[發明專利]基于微波引導的固定翼無人機自主降落控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201410546939.8
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104317304A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 岳學軍;王健;劉永鑫;蔡坤;徐興;燕英偉;瞿祥明;張明杰;陳柱良
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊;李斌

技術領域

本發明涉及農業無人機研究領域，特別涉及一種基于微波引導的固定翼無人機自主降落控制裝置及方法。

背景技術

目前，無人機著陸回收是無人機飛行過程中的一個總要的階段，同時也是無人機飛行過程最容易出現事故的環節，因此對于著陸回收階段的飛行控制設計尤為關鍵。無人機的回收方式可以歸納為傘降回收、輪式滑跑著陸回收、攔截網回收、氣墊著陸回收等類型。相對于其他回收方式，輪式滑跑著陸回收方式不需要攔截網或氣墊等輔助設備，具有更高的自主性，是無人機著陸回收發展方向。采用輪式滑跑著陸方式的無人機在著陸期間，應該精確對準跑道，以安全可靠的在跑道上著陸。

通常無人機的整個輪式滑跑著陸過程中，由于對跑道的依賴性比較大，人工難以精確控制，造成重著陸損壞起落架，或者飛機姿態失衡折損機翼等事故。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于微波引導的固定翼無人機自主降落控制裝置。

本發明的另一個目的在于提供一種基于微波引導的固定翼無人機自主降落控制方法。

為了達到上述第一目的，本發明采用以下技術方案：

基于微波引導的固定翼無人機自主降落控制裝置，包括多個地面站節點以及微波接收處理單元；所述地面站節點包括微波發送處理單元和電源管理模塊，所述電源管理模塊為微波發送處理單元供電；所述地面站節點用于接收固定翼無人機的發出的信號，并將地面信號發回給無人機；各個地面發送節點固定在地面裝置上以保證微波發送處理單元的天線垂直與水平面；所述微波接收單元安裝在固定翼無人機的前端，用于接收并處理信號，并產生相應動作調整飛機姿態。

優選的，所述微波發送處理單元包括第一微波發送模塊和第一微波接收模塊和第一微處理器；所述第一微波發送模塊接收第一微處理器控制，并發送第一微處理器的內置信息；所述第一微波接收模塊接收無人機的應答，并將所接收信息發回給第一微處理器。

優選的，所述微波接收處理單元包括第二微波接收模塊、第二微波發送模塊、控制模塊、第二微處理器和第二電壓管理模塊；第二微波接收模塊、第二微波發送模塊、控制模塊、第二電壓管理模塊分別與第二微處理器連接；

所述第二微波接收模塊接收多個地面站節點發送過來的信號，并檢測其信號強度，所述第二微波接收模塊與第二微處理器相連；

所述第二微波發送模塊與地面站節點形成應答系統，并接收第二微處理器的指令，發送信號；

所述控制模塊接收第二微處理器的控制指令，產生信號，使固定翼無人機做出與控制指令相應的動作。

優選的，所述第一電源管理模塊包括太陽能電池板和內置鋰電池，所述太陽能電池板用于為內置鋰電池充電；所述內置鋰電池為地面站節點提供電源。

優選的，所述地面裝置為帶有雙向氣泡式水平儀的支架。

優選的，所述地面站節點能夠將地面的具體實時信息發送到無人機，具體的實時信息包括跑道的長度和摩擦系數，地面風向和風速。

為了達到上述第二目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于微波引導的固定翼無人機自主降落控制裝置的控制方法，包括下述步驟：

(1)固定翼無人機起飛前，第一微處理器測量內置鋰電池電壓，若電壓過低則發出裝置失效預警；

(2)固定翼無人機起飛前，校準雙向氣泡式水平儀支架，使得各個節點天線垂直于水平面，獲得最佳發射性能；

(3)固定翼無人機起飛后，定時發送信號，直到所發送信號收到接收應答，切換為一直發送信號；

(4)對地面站1號和2號節點發送過來的信號，檢測信號的接收強度并提取出所搭載的信息，計算出固定翼無人機當前與跑道中線的誤差量，并采用控制算法計算得出調整參數；

(5)基于步驟(3)，固定翼無人機將所計算出來的數據發送到地面控制單元，地面控制單元可產生控制信號，控制固定翼無人機動作；

(6)基于步驟(4)，固定翼無人機處于下降過程中，對于地面3號節點和4號節點發送出來的信號，檢測信號的接收強度并提取所搭載的信息，并結合1號節點和2號節點的數據，采用數字濾波和數據融合的方法，計算出固定翼無人機當前與跑道的偏差角和當前下落過程中所期望的速度，并給出調整參數；

(7)基于步驟(5)，如果遇到突發事件，地面控制單元可以發出警告信號，讓無人機結束進近，避免事故的發生；

(8)基于步驟(6)，固定翼無人機可以由自身搭載的的微處理器給出調整指令，通過控制模塊，控制無人機做出相應動作；