[發明專利]微小型電動無人機續航時間估算方法

有效

• 申請號: 201410101206.3
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103869255A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 陸寧云;姜斌;劉勝南
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮;劉謙

技術領域

本發明涉及電動無人機的機載能源管理技術領域，特別涉及一種微小型電動無人機續航時間實時估算方法。

背景技術

微小型無人機具有良好的靈活性和緊急機動性能，在軍事偵察、應急救援、環境監測等領域具有廣泛的應用。準確的續航時間預測是保障無人機順利完成任務的關鍵技術指標之一。由于在實時飛行時，無人機的幾何形狀、自重、有效載荷、飛行速度、航跡規劃等因素都會對航程和續航時間產生顯著影響。如果能夠準確地實時估算無人機的航程和續航時間，并回饋給飛控管理系統和地面站，將有利于飛行任務制定、航區與航線設計、留空時間的有效利用等，從而提高無人機的有效利用率。相比于普通無人機，由于微小型無人機體積更小、能源攜帶十分有限，其續航時間的準確預測顯得更加重要。

根據無人機手冊，電動無人機續航時間的估算公式為：

T=Qηmηpreqpreq---(1)]]>

式中：T為續航時間；Q為電池能量；η_m為巡航狀態的電動機效率（根據型號取經驗值）；η_preq為螺旋槳的效率（根據型號取經驗值）；p_req為無人機實時飛行狀態的平均需用功率。由公式（1）可知，為了實時、準確地預測無人機在隨機飛行狀態下的續航時間，關鍵點就是要得到飛行任務途中電池容量的準確估算值，即希望得到如下的續航時間估算公式，

T(t)=Q(t)ηmηpreqpreq---(2)]]>

本發明針對采用鋰電池作為能源的微小型多旋翼電動無人機，通過在線預測電池的剩余電量，提供一種比較準確的、實時的無人機續航時間估算技術。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種能實時、準確地估算微小型電動無人機鋰電池的剩余電量和無人機續航時間的技術方案。

為實現上述目的，本發明提供一種微小型電動無人機續航時間估算方法，包括如下步驟：

步驟1：在無人機飛行中，采集無人機中的電池進行放電時的實時電流值和電壓值，并計算出無人機續航過程中的平均放電電流I_m和平均放電電壓U_m；

步驟2：根據實時電流和電壓數據，進行無人機飛行平均需用功率P_req的計算；

步驟3：檢測電池的荷電狀態（SOC）及剩余容量C(t)，并進行無人機飛行任務途中的電池能量Q(t)的計算；

步驟4：根據無人機飛行平均需用功率P_req和電池能量Q(t)的計算，得出實時的無人機飛行任務途中的剩余續航時間T(t)的結果。

進一步地，所述步驟2包括：

功率P_req的計算公式為：

p_req=p·η_e?????????(3)

式中，p為電池平均功率，η_e為無人機鋰電池的放電效率。

進一步地，所述p的計算包括：