[发明专利]一种大型货运无人机空中燃油量保护返航的控制方法

权利要求书

1.一种大型货运无人机空中燃油量保护返航的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：油耗监测，对无人机的燃油进行实时监测，确保让无人机的剩余燃油量可以支撑无人机返航需求；燃油剩余，通过对燃油量进行实时检测，从而得到燃油剩余量，根据燃油剩余量确定无人机是否返航；航线，在无人机飞行过程中对其航线长度进行确定，并同时监测无人机耗油量，从而决定无人机是否需要返航；信号屏蔽，在返航过程中首先屏蔽信号，将对无人机发出的所有指令进行屏蔽，无人机自动返航；自动返航，根据返航实际状态选择正常降落和紧急迫降。

2.根据权利要求1所述的一种大型货运无人机空中燃油量保护返航的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

油耗监测，根据无人机在飞行过程中所遇到的风力气压等因素影响无人机分为实际油耗和理论油耗，其中实际油耗通过实时监测得到具体数据，而理论油耗可以对无人机发动机进行实验得到；

燃油剩余，无人机起飞前，按照无人机实际装载油量和气压高度表的采集数据，地面向飞行控制中心获得理论油耗拟合曲线、初始油量参数和初始高度，同时在飞行控制计算机中设置一个剩余油量计算函数，当无人机在实际航行过程中，通过油耗监测得到实际油耗值，控制中心将实际油耗值带入到剩余油量计算函数中进行计算，从而得到实际剩余燃油；

航线，无人机在实际飞行过程中需要确定无人机的行驶航线，从而根据航线总长度以及理论油耗值，确定无人机所需燃油，在飞行过程中通过燃油监测得到实际耗油量，利用燃油总量减去实际耗油量，得到剩余耗油量，然后将航程总长减去已经飞行过的航程，得到剩余航程，将剩余燃油量和剩余航程进行比对，从而决定无人机是否需要返航；

信号屏蔽，当无人机的实际剩余油量不足以支撑无人机继续航行时，无人机内部计算机屏蔽控制中心所发出的任何指令，并自主进行返航；

自动返航，根据无人机的返航状态判断无人机返航是否在导航系统所控制的范围之内，无人机与返航系统之间信号连接正常，且返航路径在预定路径之内，则无人机正常返航结束，当无人机与返航系统之间信号波动较大，且无人机偏离轨道时，则实现紧急迫降。

3.根据权利要求2所述的一种大型货运无人机空中燃油量保护返航的控制方法，其特征在于：包括燃油量保护返航系统，所述油耗监测、燃油剩余以及航线均通过燃油量保护返航系统控制运行，所述燃油量保护返航系统包括控制中心，所述控制中心包括油耗监测单元、燃油剩余单元以及航线单元，所述油耗监测单元包括实际油耗和理论油耗，所述航线单元包括预定航线和无人机当前位置以及返程航线，所述自动返航包括正常降落模块和紧急迫降模块。

4.根据权利要求3所述的一种大型货运无人机空中燃油量保护返航的控制方法，其特征在于：所述实际油耗模块和理论油耗模块之间信号连接,所述预定航线模块和无人机当前位置以及返程航线模块之间信号连接，所述返程航线模块与信号屏蔽模块信号连接，所述信号屏蔽模块和自动返航模块信号连接，所述正常降落模块与紧急迫降模块信号连接，所述控制中心和信号屏蔽模块信号连接，且控制中心同时和自动返航模块进行信号连接。

5.根据权利要求2所述的一种大型货运无人机空中燃油量保护返航的控制方法，其特征在于：航线包括确定航线以及油耗计算：

确定航线包括判断航线上是否有障碍物，当选择的航线上有障碍物时，重新选择航线或通知控制中心进行清理，再次根据无人机状态选择航线并重复判断，当不存在障碍物时，无人机开始航线前的滑行准备；

开始滑行，根据选择的航线进行正常滑行，在滑行过程中判断滑行方向以及控制滑行速度，使无人机与空气产生相对运动，高速气流流过机翼，才能在机翼上产生升力，无人机飞机只有获得了足够的升力才能飞升进行航行；

开始航行，在无人机航行过程中，需要时刻注意无人机的运行轨迹和预定，航行路径是否重叠，当无人机的运行轨迹和预定航行路线重叠度较大时，这无人机保持匀速航行即可，当无人机的航行轨迹和预定路线偏差较大时，需要通过控制中心控制无人机的飞行角度，从而将无人机行驶到预定航线轨迹之上；

速度控制，在无人机飞行期间是为了保证无人机在相对恒定的气压以及分组的情况下飞行，使无人机保持一个匀速行驶，在此过程中对的油量进行实时检测，将检测数值带入到无人机剩余流量计算公式中，并输送到控制中心进行计算，当控制中心计算的结果小于无人机预先设置的安全阀值时无人机开始准备返航；

开始返航，当控制中心接受到无人机剩余流量低于控制中心内部设置的阀值时空中心向无人机的返航模块输出返航指令，当返航模块接收到指令时直接向无人机内部计算机发出指令，无人机内部的计算机将屏蔽控制中心发出的信号并开始进行返航，在返航过程中若无人机的返航状态正常且不受信号干扰，无人机正常返航并回归到初始位置返航结束，当无人机发生异常返航，则无人机开始寻找航线上设置的迫降点，寻找到最近的迫降点进行紧急迫降，通常迫降点在无人机的往返航线上各设置一个，且两个迫降点交错设置，当往返航线重叠时，两个迫降点和航线中心点，将整个航线均匀分成四等份，这样可以使得无人机在进行紧急迫降时，能够寻找到最短路径，有利于无人机安全；

油耗计算包括实验油耗和油箱燃油量，在飞控计算机中设置初始的装载油量，根据发动机油耗与油门、气压高度的试验关系表进行油耗实验，从而得到实时剩余燃油量的计算函数，油箱燃油量根据实际无人机装载和航线长短进行实时控制。