[发明专利]一种基于三种探鱼模式飞行控制算法的智能钓鱼无人机方法

说明书

本发明公开了一种基于三种探鱼模式飞行控制算法的智能钓鱼无人机方法，包括以下步骤：S1、建立钓鱼无人机的数学模型；S2、设计钓鱼无人机的电机推力控制策略和控制分配方法；S3、设计钓鱼无人机的串级闭环PID飞行控制方法；S4、规划三种不同钓鱼无人机的探鱼路线并进行智能抛钩抛饵，探鱼模式包括多点探鱼、快速探鱼和区域探鱼三种。本发明与现有技术相比的优点在于：解决现有消费应用类无人机中存在的不足，将串级闭环PID控制算法用于无人机的海上探鱼，保证钓鱼无人机沿着既定的探鱼线路飞行，进行实时监测，实现钓鱼无人机的位置、高度和姿态控制，同时通过位置和高度控制方法实现钓鱼无人机在不同探鱼模式下的实时精准探鱼。

技术领域

本发明涉及无人机领域，具体是指一种基于三种探鱼模式飞行控制算法的智能钓鱼无人机方法。

背景技术

目前将无人机应用在人们生产和生活的各个领域已成为主要趋势；将无人机与传统的钓鱼尤其时海钓活动结合能使钓鱼更加智能化和专业化，同时使得钓鱼人能够更加方便智能的监测钓鱼活动，民用消费类四旋翼无人机已广泛的应用于航拍和测绘等领域，因其价格低廉，携带方便，操控方便已成为很多消费玩家的首选，其缺点是载荷能力有限，在海钓过程中不易携带偏重的钓饵和钓钩。

相对较大型的工业级无人机则主要用于电力巡检，农药喷洒，农田植保以及警用消防等领域，这类无人机的特点是可携带较重的载荷，续航时间相对长，稳定性好，但是体积大，携带不方便，而且价格昂贵，并不适用于大量的钓鱼人长期使用。

因此，设计出一种基于三种探鱼模式飞行控制算法的智能钓鱼无人机方法势在必行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是目前的民用消费类四旋翼无人机载荷能力有限，在海钓过程中不易携带偏重的钓饵和钓钩，较大型的工业级无人机体积大，携带不方便，而且价格昂贵，并不适用于大量的钓鱼人长期使用，且目前缺少一种适用于钓鱼无人机使用的控制算法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于三种探鱼模式飞行控制算法的智能钓鱼无人机方法，包括以下步骤：

S1、建立钓鱼无人机的数学模型；

S2、设计钓鱼无人机的电机推力控制策略和控制分配方法；

S3、设计钓鱼无人机的串级闭环PID飞行控制方法；

S4、规划三种不同钓鱼无人机的探鱼路线并进行智能抛钩抛饵，探鱼模式包括多点探鱼、快速探鱼和区域探鱼三种。

本发明与现有技术相比的优点在于：解决现有消费应用类无人机中存在的不足，提供一种基于不同探鱼模式的飞行控制算法的智能钓鱼无人机方法，所述方法将串级闭环PID控制算法用于无人机的海上探鱼，采用位置控制和姿态控制的方法对无人机的探鱼路线进行实时计算和修正，保证钓鱼无人机沿着既定的探鱼线路飞行，进行实时监测，采用串级闭环PID控制算法，实现钓鱼无人机的位置、高度和姿态控制，同时通过位置和高度控制方法实现钓鱼无人机在不同探鱼模式下的实时精准探鱼。

作为改进，S1步骤在钓鱼无人机的机体坐标系和惯性坐标系下，建立无人机的位置和姿态运动学和动力学方程，具体包括：(1)钓鱼无人机的位置运动学方程；

钓鱼无人机重心在惯性系下坐标为[x_io,y_io,z_io]，无人机重心初始时刻在惯性系下的坐标为 [x_io,y_io,z_io]，在惯性系和机体系下的速度分量分别为[u_i,v_i,w_i]和[u,v,w]，无人机飞行过程中的滚转角、俯仰角和偏航角分别为则无人机的位置运动学方程为：