多旋翼飞行器的航程、续航时间与最优速度估计

多旋翼飞行器是最通用的移动机器人之一。其应用范围涵盖巡检与测绘任务、在灾区提供重要侦察以及包裹配送。多旋翼飞行器在执行任务时能够达到的航程、续航时间和速度，不仅是飞行器设计和任务规划的决定性因素，也是决策者制定空中机器人规章制度的重要参考。据作者所知，本文提出了首个估计各种多旋翼飞行器航程、续航时间和最优飞行速度的方法。这一进展是通过将基于叶素动量理论的现有最优气动多旋翼模型与电动机模型和灰盒电池模型相结合而实现的。即使电池承受非恒定放电速率，该模型预测电池单体电压的相对误差也仅为 1.3%（43.1 mV）。我们的方法通过测试台上的真实世界实验以及在世界上最大的动作捕捉系统之一中高达 65 km/h 速度的飞行得到了验证。我们还提出了一种精确的纸笔算法来估计多旋翼飞行器的航程、续航时间和最优速度，以帮助未来的研究人员构建具有最大航程和续航时间的无人机，确保未来的多旋翼飞行器更加通用。