[发明专利]一种无人机及提高无人机航线飞行性能的方法

权利要求书

1.一种基于拟合风阻模型来提高无人机航线飞行性能的方法,其特征在于，包括以下步骤：

S1,在无风环境时，采集不同速度下无人机的姿态:

在无风环境下，使无人机处在直线航线模式，保持高度不变，分别设置不同的直线航线速度：1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s、6m/s、7m/s、8m/s、9m/s、10m/s，分别记录下该航线时的无人机的速度V与俯仰角θ；

S2,建立无人机的速度—姿态对应关系：

将S1得到的10组数据V、θ，按照下式，采用最小二乘法拟合，得到参数A、B、C：

θ＝A·V³+B·V²+C·V；

S3,将姿态前馈到控制系统：

在无人机飞行时，用户设定的任意的速度V₀，能够采用S2步骤计算得到不同的前馈姿态俯仰角θ₀，θ₀＝A·V₀³+B·V₀²+C·V₀，前馈姿态俯仰角θ₀即是地速产生的风阻，前馈姿态俯仰角θ₀前馈到姿态控制器来消除。

2.根据权利要求1所述的一种基于拟合风阻模型来提高无人机航线飞行性能的方法,其特征在于，步骤S3中，V₀在0-10m/s之间。

3.一种无人机，其特征在于，包括：控制系统、制导系统、姿态计算模块、任务模块、导航模块；

其中，控制系统包括：速度控制模块、姿态控制模块；所述速度控制模块用于控制无人机的飞行速度；所述姿态控制模块用于控制无人机的俯仰角；

其中，所述制导系统用于产生制导数据，来驱动无人机的速度；

其中，所述姿态计算模块用于计算抵消地速产生的风阻所需的姿态俯仰角θ₀的结果；

其中，所述导航模块用于实时解算无人机的位置、速度、加速度、俯仰角，且将无人机的位置、速度、加速度、俯仰角反馈给制导系统以及控制系统；

其中，用户通过任务模块给予无人机飞行任务；

其中，所述任务模块的输出端与制导系统的输入端连接，任务模块将飞行任务数据发送到制导系统；

其中，制导系统的输出端与姿态计算模块的输入端连接，将无人机的速度信号发送给姿态计算模块，所述姿态计算模块用于计算抵消地速产生的风阻所需的俯仰角；

所述姿态计算模块的输出端与控制系统的姿态控制模块连接，将计算抵消地速产生的风阻所需的俯仰角的结果att₂前馈姿态发送给姿态控制模块；

制导系统的输出端与控制系统的速度控制模块的输入端连接，制导系统将无人机的飞行速度发送到速度控制模块，速度控制模块的输出端与姿态控制模块的输入端连接，即速度控制模块输出姿态角指令att₁，速度控制模块发送指令给所述姿态计算模块；

att＝att₁+att₂，作为姿态控制模块的输入指令，结合导航系统的数据共同计算出俯仰角，所述姿态控制模块的输出端与无人机动力系统的输入端连接，来控制无人机的姿态角；

所述导航系统通过采集无人机上传感器数据，经过算法运算，输出无人机当前的位置、速度、姿态信息；所述导航系统的输出端与制导系统的输入端连接，制导系统根据导航系统传递的数据，实时调整制导数据；

所述导航系统的输出端与控制系统连接，将实时解算无人机的位置、速度、加速度、姿态，将上述信息反馈给控制系统；

姿态计算模块计算地速产生的风阻所需的俯仰角att₂的方法为：

V₀表示制导系统向姿态计算模块发送的无人机的速度；

将V₀代入下式来求得att₂：

att₂＝A·V₀³+B·V₀²+C·V₀；

A、B、C为相关参数；

A、B、C采用以下方式求得：

S1,在无风环境时，采集不同速度下无人机的姿态:

在无风环境下，使无人机处在直线航线模式，保持高度不变，分别设置不同的直线航线速度：1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s、6m/s、7m/s、8m/s、9m/s、10m/s，分别记录下该航线时的无人机的速度V与俯仰角θ；

S2,建立无人机的速度—姿态对应关系

将S1得到的10组数据V、θ，按照下式，采用最小二乘法拟合，得到参数A、B、C：

θ＝A·V³+B·V²+C·V。