[发明专利]一种用于多旋翼无人机的紧急伞降装置及方法

权利要求书

1.一种用于多旋翼无人机的紧急伞降装置，其特征在于，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，解锁舵机和锁栓共同作用将伞仓盖固定在伞仓上，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。

2.根据权利要求1所述的用于多旋翼无人机的紧急伞降装置，其特征在于，所述惯性运动测量单元为捷联惯性测量单元，包括三轴陀螺仪、三轴加速度计，均分别与微控制器相连。

3.根据权利要求2所述的用于多旋翼无人机的紧急伞降装置，其特征在于，所述惯性运动测量单元还包括微型高度计和三轴地磁传感器，均与微控制器相连。

4.根据权利要求3所述的用于多旋翼无人机的紧急伞降装置，其特征在于，所述惯性测量模块中的三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁传感器的敏感轴均与多旋翼无人机的横滚轴、俯仰轴、航向轴平行。

5.根据权利要求1所述的用于多旋翼无人机的紧急伞降装置，其特征在于，所述紧急伞降装置还包括电源管理模块，该模块包括CN3722、MOS管与3.3VDC-DC模块，DC-DC模块输出两路稳压电源分别是5V与3.3V，5V电源用于驱动解锁舵机；3.3V电源为微控制器与惯性运动测量单元供电；该电源管理模块与外部机载动力电池相连；

所述测控单元内置锂电池作为该系统的备份电源；

机载动力电池通过电源管理模块直接为该内置锂电池充电。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的紧急伞降装置的紧急伞降方法，其特征在于，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。

7.根据权利要求6所述的紧急伞降方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）多旋翼无人机起飞前，校准惯性运动测量单元，消除初始零偏；

（2）多旋翼无人机起飞后，定时读取惯性运动测量单元输出的瞬时加速度、角速度与高度值；

（3）对瞬时加速度、角速度与高度值进行数字滤波与数据融合，计算出无人机当前的高度、下降速率与下降加速度；

（4）如果某时刻下降速率、飞行高度、下降加速度三者中任两者超过预警值，则判定无人机处于危险下坠状态；并等待一段时间后再次判断是否仍处于危险状态；如果是，则执行步骤（5），否则执行步骤（6）；

（5）微控制器通过磁保持继电器切断旋翼电机电源；并通过解锁舵机快速抽出锁栓，抛伞弹簧将降落伞从伞仓内抛出，无人机进入伞降状态；

（6）无人机正常飞行，重复步骤（2）—（4）。

8.根据权利要求7所述的紧急伞降方法，其特征在于，所述步骤（1）中，多旋翼飞行器起飞前，微控制器测量装置内的电池电压，若电压过低则发出装置失效预警。

9.根据权利要求8所述的紧急伞降方法，其特征在于，所述电压报警阈值设为7V。

10.根据权利要求7所述的紧急伞降方法，其特征在于，所述步骤（3）中，数字滤波与数据融合的方法采用卡尔曼法或互补滤波法；

所述步骤（4）中，等待时间默认设定为500ms。