[发明专利]一种四旋翼垂直起降无人机的稳定机身动力操作系统

权利要求书

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、速度、高度和终点位置坐标数据，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，半径信息，云团的移动速度数据信息和移动方向数据信息，同时提取风速数据信息；

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，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，计算云团经过坐标原点的时间区间，时间区间为：，计算该时间区间内，无人机的飞行距离区间为：，求出起始时无人机与坐标原点的距离，，将与无人机的飞行距离区间进行比较，计算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，，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。

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的阻力值，计算公式为：，其中D为阻力值，为空气密度值，S为机翼面积，为阻力系数，然后计算输出功率值，，其中为功率传递效率；

s15、提取无人机悬停时的功率值，这样动力调整值为。

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、提取悬停时间和飞行时间；

s17、计算无人机需要的电能值，，为电能传输效率；

s18、将无人机需要的电能值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的无人机返航。