【技术实现步骤摘要】
一种基于气流模型的无人机长滞空飞行规划方法和装置
[0001]本专利技术属于无人机飞行领域，具体地，涉及一种基于气流模型的无人机长滞空飞行规划方法和装置。
技术介绍
[0002]传统的小型无人机依赖自身动力实现飞行，但由于机身尺寸和载荷能力的限制，机载能源有限，限制了无人机的续航能力，长滞空飞行策略旨在通过对自然界滑翔和翱翔鸟类的飞行行为进行仿生，基于该策略设计的无人机可以借助自然界风的力量实现自主滑翔飞行，降低无人机自身动力的使用频率和功率，实现增加无人机航程和航时的能力；传统的小型无人机在高原地区会面对高原山地气流环境复杂、空气密度低、低温环境问题，对无人机的飞行稳定性、飞行性能、设备性能造成了极大的考验，长滞空飞行策略旨在通过主动利用自然界风场的力量，其中包含了垂直热气流、山地斜坡气流、对流天气和高原风等典型高原山地气流特征，基于长滞空飞行策略而设计的无人机拥有更好的高原山地环境飞行能力；目前市面上的小型固定翼无人机的续航时间大都不超过6小时，这是由于机体尺寸和载荷能力的限制，导致无人机搭载的能源受到限制，有限的能源限...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于气流模型的无人机长滞空飞行规划方法，其特征在于，包括步骤：依据多个地理核心指标，构建多个特征气流模型库和所述无人机的典型飞行方案数据库；无人机执行初始动力飞行，获得飞行初始航迹上的飞行指标数据并建立初始航迹气流模型；将所述初始航迹气流模型与所述特征气流模型库进行比对，得到所述无人机的飞行初始航迹所在区域的气流模型特征；基于空气的连续介质特性，以所述飞行初始航迹为基础，结合所述飞行初始航迹所在区域的气流模型特征，在空间方向进行插值建模，得到局部空域气流模型；以局部空域气流模型为基础，与典型飞行方案数据库进行对照，获取无人机的在相应气流模型下的飞行方案数据，在局部空域的边界上规划出飞行方案；通过扩展飞行、模型比对和动态插值建模，扩展所述局部空域气流模型的空域范围，将空域扩展与航线规划的迭代后构建出全空域气流模型；基于所述全空域气流模型和所述无人机自身的飞行动力学模型，得到无人机长滞空的最优飞行方案，开展长滞空飞行。2.如权利要求1所述的一种基于气流模型的无人机长滞空飞行规划方法，其特征在于，所述依据多个地理核心指标，构建多个特征气流模型库和所述无人机的典型飞行方案数据库，具体包括：多个所述地理核心指标至少包括气压、风速、风向、温度、海拔高度、地形、边界条件；多个所述特征气流模型库至少包括垂直热气流特征气流模型库、山地斜坡气流特征气流模型库、对流性天气特征气流模型库和高原季风特征气流模型库；所述无人机的典型飞行方案至少包括长直滑翔、水平盘旋、斜面盘旋、螺旋飞行；所述构建多个特征气流模型库，具体包括：通过GIS地理信息，对指定地形特征逆向建模，形成地形的三维数字模型，使用计算流体力学方法建立基于该指定地形的风场数字化模型，通过计算获取气流特征；所述无人机的典型飞行方案数据库的构建，包括：基于所述多个特征气流模型库测算无人机典型飞行方案的滞空效能，获得不同气流模型对无人机飞行的增益效果和无人机自身动力学性能，建立典型飞行方案数据库。3.如权利要求1所述的一种基于气流模型的无人机长滞空飞行规划方法，其特征在于，所述无人机执行初始动力飞行，获得飞行初始航迹上的飞行指标数据并建立初始航迹气流模型，具体包括：所述飞行指标数据至少包括：AOA、AOS、气压、风速、风向、温度、海拔高度、地形、边界条件；由所述无人机搭载的航空气象探测设备和飞行传感器获得经过所述飞行初始航迹上的飞行指标数据；使用计算机构建初始航迹气流模型。4.如权利要求1所述的一种基于气流模型的无人机长滞空飞行规划方法，其特征在于，所述基于空气的连续介质特性，以所述飞行初始航迹为基础，结合所述飞行初始航迹所在区域的气流模型特征，在空间方向进行插值建模，得到局部空域气流模型，具体包括：
根据所述无人机在所述飞行初始航迹上得到的所在区域的气流模型特征，利用空气的连续介质特性，向空间六个方向上使用数学差值建模的方法，拓展所述初始航迹气流模型的空间范围，获得局部空域气流模型。5.如权利要求1所述的一种基于气流模型的无人机长滞空飞行规划方法，其特征在于，所述以局部空域气流模型为基础，与典型飞行方案数据库进行对照，获取无人机的在相应气流模型下的飞行方案数据，在局部空域的边界上规划出飞行方案，具体包括：依靠所述局部空域气流模型中的上升气流，托举所述无人机呈螺旋式上升；当所述无人机上升至无法借助上升气流的空域时，所述无人...
【专利技术属性】
技术研发人员：李吉，周尧明，李少伟，周龙，王坤，苟标，黄世杰，韩佳闯，林凯，邹帅，杨铮，
申请(专利权)人：北京航空航天大学四川牦牛先生科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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