抗风速。本发明专利技术通过调节全动涵道机构和固定涵道机构分别抵消水平方向和竖直方向上的风阻，提高了无人机的抗风性能。的抗风性能。的抗风性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高抗风多涵道式系留无人机及其控制方法


[0001]本专利技术涉及系留无人机高抗风
，特别是涉及一种高抗风多涵道式系留无人机及其控制方法。

技术介绍

[0002]系留无人机是一种通过系留线缆可无人机持续供电，具有长时滞空特点，可广泛用于通信中继、光电侦察监视、无线电侦测等领域的新型无人机。现有的系留无人机通过控制多旋翼的转速，改变无人机的姿态，调节垂直和水平两个方向升力，抵消水平和垂直方向的风阻，实现抗风功能，但抗风能力差，最大抗风能力为6级，风力大于6级时，无人机容易倾翻，发生坠机，严重限制系留无人机的应用场合。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种高抗风多涵道式系留无人机及其控制方法，以解决现有的系留无人机抗风能力差，风力大时，容易倾翻，发生坠机的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种高抗风多涵道式系留无人机，包括：飞行控制系统、系留线缆控制装置、系留线缆、机体、固定涵道机构、全动涵道机构和电动转轴机构；
[0006]所述固定涵道机构，安装在所述机体上方；
[0007]所述电动转轴机构安装在所述机体的底部；
[0008]所述全动涵道机构，与所述电动转轴机构连接，能够绕所述电动转轴机构旋转，轴线与所述固定涵道机构的轴线相互垂直；
[0009]所述飞行控制系统包括处理器和设置于所述机体上的惯性测量单元、位置传感器、速度传感器、高度传感器和风速风向传感器；
[0010]所述处理器用于：根据所述惯性测量单元、所述位置传感器、所述高度传感器和所述速度传感器测量得到的传感信息以及所述风速风向传感器测量的风速和风向信息调节所述电动转轴机构的转动角度、所述全动涵道机构的转速以及所述固定涵道机构的转速，以调整无人机的姿态及位置；根据所述风速风向传感器测量的风向信息和风速信息调节所述电动转轴机构的转动角度、所述全动涵道机构的转速以及所述固定涵道机构的转速，以使无人机实现对风阻力的抵抗。
[0011]可选地，所述固定涵道机构数量至少为四个，且四个所述固定涵道机构呈矩形分布。
[0012]可选地，所述系留线缆控制装置包括系留基座、转轴电机、转轴控制器、拉力传感器和绕线转轴；
[0013]所述系留线缆的一端缠绕在所述绕线转轴上；所述绕线转轴的一端与所述转轴电机的输出轴连接，所述绕线转轴的另一端安装有所述拉力传感器；所述拉力传感器的输出信号端与所述转轴控制器连接。
[0014]可选地，还包括：安装支架；所述安装支架安装在所述机体底部，用于对所述系留线缆进行固定。
[0015]可选地，还包括：定向信号接收天线、天线基座和天线转轴；
[0016]所述定向信号接收天线通过所述天线转轴安装在所述天线基座上，所述天线基座底端安装在所述机体上。
[0017]一种上述的高抗风多涵道式系留无人机的控制方法，包括：
[0018]通过风速风向传感器测量当前风速信息和当前风向信息；
[0019]通过位置传感器测量无人机当前水平位置信息；
[0020]根据预设水平位置和所述当前水平位置信息得到水平位置变化信息；
[0021]调节电动转轴机构的转动角度，以使全动涵道机构提供的推力方向指向预设水平位置；根据所述水平位置变化信息以及所述风速风向传感器测量的当前风速信息调节所述全动涵道机构转动速度，以使无人机在水平风向上提供推力使无人机恢复至预设水平位置；
[0022]当无人机恢复至预设水平位置后，根据风速风向传感器测量的当前风向信息调节电动转轴机构的转动角度，以使全动涵道机构提供的推力方向与水平面风阻力方向相反，根据风速风向传感器测量的当前风速信息调节所述全动涵道机构转动速度，以使无人机在水平风向上抵抗风速。
[0023]可选地，还包括：
[0024]通过惯性测量单元测量无人机机体的当前俯仰姿态；
[0025]根据预设俯仰姿态以及所述惯性测量单元测量的俯仰姿态，对俯仰姿态对应的固定涵道机构的转动速度进行控制，以调整无人机的俯仰姿态。
[0026]可选地，还包括：
[0027]通过所述惯性测量单元测量无人机机体的当前滚转姿态；
[0028]根据预设滚转姿态以及所述惯性测量单元测量的滚转姿态，对滚转姿态对应的固定涵道机构的转动速度进行控制，以调整无人机的滚转姿态。
[0029]可选地，还包括：
[0030]通过所述惯性测量单元测量无人机机体的当前航向姿态；
[0031]根据预设航向姿态以及所述惯性测量单元测量的当前航向姿态，对航向姿态对应的固定涵道机构的转动速度进行控制，以调整无人机的航向姿态。
[0032]可选地，还包括：
[0033]通过高度传感器测量无人机当前高度信息；
[0034]根据预设高度信息以及所述高度传感器测量的当前高度信息，对所有固定涵道机构的转动速度进行控制，以使无人机的高度恢复至预设高度。
[0035]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种高抗风多涵道式系留无人机及其控制方法，包括：飞行控制系统、系留线缆控制装置、系留线缆、机体、固定涵道机构、全动涵道机构和电动转轴机构；所述固定涵道机构，安装在所述机体上方；所述电动转轴机构安装在所述机体的底部；所述全动涵道机构，与所述电动转轴机构连接，能够绕所述电动转轴机构旋转，轴线与所述固定涵道机构的轴线相互垂直；所述飞行控制系统包括处理器和设置于所述机体上的惯性测量单元、位置传感器、速度传感器、
高度传感器和风速风向传感器；所述处理器用于：根据所述惯性测量单元、所述位置传感器、所述高度传感器和所述速度传感器测量得到的传感信息以及所述风速风向传感器测量的风速和风向信息调节所述电动转轴机构的转动角度、所述全动涵道机构的转速以及所述固定涵道机构的转速，以调整无人机的姿态及位置；根据所述风速风向传感器测量的风向信息和风速信息调节所述电动转轴机构的转动角度、所述全动涵道机构的转速以及所述固定涵道机构的转速，以使无人机实现对风阻力的抵抗。本专利技术通过调节全动涵道机构在水平方向的推力的大小和方向，抵消水平方向上的风阻；通过调节固定涵道机构在竖直方向的推力的大小和方向，抵消竖直方向上的风阻。相较于现有的无人机通过多旋翼结构同时抵消水平方向和竖直方向上的风阻，本申请的无人机通过全动涵道机构和固定涵道机构分别抵消水平方向和竖直方向上的风阻，能够快速调整无人机的姿态和位置，提高了无人机的抗风性能，在风力大时，不容易倾翻、发生坠机。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0037]图1为本专利技术实施例1提供的高抗风多涵道式系留无人机结构示意图；
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗风多涵道式系留无人机，其特征在于，包括：飞行控制系统、系留线缆控制装置、系留线缆、机体、固定涵道机构、全动涵道机构和电动转轴机构；所述固定涵道机构，安装在所述机体上方；所述电动转轴机构安装在所述机体的底部；所述全动涵道机构，与所述电动转轴机构连接，能够绕所述电动转轴机构旋转，轴线与所述固定涵道机构的轴线相互垂直；所述飞行控制系统包括处理器和设置于所述机体上的惯性测量单元、位置传感器、速度传感器、高度传感器和风速风向传感器；所述处理器用于：根据所述惯性测量单元、所述位置传感器、所述高度传感器和所述速度传感器测量得到的传感信息以及所述风速风向传感器测量的风速和风向信息调节所述电动转轴机构的转动角度、所述全动涵道机构的转速以及所述固定涵道机构的转速，以调整无人机的姿态及位置；根据所述风速风向传感器测量的风向信息和风速信息调节所述电动转轴机构的转动角度、所述全动涵道机构的转速以及所述固定涵道机构的转速，以使无人机实现对风阻力的抵抗。2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述固定涵道机构数量至少为四个，且四个所述固定涵道机构呈矩形分布。3.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述系留线缆控制装置包括系留基座、转轴电机、转轴控制器、拉力传感器和绕线转轴；所述系留线缆的一端缠绕在所述绕线转轴上；所述绕线转轴的一端与所述转轴电机的输出轴连接，所述绕线转轴的另一端安装有所述拉力传感器；所述拉力传感器的输出信号端与所述转轴控制器连接。4.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，还包括：安装支架；所述安装支架安装在所述机体底部，用于对所述系留线缆进行固定。5.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，还包括：定向信号接收天线、天线基座和天线转轴；所述定向信号接收天线通过所述天线转轴安装在所述天线基座上，所述天线基座底端安装在所述机体上。6.一种权利要求1
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4任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：招启军，管桐，张夏阳，马砾，王博，陈希，赵国庆，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：