[发明专利]基于旋翼转速测量的多旋翼飞行器导航方法

权利要求书

1.一种基于旋翼转速测量的多旋翼飞行器导航方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、通过旋翼台架试验，测试旋翼转速和升力数据，通过数据处理，得到旋翼转速与升力的关系；

S2、根据步骤S1中得到的旋翼转速与升力的关系，建立多旋翼飞行器动力学方程；

S3、根据实际测量的旋翼转速，以及陀螺仪测量的姿态角速率，解算动力学方程，得到导航信息。

2.根据权利要求1所述的基于旋翼转速测量的多旋翼飞行器导航方法，其特征在于：

步骤S1中，具体的，在研究中认为旋翼产生的升力与电机转速的平方成正比，因此，单个旋翼产生的升力表示为：

F_i＝k_bω_i² (1)

式中，F_i表示第i个旋翼产生的升力，ω_i表示第i个旋翼的转速，k_b表示升力系数须通过试验测得。

3.根据权利要求2所述的基于旋翼转速测量的多旋翼飞行器导航方法，其特征在于：

步骤S2中，建立多旋翼飞行器动力学方程的具体步骤如下：

S21、设定，a、四旋翼飞行器为刚体，机体严格对称；b、质量和重力加速为常值；c、地面坐标系为惯性系；d、忽略地球曲率的影响；e、忽略空气阻力；

S22、四旋翼飞行器在空间的运动需要六个自由度才能完全描述，包括飞行器质心沿着地面惯性坐标系的三个坐标轴的平动位移，即线运动，以及飞行器绕机体坐标系的三个坐标轴的转动运动，即角运动；

S221、线运动方程：

在地面惯性坐标系中，四旋翼飞行器在合外力作用下的线运动方程为：

其中，m为飞行器质量，g为重力加速度；位置坐标为x、y和z；姿态角θ、φ、ψ分别为俯仰角、滚转角和偏航角；

四个旋翼产生的总升力T为：

S222、角运动方程：

在地面惯性坐标系中，四旋翼飞行器的角运动方程为：

式中，p、q和r分别表示机体坐标系下的滚转角速度、俯仰角速度和偏航角速度。

4.根据权利要求3所述的基于旋翼转速测量的多旋翼飞行器导航方法，其特征在于：

步骤S3中，在多旋翼飞行器飞行过程中，通过陀螺仪测得p、q和r，因此实时求解方程(4)，得到姿态角θ、φ、ψ；测量旋翼转速，得到ω₁至ω₄，求解方程(2)，最终得到全部导航信息。