[發明專利]一種垂直起降無人機機場的自動控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110282729.2
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113190048B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 劉貞報;王開;趙聞
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 崔方方

本發明公開了一種垂直起降無人機機場的自動控制系統及方法，屬于無人機控制領域。本發明的垂直起降無人機機場的自動控制系統及方法，自動機場用于發射波束引導無人機降落；機場控制系統用于接收無人機的狀態報告碼，并發送應答碼；無人機用于發送狀態報告碼，并根據應答碼、自動機場的導航標志點和停機坪上方特定頻率信號自動識別下一航路點。本發明的無人機根據波束形成的航道自行判定和校準航跡，解決了無人機起降階段過度依賴人力的問題。本發明實現了起降全過程的自動化，無人機適用于沙漠、山脈等不利于人員長期駐扎的地區。

技術領域

本發明屬于無人機控制領域，尤其是一種垂直起降無人機機場的自動控制系統及方法。

背景技術

現有的垂直起降無人機，包括多旋翼無人機等，多采用人工手動操縱降落或者依賴圖像識別技術尋找降落位置的方式實現降落。人工操縱是目前最為常用的方式，依賴于人工操縱的無人機在應對突發狀況上具有明顯的優勢，執行任務過程中的靈活性更強。然而，采用人工手動操縱降落的方式消耗了一定的人力資源，在一些不利于人員駐守的任務區，人工手動操作的難度會進一步加大。垂直起降無人機的定點降落過程中的順利進場著陸需要依靠操作人員的經驗，若任務需要多架無人機協同執行，則需要數量對等的操作人員進行操作起降，還需要人工的空中交通管制系統予以輔助，不利于無人機的集群化執行任務。

圖像識別技術是目前較常用的智能化無人機自動著陸技術，通過識別無人機正下方的地形圖、降落點標志等來確定無人機的降落地點，從而自動操縱無人機實現自動著陸，因此運用圖像識別技術可以實現單架無人機的精準起降，克服了人工操縱降落的人員依賴問題。然而單純這種方法在一些特定不利天氣下也難以保證無人機安全降落，首先，在室外工作環境下，受霧霾等不利天氣影響，在高于一定高度飛行時，無人機難以清楚的識別到無人機正下方的地形圖，需要降低飛行高度來識別圖像，但過低的飛行高度也同樣嚴重影響飛航安全。其次，室外環境易于發生變化，如果單獨使用圖像識別技術操縱垂直起降無人機，則需要定期對機場以及航路點進行圖像采集，并定期更新無人機數據庫，這同樣造成了無人機實際起降過程中的不便。此外，當無人機完全偏離航路時將無法識別地表目標，若將該地區全部地理圖像全部錄入數據庫，則更新數據庫的成本過于高昂，使無人機的經濟性下降。

目前無人機尚無大規模應用的無人機機場自動控制系統設計方案，在同類無人機的降落方案上來看，目前多采用人工操縱起降的方法。這種方法需要與飛行器對等數目的無人機駕駛員針對無人機進行操縱，此外，還需要考慮到駕駛員與飛行器之間的人機交互問題，在無人機機場系統設計與實現上均存在人力物力的不必要消耗情況，尤其在戈壁、高原等不適宜人員駐留的任務執行區域，對人員提供生產生活保障也將牽制大量資源。