[發(fā)明專利]適應于復雜環(huán)境下的四旋翼無人機空中快速高效回收方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110580173.5
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113377130B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設計）人: 王偉;孫黎明;王江;宋韜;王雨辰;王輝;陶宏
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 北京康思博達知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;范國鋒

本發(fā)明公開了一種適應于復雜環(huán)境下的四旋翼無人機空中快速高效回收方法，該方法中通過載機攜帶捕網(wǎng)對四旋翼無人機進行回收，所述捕網(wǎng)平時存儲在載機腹部，當載機到達回收區(qū)域后，將捕網(wǎng)釋放出來，由載機攜帶捕網(wǎng)前飛或者懸停，四旋翼無人機識別出載機即捕網(wǎng)的位置，并獲得自身與捕網(wǎng)之間的相對位置和相對速度，進而根據(jù)期望角度控制四旋翼無人機自身撞入到捕網(wǎng)內(nèi)，通過在四旋翼無人機上設置防護柵欄確保四旋翼無人機的旋翼不會攪到捕網(wǎng)上，確保四旋翼無人機的安全順利回收。

技術領域

本發(fā)明涉及小型無人機的快速回收臨技術領域，具體涉及一種適應于復雜環(huán)境下的四旋翼無人機空中快速高效回收方法。

背景技術

隨著新型傳感器技術的發(fā)展和有效載荷的約束，大型無人機系統(tǒng)成本持續(xù)上漲，而中小型無人機將以更低的作戰(zhàn)成本提供更為有力的支持，并進一步支持編組、蜂群、忠誠僚機等新的作戰(zhàn)概念。

四旋翼無人機具有結構簡單、體積小、飛行姿態(tài)控制精準、飛行噪聲小、有效載荷高、操控原理簡單等優(yōu)勢，在目前無人機編隊、蜂群作戰(zhàn)理念等多機協(xié)同任務迅速發(fā)展的大環(huán)境下，正發(fā)揮越來越重要的作用。針對小型四旋翼執(zhí)行多機協(xié)同任務后的快速回收問題的研究也被搬上日程。

無人機在執(zhí)行任務結束后，都通過不同的方式進行回收再利用以更充分實現(xiàn)它的價值。無人機回收技術對于提高無人機可靠性和作戰(zhàn)靈活性具有重大意義。除了常規(guī)的地面滑跑降落和垂直降落等，世界各國采用的無人機回收方式可分為降落傘回收、繩鉤(撞線、天鉤)回收、撞網(wǎng)回收等。

降落傘回收具有結構簡單、回收場地要求不高、可重復使用以及成本低廉等優(yōu)點，是使用較多的一種回收方式。然而，由于降落傘回收技術核心是讓無人機在空中減速飄落下來，因此無法滿足快速回收和精確回收的應用場景。

繩鉤回收是在撞網(wǎng)基礎上發(fā)展起來的。一般包括撞線回收和天鉤回收；繩鉤回收結構比較簡單，一般用于回收體積比較小和質(zhì)量比較輕的固定翼無人機。繩鉤回收技術目前是針對小型無人機的一種重要的回收方式，但是繩鉤回收技術存在效率不高、對無人機的控制精準度要求較高等弊病。

傳統(tǒng)的撞網(wǎng)回收特別適合在艦船上回收小型無人機。其核心技術在于引導無人機準確地飛向攔阻網(wǎng)，觸網(wǎng)后柔和地吸收能量，從而平穩(wěn)、準確地實現(xiàn)撞網(wǎng)回收。但是傳統(tǒng)撞網(wǎng)回收應用于四旋翼無人機時螺旋槳和網(wǎng)容易產(chǎn)生干涉。

另外，目前主流的空中回收技術都是令無人機和在地面或者艦船上固定的回收機構進行觸碰，這類場景中回收機構靜止不動或者移動緩慢，類似于無人機與靜態(tài)合作目標的交會，這一方式比較簡單，對無人機的控制精度要求低，但是也限制了無人機空中回收的使用場景，回收結束后無法迅速離開回收區(qū)域，這類回收方式在城市、山地、濕地等不滿足快速回收條件的環(huán)境或者叢林、水面、農(nóng)田等不具備降落回收場地的環(huán)境中無法使用，無法滿足執(zhí)行編隊、集群等任務后無人機的快速、高效回收。

由于上述原因，本發(fā)明人對現(xiàn)有無人機快速回收方法做了深入研究，以期待設計出一種能夠解決上述問題的適應于復雜環(huán)境下的四旋翼無人機空中快速高效回收方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研究，設計出一種適應于復雜環(huán)境下的四旋翼無人機空中快速高效回收方法，該方法中通過載機攜帶捕網(wǎng)對四旋翼無人機進行回收，所述捕網(wǎng)平時存儲在載機腹部，當載機到達回收區(qū)域后，將捕網(wǎng)釋放出來，由載機攜帶捕網(wǎng)前飛或者懸停，四旋翼無人機識別出載機即捕網(wǎng)的位置，并獲得自身與捕網(wǎng)之間的相對位置和相對速度，進而根據(jù)期望角度控制四旋翼無人機自身撞入到捕網(wǎng)內(nèi)，通過在四旋翼無人機上設置防護柵欄確保四旋翼無人機的旋翼不會攪到捕網(wǎng)上，確保四旋翼無人機的安全順利回收，從而完成本發(fā)明。

具體來說，本發(fā)明的目的在于提供一種適應于復雜環(huán)境下的四旋翼無人機空中快速高效回收方法，該方法包括如下步驟：

S1，通過載機攜帶捕網(wǎng)到達回收區(qū)域；

S2，四旋翼無人機識別載機并獲得捕網(wǎng)位置；