[發明專利]一種智能精確空降空投系統

有效

• 申請號: 201710138747.7
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106843281B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（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

一種智能精確空降空投系統，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、空降空投監控分發模塊，依托空投管理模塊的規劃和導航與控制模塊的導引，以分段歸航為技術路線，在先進飛控系統的控制下，驅動伺服機構對主傘模塊進行操控，實現全程自主循跡飛行，自主測風，自主雀降，在貨臺模塊的緩沖和保護下安全著陸，著陸后空降空投監控分發模塊自動監測貨物到達的位置，貨物的種類以及領取人等。本發明的智能精確空降空投系統可實現高高度投放、遠距離、精確著陸，有效實現無地面引導、無地面操控、無氣象資料條件下的空降空投，拓展了傳統空投系統投送能力，實現了投送精度、投送距離、投送方式的大幅度提升。

技術領域

本發明涉及一種智能精確空降空投系統，適用于將貨物或人員等精確地投送到指定位置和地點工程應用技術研究和實現。

背景技術

傳統空投采用彈道式圓形傘系統，一旦從空投平臺投放后，無法再進行操縱。其按投放時的高度分為高空空投和低空空投兩種。前者由于受到外界環境(風力、風向、能見度等)的影響無法保證空投精度，空投物資的落地點散布較大；后者不能實現逆風著陸下的雀降，導致著陸速度過大，易導致貨物損毀。此外，傳統空投系統在“三無”(無地面引導、無地面操控、無氣象資料)條件下的使用效能不高，不能保證救援人員和救災物資及時送到災區，導致損失進一步加劇。

傳統空投的缺點主要包括：(1)缺少任務管理系統，在惡劣環境下的著陸精度得不到保障。(2)缺少全程自主飛行功能。(3)缺少自主雀降的功能，自主飛行的著陸安全得不到保障。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，本發明提供了一種智能精確空降空投系統，依托空投管理模塊的規劃確定任務剖面，采取分段歸航的方式，在導航飛控模塊的控制下，驅動伺服機構對翼傘(氣動減速系統)進行操控，實現全程自主循跡飛行，自主測風，自主雀降，逆風著陸，在貨臺模塊的緩沖和保護下安全著陸。

本發明的技術解決方案是：一種智能精確空降空投系統，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、空降空投監控分發模塊；

空投管理模塊包括大氣信息單元、任務規劃單元；大氣信息單元釋放探空儀，探測區間場，獲取空投區域的氣象信息，包括大氣密度、溫度、濕度、層風；任務規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劃出航跡點；

空降空投監控分發模塊包括空降空投監控單元和任務與分發單元；任務與分發單元根據空投管理模塊規劃出的航跡點，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；空降空投監控單元記錄飛行過程中導航控制模塊發送的位置姿態信息、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信息，控制單元根據導航單元發送的位置姿態信息，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劃航跡線的控制線范圍內，主傘模塊位置到規劃航跡線距離為d，d≤h，其中，h為控制線到規劃航跡線的距離；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；