[發明專利]一種無人機海上著陸的船載控制系統

有效

• 申請號: 201810825126.0
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108983812B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 譚立國;霍建文;宋申民
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;B64F1/00;B64D47/00
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

為了解決現有無人機海上著陸時可能會損壞機體部件的問題，本發明提供一種能夠有效地消除對無人機造成損壞的可能性的無人機海上著陸的船載控制系統。本發明根據采集的無人機圖像信息、捕捉裝置與無人機的距離信息和船舶的搖晃參數信息，確定無人機的位置、無人機最小跟蹤距離和預測出的瞄準點的位置，對無人機的軌跡進行修正，保障高精度地引導無人機飛向捕捉裝置，進而與捕捉裝置上的瞄準點對接，捕捉裝置對無人機進行捕捉，實現制動、海上著落，能夠有效地消除對無人機造成損壞的可能性。

技術領域

本發明涉及一種控制系統，特別涉及一種無人機海上著陸的船載控制系統，屬于無人機海上著陸控制領域。

背景技術

無人機的快速發展決定了其不僅可以用于解決陸地上的問題，而且還可以用于解決海上問題。遺憾的是，目前無人機的海上應用還十分困難。這很大程度上受限于無人機的海上著陸技術。無人機在船舶上著陸受到多種因素的制約，如甲板的尺寸、海浪的大小、風速等。因此，研究無人機在船舶上的應用技術是一個十分有現實意義課題。

當無人機在小型船舶上進行著陸時，船舶將面臨著特殊的操作和技術問題，其中，解決無人機著陸設備在船舶上的合理布局問題具有重要意義。例如，鋪設跑道，無人機在跑道上完成著陸和后續的制動任務。然而需要考慮一個重要的事實，即，該方案通常需要改變船體的結構，如船上建筑、導航設備、裝載設施等等，以便得到必要的安裝空間。在多數情況下，這并不總是可以被接受的，特備是對軍艦而言，船體結構的改變可能會導致其技術和使用特性的變化。

學者提出了一些用于解決著陸裝置在船舶甲板上安裝問題方案。第一種著陸方案是在水上平臺上進行起降。顯而易見，這不會引起船舶結構的不利變化，但會極大地影響其使用性能，同時，這一方法需要安裝附加的設備，借助該附加設備實現水上著陸平臺的上升，并將其提升到船上。此外，還存在海浪作用下的水上著陸平臺的穩定問題，對于上升過程尤為重要。第二種著陸方案是借助于專用的降落傘或氣球實現無人機的水上著陸。這種方法最為簡單和低成本，但主要缺點是通常需要對海水腐蝕的設備進行修復。第三種著陸方案是在甲板上安裝一個特殊的網，借助于這個特殊的網完成無人機的捕捉(著陸)任務。這種方法與前一種方法相比具有以下優點：除了安裝在捕捉網絡后面懸架上的光電傳感器，幾乎不需要附加的設備，光電傳感器可以確保無人機減速飛向捕捉網。這個方法唯一的缺點是當機身與捕捉網接觸時可能會損壞機體部件。一種解決方案是安裝特殊的緩沖裝置，可以減輕著陸時的沖擊作用。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有無人機海上著陸時可能會損壞機體部件的問題，本發明提供一種能夠有效地消除對無人機造成損壞的可能性的無人機海上著陸的船載控制系統。

本發明的一種無人機海上著陸的船載控制系統，所述控制系統包括：

采集信息接收模塊，用于接收無人機的圖像信息、捕捉裝置與無人機的距離信息和船舶的搖晃參數信息；

無人機位置確定模塊，用于根據接收的距離信息和無人機圖像信息，確定無人機的位置坐標；

盲視距離估計模塊29，用于根據接收的距離信息，估計出無人機最小跟蹤距離D_Bli；

瞄準點位置預測模塊34，用于根據接收的距離信息和船舶的搖晃參數信息，預測出瞄準點的位置；所述瞄準點設置在捕捉裝置上；

固定結構參數存儲模塊34，用于存儲船舶及控制系統結構的常量參數；

軌跡校正信號生成模塊30，分別與采集信息接收模塊、盲視距離估計模塊29、瞄準點位置預測模塊和固定結構參數存儲模塊連接，用以根據確定的無人機位置坐標、估計出的無人機最小跟蹤距離、預測出的瞄準點的位置和相應船舶結構的常量參數，獲取水平和垂直平面內軌跡校正信號；

無人機根據該軌跡校正信息控制飛行，進而與捕捉裝置5上的瞄準點對接，捕捉裝置5對無人機進行捕捉。