【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無人機，具體來說，涉及玄武巖纖維無人機。
技術介紹
1、無人機（unmanned?aerial?vehicle，uav）是一種不需要駕駛員直接操控、由遠程控制系統或自主控制程序操控的飛行器，玄武巖纖維是一種由天然玄武巖巖石通過高溫熔融拉制而成的高性能材料，具有輕質、高強度、耐腐蝕、耐高溫等特性。玄武巖纖維無人機是傳統無人機與新型材料科技結合的產物，利用玄武巖纖維的優越性能，進一步提高了無人機的安全性、可靠性和適應性。
2、當無人機在執行飛行任務時，若無法對靜態障礙和動態障礙進行避障，如建筑物、電線桿、樹木等靜態障礙物，不僅容易發生碰撞，導致無人機受損或墜毀，與此同時，由于動態障礙物具有不確定性和隨機性，缺乏避障能力會大幅增加碰撞風險，從而威脅飛行任務的安全性，進而降低任務執行效率和適應復雜環境的能力，顯著限制其應用場景的廣度和靈活性。
3、針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現思路
1、針對相關技術中的問題，本專利技術提出玄武巖纖維無人機，以克服現有相關技術所存在的上述技術問題。
2、為此，本專利技術采用的具體技術方案如下：
3、玄武巖纖維無人機，包括玄武巖纖維無人機外殼，玄武巖纖維無人機外殼的頂部設置有電池，玄武巖纖維無人機外殼四周均勻設置有支撐架，支撐架的一側設置有調節組件，支撐架遠離調節組件的一側設置有扇葉組件；玄武巖纖維無人機外殼的內部設置有安裝板，安裝板的內頂部設置有控制器，玄武巖纖維無人
4、進一步的，為了能夠調節支撐架與玄武巖纖維無人機外殼之間的距離，根據飛行環境的不同需求靈活調整無人機的結構形態，并減小無人機整體體積，方便存儲與攜帶，同時支撐架與玄武巖纖維無人機外殼之間的伸縮調節能夠改變扇葉之間的位置，進而提升無人機的飛行穩定性和抗風性能，支撐架的一側兩端設置有安裝塊，支撐架的外部兩端對稱設置有若干第一凸塊，支撐架的外部兩端對稱設置有若干第二凸塊，調節組件包括對稱設置在支撐架及安裝塊兩端的第一安裝板，第一安裝板的一側設置有第二安裝板，位于同一水平方向的兩組第一安裝板之間設置有若干第一連接軸，位于同一水平方向的兩組第二安裝板之間設置有若干第二連接軸，第一連接軸與第二連接軸通過若干連桿連接，相鄰兩組連桿為交叉式設置，且相鄰兩組連桿的交叉位置設置有第三連接軸；第一安裝板的內部開設有與其中一個連桿相配合的滑槽。
5、進一步的，為了通過將扇葉組件設置在支撐架外部一側，并通過電機驅動扇葉旋轉，能夠優化氣流分布，減少旋翼之間的干擾，從而提高無人機的飛行效率和穩定性，扇葉組件包括設置在支撐架外部一側的電機，電機的頂部設置有扇葉。
6、進一步的，為了通過限位孔和限位柱的配合為調節組件的固定提供了更高的精度和可靠性，有效避免了振動和位移對飛行性能的影響，提升了無人機在復雜飛行環境中的結構穩定性，第一凸塊的內部開設有限位孔，第二凸塊的外部設置有與限位孔相配合的限位柱。
7、進一步的，控制器包括數據獲取模塊、環境感知模塊、飛行路徑規劃模塊及飛行控制模塊；
8、其中，數據獲取模塊，用于利用傳感器采集無人機在飛行過程中的飛行數據，并對飛行數據進行預處理得到飛行優化數據；
9、環境感知模塊，用于從飛行優化數據中提取無人機的飛行圖像，并基于飛行圖像識別靜態障礙物特征及動態障礙物特征；
10、飛行路徑規劃模塊，用于基于靜態障礙物特征設定靜態路徑，并跟蹤動態障礙物的運動軌跡得到動態路徑，對靜態路徑及動態路徑進行路徑沖突檢測得到可執行路徑，從可執行路徑中選取最優飛行路徑；
11、飛行控制模塊，用于檢測無人機是否按照最優飛行路徑，并在無人機偏離最優飛行路徑時，利用修正算法對無人機參數進行修正，使無人機始終保持在最優飛行路徑。
12、進一步的，飛行路徑規劃模塊在基于靜態障礙物特征設定靜態路徑，并跟蹤動態障礙物的運動軌跡得到動態路徑，對靜態路徑及動態路徑進行路徑沖突檢測得到可執行路徑，從可執行路徑中選取最優飛行路徑時包括：
13、利用三維地圖生成技術構建無人機飛行的三維環境模型，并在三維環境模型中標注靜態障礙物位置，利用全局路徑規劃算法生成避開靜態障礙物的靜態路徑；
14、基于動態障礙物特征將動態障礙物的運動軌跡進行劃分，分別得到動態障礙物的運動模式，且運動模式包括勻速直線運動、勻加速運動及曲線運動；
15、根據動態障礙物的勻速直線運動、勻加速運動及曲線運動，預測動態障礙物的未來軌跡，并基于動態障礙物的未來軌跡在三維環境模型中標注動態路徑；
16、評估靜態路徑與動態路徑的沖突概率，并基于沖突概率過濾靜態路徑與動態路徑間的沖突路徑，得到無人機的可執行路徑；
17、利用多目標尋優算法從可執行路徑中選取最優飛行路徑，并將最優飛行路徑生成可執行指令發送至控制中心。
18、進一步的，根據動態障礙物的勻速直線運動、勻加速運動及曲線運動，預測動態障礙物的未來軌跡，并基于動態障礙物的未來軌跡在三維環境模型中標注動態路徑包括：
19、將當前時刻的動態障礙物的運動模式作為輸入數據輸入至預定義的時間序列預測模型中，得到動態障礙物的初始軌跡；
20、獲取無人機在歷史時間段內的勻速直線運動、勻加速運動及曲線運動生成基準偏移補償函數，根據基準偏移補償函數對動態障礙物的初始軌跡進行初步修正；
21、根據三維環境模型中的靜態障礙物標注點及預定義的飛行任務需求，對動態障礙物的初始軌跡進行環境約束修正，得到動態障礙物的未來軌跡。
22、進一步的，評估靜態路徑與動態路徑的沖突概率，并基于沖突概率過濾靜態路徑與動態路徑間的沖突路徑，得到無人機的可執行路徑包括：
23、提取動態障礙物的未來軌跡的未來軌跡預測點，對未來軌跡預測點進行不確定性范圍分析，并基于不確定性范圍分析結果生成動態障礙物的影響區域；
24、利用高斯分布計算生成影響區域的概率值，在三維地圖模型中添加時間維度，基于影響區域的概率值生成動態占用概率矩陣；
25、利用動態占用概率矩陣累積計算未來軌跡預測點在當前時刻的占用概率，若動態障礙物的影響區域相同，則疊加動態障礙物的影響區域的占用概率；
26、將靜態路徑離散化為若干靜態軌跡點，在動態占用概率矩陣中查找靜態軌跡點的占用概率值，并將靜態軌跡點的占用概率值與預設閾值進行比較；
27、若占用概率值大于預設閾值時，則表示靜態路徑與動態路徑存在沖突的影響區域，并過濾影響區域得到無人機的可執行路徑，反之，則表示靜態路徑與動態路徑不存在沖突的影響區域。
28、進一步的，高斯分布計算公式為：
29、；
30、式中， p occ（ x， y， 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.玄武巖纖維無人機，包括玄武巖纖維無人機外殼（1），其特征在于，所述玄武巖纖維無人機外殼（1）的頂部設置有電池（2），所述玄武巖纖維無人機外殼（1）四周均勻設置有支撐架（3），所述支撐架（3）的一側設置有調節組件（4），所述支撐架（3）遠離所述調節組件（4）的一側設置有扇葉組件（5）；
2.根據權利要求1所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述支撐架（3）的一側兩端設置有安裝塊（9），所述支撐架（3）的外部兩端對稱設置有若干第一凸塊（10），所述支撐架（3）的外部兩端對稱設置有若干第二凸塊（11）。
3.根據權利要求2所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述調節組件（4）包括對稱設置在所述支撐架（3）及所述安裝塊（9）兩端的第一安裝板（401），所述第一安裝板（401）的一側設置有第二安裝板（402），位于同一水平方向的兩組所述第一安裝板（401）之間設置有若干第一連接軸（403），位于同一水平方向的兩組所述第二安裝板（402）之間設置有若干第二連接軸（404），所述第一連接軸（403）與所述第二連接軸（404）通過若干連桿（405）連接，相鄰兩組所述連
4.根據權利要求1所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述扇葉組件（5）包括設置在所述支撐架（3）外部一側的電機（501），所述電機（501）的頂部設置有扇葉（502）。
5.根據權利要求3所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述第一凸塊（10）的內部開設有限位孔（1001），所述第二凸塊（11）的外部設置有與所述限位孔（1001）相配合的限位柱（1101）。
6.根據權利要求1所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述控制器（7）包括數據獲取模塊（701）、環境感知模塊（702）、飛行路徑規劃模塊（703）及飛行控制模塊（704）；
7.根據權利要求6所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述飛行路徑規劃模塊（703）在基于靜態障礙物特征設定靜態路徑，并跟蹤動態障礙物的運動軌跡得到動態路徑，對靜態路徑及動態路徑進行路徑沖突檢測得到可執行路徑，從可執行路徑中選取最優飛行路徑時包括：
8.根據權利要求7所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述根據動態障礙物的勻速直線運動、勻加速運動及曲線運動，預測動態障礙物的未來軌跡，并基于動態障礙物的未來軌跡在三維環境模型中標注動態路徑包括：
9.根據權利要求8所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述評估靜態路徑與動態路徑的沖突概率，并基于沖突概率過濾靜態路徑與動態路徑間的沖突路徑，得到無人機的可執行路徑包括：
10.根據權利要求9所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述高斯分布計算公式為：
...【技術特征摘要】
1.玄武巖纖維無人機，包括玄武巖纖維無人機外殼（1），其特征在于，所述玄武巖纖維無人機外殼（1）的頂部設置有電池（2），所述玄武巖纖維無人機外殼（1）四周均勻設置有支撐架（3），所述支撐架（3）的一側設置有調節組件（4），所述支撐架（3）遠離所述調節組件（4）的一側設置有扇葉組件（5）；
2.根據權利要求1所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述支撐架（3）的一側兩端設置有安裝塊（9），所述支撐架（3）的外部兩端對稱設置有若干第一凸塊（10），所述支撐架（3）的外部兩端對稱設置有若干第二凸塊（11）。
3.根據權利要求2所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述調節組件（4）包括對稱設置在所述支撐架（3）及所述安裝塊（9）兩端的第一安裝板（401），所述第一安裝板（401）的一側設置有第二安裝板（402），位于同一水平方向的兩組所述第一安裝板（401）之間設置有若干第一連接軸（403），位于同一水平方向的兩組所述第二安裝板（402）之間設置有若干第二連接軸（404），所述第一連接軸（403）與所述第二連接軸（404）通過若干連桿（405）連接，相鄰兩組所述連桿（405）為交叉式設置，且相鄰兩組所述連桿（405）的交叉位置設置有第三連接軸（406）；所述第一安裝板（401）的內部開設有與其中一個所述連桿（405）相配合的滑槽（407）。
4.根據權利要求1所述的玄武巖纖維無人機，其特征在于，所述扇葉...
【專利技術屬性】
技術研發人員：翁時銘，梅曉紅，
申請(專利權)人：中纖新材料科技承德有限公司，
類型：發明
國別省市：
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