[发明专利]基于太阳能动力的大气质量监测无人飞艇及其控制方法

权利要求书

1.一种基于太阳能动力的大气质量监测无人飞艇，其特征在于：包括：

飞艇主体，包括艇囊、尾翼和吊舱，尾翼设于艇囊后端，吊舱设于艇囊下方，用于通过控制飞艇主体的气动特性，减少艇囊、尾翼和吊舱产生的阻力及相互干扰形成的联合阻力；

旋翼，设于吊舱两侧且穿入吊舱内连接有自由矢量电机座，用于通过自由矢量电机座带动旋翼转动，通过控制旋翼的转动方向控制飞艇主体的飞行方向，旋翼连接有无刷电机，且无刷电机连接有电子调速器；

大气质量监测模块，设于吊舱前部，用于飞艇主体飞行中实时监测多种气体数据并进行传输；

混合供电系统，包括多组太阳能电池板和锂电池，用于在光照充足时进行直接供电，并利用多余太阳能为用于弱光飞行或无光照飞行的锂电池充电，提高飞艇主体的续航能力，多组串联连接的太阳能电池板铺设于艇囊内，锂电池设于吊舱内。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能动力的大气质量监测无人飞艇，其特征在于：艇囊采用LOTTE艇型，且长细比范围为[4，6]，艇囊采用TGGH-K442新型复合耐受性球体双封膜材料，且呈双夹层结构，飞行中爬升时，尾翼迎角小于20°。

3.根据权利要求1所述的基于太阳能动力的大气质量监测无人飞艇，其特征在于：吊舱内还设有飞艇控制系统，用于飞艇主体的飞行控制和数据实时处理，飞艇控制系统包括飞行控制模块、GPS接收器、拆分空速计、电源控制模块、图传显像模块和地面控制站，地面控制站连接有高频调谐模块，且高频调谐模块连接有接收机，用于将地面控制站的控制信号传输至飞行控制模块进行飞艇主体的姿态调整。

4.根据权利要求3所述的基于太阳能动力的大气质量监测无人飞艇，其特征在于：吊舱内还设有电源控制电路盒、飞行控制盒和锂电池盒，飞艇控制系统设于飞行控制盒内，锂电池设于锂电池盒内，电源控制电路盒和锂电池盒外侧设有多个导线通道，吊舱外挂有与飞行控制模块电性连接的多光谱成像仪、高精度图像传输机和图像模块。

5.根据权利要求1所述的基于太阳能动力的大气质量监测无人飞艇，其特征在于：大气质量监测模块包括单片机、与单片机连接的FAD气体传感器、北斗-GPS双定位模块、公网传输模块和模数转化芯片，北斗-GPS双定位模块电性连接公网传输模块，FAD气体传感器电性连接模数转化芯片。

6.根据权利要求4所述的基于太阳能动力的大气质量监测无人飞艇，其特征在于：混合供电系统还包括太阳能电源控制系统、光照检测电路、PWM信号开关电路和降压电路，太阳能电源控制系统电性连接光照检测电路和PWM信号开关电路，PWM信号开关电路电性连接降压电路和锂电池，锂电池电性连接无刷电机。

7.根据权利要求6所述的基于太阳能动力的大气质量监测无人飞艇，其特征在于：光照检测电路、PWM信号开关电路和减压电路均设于电源控制电路盒内，光照检测电路还连接公网传输模块，公网传输模块通过AT指令连接云服务器，云服务器电性连接地面控制站，用于将光照检测电路采集到的光强度数据及锂电池剩余电量传输至云服务器，便于操作者根据实时数据及时调整飞艇主体状态。

8.根据权利要求1所述的基于太阳能动力的大气质量监测无人飞艇，其特征在于：太阳能电池板采用单晶硅太阳能电池片，太阳能电池板下设有碳棒，且通过粘合剂使太阳能电池板与碳棒固定连接，碳棒通过高频热焊技术焊接设于艇囊内。

9.一种使用如权利要求1-8中任一项所述的基于太阳能动力的大气质量监测无人飞艇的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.光照检测电路检测光照强度，太阳能电源控制系统根据光照强度自动切换电源，若光照强度大于设定阈值，太阳能电池板箱负载供电，且根据锂电池容量判断是否将多余电能存储与锂电池中，若光照强度小于设定阈值，飞艇主体采用太阳能电池板和锂电池进行混合动力供电；

S2.混合供电系统供电时，电子调速器控制无刷电机转速，并向飞行控制模块供电；

S3.飞行控制模块全方位检测飞艇主体工作状态时的各项参数，并通过高频调谐模块、公网传输模块和接收机接收地面控制站传输的控制信号，实时调整飞艇主体的工作状态，工作状态包括航点、回家、停留、自稳模式；

S4.飞艇主体飞行过程中，通过高精度图像传输机和图像模块向地面控制站实时传输拍摄的图像；

S5.飞艇主体飞行过程中，大气质量监测模块通过FAD气体传感器监测大气中多种气体浓度数据，并通过公网传输模块向地面控制站传输监测数据和定位数据。