[發(fā)明專利]復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110400285.8
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113110529B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郁麒麟;李付庭;夏長權(quán);郭林煬;肖駿馳;薛健;范一鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇天寧光子科技有限公司
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06;G05D1/10
• 代理公司: 揚(yáng)州市蘇為知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32283
• 代理人: 葛軍

1.一種復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)，其特征在于：包括設(shè)于著降平臺上的艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)和設(shè)于無人機(jī)上的機(jī)載激光導(dǎo)航跟蹤子系統(tǒng)，兩個(gè)子系統(tǒng)之間通過激光通信鏈路實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引導(dǎo)航信息的通信；

所述艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)用于搜索鎖定無人機(jī)、測定無人機(jī)的三維位置以及向無人機(jī)發(fā)射導(dǎo)引光束和通信光束；

所述機(jī)載激光導(dǎo)航跟蹤子系統(tǒng)用于接收艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)發(fā)送的導(dǎo)引光束和通信光束信號，并根據(jù)信號，測定本無人機(jī)相對于著降平臺的位置，同時(shí)用于接收艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)發(fā)送的各種信息與控制指令；

所述機(jī)載激光導(dǎo)航跟蹤子系統(tǒng)綜合各種信息和控制指令，規(guī)劃返航路線，確定導(dǎo)航著降控制律；

所述機(jī)載激光導(dǎo)航跟蹤子系統(tǒng)包括激光跟蹤與信息接收器、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、激光高度計(jì)、視頻系統(tǒng)、導(dǎo)航控制系統(tǒng)與飛控機(jī)構(gòu)；

所述激光跟蹤與信息接收器用于接收艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)發(fā)射的導(dǎo)引光束和通信光束信號，并根據(jù)導(dǎo)引光束方向與位置，測定本機(jī)相對于艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)的位置，同時(shí)對通信光束信號進(jìn)行譯碼；

所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)用于測定本機(jī)的航向與姿態(tài)；

所述激光高度計(jì)用于測定本機(jī)的高度；

所述視頻系統(tǒng)用于采集著降平臺圖像，并對著降平臺的著降位置進(jìn)行識別；

所述飛控機(jī)構(gòu)用于無人機(jī)的飛控；

所述導(dǎo)航控制系統(tǒng)用于對激光跟蹤與信息接收器測定的本機(jī)相對于艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引子系統(tǒng)的位置信息、接收的控制指令、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)測定的本機(jī)航向與姿態(tài)信息、激光高度計(jì)測定的本機(jī)高度信息以及視頻系統(tǒng)的著降平臺著降位置信息進(jìn)行綜合，并生成控制指令；飛控機(jī)構(gòu)按照導(dǎo)航控制系統(tǒng)發(fā)送的控制指令，控制無人機(jī)飛行與著降。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)，其特征在于：所述艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)包括激光雷達(dá)、定位定向系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，

所述激光雷達(dá)用于發(fā)射導(dǎo)引光束、通信光束和測量無人機(jī)的距離；

所述定位定向系統(tǒng)用于測定無人機(jī)的方位、方向與相對艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)的俯仰角度；

所述激光雷達(dá)和定位定向系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)通信；

所述控制系統(tǒng)用于對無人機(jī)距離數(shù)據(jù)、方位、方向與俯仰角度數(shù)據(jù)綜合變換，形成無人機(jī)坐標(biāo)系表達(dá)的三維位置數(shù)據(jù)，并控制激光雷達(dá)的激光發(fā)射器將三維位置數(shù)據(jù)發(fā)送給無人機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)，其特征在于：所述激光雷達(dá)通過導(dǎo)引光束和通信光束發(fā)送的內(nèi)容包括：艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)ID與坐標(biāo)數(shù)據(jù)、無人機(jī)與著降平臺之間的距離值、著降平臺種類與狀態(tài)信息、著降平臺周圍環(huán)境與氣候信息、返航無人機(jī)的位置信息、友機(jī)位置信息，邀請著降信息、中繼轉(zhuǎn)發(fā)信息、戰(zhàn)場態(tài)勢信息；飛控參數(shù)重置指令、著降平臺調(diào)配指令、多機(jī)導(dǎo)航著降協(xié)同指令、風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避指令、失效干預(yù)指令、應(yīng)急處理指令；這些信息可單獨(dú)發(fā)射，也可任意種組合發(fā)射。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)，其特征在于：所述激光雷達(dá)包括激光發(fā)射器、掃描機(jī)構(gòu)、激光接收器和信號處理控制器，

所述激光發(fā)射器用于發(fā)射導(dǎo)引光束、通信光束和測距光束；

所述掃描機(jī)構(gòu)用于對激光束方向的控制；

所述激光接收器用于接收無人機(jī)反射的回波信號；

所述信號處理控制器用于計(jì)算無人機(jī)距離，對激光束進(jìn)行編碼，控制激光發(fā)射器發(fā)送各種信息與控制指令，控制掃描機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)，其特征在于：所述激光雷達(dá)為掃描激光雷達(dá)或非掃描激光雷達(dá)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)，其特征在于：所述激光雷達(dá)發(fā)射的導(dǎo)引光束、測距光束和通信光束，為同一條光束，或在時(shí)間和空間上的不同光束；不同光束編同一種碼，或編不同的碼。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)，其特征在于：所述艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)可多個(gè)配置在著降平臺的不同位置，組成無人機(jī)導(dǎo)航著降網(wǎng)絡(luò)。