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龙图腾网获悉中山大学申请的专利一种基于切换系统的纵列式构型跨介质无人机的出入水控制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：CN119759080B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10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：202411931262.X，技术领域涉及：G05D1/495；该发明授权一种基于切换系统的纵列式构型跨介质无人机的出入水控制方法是由孙慧杰;张柏嘉;吴雨瑶;张锦绣设计研发完成，并于2024-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于切换系统的纵列式构型跨介质无人机的出入水控制方法在说明书摘要公布了：本发明属于飞行器控制技术领域，尤其涉及一种基于切换系统的纵列式构型跨介质无人机的出入水控制方法，包括以下步骤：步骤1分别建立纵列式构型的水空跨介质无人机在不同飞行阶段的动力学模型；步骤2针对水空跨介质无人机的动力学模型，设计无人机在不同飞行阶段的滑膜控制器；步骤3利用软件进行水空跨介质无人机反复跨越介质的仿真实验。本申请将处于不同飞行阶段的无人机视作不同的系统,单独设计控制器去控制。并通过仿真实验，展示了该控制方法能有效地控制无人机在出入水过程中的位置和姿态稳定，且能很好的应对外界环境干扰，具有良好的鲁棒性。

本发明授权一种基于切换系统的纵列式构型跨介质无人机的出入水控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于切换系统的纵列式构型跨介质无人机的出入水控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1分别建立纵列式构型的水空跨介质无人机在不同飞行阶段的动力学模型； 步骤2针对水空跨介质无人机的动力学模型，设计无人机在不同飞行阶段的滑模控制器，其中，所述设计滑模控制器包括： 步骤2.1设计水下滑模控制器： 定义滑模面s为 式中为滑模面系数,为跨介质无人机的实际位置、姿态与期望值的误差量,为实际速度、角速度与期望值的误差量； 其中， 对7式求导,得到趋近律 对于水下滑模控制器,得到： 式中u为控制器输出信号,通过趋近律,反解求得u； 步骤2.2设计空中滑模控制器： z向的平动动力学方程为： 其中，m为无人机质量，g为重力加速度； 设计虚拟输入uz， 得到， u1为z轴的控制力，u2,u3,u4分别为x,y,z三轴的控制力矩； 在x,y两个方向引入虚拟控制量ux,uy， 令ux＝cosψsinθcosφ+sinφsinψ20； 令uy＝sinψsinθcosφ-sinφcosψ21； 此时,x,y两个方向也可做反馈线性化，在u1由z确定的基础上,设计ux,uy使得x,y实现控制目标；根据跨介质无人机实现空中轨迹跟踪,给出定参考轨迹xd,yd,zd,ψd，此时,通过反解模块解出相应轨迹跟踪的期望滚转角、俯仰角φd,θd,即 φd＝arcsinuxsinψd-uycosψd22； 其中，现为实现轨迹跟踪,根据给定参考轨迹来设计控制器,在x,y,z三个方向上采用滑模控制， k为滑模控制器的增益系数； 由ux,uy反解出期望的滚转角、俯仰角φd,θd； 其中，三个欧拉角也用滑模控制器进行控制， 式24-27中λ,ε分别为滑模面系数和趋近律系数,下标1表示为空中控制器参数； 步骤2.3切换规则设计 将跨介质无人机视作质点,以无人机的高度位置z作为切换变量,当z＜0时视作无人机处于水下潜航段,采用水下滑模控制器和UUV动力学模型；当z≥0时视作无人机处于空中巡航段,采用空中滑模控制器和UAV动力学模型； 步骤3利用软件进行水空跨介质无人机反复跨越介质的仿真实验。

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