一种无人机实时油量检测方法、系统及无人机技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机实时油量检测系统、方法及无人机，系统包括：油箱、气压传感器、引压软管、截止阀，气压传感器设置在油箱顶部外侧，气压传感器的第一输入端连接引压软管的一端连接，引压软管设置在油箱内并延伸至油箱底部，引压软管的另一端设置有截止阀，气压传感器的第二输入端置于油箱液面以上或机舱内部大气环境中，气压传感器与无人机的航姿参考系统通信连接。实现了在无人机飞行过程做机动动作时实时准确测量无人机的油箱油量。动作时实时准确测量无人机的油箱油量。动作时实时准确测量无人机的油箱油量。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机实时油量检测方法、系统及无人机


[0001]本专利技术涉及无人机
，更具体地，涉及一种无人机实时油量检测方法、系统及无人机。

技术介绍

[0002]近年来，随着无人机技术的迅猛发展，无人机在信息获取、高空作业等方面得到了广泛的应用。目前，无人机根据动力来源主要分为两大类，一类是电动型无人机，包括应用电池供电技术的无人机和太阳能新能源供电技术的无人机，此类无人机无需发动机提供动力，仅用电机即可驱动，具有绿色环保、维护简单的优点，但其续航能力和抗风性能差；另一类是油动型无人机，此类无人机需要发动机提供巡航动力，包括汽油发动机、重油发动机等，具有续航时间久、抗风能力强等特点。
[0003]传统小型油动长航时无人机大多没有装备油量传感器。主要原因是：
[0004]1)由于飞机载重量的限制，各类机载传感器应当尽量小型化、轻量化，而目前并没有针对小型无人机的专用油量传感器；
[0005]2)传统自控领域用的液位测量传感器很难在小型无人机上取得好的测量准确度。无人机在飞行过程中，做姿态改变、加减速等机动动作时，液面将产生剧烈改变、晃动，传统的液位测量装置误差较大，很难通过测量液面高度得到飞机的准确存油量。回传给地面控制人员错误的油量信息，可能导致飞手、地面站操控人员不能根据油量消耗的准确情况调整飞行计划，严重时将影响到飞行安全。
[0006]现有技术公开了一种无人机油箱低油量检测装置及方法，该现有技术包括控制电路和一个接近开关测量传感器，接近开关测量传感器安装在油箱侧壁的低油量位置处，其感应探头位于油箱内，信号输出端位于油箱外，用于探测油液位置，并输出信号；控制电路包括供电电路、传感器信号采样电路、油量状态上报电路，供电电路为接近开关测量传感器以及传感器信号采样电路、油量状态上报电路供电，传感器信号采样电路对接近开关测量传感器的输出信号进行采样、解析，并通过油量状态上报电路输出。该技术方案采用的传统的固定式的传感探头来进行低油量检测，对于无人机在飞行过程中，做姿态改变、加减速等机动动作时，无法进行油量准确测量。

技术实现思路

[0007]本专利技术为克服上述现有技术中无法在无人机飞行过程做机动动作时准确测量油量的缺陷，提供一种无人机实时油量检测方法、系统及无人机，能够在无人机飞行过程做机动动作时准确测量油量。
[0008]本专利技术的首要目的是为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0009]本专利技术第一方面提供了一种无人机实时油量检测系统，包括：油箱、气压传感器、引压软管、截止阀，气压传感器设置在油箱顶部外侧，气压传感器的第一输入端连接引压软管的一端连接，引压软管设置在油箱内并延伸至油箱底部，引压软管的另一端设置有截止
阀，气压传感器的第二输入端置于油箱液面以上或机舱内部大气环境中，气压传感器与无人机的航姿参考系统通信连接。
[0010]进一步的，所述航行姿态参考系统包括：惯性测量单元、磁力计，所述惯性测量单元用于测量油箱加速度，所述磁力计用于测量航向角。
[0011]进一步的，所述油箱为预设三维数字模型的油箱。
[0012]进一步的，所述截止阀为重力截止阀，所述重力截止阀包括有阀体，所述阀体内部设有上下连通的孔段，其中，下孔段的顶部设有可移动的阀芯，下孔段的底部设有进油口，所述进油口内设有锁紧部件，锁紧部件和阀芯之间安装有弹性件。
[0013]进一步的，所述下孔段的孔径大于上孔段的孔径，所述阀芯为球形阀芯，所述阀芯的直径小于下孔段的孔径且大于上孔段的孔径。
[0014]进一步的，所述弹性件为弹簧。
[0015]进一步的，锁紧部件通过螺纹与进油口固定连接。
[0016]本专利技术第二方面提供了一种无人机实时油量检测方法，所述方法应用于所述的无人机实时油量检测系统，其特征在于，包括以下步骤：
[0017]获取气压传感器采集的压差数据；
[0018]利用压差数据，根据预设的压差平衡公式计算油箱液位高度；
[0019]根据油箱液位高度和航姿参考系统输出的油箱的姿态四元数得出油箱内油量。
[0020]进一步的，所述的压差平衡公式为：
[0021]Δp＝ρ
·
a
·
Δh
[0022]其中，Δp为引压软管内的压力与本地大气压的压差，a为油箱加速度，当处于静置状态时，a＝g；ρ为油箱内燃油密度。
[0023]进一步的，在计算油箱液位高度时，先使用数字滤波器对油箱的加速度a、引压软管内的压力与本地大气压的压差Δp的高频采样值进行滤波，保留低频部分信号，使用滤波后的a、Δp计算液位高度。
[0024]进一步的，所述数字滤波器为有限时间冲激响应滤波器。
[0025]进一步的，根据油箱液位高度和航姿参考系统输出的油箱的姿态四元数得出油箱内油量，具体计算公式为：
[0026][0027]其中，V油箱内油量，S(h,q)代表油箱处于姿态四元数q所代表的姿态时，高度为h的液面对应的液面面积。
[0028]进一步的，油箱的姿态四元数q可由机载飞行控制器的航姿参考系统给出。
[0029]本专利技术第三方面提供了一种无人机，采用所述的无人机实时油量检测系统。
[0030]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0031]本专利技术通过油箱、气压传感器、引压软管、截止阀配合无人机的航姿参考系统构建无人机实时油量检测系统，利用气压传感器进行气压检测，进而得到引压软管内的压力与本地大气压的压差，结合油箱的加速度、油箱内燃油密度，得到油箱的液位高度，利用航姿参考系统给出油箱的姿态参数计算出油箱内油量，实现了在无人机飞行过程做机动动作时实时准确测量无人机的油箱油量。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例一种无人机实时油量检测系统示意图。
[0033]图2为本专利技术实施例一种无人机实时油量检测方法流程图。
[0034]图3为本专利技术实施例提供的重力截止阀的剖面结构示意图。
[0035]图4为本专利技术实施例提供的重力截止阀立体结构示意图。
具体实施方式
[0036]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0037]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0038]实施例1
[0039]如图1所示，本专利技术第一方面提供了一种无人机实时油量检测系统，包括：油箱1、气压传感器2、引压软管3、截止阀4，气压传感器2设置在油箱1顶部外侧，气压传感器2的第一输入端连接引压软管3的一端连接，引压软管3设置在油箱1内并延伸至油箱1底部，引压软管3的另一端设置有截止阀4，气压传感器1的第二输入端置于油箱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机实时油量检测系统，其特征在于，包括：油箱、气压传感器、引压软管、截止阀，气压传感器设置在油箱顶部外侧，气压传感器的第一输入端连接引压软管的一端连接，引压软管设置在油箱内并延伸至油箱底部，引压软管的另一端设置有截止阀，气压传感器的第二输入端置于油箱液面以上或机舱内部大气环境中，气压传感器与无人机的航姿参考系统通信连接。2.根据权利要求1所述的一种无人机实时油量检测系统，其特征在于，所述航行姿态参考系统包括：惯性测量单元、磁力计，所述惯性测量单元用于测量油箱加速度，所述磁力计用于测量航向角。3.根据权利要求1所述的一种无人机实时油量检测系统，其特征在于，所述油箱为预设三维数字模型的油箱。4.根据权利要求1所述的一种无人机实时油量检测系统，其特征在于，所述截止阀为重力截止阀，所述重力截止阀包括有阀体(401)，所述阀体内部设有上下连通的孔段，其中，下孔段的顶部设有可移动的阀芯(402)，下孔段的底部设有进油口(403)，所述进油口(403)内设有锁紧部件(404)，锁紧部件(404)和阀芯(402)之间安装有弹性件(405)。5.根据权利要求4所述的一种无人机实时油量检测系统，其特征在于，所述下孔段的孔径大于上孔段的孔径，所述阀芯为球形阀芯，所述阀芯的直径小于下孔段的孔径且大于上孔段的孔径。6.根据权利要求4所述的一种无人机实时油量检测系统，其特征在于，所述弹性件(405)为弹簧。7.根据权利要求4所述的一种无人机实时油量检测系统，其特征在于，锁紧部件(404)通过螺纹与进油口(403)固定连接。8.一种无人机实时油量检测方法，所述方法应用于权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡华智，丁凯，戚阳，苏卫朋，
申请(专利权)人：亿航智能设备广州有限公司，
类型：发明
国别省市：