[發明專利]一種折疊翼無人機空中投放控制系統設計方法

有效

• 申請號: 202110620166.3
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113277063B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 李彤;張敬;朱德糠;楊鈞
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: B64C1/30
• 分類號: B64C1/30;B64D17/62;B64D17/80
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王智紅

本發明屬于無人機控制系統技術領域，提供一種折疊翼無人機空中投放控制系統設計方法。控制系統硬件選用小型化PixHawk 4Mini平臺，小型折疊翼采用左右兩平尾舵機控制面布局分別連接飛行控制系統的CH1通道和CH2通道，通過舵機混控控制無人機俯仰和滾轉，偏航則利用雙垂尾實現自穩定；尾推電機通過電調連接至CH3通道進行油門控制；傘降開關和折疊展開動作機構分別通過連接飛行控制系統CH5通道和CH6通道進行驅動；控制系統軟件在PX4飛控架構基礎上進行二次開發，在其操作系統進程隊列中集成了折疊展開模塊和傘降任務模塊，并調整了姿態控制參數和舵機混控參數；本發明基于PX4飛控架構二次開發，能夠最大限度降低開發成本和時間，且易于物理實現和改型調試。

技術領域

本發明屬于無人機控制系統技術領域，具體涉及一種折疊翼無人機空中投放控制系統設計方法。

背景技術

傳統固定翼無人機集群通常采用滑跑起飛，不僅起飛時間長且對場地和跑道依賴較高。相比而言，基于變結構方式的折疊翼無人機采用地面發射裝置彈射起飛，在減小存放空間的同時亦能達到快速部署要求，例如美國海軍LOCUST項目“郊狼”無人機。

然而根據經驗統計數據，小型無人機的航程與巡航速度往往受無人機允許起飛重量與最大載荷約束限制，單一的小型無人機集群無法有效在飛行任務半徑和費效成本方面達到平衡。因此，在沒有可靠陸基或海基著陸點時，為實現低費效比要求和長遠距離飛行任務，空中投放與回收小型折疊翼無人機集群是在復雜環境中最簡易和最低成本的解決方案。美軍DARPA的“小精靈”項目正是由此而來，通過大型運輸機長距離安全運輸并投放“小精靈”折疊翼無人機，實現了低成本無人機百公里級作戰半徑，同時通過回收進一步減小損耗，提高任務靈活性。

目前，固定翼無人機對折疊翼無人機的空中投放技術仍處在探索階段，折疊翼無人機被投放至自主飛行過程中內外擾動多，動態特性較為復雜。因此，飛行控制系統設計是保證無人機在投放后自主折疊展開并完成飛行任務的關鍵技術，但其在商業市場的應用基本上處于空白狀態，現階段的無人機飛行控制系統設計僅能滿足常規起降的飛行任務需求。

發明內容

本發明是一種折疊翼無人機空中投放控制系統設計方法，解決折疊翼無人機空中投放條件下自主折疊展開且穩定可靠飛行的技術問題。

為達到上述目的，解決相應的技術問題，本發明提供一種折疊翼無人機空中投放飛行控制系統設計方法，具體的技術方案如下：

控制系統硬件選用小型化PixHawk 4Mini平臺，其中數傳電臺、GPS天線、遙控器接收機以及電源模塊按照常規方式和接口進行連接,小型折疊翼采用左右兩平尾舵機控制面布局分別連接飛行控制系統的CH1通道和CH2通道，通過舵機混控控制無人機俯仰和滾轉，偏航則利用雙垂尾實現自穩定；

尾推電機通過電調連接至CH3通道進行油門控制，并利用電調內置UBEC為執行機構和動作機構供電；傘降開關和折疊展開動作機構分別通過連接飛行控制系統CH5通道和CH6通道進行驅動；

小型折疊翼無人機統一使用數字舵機，同時舵機布線采用集束式，以滿足執行機構和動作機構的抗干擾要求；

折疊翼無人機的空中投放裝置采用冷發射方式，利用伺服舵機進行縱向限位，并通過彈簧將小型折疊翼無人機從發射筒沿導軌向后彈出；

控制系統軟件在PX4飛控架構基礎上進行二次開發，在其操作系統進程隊列中集成了折疊展開模塊和傘降任務模塊，并調整了姿態控制參數和舵機混控參數；