北京航空航天大学王耀坤获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利基于多源不确定性分析的无人机留空时间可靠性评估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:CN119416502B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30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:202411521341.3,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权基于多源不确定性分析的无人机留空时间可靠性评估方法是由王耀坤;何晶靖;杨帆设计研发完成,并于2024-10-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于多源不确定性分析的无人机留空时间可靠性评估方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于多源不确定性分析的无人机留空时间可靠性评估方法,该方法包括:构建无人机气动模型,对无人机气动参数进行数值模拟,获取升力系数、阻力系数等气动参数随飞行状态的变化情况,构建无人机留空时间模型,推导留空时间的控制方程,分析留空时间在参数不确定性、环境不确定性、飞行状态不确定性下的变化情况,进行无人机在多源不确定性下留空时间模拟试验,量化无人机留空时间不确定性并计算留空时间的分布,构建无人机留空时间可靠性模型,评估其可靠性。其基于无人机在飞行过程中复杂环境对留空时间的影响,构建了留空时间的可靠性模型,在实际使用中量化评估无人机留空时间的可靠性,具有实用性、高准确性且工程适用性强。
本发明授权基于多源不确定性分析的无人机留空时间可靠性评估方法在权利要求书中公布了:1.一种基于多源不确定性分析的无人机留空时间可靠性评估方法,其特征在于,其包括以下步骤: S1、构建无人机气动模型,对无人机气动参数进行数值模拟:利用无人机气动模型进行无人机的飞行模拟仿真,获取气动参数随飞行状态的变化情况,得到气动参数的数值模拟结果; S2、建立无人机留空时间的控制方程,具体方法为:根据无人机参数及气动参数的数值模拟结果,获取螺旋桨效率,飞机质量,飞行空速以及飞机升阻比,建立无人机留空时间的控制方程如下: ;其中,为飞机升阻比,为飞机质量,为飞行空速,为发动机耗油率,g为重力加速度; S3、分析留空时间在参数不确定性、环境不确定性及飞行状态不确定性下的变化情况; S4、进行无人机在多源不确定性下留空时间模拟的蒙特卡罗试验,在多源不确定性下根据留空时间模型计算每次飞行的留空时间,并进行统计分析,每次飞行的留空时间计算方法如下: ; S5、构建无人机留空时间的可靠性模型: ; 其中,为无人机留空时间的可靠性模型,为留空时间满足任务飞行时间,为每次飞行的留空时间,代表可靠模型满足的条件;S6、采用矩积分法量化无人机留空时间不确定性并获取留空时间的分布,基于无人机留空时间的可靠性模型评估无人机留空时间可靠性:具体包括以下子步骤: S61、在无人机参数数值确定的条件下,获得空速V和升阻比K的取值范围; S62、确定随机变量为: ; 其中,为随机变量的样本值,为随机变量在取值范围内的平均值,为对随机变量的方差‑协方差矩阵进行乔利斯基分解形成的上三角矩阵,为经加权后的特征值; 该步骤具体包括以下子步骤: S621、设计随机变量,遵循二元正态分布,并且转换为两个独立的高斯变量,得到随机变量的平均值,随机变量的方差‑协方差矩阵; S622、对进行乔利斯基分解:,其中乔利斯基矩阵为: ;其中,为乔利斯基矩阵元素,为随机变量雅可比矩阵的阶数; S623、根据乔利斯基矩阵组装雅可比矩阵为: ; 其中,为雅可比矩阵主对角线元素,为雅可比矩阵比主对角线两侧的对角线元素,为雅可比矩阵主对角元素参数,为雅可比矩阵主对角线元素角标编号,; S624、求解雅可比矩阵特征值,对应的列标准正交特征向量构成矩阵为: ; 其中,为雅可比矩阵特征矩阵的元素;S625、提取特征向量的第一列分量,计算得到权重值;针对每一对特征值及权重,执行乔利斯基变换求解随机参数;S63、根据特征值对随机变量赋予不同的权值,计算不同气动参数的样本值,并交叉形成组气动参数测试组,为随机变量雅可比矩阵的阶数; S64、将组气动参数测试组代入步骤S4中的留空时间计算模型,计算无人机留空时间并根据步骤S5中的无人机留空时间的可靠性模型评估无人机留空时间可靠性。
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