[發(fā)明專利]一種智能精確空降空投系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710138747.7
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106843281B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設計）人: 仇海濤;侯旭陽;馬存尊;馬杰;趙新強;郝小寧
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12;B64D1/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種智能精確空降空投系統(tǒng)，其特征在于：包括空投管理模塊、主傘模塊、導航與控制模塊、貨臺模塊、著陸模塊、空降空投監(jiān)控分發(fā)模塊；

空投管理模塊包括大氣信息單元、任務規(guī)劃單元；大氣信息單元釋放探空儀，探測區(qū)間場，獲取空投區(qū)域的氣象信息，包括大氣密度、溫度、濕度、層風；任務規(guī)劃單元利用預先的任務信息和大氣信息單元獲取的氣象信息，采用沃羅諾伊圖最短路徑搜索方法規(guī)劃出航跡點；

空降空投監(jiān)控分發(fā)模塊包括空降空投監(jiān)控單元和任務與分發(fā)單元；任務與分發(fā)單元根據空投管理模塊規(guī)劃出的航跡點，在地面采用無線傳輸將航跡點信息傳遞給導航控制模塊；任務與分發(fā)單元記錄貨物信息、著陸后貨物位置及貨物被領取信息；空降空投監(jiān)控單元記錄飛行過程中導航控制模塊發(fā)送的位置姿態(tài)信息、速度；

主傘模塊通過傘繩連接導航控制模塊、貨臺模塊、著陸模塊，當到達指定位置時，主傘模塊脫離運輸機，攜帶貨物，根據空投管理模塊規(guī)劃出的航跡點循跡飛行；

導航控制模塊包括導航單元、控制單元；導航單元獲得位置姿態(tài)信息，控制單元根據導航單元發(fā)送的位置姿態(tài)信息，對主傘模塊的航跡進行控制；航跡控制分為三段，包括向心段、盤旋段、著陸段；

向心段指主傘模塊投放點位置到進入點位置，主傘模塊做滑翔運動；控制單元控制主傘模塊位置在規(guī)劃航跡線的控制線范圍內，主傘模塊位置到規(guī)劃航跡線距離為d，d≤h，其中，h為控制線到規(guī)劃航跡線的距離；控制單元控制主傘模塊速度方向在理想速度方向的控制角度范圍內，主傘模塊速度方向與理想速度方向的夾角小于控制角度δ；進入點在目標點上空；

向心段結束后，如果主傘模塊高度H≤H₁，則主傘模塊進入著陸段；如果主傘模塊高度H>H₁，則主傘模塊進入盤旋段；其中，H₁為雀降高度；

盤旋段指進入點位置到離開點位置，控制單元控制主傘模塊位置在內控制圓和外控制圓范圍內，R₁<r<R₂，r為主傘模塊位置到目標點的距離，R₁為內控制圓半徑，R₂為外控制圓半徑；控制單元控制主傘模塊速度方向在控制角δ₁和控制角δ₂范圍內，-δ₁<θ<δ₂，θ為主傘模塊速度方向與理想速度方向的夾角；

當系統(tǒng)距離地面高度低于200米時，主傘模塊進入著陸段；控制系統(tǒng)操縱翼傘在逆風的角度轉向目標點，當達到雀降高度H₁時，導航控制模塊發(fā)出控制指令操縱主傘模塊實現雀降；

著陸模塊包括回收傘單元、著陸脫離單元；回收傘單元用于降低著陸速度；著陸脫離單元用于將主傘模塊與導航控制模塊脫離；

所述的沃羅諾伊圖最短路徑搜索方法，包括如下步驟：

I、搜索起點A的相鄰節(jié)點v_i，判斷節(jié)點v_i到起點A的路徑是否最短：若節(jié)點v_i到起點A的路徑最短，則將節(jié)點v_i及其路徑存入集合S；否則，繼續(xù)搜索；i為正整數；

II、判斷S中是否包含目標點B：若包含，則結束搜索，將包含B點的路徑作為最短路徑；若不包含，則進入步驟III；

III、搜索起點A及集合S內節(jié)點的相鄰點節(jié)點v_j，要求節(jié)點v_j不在集合S中，判斷節(jié)點v_j到起點A的路徑是否最短：若節(jié)點v_j到起點A的路徑最短，則將節(jié)點v_j及其路徑存入集合S；否則，繼續(xù)搜索；j為正整數；

IV、重復步驟II、步驟III，直至集合S中包含目標點B，得到從起點A出發(fā)到目標點B的最短路徑。

2.根據權利要求1所述的一種智能精確空降空投系統(tǒng)，其特征在于：所述控制線到規(guī)劃航跡線的距離h的范圍為100m～200m。

3.根據權利要求2所述的一種智能精確空降空投系統(tǒng)，其特征在于：所述控制角δ的范圍為0～5°。

4.根據權利要求3所述的一種智能精確空降空投系統(tǒng)，其特征在于：所述主傘模塊位置到目標點的距離r的范圍為200m～400m。