跨介质航行器及其控制方法

本申请涉及航行器领域，具体涉及一种跨介质航行器及其控制方法。

背景技术：

1、跨介质航行器为可以在水下、水面、空中等至少两个介质内航行的航行器。当跨介质航行器在水面航行时，跨介质航行器容易受到水面波浪和涡流的干扰，导致跨介质航行器姿态不稳定、晃动甚至失控。相关技术中，在跨介质航行器中设置水翼，水翼为可以在水面上产生升力的翼型结构，水翼可以减小跨介质航行器与水面接触的湿表面积，从而减小跨介质航行器在水面航行的阻力，提高跨介质航行器在水面航行的稳定性。但是跨介质航行器所航行水面环境不同、跨介质航行器以不同速度航行不同器所受到的干扰情况均不相同，相关技术中的水翼不能有效的稳定跨介质航行器的航行姿态角。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种跨介质航行器及其控制方法，目的在于解决水翼不能有效的稳定跨介质航行器航行的技术问题。

2、本申请第一方面的实施例提供了一种跨介质航行器，包括：

3、航行器主体；

4、稳定机构，包括多个水翼，水翼包括主翼、伸缩翼和驱动组件，主翼具有用于收容伸缩翼的收容腔，驱动组件设置于收容腔内并与伸缩翼连接，驱动组件用于驱动伸缩翼相对主翼伸缩。

5、根据本申请第一方面前述任一实施方式，主翼包括沿第一方向相对设置的第一端部和第二端部，第一端部用于航行器主体连接，驱动组件用于驱动伸缩翼自第二端部伸出至收容腔外、缩回至收容腔内；

6、沿第一端部到第二端部方向，主翼的横截面积逐渐减小。

7、根据本申请第一方面前述任一实施方式，伸缩翼包括沿第一方向设置的第三端部和第四端部，驱动组件用于驱动伸缩翼相对主翼伸缩，以使第四端部伸出收容腔外、或缩回至收容腔内；

8、沿第三端部到第四端部方向，伸缩翼的横截面积逐渐减小。

9、根据本申请第一方面前述任一实施方式，驱动组件包括驱动件、丝杆、滑块和顶杆，驱动件用于驱动丝杆转动，滑块套设在丝杆外侧，顶杆套设在丝杆的外侧，顶杆连接滑块和伸缩翼。

10、根据本申请第一方面前述任一实施方式，多个水翼包括沿第二方向相对设置的第一前翼和第二前翼、以及沿第二方向相对设置的第一后翼和第二后翼，第一前翼和第一后翼沿第三方向设置，第二前翼和第二后翼沿第三方向设置；

11、跨介质航行器处于水面航行模式的情况下，第一前翼、第二前翼、第一后翼和第二后翼中的至少一者的伸缩翼伸出收容腔，以调整跨介质航行器的航行姿态角。

12、第二方面，提供了一种跨介质航行器的控制方法，方法应用于如上述的跨介质航行器，方法包括：

13、在跨介质航行器处于水下或空中航行时，控制伸缩翼缩回收容腔；

14、在跨介质航行器处于水面航行时，控制至少一个伸缩翼相对主翼伸缩，以使跨介质航行器的航行姿态角为目标姿态角。

15、根据本申请第一方面前述任一实施方式，控制至少一个伸缩翼相对主翼伸缩包括：

16、检测跨介质航行器的航行姿态角和航行速度；

17、根据航行姿态角和航行速度，控制至少一个伸缩翼相对主翼伸缩。

18、根据本申请第一方面前述任一实施方式，根据航行姿态角和航行速度，控制至少一个伸缩翼相对主翼伸缩包括：

19、根据航行速度，确定伸缩长度范围，航行速度的大小与伸缩长度范围的最小值呈正相关，航行速度的大小与伸缩长度范围的最大值呈正相关；

20、比较航行姿态角和目标姿态角，得到姿态角差值；

21、根据姿态角差值，控制伸缩翼在伸缩长度范围内相对主翼伸缩。

22、根据本申请第一方面前述任一实施方式，航行姿态角包括航行俯仰角，目标姿态角包括目标俯仰角，姿态角差值包括根据航行俯仰角和目标俯仰角计算得到的俯仰角差值；根据姿态角差值，控制伸缩翼在伸缩长度范围内相对主翼伸缩包括：

23、在俯仰角差值大于第一预设值的情况下，生成对应于各伸缩翼相对主翼的伸缩长度；

24、根据各所述水翼的第一优先级和所述伸缩长度，依次控制各水翼的驱动组件驱动其伸缩翼在伸缩长度范围相对主翼伸缩；

25、其中，第一前翼的优先级高于第一后翼的优先级，第二前翼的优先级高于第二后翼的优先级。

26、根据本申请第一方面前述任一实施方式，航行姿态角包括航行横滚角，目标姿态角包括目标横滚角，姿态角差值包括根据航行横滚角和目标横滚角计算得到的横滚角差值；根据姿态角差值，控制伸缩翼在伸缩长度范围内相对主翼伸缩包括：

27、在横滚角差值大于第二预设值的情况下，根据航行横滚角和目标横滚角确定跨介质航行器的偏转方向、以及生成对应于各伸缩翼相对主翼的伸缩长度；

28、根据各水翼的第二优先级和伸缩长度，依次控制各水翼的驱动组件驱动其伸缩翼在伸缩长度范围相对主翼伸缩；

29、其中，在跨介质航行器的偏转方向为第一前翼到第二前翼的方向的情况下，第二前翼的优先级、第二后翼的优先级、第一前翼的优先级、第一后翼的优先级依次降低；

30、在跨介质航行器的偏转方向为第二前翼到第一前翼的方向的情况下，第一前翼的优先级、第一后翼的优先级、第二前翼的优先级、第二后翼的优先级依次降低。

31、根据本申请第一方面前述任一实施方式，根据姿态角差值，控制伸缩翼在伸缩长度范围内相对主翼伸缩，包括：

32、根据姿态角差值确定伸缩速度，姿态角差值与伸缩速度呈正相关；

33、控制伸缩翼以伸缩速度在伸缩长度范围内相对主翼伸缩。

34、在本申请实施例提供的跨介质航行器及其控制方法中，通过设置驱动组件驱动伸缩翼相对主翼伸缩，从而可以控制各水翼与水面的接触表面积，调整水翼对航行器主体提供的升力，以调整、维持跨介质航行器的姿态，使得跨介质航行器的姿态适配不同的水面环境、不同的航行速度，提高跨介质航行器在水面航行的稳定性。

技术特征：

1.一种跨介质航行器，其特征在于，所述跨介质航行器包括：

2.根据权利要求1所述的跨介质航行器，其特征在于，所述主翼包括沿第一方向相对设置的第一端部和第二端部，所述第一端部用于所述航行器主体连接，所述驱动组件用于驱动所述伸缩翼自所述第二端部伸出至所述收容腔外、缩回至所述收容腔内；

3.根据权利要求2所述的跨介质航行器，其特征在于，所述伸缩翼包括沿所述第一方向设置的第三端部和第四端部，所述驱动组件用于驱动所述伸缩翼相对所述主翼伸缩，以使所述第四端部伸出所述收容腔外、或缩回至所述收容腔内；

4.根据权利要求1所述的跨介质航行器，其特征在于，所述驱动组件包括驱动件、丝杆、滑块和顶杆，所述驱动件用于驱动所述丝杆转动，所述滑块套设在所述丝杆外侧，所述顶杆套设在丝杆的外侧，所述顶杆连接所述滑块和所述伸缩翼。

5.根据权利要求1所述的跨介质航行器，其特征在于，所述多个水翼包括沿第二方向相对设置的第一前翼和第二前翼、以及沿所述第二方向相对设置的第一后翼和第二后翼，所述第一前翼和所述第一后翼沿第三方向设置，所述第二前翼和所述第二后翼沿所述第三方向设置；

6.一种跨介质航行器的控制方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至5中任一项所述的跨介质航行器，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的跨介质航行器的控制方法，其特征在于，所述在所述跨介质航行器处于所述水面航行时，控制至少一个所述伸缩翼相对所述主翼伸缩包括：

8.根据权利要求7所述的跨介质航行器的控制方法，其特征在于，所述根据所述航行姿态角和所述航行速度，控制至少一个所述伸缩翼相对所述主翼伸缩包括：

9.根据权利要求8所述的跨介质航行器的控制方法，其特征在于，所述航行姿态角包括航行俯仰角，所述目标姿态角包括目标俯仰角，所述姿态角差值包括根据所述航行俯仰角和所述目标俯仰角计算得到的俯仰角差值；所述根据所述姿态角差值，控制所述伸缩翼在所述伸缩长度范围内相对所述主翼伸缩包括：

10.根据权利要求8所述的跨介质航行器的控制方法，其特征在于，所述航行姿态角包括航行横滚角，所述目标姿态角包括目标横滚角，所述姿态角差值包括根据所述航行横滚角和所述目标横滚角计算得到的横滚角差值；所述根据所述姿态角差值，控制所述伸缩翼在所述伸缩长度范围内相对所述主翼伸缩包括：

11.根据权利要求8所述的跨介质航行器的控制方法，其特征在于，所述根据所述姿态角差值，控制所述伸缩翼在所述伸缩长度范围内相对所述主翼伸缩，包括：

技术总结本申请公开了一种跨介质航行器及其控制方法，跨介质航行器包括航行器主体和稳定机构；稳定机构包括多个水翼，水翼包括主翼、伸缩翼和驱动组件，主翼具有收容腔，驱动组件设置于收容腔内并与伸缩翼连接，驱动组件用于驱动伸缩翼相对主翼伸缩。根据本申请提供的实施例，本申请提供的跨介质航行器可以有效稳定航行姿态角。技术研发人员：李宏源,段慧玲,邹勇,张容祥,徐保蕊,李秉臻,吕鹏宇受保护的技术使用者：北京大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29