一种用于无人机的自适应拉烟器及其控制方法
阅读：1022发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种用于无人机的自适应拉烟器及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 公开了一种用于无人机的自适应拉烟器，包括：导气装置、 开关 装置、生烟装置、控制装置和固定装置，开关装置安装于导气装置中部，控制装置通过 导线 与开关装置连接。该无人机的自适应拉烟器的使用方法包括用户通过输入 电路 选择拉烟方式后，如果选择的手动拉烟方式，用户可通过输入电路控制无人机左侧或右侧拉烟；如果选择的自动拉烟方式，用户通过输入电路设置左右交替拉烟、左右同时连续拉烟和左右同时断续拉烟时间。本控制方法包括手动拉烟模式、自动拉烟模式以及条件触发拉烟模式这三种拉烟模式，既具有良好的灵活性，也通过预设降低了操作人员的操作难度和失误率。，下面是一种用于无人机的自适应拉烟器及其控制方法专利的具体信息内容。
1.一种用于无人机的自适应拉烟器，其特征在于：包括导气装置1、开关装置2、生烟装置3、控制装置4和固定装置5，所述开关装置2安装于所述导气装置1中部，所述控制装置4通过导线与所述开关装置2连接,固定装置5用于控制装置与生烟装置3之间的固定安装。
2.如权利要求1所述的一种用于无人机的自适应拉烟器，其特征在于：当安装对象为固定翼无人机时，所述导气装置1包括进风增压管口11、进气管12、出气管13和出气管口14；所述进风增压管口11安装于飞机进气口处，从而在不影响飞机气动外形的前提下引入空气；
所述出气管口14安装于飞机翼尖小翼边缘处，方向朝着飞机尾翼；所述进风增压管口11与所述进气管12固定连接；所述进气管12与所述生烟装置3连接；所述出气管13与所述生烟装置3另一端连接；所述出气管口14与所述出气管13固定连接；出气管13包括出气管一131和出气管二132；所述出气管口14包括出气管口一141和出气管口二142；所述出气管一131与所述出气管口一141固定连接；所述出气管二132与所述出气管口二142固定连接。
3.如权利要求1所述的一种用于无人机的自适应拉烟器，其特征在于：所述开关装置2包括总开关21、生烟开关22和排气开关23；所述总开关21安装于所述进气管12中部；所述生烟开关22安装于生烟容器31与高压容器32之间；所述排气开关23安装于所述出气管13中部；所述排气开关23包括排气开关一231和排气开关二232；所述排气开关一231安装于所述出气管一131中部；所述排气开关二232安装于所述出气管二132中部；所述控制装置4包括控制电路板41和电池42；所述控制电路板41通过支架52固定安装于所述生烟装置3上方；所述电池42固定安装于控制所述电路板41上方。
4.如权利要求1所述的一种用于无人机的自适应拉烟器，其特征在于：生烟装置3包括生烟容器31和高压容器32；生烟容器31用于发生反应产生烟雾；高压容器31用于储存生烟化学制剂，该生烟化学制剂包括但不仅为硫酸酐；生烟容器31安装于进气管12和出气管13之间；高压容器32安装于生烟容器31下方，与生烟容器31之间的连接软管受生烟开关22控制。
5.如权利要求1所述的一种用于无人机的自适应拉烟器，其特征在于：控制装置4包括控制电路板41和电池42；控制电路板41固定安装于生烟装置3上方；电池42安装于电路板41上方，控制电路板41包括主控电路411、显示电路412、电源转换电路413、输入电路414和开关控制电路415；主控电路411、显示电路412、电源转换电路413、输入电路414和开关控制电路415位于一个控制电路板上。
6.如权利要求5所述的一种用于无人机的自适应拉烟器，其特征在于：主控电路411包括预设策略模块、飞行状态检测模块和机动动作检测模块，飞行状态检测模块和机动动作检测模块输出数据作为输入，将相关信息传输至预设策略模块；预设策略模块通过输入电路414输入条件判断拉烟模式为手动模式、自动模式或是条件触发模式，其中手动和自动模式拉烟由输入电路414设置信息决定，条件触发模式拉烟由飞行状态检测模块和机动动作监测模块相关输入以及输入电路414提供的信息共同决定。
7.一种用于权利要求1所述的无人机的自适应拉烟器的控制方法包括如下步骤：
S1、根据触发模式预设三种拉烟模式，三种拉烟模式为手动拉烟模式、自动拉烟模式以及条件触发拉烟模式；其中,手动拉烟模式不需要预先设定参数,自动拉烟模式下，通过输入电路414，输入左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段,条件触发拉烟模式下，通过输入电路414，输入升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值，并输入在触发拉烟后，进行拉烟的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段；
S2、在遥控器上打开开关100，操作前后摇杆200以及左右摇杆300，遥控器通过天线400向无人机发送遥控信号，控制无人机起飞并飞行至适当高度，准备进行飞行表演。当执行手动拉烟模式时，执行步骤S3；当执行自动拉烟模式时，执行步骤S4；当执行条件触发拉烟模式时，执行步骤S5；
S3、按下按键A进入手动拉烟模式，在此模式下，拉烟操作全部依靠操作人员手动控制，即按下按键L开始左机翼拉烟，松开按键L左机翼停止拉烟；按下按键R开始右机翼拉烟，松开按键R右机翼停止拉烟。通过按下、松开按键L和按键R，来控制左右两个机翼的拉烟效果。
适合于简单的拉烟动作，具有灵活性高的优点；
S4、按下按键B进入自动拉烟模式，在本模式下，自适应拉烟器根据步骤S1的设定开始进行左机翼拉烟和右机翼拉烟，实现预定的交替式、连续式、断续式或其他自定义方式的拉烟效果，无需操作人员进行操作。适合于复杂的拉烟模式，以降低操作人员的操作难度以及失误率；
S5、按下按键C进入条件触发拉烟模式，当无人机作特定的特技飞行动作时，主控电路
411上的机动动作检测模块不断向预设策略模块反馈无人机上的升降舵、油门杆、左副翼、右副翼以及方向舵上的传感器数据，飞行状态检测模块不断向预设策略模块反馈飞行状态信息，包括但不限于GPS提供的位置信息，空速管提供的空速信息，姿态传感器提供的姿态、惯导信息；
预设策略模块通过输入电路414的输入预先存储升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值。当偏转角和/或操纵量阈值到达时，并结合位置信息、空速信息、姿态、惯导信息，共同决定是否进行拉烟；
当满足触发条件，进行拉烟时，结合预先输入的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段，自动进行拉烟。左机翼与右机翼拉烟时间段的设计方式与步骤S1所述相似，可以是交替式、连续式、断续式或其他自定义方式。
一种用于无人机的自适应拉烟器及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于无人机的自适应拉烟器及其控制方法，包括用于旋翼无人机和固定翼无人机上的拉烟器，可用于无人机飞行表演，是一种可实现包括自适应拉烟等各种拉烟模式的拉烟装置。
背景技术
[0002] 拉烟器是飞机飞行表演时使用的用来显示飞行轨迹的一种机载外挂装置。现有的拉烟器维护困难，需要手动拉烟，且烟带形式单一。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于克服上述技术不足，提出提供一种用于无人机的，能够选择拉烟方式的，在飞行过程中感知外界，满足预设拉烟条件时自动开始拉烟的自适应拉烟器及其控制方法。
[0004] 本发明为一种用于无人机的自适应拉烟器，包括导气装置、开关装置、生烟装置、控制装置和固定装置；导气装置引导气体进入或排出系统；开关装置控制导气装置和生烟装置的开闭；生烟装置用于产生烟雾；控制装置通过导线与开关装置连接通过相关程序控制拉烟的效果；固定装置用于各装置的固定安装。
[0005] 进一步的，我们提供了一种用于固定翼无人机的技术方案。该方案包括导气装置、开关装置、生烟装置、控制装置和固定装置；导气装置引导气体进入或排出系统；开关装置控制导气装置和生烟装置的开闭；生烟装置用于产生烟雾；控制装置通过导线与开关装置连接通过相关程序控制拉烟的效果；固定装置用于各装置的固定安装，且确保将拉烟器中的各个装置固定在待安装的飞行器上。
[0006] 进一步的，导气装置包括进风增压管口、进气管、出气管和出气管口；进风增压管口用于增大进气口处气压；进气管用于引导气体进入生烟装置；出气管和出气管口用于引导烟雾排出；当固定翼无人机为喷气式时，进风增压管口安装于飞机进气道附近；当固定翼无人机为螺旋桨式时，进风增压管口安装于螺旋桨后正对风口处，从而在不影响飞机气动外形的前提下引入空气；进风增压管口与进气管固定连接；进气管安装于飞机蒙皮内部，仅有与进风增压管口连接的部分裸露在蒙皮外面，进气管与生烟装置通过软管连接；出气管安装于飞机机翼蒙皮内部，与生烟装置另一端通过软管连接；出气管口与出气管固定连接；出气管口安装于飞机翼尖小翼边缘处，方向朝着飞机尾部。
[0007] 进一步的，出气管包括出气管一和出气管二；出气管口包括出气管口一和出气管口二；出气管一、出气管二、出气管口一和出气管口二用于引导烟雾排出；出气管一、出气管二、出气管口一和出气管口二分别安装在机翼两侧最外沿翼尖小翼边缘处，方向朝着飞机机尾方向；出气管一与出气管口一固定连接；出气管二与出气管口二固定连接。
[0008] 生烟装置包括生烟容器和高压容器；生烟容器用于发生反应产生烟雾；高压容器用于储存生烟化学制剂，该生烟化学制剂包括但不仅为硫酸酐；生烟容器安装于进气管和出气管之间；高压容器安装于生烟容器下方，与生烟容器之间的连接软管受生烟开关控制。
[0009] 开关装置包括总开关、生烟开关和排气开关；总开关控制气体是否进入生烟装置；生烟开关控制生烟化学制剂是否进入生烟容器从而控制是否产生烟雾；排气开关控制烟雾是否排出；总开关安装于进气管中部；生烟开关安装于生烟容器与高压容器之间；排气开关安装于出气管中部。
[0010] 进一步的，排气开关包括排气开关一和排气开关二；排气开关一和排气开关二控制烟雾是否排出；排气开关一安装于出气管一中部；排气开关二安装于出气管二中部。
[0012] 进一步的，控制电路板包括主控电路、显示电路、电源转换电路、输入电路和开关控制电路；主控电路用于各个部分电路的控制；显示电路提示用户下一步操作和显示输入结果；电源转换电路用于不同电压之间的转换，从而为不同部件提供所需的电压；输入电路用于选择拉烟方式以及拉烟参数；开关控制电路用于控制各部分开关的开闭；主控电路、显示电路、电源转换电路、输入电路和开关控制电路位于一个控制电路板上。
[0013] 主控电路包括预设策略模块、飞行状态检测模块和机动动作检测模块，其中，飞行状态检测模块用于搜集飞行器的传感器信息，包括但不限于GPS提供的位置信息，空速管提供的空速信息，姿态传感器提供的姿态、惯导信息；机动动作检测模块搜集飞行器自身的舵面及油门信息，包括了油门量，升降舵、方向舵、副翼等舵面偏转量；飞行状态检测模块和机动动作检测模块输出数据作为输入，将相关信息传输至预设策略模块。
[0014] 主控电路在输入电路选择拉烟方式前提下，判断为手动模式、自动模式或是条件触发模式。
[0015] 手动模式下，不需要向预设策略模块输入信息。
[0016] 自动模式下，预设策略模块通过输入电路，输入左机翼拉烟时间段、右机翼拉烟时间段及是否交替拉烟。
[0017] 条件触发模式下，预设策略模块通过输入电路的输入预先设定升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值。并输入在触发拉烟后，进行拉烟的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段。当偏转角和/或操纵量阈值到达时，结合位置信息、空速信息、姿态、惯导信息以及输入电路提供的信息共同决定是否进行拉烟。
[0018] 当满足触发条件，进行拉烟时，结合预先输入的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段，自动进行拉烟。
[0019] 我们还提供了一种用于旋翼无人机的技术方案，与用于固定翼无人机的技术方案相比，其区别主要在于用于旋翼无人机的技术方案中改变了固定装置，用于旋翼无人机的拉烟器主体吊装在旋翼机下方，通过固定装置与无人机主体连接；另一方面，用于固定翼无人机的拉烟器出气管口固定设置为左右机翼最外侧各一个，共两个，而用于旋翼无人机的拉烟设置有与旋翼个数相同的进气管口、进气管、出气管和出气管口，且进气管、出气管等导气软管均安装在旋翼机机臂上，如四旋翼设置四个出气口，六旋翼设置留个出气口。
[0020] 具体描述如下：该方案包括导气装置、开关装置、生烟装置、控制装置和固定装置；导气装置引导气体进入或排出系统；开关装置控制导气装置和生烟装置的开闭；生烟装置用于产生烟雾；控制装置通过导线与开关装置连接通过相关程序控制拉烟的效果；整个系统通过固定装置固定安装。
[0021] 进一步的，导气装置包括进风增压管口、进气管、出气管和出气管口；进风增压管口为圆台形，其上表面面积大于下表面面积，使得在进风口出增大进气气压；进气管用于引导气体进入生烟装置；出气管和出气管口用于引导烟雾排出；进风增压管口与进气管固定连接，安装于旋翼无人机旋翼正下方，方向朝着螺旋桨；进风增压管口和进气管固定安装在旋翼无人机机臂下方；出气管口位于进风增压管口下方，与进风增压管口方向相反，出气管口与生烟装置通过出气管连接。
[0022] 进一步的，四旋翼无人机分别在四个机臂下方安装四套导气装置，六旋翼无人机分别在六个机臂下方安装六套导气装置，n旋翼无人机分别在n个机臂下方安装n套导气装置。
[0023] 开关装置包括进气开关、生烟开关和排气开关；进气开关控制气体是否进入生烟装置；生烟开关控制生烟化学制剂是否从高压容器进入生烟容器从而控制是否产生烟雾；排气开关控制烟雾是否排出；进气开关安装于进气管中部；生烟开关安装于生烟容器与高压容器之间；排气开关安装于出气管中部。
[0024] 生烟装置包括生烟容器和高压容器；生烟容器用于发生反应产生烟雾；高压容器用于储存生烟化学制剂；生烟容器通过固定装置安装于旋翼无人机机体正下方；高压容器吊装在生烟容器下方，气体通过连接软管流通，且受生烟开关控制。
[0025] 控制装置包括控制电路板和电池；控制电路板用于整个系统的控制；电池用于为整个系统供电；控制电路板通过固定装置固定安装于生烟装置上方；电池安装于电路板上方。
[0026] 进一步的，控制电路板包括主控电路、显示电路、电源转换电路、输入电路和开关控制电路；主控电路用于各个部分电路的控制；显示电路提示用户下一步操作和显示输入结果；电源转换电路用于不同电压之间的转换，从而为不同部件提供所需的电压；输入电路用于选择拉烟方式以及拉烟参数；开关控制电路用于控制各部分开关的开闭；主控电路、显示电路、电源转换电路、输入电路和开关控制电路位于一个控制电路板上。
[0027] 主控电路包括预设策略模块、飞行状态检测模块和机动动作检测模块，其中，飞行状态检测模块用于搜集飞行器的传感器信息，包括但不限于GPS提供的位置信息，空速管提供的空速信息，姿态传感器提供的姿态、惯导信息；机动动作检测模块搜集飞行器自身油门信息，包括了油门量；飞行状态检测模块和机动动作检测模块作为输入，将相关信息传输至预设策略模块。
[0028] 主控电路在输入电路选择拉烟方式前提下，判断为手动模式、自动模式或是条件触发模式。
[0029] 手动模式下，不需要向预设策略模块输入信息。
[0030] 自动模式下，预设策略模块通过输入电路，输入左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段。
[0031] 条件触发模式下，预设策略模块通过输入电路的输入预先设定升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值。并输入在触发拉烟后，进行拉烟的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段。当偏转角和/或操纵量阈值到达时，结合位置信息、空速信息、姿态、惯导信息以及输入电路提供的信息共同决定是否进行拉烟。
[0032] 当满足触发条件，进行拉烟时，结合预先输入的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段，自动进行拉烟。
[0033] 固定装置包括安装板、魔术贴、支架；安装板与魔术贴配合使用，可将拉烟器主体吊装在旋翼无人机下方，具体方式为魔术贴为绑带，其背面与安装板粘连，绑带为两个十字长条形，可沿着旋翼机外壳对称粘连，将拉烟器的主体部分牢牢吊装在旋翼机外壳下方，安装板与拉烟器之间的固定安装，可通过安装板上的螺孔；魔术贴用于旋翼无人机与安装板之间的固定安装；支架用于控制装置与生烟装置之间的固定安装；通过安装板将旋翼无人机机体与拉烟器主体相连；魔术贴一面固定在安装板上，环绕无人机机身后两端固定粘贴；支架装于控制装置和生烟装置之间。
[0034] 一种用于无人机的自适应拉烟器的控制方法包括如下步骤：
[0035] S1、根据触发模式预设三种拉烟模式，三种拉烟模式为手动拉烟模式、自动拉烟模式以及条件触发拉烟模式。其中手动拉烟模式不需要预先设定参数。
[0036] 设定自动拉烟模式，通过输入电路414，输入左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段。例如假设拉烟时间为10秒，左右交替拉烟。第一秒左机翼拉烟右机翼不拉烟，第二秒右机翼拉烟左机翼不拉烟，第三秒左机翼拉烟右机翼不拉烟，第四秒右机翼拉烟左机翼不拉烟，之后的第五秒到第十秒以此类推；也可以设定左右同时连续拉烟，第一秒到第十秒左机翼右机翼同时拉烟；还可以设定左右同时断续拉烟时，第一秒左机翼右机翼同时拉烟，第二秒左机翼右机翼同时不拉烟，第三秒左机翼右机翼同时拉烟，第四秒左机翼右机翼同时不拉烟，之后第五秒到第十秒以此类推。上述三种情况仅为举例说明，使用者可以根据自己的实际需要，在自动拉烟模式中自行设定左机翼与右机翼的拉烟方式。
[0037] 设定条件触发拉烟模式，通过输入电路，输入升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值。并输入在触发拉烟后，进行拉烟的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段。
[0038] 其中升降舵偏转角和油门杆操纵量是用于检测无人机作眼镜蛇机动。左副翼偏转角和右副翼偏转角是用来检测无人机作翻滚机动。左副翼偏转角、右副翼偏转角和方向舵偏转角是用来检测无人机作空中调头。升降舵偏转角是用来检测无人机作大角度爬升。
[0039] S2、在遥控器上打开开关，操作前后摇杆以及左右摇杆，遥控器通过天线向无人机发送遥控信号，控制无人机起飞并飞行至适当高度，准备进行飞行表演。当执行手动拉烟模式时，执行步骤S3；当执行自动拉烟模式时，执行步骤S4；当执行条件触发拉烟模式时，执行步骤S5。
[0040] S3、按下按键A进入手动拉烟模式，在此模式下，拉烟操作全部依靠操作人员手动控制，即按下按键L开始左机翼拉烟，松开按键L左机翼停止拉烟；按下按键R开始右机翼拉烟，松开按键R右机翼停止拉烟。通过按下、松开按键L和按键R，来控制左右两个机翼的拉烟效果。适合于简单的拉烟动作，具有灵活性高的优点。
[0041] S4、按下按键B进入自动拉烟模式，在本模式下，自适应拉烟器根据步骤S1的设定开始进行左机翼拉烟和右机翼拉烟，实现预定的交替式、连续式、断续式或其他自定义方式的拉烟效果，无需操作人员进行操作。适合于复杂的拉烟模式，以降低操作人员的操作难度以及失误率。
[0042] S5、按下按键C进入条件触发拉烟模式，当无人机作特定的特技飞行动作时，主控电路上的机动动作检测模块不断向预设策略模块反馈无人机上的升降舵、油门杆、左副翼、右副翼以及方向舵上的传感器数据，飞行状态检测模块不断向预设策略模块反馈飞行状态信息，包括但不限于GPS提供的位置信息，空速管提供的空速信息，姿态传感器提供的姿态、惯导信息。
[0043] 预设策略模块通过输入电路的输入预先存储升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值。当偏转角和/或操纵量阈值到达时，并结合位置信息、空速信息、姿态、惯导信息，共同决定是否进行拉烟。
[0044] 当满足触发条件，进行拉烟时，结合预先输入的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段，自动进行拉烟。左机翼与右机翼拉烟时间段的设计方式与步骤S1所述相似，可以是交替式、连续式、断续式或其他自定义方式。
[0045] 在无人机进行特技飞行时，由于飞行难度较高，无人即操作人员需要高度的专注度来操作无人机的飞行，难以同时兼顾拉烟操作。本模式可以让操作人员专心操控无人机飞行，当作出特技飞行动作时，对应的传感器的阈值必定能够达到，自动触发拉烟操作。有效避免了操作人员同时操作无人机特技飞行和拉烟导致的失误发生。
[0046] 预设策略模块通过输入电路的输入预先存储升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值，可以使得该用于无人机的自适应拉烟器的控制方法可以用于不同型号的无人机，通用性较强。附图说明
[0047] 图1安装在固定翼无人机的拉烟器顶视图；
[0048] 图2安装在固定翼无人机的拉烟器侧视图；
[0049] 图3安装在固定翼无人机的拉烟器示意图；
[0050] 图4生烟装置和控制装置结构示意图；
[0051] 图5进风增压口和进气管结构示意图；
[0052] 图6安装在固定翼无人机的安装位置示意图；
[0053] 图7控制电路板示意图；
[0054] 图8是安装在多旋翼无人机的拉烟器顶视图；
[0055] 图9是安装在多旋翼无人机的拉烟器示意图；
[0056] 图10是安装在多旋翼无人机的安装细节示意图；
[0057] 图11是本发明提供的一种用于无人机的自适应拉烟器的控制方法流程框图；
[0058] 图12是用于本发明提供的一种用于无人机的自适应拉烟器的遥控器的俯视图。
具体实施方式
[0059] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0060] 请参见图1至图12，图1安装在固定翼无人机的拉烟器顶视图；图2安装在固定翼无人机的拉烟器侧视图；图3安装在固定翼无人机的拉烟器示意图；图4生烟装置和控制装置结构示意图；图5进风增压口和进气管结构示意图；图6安装在固定翼无人机的安装位置示意图；图7控制电路板示意图；图8是安装在多旋翼无人机的拉烟器顶视图；图9是安装在多旋翼无人机的拉烟器示意图；图10是安装在多旋翼无人机的安装细节示意图；图11是本发明提供的一种用于无人机的自适应拉烟器的控制方法流程框图；图12是用于本发明提供的一种用于无人机的自适应拉烟器的遥控器的俯视图。
[0061] 本发明为一种用于无人机的自适应拉烟器，参考示意图，包括1导气装置、2开关装置、3生烟装置、4控制装置、5固定装置、11进风增压管口、12进气管、13出气管、14出气管口、111进风增压管口一、112进风增压管口二、113进风增压管口三、114进风增压管口四、121进气管一、122进气管二、123进气管三、124进气管四、131出气管一、132出气管二、133出气管三、134出气管四、141出气管口一、142出气管口二、143出气管口三、144出气管口四、21总开关、22生烟开关、23排气开关、24进气开关、231排气开关一、232排气开关二、233排气开关三、234排气开关四、241进气开关一、242进气开关二、243进气开关三、244进气开关四、31生烟容器、32高压容器、41控制电路板、42电池、411主控电路、412显示电路、413电源转换电路、414输入电路、415开关控制电路、51安装板、52支架、53魔术贴。
[0062] 一种用于无人机的自适应拉烟器，包括导气装置1、开关装置2、生烟装置3、控制装置4和固定装置5；导气装置1引导气体进入或排出系统；开关装置2控制导气装置1和生烟装置3的开闭；生烟装置3用于产生烟雾；控制装置4通过导线与开关装置2连接通过相关程序控制拉烟的效果；固定装置5用于各装置的固定安装。
[0063] 进一步的，我们提供了一种用于固定翼无人机的技术方案。该方案包括导气装置1、开关装置2、生烟装置3、控制装置4和固定装置5；导气装置1引导气体进入或排出系统；开关装置2控制导气装置1和生烟装置3的开闭；生烟装置3用于产生烟雾；控制装置4通过导线与开关装置2连接通过相关程序控制拉烟的效果；固定装置5用于各装置的固定安装，且确保将拉烟器中的各个装置固定在待安装的飞行器上。
[0064] 进一步的，导气装置1包括进风增压管口11、进气管12、出气管13和出气管口14；进风增压管口11用于增大进气口处气压；进气管12用于引导气体进入生烟装置3；出气管13和出气管口14用于引导烟雾排出；当固定翼无人机为喷气式时，进风增压管口11安装于飞机进气道附近；当固定翼无人机为螺旋桨式时，进风增压管口11安装于螺旋桨后正对风口处，从而在不影响飞机气动外形的前提下引入空气；进风增压管口11与进气管12固定连接；进气管12安装于飞机蒙皮内部，仅有与进风增压管口11连接的部分裸露在蒙皮外面，进气管12与生烟装置3通过软管连接；出气管13安装于飞机机翼蒙皮内部，与生烟装置3另一端通过软管连接；出气管口14与出气管13固定连接；出气管口14安装于飞机翼尖小翼边缘处，方向朝着飞机尾部。
[0065] 进一步的，出气管13包括出气管一131和出气管二132；出气管口14包括出气管口一141和出气管口二142；出气管一131、出气管二132、出气管口一141和出气管口二142用于引导烟雾排出；出气管一131、出气管二132、出气管口一141和出气管口二142分别安装在机翼两侧最外沿翼尖小翼边缘处，方向朝着飞机机尾方向；出气管一131与出气管口一141固定连接；出气管二132与出气管口二142固定连接。
[0066] 生烟装置3包括生烟容器31和高压容器32；生烟容器31用于发生反应产生烟雾；高压容器32用于储存生烟化学制剂，该生烟化学制剂包括但不仅为硫酸酐；生烟容器31安装于进气管12和出气管13之间；高压容器32安装于生烟容器31下方，与生烟容器31之间的连接软管受生烟开关22控制。
[0067] 开关装置2包括总开关21、生烟开关22和排气开关23；总开关21控制气体是否进入生烟装置3；生烟开关22控制生烟化学制剂是否进入生烟容器31从而控制是否产生烟雾；排气开关23控制烟雾是否排出；总开关21安装于进气管12中部；生烟开关22安装于生烟容器31与高压容器32之间；排气开关23安装于出气管13中部。
[0068] 进一步的，排气开关23包括排气开关一231和排气开关二232；排气开关一231和排气开关二232控制烟雾是否排出；排气开关一231安装于出气管一131中部；排气开关二232安装于出气管二132中部。
[0069] 控制装置4包括控制电路板41和电池42；控制电路板41用于整个系统的控制；电池42用于为整个系统供电；控制电路板41通过固定装置5固定安装于生烟装置3上方；电池42安装于电路板41上方。
[0070] 进一步的，控制电路板41包括主控电路411、显示电路412、电源转换电路413、输入电路414和开关控制电路415；主控电路411用于各个部分电路的控制；显示电路412提示用户下一步操作和显示输入结果；电源转换电路413用于不同电压之间的转换，从而为不同部件提供所需的电压；输入电路414用于选择拉烟方式以及拉烟参数；开关控制电路415用于控制各部分开关的开闭；主控电路411、显示电路412、电源转换电路413、输入电路414和开关控制电路415位于一个控制电路板上。
[0071] 主控电路411包括预设策略模块、飞行状态检测模块和机动动作检测模块，其中，飞行状态检测模块用于搜集飞行器的传感器信息，包括但不限于GPS提供的位置信息，空速管提供的空速信息，姿态传感器提供的姿态、惯导信息；机动动作检测模块搜集飞行器自身的舵面及油门信息，包括了油门量，升降舵、方向舵、副翼等舵面偏转量；飞行状态检测模块和机动动作检测模块输出数据作为输入，将相关信息传输至预设策略模块。
[0072] 主控电路411在输入电路414选择拉烟方式前提下，判断为手动模式、自动模式或是条件触发模式。
[0073] 手动模式下，不需要向预设策略模块输入信息。
[0074] 自动模式下，预设策略模块通过输入电路414，输入左机翼拉烟时间段、右机翼拉烟时间段及是否交替拉烟。
[0075] 条件触发模式下，预设策略模块通过输入电路414的输入预先设定升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值。并输入在触发拉烟后，进行拉烟的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段。当偏转角和/或操纵量阈值到达时，结合位置信息、空速信息、姿态、惯导信息以及输入电路414提供的信息共同决定是否进行拉烟。
[0076] 当满足触发条件，进行拉烟时，结合预先输入的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段，自动进行拉烟。
[0077] 我们还提供了一种用于旋翼无人机的技术方案，与用于固定翼无人机的技术方案相比，其区别主要在于用于旋翼无人机的技术方案中改变了固定装置5，用于旋翼无人机的拉烟器主体吊装在旋翼机下方，通过固定装置5与无人机主体连接；另一方面，用于固定翼无人机的拉烟器出气管口固定设置为左右机翼最外侧各一个，共两个，而用于旋翼无人机的拉烟设置有与旋翼个数相同的进气管口11、进气管12、出气管13和出气管口14，且进气管12、出气管13等导气软管均安装在旋翼机机臂上，如四旋翼设置四个出气口，六旋翼设置留个出气口。
[0078] 具体描述如下：该方案包括导气装置1、开关装置2、生烟装置3、控制装置4和固定装置5；导气装置1引导气体进入或排出系统；开关装置2控制导气装置1和生烟装置3的开闭；生烟装置3用于产生烟雾；控制装置4通过导线与开关装置2连接通过相关程序控制拉烟的效果；整个系统通过固定装置5固定安装。
[0079] 进一步的，导气装置1包括进风增压管口11、进气管12、出气管13和出气管口14；进风增压管口11为圆台形，其上表面面积大于下表面面积，使得在进风口出增大进气气压；进气管12用于引导气体进入生烟装置；出气管12和出气管口11用于引导烟雾排出；进风增压管口11与进气管12固定连接，安装于旋翼无人机旋翼正下方，方向朝着螺旋桨；进风增压管口11和进气管12固定安装在旋翼无人机机臂下方；出气管口14位于进风增压管口11下方，与进风增压管口11方向相反，出气管口14与生烟装置3通过出气管13连接。
[0080] 进一步的，四旋翼无人机分别在四个机臂下方安装四套导气装置，六旋翼无人机分别在六个机臂下方安装六套导气装置，n旋翼无人机分别在n个机臂下方安装n套导气装置。
[0081] 开关装置2包括进气开关24、生烟开关22和排气开关23；进气开关24控制气体是否进入生烟装置3；生烟开关22控制生烟化学制剂是否从高压容器32进入生烟容器31从而控制是否产生烟雾；排气开关23控制烟雾是否排出；进气开关24安装于进气管12中部；生烟开关22安装于生烟容器31与高压容器32之间；排气开关23安装于出气管13中部。
[0082] 生烟装置3包括生烟容器31和高压容器32；生烟容器31用于发生反应产生烟雾；高压容器32用于储存生烟化学制剂；生烟容器31通过固定装置5安装于旋翼无人机机体正下方；高压容器32吊装在生烟容器31下方，气体通过连接软管流通，且受生烟开关22控制。
[0083] 控制装置4包括控制电路板41和电池42；控制电路板41用于整个系统的控制；电池42用于为整个系统供电；控制电路板41通过固定装置5固定安装于生烟装置3上方；电池42安装于电路板41上方。
[0084] 进一步的，控制电路板41包括主控电路411、显示电路412、电源转换电路413、输入电路414和开关控制电路415；主控电路411用于各个部分电路的控制；显示电路412提示用户下一步操作和显示输入结果；电源转换电路413用于不同电压之间的转换，从而为不同部件提供所需的电压；输入电路414用于选择拉烟方式以及拉烟参数；开关控制电路415用于控制各部分开关的开闭；主控电路411、显示电路412、电源转换电路413、输入电路414和开关控制电路415位于一个控制电路板上。
[0085] 主控电路411包括预设策略模块、飞行状态检测模块和机动动作检测模块，其中，飞行状态检测模块用于搜集飞行器的传感器信息，包括但不限于GPS提供的位置信息，空速管提供的空速信息，姿态传感器提供的姿态、惯导信息；机动动作检测模块搜集飞行器自身油门信息，包括了油门量；飞行状态检测模块和机动动作检测模块作为输入，将相关信息传输至预设策略模块。
[0086] 主控电路411在输入电路414选择拉烟方式前提下，判断为手动模式、自动模式或是条件触发模式。
[0087] 手动模式下，不需要向预设策略模块输入信息。
[0088] 自动模式下，预设策略模块通过输入电路414，输入左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段。
[0089] 条件触发模式下，预设策略模块通过输入电路414的输入预先设定升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值。并输入在触发拉烟后，进行拉烟的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段。当偏转角和/或操纵量阈值到达时，结合位置信息、空速信息、姿态、惯导信息以及输入电路414提供的信息共同决定是否进行拉烟。
[0090] 当满足触发条件，进行拉烟时，结合预先输入的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段，自动进行拉烟。
[0091] 固定装置5包括安装板51、魔术贴53、支架52；安装板51与魔术贴53配合使用，可将拉烟器主体吊装在旋翼无人机下方，具体方式为魔术贴为绑带，其背面与安装板粘连，绑带为两个十字长条形，可沿着旋翼机外壳对称粘连，将拉烟器的主体部分牢牢吊装在旋翼机外壳下方，安装板51与拉烟器之间的固定安装，可通过安装板上的螺孔；魔术贴53用于旋翼无人机与安装板51之间的固定安装；支架52用于控制装置4与生烟装置3之间的固定安装；通过安装板51将旋翼无人机机体与拉烟器主体相连；魔术贴53一面固定在安装板51上，环绕无人机机身后两端固定粘贴；支架52装于控制装置4和生烟装置3之间。
[0092] 一种用于无人机的自适应拉烟器的控制方法包括如下步骤：
[0093] S1、根据触发模式预设三种拉烟模式，三种拉烟模式为手动拉烟模式、自动拉烟模式以及条件触发拉烟模式。其中手动拉烟模式不需要预先设定参数。
[0094] 设定自动拉烟模式，通过输入电路414，输入左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段。例如假设拉烟时间为10秒，左右交替拉烟。第一秒左机翼拉烟右机翼不拉烟，第二秒右机翼拉烟左机翼不拉烟，第三秒左机翼拉烟右机翼不拉烟，第四秒右机翼拉烟左机翼不拉烟，之后的第五秒到第十秒以此类推；也可以设定左右同时连续拉烟，第一秒到第十秒左机翼右机翼同时拉烟；还可以设定左右同时断续拉烟时，第一秒左机翼右机翼同时拉烟，第二秒左机翼右机翼同时不拉烟，第三秒左机翼右机翼同时拉烟，第四秒左机翼右机翼同时不拉烟，之后第五秒到第十秒以此类推。上述三种情况仅为举例说明，使用者可以根据自己的实际需要，在自动拉烟模式中自行设定左机翼与右机翼的拉烟方式。
[0095] 设定条件触发拉烟模式，通过输入电路414，输入升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值。并输入在触发拉烟后，进行拉烟的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段。
[0096] 其中升降舵偏转角和油门杆操纵量是用于检测无人机作眼镜蛇机动。左副翼偏转角和右副翼偏转角是用来检测无人机作翻滚机动。左副翼偏转角、右副翼偏转角和方向舵偏转角是用来检测无人机作空中调头。升降舵偏转角是用来检测无人机作大角度爬升。
[0097] S2、在遥控器上打开开关100，操作前后摇杆200以及左右摇杆300，遥控器通过天线400向无人机发送遥控信号，控制无人机起飞并飞行至适当高度，准备进行飞行表演。当执行手动拉烟模式时，执行步骤S3；当执行自动拉烟模式时，执行步骤S4；当执行条件触发拉烟模式时，执行步骤S5。
[0098] S3、按下按键A进入手动拉烟模式，在此模式下，拉烟操作全部依靠操作人员手动控制，即按下按键L开始左机翼拉烟，松开按键L左机翼停止拉烟；按下按键R开始右机翼拉烟，松开按键R右机翼停止拉烟。通过按下、松开按键L和按键R，来控制左右两个机翼的拉烟效果。适合于简单的拉烟动作，具有灵活性高的优点。
[0099] S4、按下按键B进入自动拉烟模式，在本模式下，自适应拉烟器根据步骤S1的设定开始进行左机翼拉烟和右机翼拉烟，实现预定的交替式、连续式、断续式或其他自定义方式的拉烟效果，无需操作人员进行操作。适合于复杂的拉烟模式，以降低操作人员的操作难度以及失误率。
[0100] S5、按下按键C进入条件触发拉烟模式，当无人机作特定的特技飞行动作时，主控电路411上的机动动作检测模块不断向预设策略模块反馈无人机上的升降舵、油门杆、左副翼、右副翼以及方向舵上的传感器数据，飞行状态检测模块不断向预设策略模块反馈飞行状态信息，包括但不限于GPS提供的位置信息，空速管提供的空速信息，姿态传感器提供的姿态、惯导信息。
[0101] 预设策略模块通过输入电路414的输入预先存储升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值。当偏转角和/或操纵量阈值到达时，并结合位置信息、空速信息、姿态、惯导信息，共同决定是否进行拉烟。
[0102] 当满足触发条件，进行拉烟时，结合预先输入的左机翼拉烟时间段以及右机翼拉烟时间段，自动进行拉烟。左机翼与右机翼拉烟时间段的设计方式与步骤S1所述相似，可以是交替式、连续式、断续式或其他自定义方式。
[0103] 在无人机进行特技飞行时，由于飞行难度较高，无人即操作人员需要高度的专注度来操作无人机的飞行，难以同时兼顾拉烟操作。本模式可以让操作人员专心操控无人机飞行，当作出特技飞行动作时，对应的传感器的阈值必定能够达到，自动触发拉烟操作。有效避免了操作人员同时操作无人机特技飞行和拉烟导致的失误发生。
[0104] 预设策略模块通过输入电路414的输入预先存储升降舵偏转角、油门杆操纵量、左副翼偏转角、右副翼偏转角以及方向舵偏转角的阈值，可以使得该用于无人机的自适应拉烟器的控制方法可以用于不同型号的无人机，通用性较强。
[0105] 实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明的一种用于无人机的自适应拉烟器的控制方法包括手动拉烟模式、自动拉烟模式以及条件触发拉烟模式这三种拉烟模式，通过不同的按钮进行切换，既可以操作人员主动控制进行手动拉烟，具有良好的灵活性与自主性；也可以预先编辑拉烟方式，再进入自动拉烟模式触发，以替代人工完成复杂的拉烟操作；还可以预设触发条件，切换为条件触发拉烟模式时，当无人机作出特定的飞行动作时触发，拉演时机比操作人员手动控制更加准确，拉烟表演效果更好。
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