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龙图腾网获悉苏州信息职业技术学院申请的专利一种无人机定点投放装置及操作方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119590617B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411756309.3，技术领域涉及：B64D1/12；该发明授权一种无人机定点投放装置及操作方法是由李琳琳;王呈呈设计研发完成，并于2024-12-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种无人机定点投放装置及操作方法在说明书摘要公布了：本发明涉及智能无人飞行器技术领域，尤其涉及一种无人机定点投放装置及操作方法；技术问题：现有技术下的无人机定点投放装置姿态预调整不足、投放控制不精确以及姿态反馈与调整机制不完善；技术方案：一种无人机定点投放装置及操作方法，包括有无人机机架、集成式传感器模块、信号传输模块、支架和投放组件；本发明通过地面控制站对无人机的姿态进行精确的预调整，确保无人机在投放前处于最佳稳定状态，根据无人机实时位置和姿态数据，动态调整电动伸缩杆和电磁块的开合时机和力度，提高投放的精确性和可靠性，当无人机出现姿态偏差时，能够通过姿态反馈与调整机制纠正偏差，确保无人机能够稳定地继续飞行并完成后续的投放任务。

本发明授权一种无人机定点投放装置及操作方法在权利要求书中公布了：1.一种无人机定点投放装置操作方法，其特征在于：包括以下步骤： S1：地面控制站输入投放目标的精确位置信息； S2：无人机通过集成传感器获取当前姿态数据，地面控制站根据目标信息和当前姿态数据，计算出无人机需调整到的预投放姿态； S3：无人机按照计算出的调整量，通过反步控制方法调整无人机的俯仰角、滚转角和偏航角，直至达到预定姿态；无人机保持预定姿态一段时间，通过传感器数据验证稳定性，确保投放前无人机处于稳定状态； S4：无人机依据预设航线及实时导航信息，向投放点飞行，通过GPS实时监测无人机与投放点的距离，当无人机接近投放点时，逐渐减速并悬停在预定高度，准备进行投放； S5：进行投放准备，确认投放物已正确装载于投放装置中，电动伸缩杆和电磁块处于待命状态，据投放点的精确位置，通过控制电动伸缩杆伸缩和电磁块的开合，实现投放物的投放； S6：投放过程中及投放后，无人机继续通过姿态传感器实时监测自身姿态变化，控制系统接收传感器数据，分析是否存在姿态偏差，如发现姿态偏差，立即启动姿态反馈与调整机制，通过反步控制方法快速调整无人机姿态，确保稳定飞行； S7：根据投放任务需求，无人机进行下一次投放或返回起飞点； S8：地面控制站记录并分析整个投放过程的数据，包括姿态调整效果、投放精度；根据任务计划，控制无人机返回起飞点或指定回收区域； S9：关闭无人机各系统，断开与地面控制站的连接，完成本次投放任务； 所述步骤S2中，无人机通过集成传感器获取当前姿态数据，地面控制站根据目标信息和当前姿态数据，计算出无人机需调整到的预投放姿态；具体步骤如下： S201：无人机上的集成传感器实时测量并传输当前姿态数据至地面控制站，包括滚转角、俯仰角、偏航角以及线性加速度和角速度信息； S202：地面控制站接收并存储这些数据，同时获取投放目标的位置信息，包括经度、纬度、高度以及投放方向、角度； S203：地面控制站通过将地理坐标系转换到无人机机体坐标系，以将投放目标的位置信息转换为无人机坐标系下的相对位置及方向向量； S204：根据由GPS提供的无人机当前位置计算无人机到投放目标的相对距离和方位； 所述步骤S203-S204中，地面控制站通过将地理坐标系转换到无人机机体坐标系，以将投放目标的位置信息转换为无人机坐标系下的相对位置及方向向量,根据由GPS提供的无人机当前位置计算无人机到投放目标的相对距离和方位；具体步骤如下： S2031：位置信息转换：将投放目标的地理坐标经度、纬度、高度转换为地球中心为原点的直角坐标系中的坐标X,Y,Z； S2032：旋转矩阵计算：根据无人机的当前姿态滚转角、俯仰角、偏航角，计算从地理坐标系到无人机机体坐标系的旋转矩阵，该矩阵用于描述无人机相对于地理坐标系的姿态； S2033：坐标变换：使用旋转矩阵将投放目标在地理坐标系中的坐标转换为无人机机体坐标系中的相对位置及方向向量；具体公式如下： 其中，R是旋转矩阵，X,Y,Z是投放目标在地理坐标系中的坐标，X',Y',Z'是转换后的无人机机体坐标系中的坐标； S2041：使用三维空间中的距离公式计算无人机当前位置与投放目标位置之间的直线距离；计算公式如下： 其中，Xd，Yd，Zd是无人机在地理坐标系中的坐标，Xt，Yt，Zt是投放目标在地理坐标系中的坐标，d是两者之间的直线距离； S2042：使用反正切函数计算无人机当前位置与投放目标位置之间的方位角，即无人机需要转向的角度以对准目标；公式表示如下： 其中，θ是方位角，Xd，Yd是无人机在地理坐标系中的坐标，Xt，Yt是投放目标在地理坐标系中的坐标； S2043：根据投放目标的高度差Zt-Zd和无人机与目标的水平距离dxy，计算所需的俯仰角调整量；计算公式如下： 其中，Δφ是俯仰角调整量，φcurrent是无人机当前的俯仰角； S2044：计算所需的滚转角调整量；计算公式如下： Δψ＝ψtarget-ψcurrent； 其中，Δψ为滚转角调整量，ψtarget是目标滚转角，ψcurrent是无人机当前的滚转角； S2045：根据投放目标的方位角θ和无人机当前的偏航角\yawcurrent，计算无人机需要转向的偏航角调整量，计算公式如下： Δ\yaw＝θ-\yawcurrent； 其中，Δ\yaw是偏航角调整量； 所述步骤S3中，无人机按照计算出的调整量，通过反步控制方法调整无人机的俯仰角、滚转角和偏航角，直至达到预定姿态；无人机保持预定姿态一段时间，通过传感器数据验证稳定性，确保投放前无人机处于稳定状态；具体步骤如下： S301：输入预定姿态的俯仰角、滚转角、偏航角目标值分别记为θtarget,φtarget,ψtarget，以及当前姿态的俯仰角、滚转角、偏航角实际值分别记为θcurrent,φcurrent,ψcurrent； S302：设定控制周期T，姿态调整阈值ε，姿态调整阈值用于判断是否达到预定姿态，稳定性验证时间Tstable； S303：计算姿态误差，包括： 计算俯仰角误差，计算公式为：eθ＝θtarget-θcurrent； 计算滚转角误差，计算公式为：eφ＝φtarget-φcurrent； 计算偏航角误差，计算公式为：eψ＝ψtarget-ψcurrent； S304：采用PID控制算法设计控制律uθ，使得俯仰角误差eθ趋近于0；计算公式如下： uθ＝Kpθ*eθ+Kiθ*∫eθdt+Kdθ*deθdt； S305：采用PID控制算法，设计控制律uφ，使得滚转角误差eφ趋近于0，采用PID控制算法，设计控制律uψ，使得偏航角误差eψ趋近于0； S306：将控制律uθ,uφ,uψ转换为无人机执行器的控制信号，并发送给无人机，无人机根据接收到的控制信号调整其俯仰角、滚转角和偏航角； S307：在每个控制周期T内，通过集成式传感器模块获取无人机的当前姿态数据，并更新θcurrent,φcurrent,ψcurrent； S308：判断是否达到预定姿态，如果|eθ|ε,|eφ|ε,|eψ|ε，则认为无人机已达到预定姿态；否则，返回步骤S304继续调整； S309：当无人机达到预定姿态后，保持该姿态Tstable时间；在此期间，持续监测无人机的姿态数据，确保姿态误差保持在阈值ε以内；如果在Tstable时间内，姿态误差始终小于ε，则认为无人机处于稳定状态； S310：输出结果：无人机已达到预定姿态并保持稳定状态； 所述步骤S4中，无人机依据预设航线及实时导航信息，向投放点飞行，通过GPS实时监测无人机与投放点的距离，当无人机接近投放点时，逐渐减速并悬停在预定高度，准备进行投放；具体步骤如下： S401：地面控制站将预设的航线数据加载到无人机的飞行控制系统中，包括经纬度坐标点、高度信息以及飞行速度； S402：无人机起飞后，启动GPS实时获取无人机的当前位置信息； S403：无人机根据预设航线和实时GPS位置信息，通过Dijkstra导航算法计算最短路径或最优路径，根据当前位置和目标点位置计算飞行方向和速度调整量，计算当前应飞向的下一个目标点，并调整无人机飞行方向； S404：在飞行过程中，不断通过GPS监测无人机与投放点的实时距离，具体包括： 输入：无人机实时位置数据、投放点位置数据； 处理：计算两点间的直线距离及根据经纬度计算实际距离； 输出：无人机与投放点的实时距离； S405：当无人机与投放点的距离小于预设的阈值时，根据距离和速度关系，计算减速率；当达到预定高度时，输出减速指令和悬停指令给无人机以控制无人机悬停； S406：无人机逐渐减速，并准备悬停在预定高度； S407：无人机在预定高度悬停，确保位置稳定，为投放做准备，监测无人机的位置稳定性，确保在预定高度悬停一段时间以验证稳定性；稳定性验证完成后输出投放准备完成信号； 所述步骤S5中，进行投放准备，确认投放物已正确装载于投放装置中，电动伸缩杆和电磁块处于待命状态，据投放点的精确位置，通过控制电动伸缩杆伸缩和电磁块的开合，实现投放物的投放；具体步骤如下： S501：确认投放物装载状态，具体包括： 输入：投放装置的装载情况； 处理：通过投放装置内的传感器数据，确认投放物是否已正确、牢固地装载在投放组件上； 输出：装载状态确认结果； S502：检查电动伸缩杆与电磁块状态，具体包括： 输入：电动伸缩杆状态、电磁块状态； 处理：通过信号传输模块发送查询指令，获取电动伸缩杆是否处于初始位置、电磁块是否处于未激活即关闭状态； 输出：电动伸缩杆与电磁块状态确认结果； S503：计算投放点精确位置，具体包括： 输入：GPS数据、预设投放点坐标； 处理：结合当前无人机的GPS位置信息和预设的投放点坐标，通过地理坐标转换算法，计算无人机相对于投放点的精确相对位置； 输出：投放点的精确相对位置数据； S504：制定投放策略，具体包括： 输入：投放点精确位置、无人机当前姿态； 处理：根据投放点的位置信息、无人机的当前姿态俯仰角、滚转角、偏航角以及投放物的特性重量、形状，制定投放策略，包括电动伸缩杆的伸缩长度、电磁块的开合时机； 输出：投放策略参数，包括电动伸缩杆伸缩量、电磁块开合时间； S505：执行投放动作，具体包括： 输入：投放策略参数； 处理：发送控制指令给电动伸缩杆，使其按照计算出的伸缩量进行伸缩，将投放物移动至投放位置；当投放物到达预定投放位置时，发送激活指令给电磁块，使其瞬间失去磁性，释放投放物； 输出：投放动作执行结果及投放过程中的状态数据电动伸缩杆伸缩情况、电磁块开合状态； 所述步骤S6中，投放过程中及投放后，无人机继续通过姿态传感器实时监测自身姿态变化，控制系统接收传感器数据，分析是否存在姿态偏差，如发现姿态偏差，立即启动姿态反馈与调整机制，通过反步控制方法快速调整无人机姿态，确保稳定飞行；具体步骤如下： S601：实时监测姿态数据，具体包括： 输入：姿态传感器实时测量的滚转角、俯仰角、偏航角数据； 处理：控制系统以固定频率从姿态传感器接收数据； 输出：实时更新的滚转角、俯仰角、偏航角数值； S602：姿态偏差检测，具体包括： 输入：实时测量的姿态数据与预设的稳定姿态阈值； 处理：比较实时测量的姿态数据与预设的稳定姿态范围，判断是否存在偏差； 输出：姿态偏差检测结果，包括偏差大小和方向； S603：偏差阈值判断，具体包括： 输入：姿态偏差检测结果； 处理：设定一个偏差阈值，如果姿态偏差超过此阈值，则触发调整机制； 输出：是否需要调整无人机姿态的决策信号； S604：启动姿态反馈与调整机制，具体包括： 输入：需要调整无人机姿态的决策信号； 处理：当决策信号为“是”时，启动姿态反馈与调整机制，准备进行姿态调整； 输出：启动调整机制的信号及初始调整参数； S605：计算姿态调整量，具体包括： 输入：实时测量的姿态数据与预定姿态目标值； 处理：采用所述步骤S3中的PID控制算法及反步控制算法，计算达到预定姿态所需的调整量，包括滚转角、俯仰角、偏航角的调整量； 输出：姿态调整量，包括滚转角调整量、俯仰角调整量、偏航角调整量； S606：执行姿态调整，具体包括： 输入：姿态调整量； 处理：将计算出的姿态调整量转换为无人机执行器的控制信号，如电机转速调整信号或舵机控制信号； 输出：执行器控制信号，驱动无人机进行姿态调整； S607：调整效果监测，具体包括： 输入：执行器控制信号执行后的姿态传感器数据； 处理：再次监测无人机的姿态数据，评估调整效果； 输出：调整后的姿态数据及效果评估结果； S608：循环调整直至稳定，具体包括： 输入：调整后的姿态数据及效果评估结果； 处理：如果姿态仍未达到稳定状态，则重复S602至S607的步骤，直至无人机姿态稳定在预设范围内； 输出：无人机稳定飞行的状态信号； S609：记录并反馈调整过程，具体包括： 输入：整个调整过程中的姿态数据、调整量、执行器控制信号； 处理：记录并存储这些数据； 输出：调整过程记录数据，供地面控制站及研发人员分析使用。

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