[发明专利]一种无人驾驶飞行器及其保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞行器及其保护方法。更具体地说，本发明涉及一种无人驾驶飞行器及其保护方法。

背景技术

无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。

从技术角度定义，无人驾驶飞行器可以分为：无人驾驶直升机、无人驾驶固定翼机、无人驾驶多旋翼飞行器、无人驾驶飞艇、无人驾驶伞翼机等。

例如中国专利：《农用无人直升机》（专利申请号：201410572827.X）揭示了一种无人驾驶直升机。无人驾驶直升机构造简单，价格低廉，同时可以垂直起降，也可完成一些复杂的飞行动作。

又例如中国专利：《一种固定翼无人机的定高飞行控制系统》（专利申请号：CN201120406739.4）揭示了一种无人驾驶固定翼机。无人驾驶固定翼机具有飞行速度快、机动性高、飞行高度高的优点。

再例如中国专利：《有线电源多旋翼无人飞行器》（专利申请号：CN201420016027.5）揭示了一种无人驾驶多旋翼飞行器。无人驾驶多旋翼飞行器结构更为紧凑，能够产生更大升力，能够垂直起降，还具有操控方便、机动灵活、噪音小、隐蔽性好等特点，已经被广泛使用。

这些不同种类的无人驾驶飞行器有着各自的特点，在不同领域都有着不同的应用前景。

目前，随着自适应控制技术的发展，无人驾驶飞行器已经在世界各地展开了广泛的研究，并取得了一定的进展。现在无人驾驶飞行器已经广泛应用于军事、农业、视频拍摄、气象、地质、城市管理、抢险救灾等领域。

采用小微型无人驾驶飞行器来实施航拍，已经成为非常时髦的需求，并且通过小微型无人驾驶飞行器在活动、仪式等场合完成一些表演、传递之类的任务，也开始受到关注。

与传统地面可移动设备不同，无人驾驶飞行器是飞行设备，在空中飞行移动，因此无人驾驶飞行器让用户的操作方式从地面的二维空间转变为空中的三维空间。

随之产生的问题是，与在平面上进行移动的设备相比，不同的是，空中飞行的设备一旦动力或者平衡出现问题，将会从空中坠下。因此，如果是汽车模型的操纵失误，不会有严重的后果，但是无人驾驶飞行器的操控失误或者故障，则将极有可能导致无人驾驶飞行器从空中坠下，从而，极有可能导致整个无人驾驶飞行器的损坏。

现有技术非常关注这个问题，曾经试图通过多种方面来提高操控稳定性，试图来降低坠机的可能性。例如中国专利：《基于混合控制的四旋翼无人机增稳控制方法》（专利申请号：201210424807.9）。

该专利公开了自动控制技术领域中的一种基于混合控制的四旋翼无人机增稳控制器的设计方法。该方法包括：设定四旋翼无人机状态变量和状态切换参数；设定四旋翼无人机的高度切换值、滚转角切换值、俯仰角切换值、滚转角临界值和俯仰角临界值；设定离散状态集合和离散事件集合；设定四旋翼无人机离散状态迁移条件；判断四旋翼无人机的状态，并根据其状态分别设计起降控制器、平稳控制器、增稳控制器和失控保护装置。

该方法虽然可以改善无人驾驶飞行器的飞行稳定程度，但是诱发坠机的可能性实在太多，飞行环境的复杂，又或者是误操作都仍然有可能导致坠机的发生。

因此，坠机的风险是不可避免的，即使提高了无人驾驶飞行器的飞行稳定程度，仍然需要作好应对突发情况的发生，将坠机规避的希望寄托在不让坠机事件发生，是不现实的。

因此，一些针对无人驾驶飞行器坠机的设计方案被提出来。例如在无人驾驶飞行器上安装降落伞，从而避免坠机的方案。例如中国专利：《一种用于多旋翼无人机的紧急伞降装置及方法》（专利申请号：201410100519.7）

该专利公开了一种用于多旋翼无人机的紧急伞降装置及方法，该装置包括安装在伞仓内的测控单元、解锁舵机、抛伞弹簧、锁栓、降落伞和磁保持继电器，所述测控单元包括一微控制器与一惯性运动测量单元，微控制器与解锁舵机、磁保持继电器电连接，解锁舵机通过摇臂与锁栓连接，磁保持继电器用于开闭旋翼电机的电源；伞仓固定在多旋翼无人机上，抛伞弹簧一端固定在伞仓底部，降落伞设置在该抛伞弹簧的另一端。该方法是：获取当前无人机的瞬时高度、加速度，解算出无人机的下降速率，判断无人机是否处于危险坠落状态，是则切断旋翼电机电源并抛出降落伞使无人机安全着陆。

但是这种降落伞的方式，对于固定翼式无人驾驶飞行器或者大型的多旋翼式无人驾驶飞行器是有价值的。因为这些飞行器的动力性能较强，成本昂贵，安装价格不菲，且具有一定自重的降落伞，总体上来说，是划算的。