[發明專利]一種無人機隨動著艦方法及系統

在審

• 申請號: 202011468850.6
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112731974A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 劉偉;冀湘元;劉新林;冀湘予
• 申請（專利權）人: 中宇航通（北京）航空集團有限公司
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12;B64F1/02;B64C27/08
• 代理公司: 北京國貝知識產權代理有限公司 11698
• 代理人: 柯俊

一種無人機隨動著艦方法及系統。本發明首先根據GPS定位信息控制無人機進行返航，在其返航至適當范圍時，通過設置在降落緩沖裝置邊緣的局域無線電定位基站對無人機方位和高度進行精準測定，并依據該位置和高度精準的控制無人機相對艦船甲板趨于靜止而可以實現準確降落。本發明能夠解決艦載垂直起降固定翼無人機在移動艦船上跟隨降落，利用降落緩沖裝置集成局域無線電定位技術，提高降落的定位精度、增加系統抗干擾能力。同時，本發明還能有效解決無人機降落時與船體硬碰造成損壞的問題。

技術領域

本發明涉及無人機領域，具體而言涉及一種無人機隨動著艦方法及系統。

背景技術

艦載無人機是為配合海上作業需求而產生的，用于在海域上執行巡查、監視、搜救、情報搜集等任務的無人機。

常見的艦載無人機降落回收的方式有：傘降回收、撞網回收、跑道回收、垂直降落回收、繩鉤回收等。其中，垂直降落回收是艦載垂直起降無人機所主要采用的回收方式。但艦船在海上航行時，受海流和浪涌等多種因素的影響，艦船的水平位置和升沉是時刻變化的，無人機與降落平臺之間很難做到準確定位，這就提高了艦載無人機安全準確著艦的難度。

現有無人機著艦時主要依賴于機器視覺進行引導定位。這種基于機器視覺的降落方法是目前主流的實現精確定位，并輔助艦載無人機垂直降落的一種方式。其主要通過在艦載無人機上集成視頻采集設備，在降落平臺上設定視覺識別目標實現。當無人機接近降落平臺時，啟動機器視覺定位，視頻采集設備識別視覺識別目標，并根據該目標的相對位置引導無人機降落。但是，這種基于機器視覺引導的降落方式，需要在無人機上集成額外視頻采集設備，增加無人機載荷重量；并且，視頻采集設備所獲得的圖像易受外部環境及光線干擾；對視頻中視覺識別目標的定位需對大量信息進行處理才能夠實現，因此這種著艦方式對解算控制系統要求高。此外，這種降落方式由于缺少降落緩沖裝置，易造成無人機與船體間直接碰撞而造成損壞。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種無人機隨動著艦方法以及無人機隨動著艦系統。

首先，為實現上述目的，提出一種無人機隨動著艦方法，步驟包括：第一步，艦載無人機接收GPS觀測站的定位信息，并根據該定位信息返航飛行；第二步，在返航飛行至標簽通訊區域范圍內時，所述艦載無人機的機載定位標簽建立與局域無線電定位基站的通訊連接；第三步，所述艦載無人機根據與局域無線電定位基站的通訊獲得其相對降落緩沖裝置的位置與高度，依據該位置和高度調整飛行狀態至降落要求后進行降落。

可選的，上述的方法中，所述第一步中，在返航飛行至艦船上方后，所述第一步中，在返航飛行至艦船上方后，所述艦載無人機在接收所述定位信息調整飛行狀態的同時還由固定翼模式轉換成旋翼模式，逐漸降低飛行高度，并保持其與所述艦船運動狀態同步。

可選的，上述的方法中，轉換成旋翼模式后，所述艦載無人機以旋翼模式，通過多組旋翼驅動而跟隨所述艦船移動，所述多組旋翼的驅動使得所述艦載無人機在水平方向上保持與所述降落緩沖裝置的相對位置不變的情況下，逐漸降低所述艦載無人機的高度。

可選的，上述的方法中，所述第三步中，所述艦載無人機相對降落緩沖裝置的位置與高度通過如下的步驟計算獲得：步驟c1，所述艦載無人機分別與至少3個局域無線電定位基站通訊，獲得其相對各局域無線電定位基站的距離分別為ρ_i，i≥3表示局域無線電定位基站的標號；所述距離其中，(X_i,Y_i,Z_i)為第i個局域無線電定位基站的直角坐標系位置，(x,y,z)為機載定位標簽的直角坐標系位置。步驟c2，將所述距離進行線性化，計算得到線性化方程：其中，i≥3,j≥3,i≠j，將所述線性化方程進行最小二乘解計算，即可確定機載定位標簽與局域無線電定位基站之間在直角坐標系下的相對位置關系步驟c3，根據所述機載定位標簽與局域無線電定位基站之間的相對位置關系對應獲得所述艦載無人機相對降落緩沖裝置的位置與高度。