[发明专利]一种基于投射与多旋翼相结合的新型无人机及其姿态控制方法

说明书

本发明提出了一种基于投射与多旋翼相结合的新型无人机及其控制方法，无人机包括了基于结构总线设计的七大模组：展翼模组、电池模组、机架模组、飞行控制舱模组、伞降模组、探头模组和旋向旋翼模组。其中各模组内部功能完全封装，模组之间预留统一的结构、信号接口，提高不同性能指标的模组之间的互换性和性能适配度。展翼模组包括了三旋翼同步连杆展开机构和双弹簧阻尼抗扰装置。基于本发明的无人机具有两种飞行姿态和三段式的飞行方式，搭配飞行补偿算法修正了飞行姿态切换过程造成的轨迹误差。相比目前市面上的无人机，本发明整机结构上更为紧凑，性能搭配更为灵活，应用更为突出，特别是针对远航程、长航时的飞行任务，能发挥快速响应、精确投射的飞行性能。

技术领域

本发明涉及一种基于投射与多旋翼相结合的新型无人机及其姿态控制方法，属于多旋翼无人机领域和炮射无人机领域的交叉技术领域，特别是基于投射与多旋翼相结合的新型无人机领域。

背景技术

随着高新技术的发展，无人机作为一种集空中运输、通讯、远程执行等一体化的平台，近年依赖航空、信息、自动控制等高新技术不断发展。各国超大工程都利用无人机高空协作能力，提供高品质、近实时、全天候的施工监视、目标捕获、性能评估。而多旋翼无人机领域无疑是21世纪无人机迅速发展的主力：特定空域的飞行稳定性能远远强于固定翼无人机，且便于实现对特定位置上空空域定点悬停。对于使用者来说，多旋翼无人机结构上的简单和低成本，使得携带性提高，便于大量配备以期实现群控。

目前，市面上多旋翼无人机在飞行控制和动力驱动方面发展已经非常成熟；但另一方面，基于多旋翼无人机的飞行原理，在面向多元化的飞行任务也显示出先天不足：多旋翼驱动导致飞行航时较短、远程响应速度慢、飞行过程中红外效应明显，这些使得多旋翼无人机在一些特定的场合受到了极大的限制。

一方面，军用无人机强调隐身性能，但多旋翼无人机由于自身飞行速度的牵制和机身内部电池热效应所释放出的红外线，使得自身极易被红外设备捕获而降低突防能力；同时在远程定点目标快速响应上也体现出不足，大量的能源用于辅助飞行过程，从而降低了无人机到达目的地执行任务的续航时间。

另一方面，消费级市场对多旋翼无人机的要求就更多。不同空域、不同负载、不同飞行任务等，都促使多旋翼无人机向多元化的方向发展。然而，目前市面上的多旋翼无人机大多采用统一的一体化机身，设计初期都是以最大飞行性能指标进行设计，使得成本过高，同时也很难和使用者实际飞行环境相适配。

因此，目前多旋翼无人机面临着提高飞行过程响应速度和目的地执行时间效率、完善飞行性能模组化匹配等方面问题。

发明内容

本发明针对解决上述问题，提供一种基于投射与多旋翼相结合的新型无人机及其姿态控制方法。使得无人机可以极好的继承了炮弹飞行过程中的快速性、机动性和多旋翼巡航过程中的灵活性、稳定性的特点。同时，凭借其快速投射的优势，便于躲避雷达的红外识别，从而实现飞行过程的“隐身”。

本发明的无人机采用系统结构模组化设计，不同性能指标的模组之间具有很好的性能兼容，提高了无人机的模组互换性和性能适配度。本发明的无人机姿态控制方法能够在位移调整和面区域巡航过程中有效的完成位移校正和预订的飞行任务。

本发明的技术方案为：

所述一种基于投射与多旋翼相结合的新型无人机，其特征在于：包括可拆卸的外壳羽翼和基于结构总线设计的七个模组：展翼模组、电池模组、机架模组、飞行控制舱模组、伞降模组、监测探头模组和旋向旋翼模组；

所述机架模组为无人机其余模组提供安装结构基础和稳固条件，实现无人机其余模组之间的结构固连和信号交互；

所述展翼模组安装在机架模组后端，通过展翼模组的展开，实现无人机由投射飞行姿态向多旋翼飞行姿态切换；

所述飞行控制舱模组安装在机架模组前部，飞行控制舱模组内部带有PCB导向滑槽，用于安装、定位飞控模块；