[发明专利]抗侧风垂直起降无人机及其抗侧风方法

说明书

本发明公开了一种抗侧风垂直起降无人机及其抗侧风方法，涉及无人机技术领域，抗侧风垂直起降无人机，包括无人机本体和与无人机本体分体设置的风速风向仪，无人机本体包括机身、设置于机身内的飞控机、设置于机身两侧的机翼、设置于机翼前方的螺旋桨、与螺旋桨传动连接的电机、设置于机翼后方的舵面、与舵面传动连接的舵机，风速风向仪与飞控机通讯连接，飞控机与电机、舵机线缆连接。通过风速风向仪测得风速风向信息，根据风速风向信息、姿态信息和高度信息，控制舵机偏转并控制电机转动，从而控制飞机朝向、高度和偏航，使机翼展长方向和侧风方向一致，不需要飞手操纵，更不需要依赖飞手经验，避免飞机在有姿态倾斜的情况下着陆。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种抗侧风垂直起降无人机及其抗侧风方法。

背景技术

侧风对于无人机起降阶段的飞行安全影响较大，特别是对于尾座式的垂直起降无人机，其起降阶段的侧风迎风面积较大，侧风造成的侧力会使飞机发生偏离。

现有的抗风控制方案一般有以下几种：

倾斜法：让飞机有一个倾斜姿态，来平衡侧力造成的影响。倾斜法实质是通用的位置控制方法在侧风环境下的正常反应。该方法中，飞机的迎风面积过大，会导致如下两个问题：1、飞机在着陆时有姿态倾斜，倾斜姿态过大可能会导致飞机起降支撑装置损毁，导致飞机着陆失败；2、迎风面积过大导致飞机的侧向过载过大，且侧风越大侧向过载越大，可能会导致飞机的结构损伤。

遥控操纵：飞手使用遥控器进行目视飞行，根据所施加的操纵和无人机的响应来判断风的来向，并通过操控使飞机偏航到和机翼展长方向和侧风方向一致的状态。该方法依赖飞手及飞手的操纵经验，存在如下问题：1、必须有飞手来进行操纵，提高了系统成本；2、飞手操纵经验不足的话，无法实现飞机机翼展长方向和侧风方向一致，会导致倾斜法中存在的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种抗侧风垂直起降无人机及其抗侧风方法，以解决垂直起降无人机起降阶段受侧风影响的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的第一方面，一种抗侧风垂直起降无人机，包括无人机本体和与所述无人机本体分体设置的风速风向仪，所述无人机本体包括机身、设置于所述机身内的飞控机、设置于所述机身两侧的机翼、设置于所述机翼前方的螺旋桨、与所述螺旋桨传动连接的电机、设置于所述机翼后方的舵面、与所述舵面传动连接的舵机，所述风速风向仪与所述飞控机通讯连接，所述飞控机与所述电机、所述舵机线缆连接。

进一步地，所述电机的后端与所述机翼固定，所述螺旋桨固定于所述电机前端的主动轴上。

进一步地，所述舵面通过铰链轴连接与所述机翼的尾部，所述舵机设置于所述机翼内，所述舵面在所述机翼的带动下可以绕铰链轴转动。

进一步地，所述风速风向仪与地面站线缆连接，所述地面站与所述飞控机无线通讯连接。

进一步地，在所述机身的头部设有与所述飞控机线缆连接的机载端，所述机载端与所述地面站无线通讯连接。

本发明的第二方面，一种抗侧风垂直起降无人机的抗侧风方法，包括以下步骤：

接收风速风向仪测量的风速风向信息；

获得姿态信息；

获得高度信息；

依风速风向信息和姿态信息计算生成副翼控制通道信息，根据副翼通道控制信息进行翼展方向控制、倾斜控制，从而控制飞机朝向；

依姿态信息和高度信息计算生成油门控制通道信息，根据油门控制通道信息进行高度控制、偏航控制，从而控制飞机高度和偏航。

进一步地，所述接收风速风向仪测量的风速风向信息，包括如下步骤：