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一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法

阅读：627发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，包括自动起飞和自动着舰两部分，自动起飞包括如下过程：起飞准备、垂直起飞阶段、转换阶段；自动着陆包括四个阶段，分别为：过渡点阶段、调整航线阶段、转换阶段及降落阶段。解决了现有舰载多旋翼无人机航程不足、航速较慢的问题。，下面是一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，其特征在于：包括自动起飞和自动着舰两部分，自动起飞包括如下过程：起飞准备、垂直起飞阶段、转换阶段；
自动着陆包括四个阶段，分别为：过渡点阶段、调整航线阶段、转换阶段及降落阶段。
2.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，其特征在于：所述垂直起飞阶段的的具体过程为：
飞行器进入MR姿态遥控模式，飞行器通过俯仰、滚转、偏航3通道不断调整姿态、当飞机到达适当高度后可进入起飞转换阶段。
3.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，其特征在于：所述转换阶段的具体过程为：
在悬停的情况下，调整飞机的机头朝向，多旋翼油门回归中立位保持高度保持状态；逐渐增大固定翼油门到90％，此时无人机将沿着当前航向保持当前高度进行加速；加速过程中多旋翼系统将会根据速度进行油门自动减小以达到纵向升力平衡；当控诉达到转换阈值时，多旋翼动力系统关闭，飞机心如FW模式，转换完成。
4.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，其特征在于：所述过渡点阶段的具体过程为：
进入降落阶段控制后，若当前高度与降落航线高度一致，飞行器将不进入过渡点调整高度，直接前往降落航线进入点；若当前飞行高度高于降落航线高度，飞行器会保持当前高度前往过渡点，到达过渡点后盘旋降低高度至降落航线高度后进入降落航线进入点；若当前高度低于降落航线高度，飞行器在前往过渡点的过程中以立即升降爬高，如到达过渡点时已爬升到降落航线高度，则直接进入降落航线进入点，否则将在过渡点盘旋爬高，爬升到高度后进入降落航线。
5.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，其特征在于：所述调整航线阶段的具体过程为：
当飞行高度满足降落航线高度后，飞行器在进入点半径范围以后，转弯并调整航向，空速，为转换阶段做准备。
6.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，其特征在于：所述转换阶段的具体过程为：
降落航线最后一个航点为模式转换点，当飞行器以预设高度、速度进入降落转换点的航点半径范围内，将会进行模式转换：多旋翼动力系统将会启动，固定翼动力将会停止，飞行器减速并进入多旋翼归航降落阶段；根据飞行器的性能不同，转换并减速直至可以完全悬停所需要的减速距离不同，建议将所需转换距离设置为降落转换点的航点半径，以尽可能保证飞行器完减速并可以悬停时，正好可以到达降落点位置。
7.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，其特征在于：所述降落阶段的具体过程为：
飞行器进入多旋翼归航降落阶段后，将会自动飞至降落点上空，悬停3s后，执行降落；
距离地面15m以上将会按照1.5m/s进行下降，距离地面15m至5m范围，将会梯度逐步减速至
0.5m/s，距离地面5m以下将会按照0.5m/s进行下降。直至降落至地面，检测安全降落后，自动停止所有动力输出，进入待飞模式，完成降落。

说明书全文

一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于航空航天科学技术领域，涉及一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法。

背景技术

[0002] 垂直起降复合翼无人机，具有起降空间小、载重量较高、起降时间短等巨大优势，适用于甲板面积较小的护卫舰种；在该类型无人机的使用过程中，将会存在多旋翼模式，固定翼模式以及模式过渡转换三种主要状态。将飞行模式根据性质区分为MR类型和FW类型(MR：MultiRotor多旋翼，FW：FixedWing固定翼)。起飞和降落阶段无人机将采用MR模式，依靠四个涵道的电机输出功率来调整飞机的飞行姿态，已达到垂直起降的目的；巡航阶段无人机多旋翼动力通道输出为0，依靠固定翼动力通道的油门输出推力，以及通过舵面偏转产生启动力矩调整飞机的姿态。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，解决了现有舰载多旋翼无人机航程不足、航速较慢的问题。

[0004] 本发明所采用的技术方案是，一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，具体包括如下步骤：

[0005] 包括自动起飞和自动着舰两部分，自动起飞包括如下过程：起飞准备、垂直起飞阶段、转换阶段；

[0006] 自动着陆包括四个阶段，分别为：过渡点阶段、调整航线阶段、转换阶段及降落阶段。

[0007] 本发明的特点还在于：

[0008] 垂直起飞阶段的的具体过程为：

[0009] 飞行器进入MR姿态遥控模式，飞行器通过俯仰、滚转、偏航3通道不断调整姿态、当飞机到达适当高度后可进入起飞转换阶段。

[0010] 转换阶段的具体过程为：

[0011] 在悬停的情况下，调整飞机的机头朝向，多旋翼油门回归中立位保持高度保持状态；逐渐增大固定翼油门到90％，此时无人机将沿着当前航向保持当前高度进行加速；加速过程中多旋翼系统将会根据速度进行油门自动减小以达到纵向升力平衡；当控诉达到转换阈值时，多旋翼动力系统关闭，飞机心如FW模式，转换完成。

[0012] 过渡点阶段的具体过程为：

[0013] 进入降落阶段控制后，若当前高度与降落航线高度一致，飞行器将不进入过渡点调整高度，直接前往降落航线进入点；若当前飞行高度高于降落航线高度，飞行器会保持当前高度前往过渡点，到达过渡点后盘旋降低高度至降落航线高度后进入降落航线进入点；若当前高度低于降落航线高度，飞行器在前往过渡点的过程中以立即升降爬高，如到达过渡点时已爬升到降落航线高度，则直接进入降落航线进入点，否则将在过渡点盘旋爬高，爬升到高度后进入降落航线。

[0014] 调整航线阶段的具体过程为：

[0015] 当飞行高度满足降落航线高度后，飞行器在进入点半径范围以后，转弯并调整航向，空速，为转换阶段做准备。

[0016] 转换阶段的具体过程为：

[0017] 降落航线最后一个航点为模式转换点，当飞行器以预设高度、速度进入降落转换点的航点半径范围内，将会进行模式转换：多旋翼动力系统将会启动，固定翼动力将会停止，飞行器减速并进入多旋翼归航降落阶段；根据飞行器的性能不同，转换并减速直至可以完全悬停所需要的减速距离不同，建议将所需转换距离设置为降落转换点的航点半径，以尽可能保证飞行器完减速并可以悬停时，正好可以到达降落点位置。

[0018] 降落阶段的具体过程为：

[0019] 飞行器进入多旋翼归航降落阶段后，将会自动飞至降落点上空，悬停3s后，执行降落；距离地面15m以上将会按照1.5m/s进行下降，距离地面15m至5m范围，将会梯度逐步减速至0.5m/s，距离地面5m以下将会按照0.5m/s进行下降。直至降落至地面，检测安全降落后，自动停止所有动力输出，进入待飞模式，完成降落。

[0020] 本发明的有益效果是：本发明采取多种模态切换的方式，实现了将旋翼机无起降距离限制的优点与固定翼高航速的优点相结合。所有的模态切换都可以通过地面站进行操作和监控。

具体实施方式

[0021] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0022] 本发明一种舰载垂直起降侦察较射无人机起降控制方法，包括自动起飞和自动着舰两部分，具体包括如下步骤：

[0023] 步骤1，自动起飞；

[0024] 步骤1.1，起飞准备：舵机和固定翼动力不会执行输出动作，PWM1～4号通道输出最小脉宽(多旋翼4电机进入怠速模式)。不会执行增稳或飞行动作，舵机和固定翼动力系统无输出。

[0025] 舵面控制处于中位值；多旋翼油门处于卸载值；固定翼油门处于最小值；

[0026] 步骤1.2，垂直起飞阶段：飞行器进入MR姿态遥控模式，飞行器通过俯仰、滚转、偏航3通道不断调整姿态、当飞机到达适当高度后可进入起飞转换阶段。

[0027] 逐步增大多旋翼动力，固定翼油门处于最低位，通过4个旋翼电机差动输出调整无人机姿态。逐步上升到给地高度。

[0028] 步骤1.3，转换阶段：在悬停的情况下，调整飞机的机头朝向，多旋翼油门回归中立位保持高度保持状态。逐渐增大固定翼油门到90％以上，此时无人机将沿着当前航向保持当前高度进行加速；加速过程中多旋翼系统将会根据速度进行油门自动减小以达到纵向升力平衡。当控诉达到转换阈值时，多旋翼动力系统关闭，飞机心如FW模式，转换完成。

[0029] 多旋翼四电机差动调整航向，之后维持定高度，逐步增大固定翼油门，无人机速度增加，为维持纵向升力平衡逐渐减小旋翼动力。

[0030] 步骤2，自动着陆；

[0031] 混合翼降落航线必须为6个航点。整个降落航线主要分为四个阶段：过渡点阶段、调整航线阶段、转换阶段、降落阶段。

[0032] 过渡点阶段：

[0033] 进入降落阶段控制后，若当前高度与降落航线高度一致，飞行器将不进入过渡点(航点2、3)调整高度，直接前往降落航线进入点；若当前飞行高度高于降落航线高度，飞行器会保持当前高度前往过渡点，到达过渡点后盘旋降低高度至降落航线高度后进入降落航线进入点(航点4)；若当前高度低于降落航线高度，飞行器在前往过渡点的过程中以立即升降爬高，如到达过渡点时已爬升到降落航线高度，则直接进入降落航线进入点，否则将在过渡点盘旋爬高，爬升到高度后进入降落航线。

[0034] (2)调整航线阶段

[0035] 当飞行高度满足降落航线高度后，飞行器在进入点半径范围以后，转弯并调整航向，空速，为转换阶段做准备。

[0036] (3)转换阶段

[0037] 降落航线最后一个航点为模式转换点，当飞行器以预设高度、速度进入降落转换点的航点半径范围内，将会进行模式转换：多旋翼动力系统将会启动，固定翼动力将会停止，飞行器减速并进入多旋翼归航降落阶段。根据飞行器的性能不同，转换并减速直至可以完全悬停所需要的减速距离不同，建议将所需转换距离设置为降落转换点的航点半径，以尽可能保证飞行器完减速并可以悬停时，正好可以到达降落点位置。

[0038] (4)降落阶段

[0039] 飞行器进入多旋翼归航降落阶段后，将会自动飞至降落点上空，悬停3s(可设置)后，执行降落；距离地面15m以上将会按照1.5m/s(可设置)进行下降，距离地面15m至5m范围，将会梯度逐步减速至0.5m/s(可设置)，距离地面5m以下将会按照0.5m/s(可设置)进行下降。直至降落至地面，检测安全降落(约3s)后，自动停止所有动力输出，进入待飞模式，完成降落。

[0040] 该模式的降落过程，需要GNSS 信号支持，多旋翼将会返回起飞点后再执行降落，最综将会降落在起飞位置处，如果降落过程中出现大风干扰，将会进行位置修正，如果降落过程中出现GNSS信号丢失，将会切换为MR水平降落模式继续完成自动降落。降落至地面并自动检测稳定着陆后，将自动停止动力输出，进入待飞模式。

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