一种无人机快速悬停方法技术

本发明专利技术涉及信息处理技术，应用于无人机飞行控制，具体涉及一种无人机快速悬停方法，包括：发送悬停指令至无人机，无人机记录当前飞行速度；控制无人机的动力装置，停止提供速度方向的推进分力；调整无人机动力装置的工作状态，在无人机当前飞行速度的相反方向施加减速分力，直至无人机速度降低至零；调整无人机动力装置的工作状态，为无人机提供保持悬停的升力。本发明专利技术提供的无人机悬停方法，通过调整无人机姿态，施加额外减速分力，促进无人机快速降低速度，实现悬停。本发明专利技术提供的方法，能够缩小无人机在接收到悬停指令后的位移，提高无人机的悬停精度。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机快速悬停方法
本专利技术涉及信息处理技术，应用于无人机飞行控制，具体涉及一种无人机快速悬停方法。
技术介绍
如今科学技术飞速发展，无人机技术日新月异，各类应用于工业、农业、娱乐、军事等的无人机层出不穷。无人机在飞行过程中，会根据用户的操作指令做出加速、减速、提升、下降和悬停等动作。当无人机接到指令后，会调整自身的运行状态至维持指令代表的动作的最终运行状态，即当收到减速指令时，无人机撤销前进的动力，在阻力作用下降低速度，当速度降低到所需时速度时再提供保持匀速前进的动力，如此实现无人机的减速；当收到悬停的指令时，无人机按照减速的办法，撤销动力，由无人机自由减速至悬停。目前的无人机操控方法，靠无人机受到的阻力实现悬停，由于无人机本身具备一定的质量，在飞行速度越大时惯性越大，依靠阻力实现悬停需要一定的时间，惯性越大所需要的时间越长，目前无法进行精确的控制。因此，若需要精确控制无人机的悬停位置，目前的无人机控制方法无法实现。因此，针对现有控制方法存在的不足，还需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种无人机快速悬停方法，在对无人机发送悬停指令时，调整无人机的飞行姿态，使无人机在前进的相反方向上产生一个阻碍无人机前进的推力，加快无人机的减速过程，减少无人机完成悬停的滑行距离。为了实现上述效果，本专利技术采用技术方案为：一种无人机快速悬停方法，包括：发送悬停指令至无人机，无人机记录当前飞行速度；控制无人机的动力装置，停止提供速度方向的推进分力；调整无人机动力装置的工作状态，在无人机当前飞行速度的相反方向施加减速分力，直至无人机速度降低至零；调整无人机动力装置的工作状态，为无人机提供保持悬停的升力。上述公开的无人机快速悬停方法，通过撤销无人机的前进推力之后，额外施加迫使无人机悬停的减速分力，促使无人机快速降低速度并停止前进。这种促进无人机悬停的方法，能够使无人机在实现悬停的过程中减少位移，达实现快速悬停，精确度更高。进一步的，对无人机施加减速分力，是提供一个加速度促使无人机减速，加速度的大小可根据实际飞行状态进行设置，作为一种选择，举出如下可行的方案：所述的减速分力为恒力且使无人机做匀减速运动。匀减速运动能够使无人机受到恒定的减速分力，在减速的过程中无人机的结构受力平状态不发生变化，减速的过程更稳定，悬停结果具有可靠的预判性。再进一步，对无人机施加减速分力时，除了提供恒定的减速分力，还可根据无人机的运动状态提供变化的减速分力，因此对减速分力的设置进行优化，作为一种选择，举出如下可行的方案：所述的减速分力为变力且使无人机做变减速运动。针对无人机飞行速度过快的情况，需要更大的加速度使无人机快速减速，才能实现无人机的精准悬停。因此，在这种情况下，可对无人机施加初始最大的减速分力，在无人机速度减小时，逐渐减小减速分力，则无人机受到的力也逐渐减小。这样设置的好处是可快速将无人机的速度降低，同时能够使无人机受到的力逐渐降低，避免无人机长期处于较大的受力状态下。进一步的，无人机上设置动力装置体提供动力，使无人机可提升和前进，作为一种选择，举出如下可行的方案：所述的无人机的动力装置包括螺旋桨。一般的，采用多轴无人机，包括四轴、六轴、八轴和十二轴的无人机，通过螺旋桨的工作配合能够实现无人机姿态的调整。再进一步，对上述技术方案中公开的动力装置进行优化，举出如下可行的方案：所述的螺旋桨数量若干，无人机的飞行控制系统对每个螺旋桨的转速进行单独控制以调整无人机的姿态。进一步的，无人机的飞行控制系统时刻记录其瞬时速度值，当所述的无人机在接到悬停指令时，调整姿态以一定加速度减速，无人机会计算在该加速度下实现悬停的时间以确定是否达到精确悬停的需求，具体的，通过如下方式计算悬停所需的时间：其中，v0是无人机接到悬停指令时的当前速度，a是无人机的加速度值，通过此方式计算得出无人机在加速度a下悬停所需要的时间。一般情况下，无人机在不同速度下飞行，并以匀减速实现悬停时，会对每一个速度值下精确悬停的时间设置一个阈值，悬停时间在该阈值内的，视为精确悬停。再进一步，无人机做匀减速时，悬停时间确定后可计算具体的悬停距离，以核实是否能实现精确悬停，具体的，所述的无人机在接到悬停指令时，通过如下方式计算悬停后无人机的位移：其中，S是无人机的位移，通过施加减速分力提供加速度a使无人机减速，最终停止，无人机的位移随着加速度值的增加而减少。在实际情况中，无人机的飞行状态是较为复杂的，本专利技术针对不同的飞行状态进行调整，以实现无人机的快速悬停。作为一种情况，当无人机接到减速指令时正做水平运动，无人机当前的动力F0提供给无人机的提升力Fg＝F0sinα＝G，无人机当前的动力F0提供给无人机的推进分力为F1＝F0cosα＝ma1；则在达到悬停的过程中，动力装置施加的力F在竖直方向用于保持无人机高度的升力Fg'＝Fsinθ＝G，F在水平方向上的减速分力F2＝Fcosθ＝ma2≥ma1；其中G为无人机自身重力，m为无人机自身质量，a1为无人机的初始加速度，α为动力F0与水平方向之间的夹角且0°<α<90°；θ为力F与水平方向的夹角且0°<θ<90°，a2为无人机减速时的加速度。水平运动时，无人机的运动速度单一，在该运动速度的相反方向上提供减速分力，同时提供使无人机保持高度的升力即可。在撤销无人机的初始前进动力后，原本阻碍无人机前进的空气摩擦力等阻力均为促进减速提供了加速度。作为另一种常见的情况，当无人机接到减速指令时正做提升运动，无人机当前的动力F0提供给无人机的提升力Fg＝F0sinα>G，无人机当前的动力F0提供给无人机的推进分力为F1＝F0cosα＝ma1；则在达到悬停的过程中，动力装置施加的力F在竖直方向的减速分力Fg'＝Fsinθ≥F0sinα，F在水平方向上的减速分力F2＝Fcosθ＝ma2≥ma1；其中G为无人机自身重力，m为无人机自身质量，a1为无人机的初始加速度，α为动力F0与水平方向之间的夹角且0°<α≤90°；θ为力F与水平方向的夹角且0°<θ≤90°，a2为无人机减速时的加速度。无人机提升运动包括倾斜提升和竖直提升，在这两种情况中，在竖直方向的减速分力都需要大于初始动力提供的提升力。倾斜提升状态下，动力装置给无人机施加的力还包括作用在水平方向的减速分力，使无人机能够将水平方向的速度降低至零；在分配竖直方向和水平方向的减速分力时，并不限定由水平方向或竖直方向的速度先降低至零。竖直提升状态下，动力装置提供给无人机的力仅仅在竖直方向，且原本阻碍无人机提升的重力、空气摩擦力等外在阻力均为无人机减速悬停提供加速度。作为又一种常见的情况，当无人机接到减速指令时正做下降运动，无人机当前的动力F0提供给无人机的下降力Fg＝F0sinα≥0，无人机当前的动力F0提供给无人机的推进分力为F1＝F0cosα＝ma1；则在达到悬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机快速悬停方法，其特征在于，包括：/n发送悬停指令至无人机，无人机记录当前飞行速度；/n控制无人机的动力装置，停止提供速度方向的推进分力；/n调整无人机动力装置的工作状态，在无人机当前飞行速度的相反方向施加减速分力，直至无人机速度降低至零；/n调整无人机动力装置的工作状态，为无人机提供保持悬停的升力。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机快速悬停方法，其特征在于，包括：
发送悬停指令至无人机，无人机记录当前飞行速度；
控制无人机的动力装置，停止提供速度方向的推进分力；
调整无人机动力装置的工作状态，在无人机当前飞行速度的相反方向施加减速分力，直至无人机速度降低至零；
调整无人机动力装置的工作状态，为无人机提供保持悬停的升力。


2.根据权利要求1所述的无人机快速悬停方法，其特征在于：所述的减速分力为恒力且使无人机做匀减速运动。


3.根据权利要求1所述的无人机快速悬停方法，其特征在于：所述的减速分力为变力且使无人机做变减速运动。


4.根据权利要求1所述的无人机快速悬停方法，其特征在于：所述的无人机的动力装置包括螺旋桨。


5.根据权利要求4所述的无人机快速悬停方法，其特征在于：所述的螺旋桨数量若干，无人机的飞行控制系统对每个螺旋桨的转速进行单独控制以调整无人机的姿态。


6.根据权利要求1所述的无人机快速悬停方法，其特征在于：所述的无人机在接到悬停指令时，通过如下方式计算悬停所需的时间：



其中，v0是无人机接到悬停指令时的当前速度，a是无人机的加速度值，通过此方式计算得出无人机在加速度a下悬停所需要的时间。


7.根据权利要求5所述的无人机快速悬停方法，其特征在于：所述的无人机在接到悬停指令时，通过如下方式计算悬停后无人机的位移：



其中，S是无人机的位移，通过施加减速分力提供加速度a使无人机减速，最终停止，无人机的位移随着加速度值的增加而减少。


8.根据权利要求5或6所述的无人机快速悬停方法，其特征在于：无人机接到减速指令时正做水平运动，无人机当前的动力F0提供给无人机的提升力Fg＝F0sinα＝G，无人机当前的动力F...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄抒，陶伟，张云翔，
申请(专利权)人：航迅信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11