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一种无人机自动引导降落系统

阅读：251发布：2024-02-23

专利汇可以提供一种无人机自动引导降落系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及无人机控制技术领域，尤其一种无人机自动引导降落系统，所述系统包括伺候控制器、GPS 定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机；所述伺候控制器分别与GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机等进行电连接，所述GPS定位器与跟踪运算器进行电连接；所述GPS定位模块实时地将无人机的当前位置信号传送给所述伺候控制器及所述跟踪运算器；所述伺候控制器计算无人机当前位置点与所述存储器保存的待降落捕捉网目标点在同一平面上的偏移量，传送给所述跟踪运算器；所述跟踪运算器根据偏移量做执行补偿与误差跟踪操作。该系统利用实时动态差分GPS技术可精确地自动引导无人机撞网降落。该系统利用实时动态差分GPS技术可精确地自动引导无人机撞网降落，精度较高，操作方便。，下面是一种无人机自动引导降落系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无人机自动引导降落系统，其特征在于，所述系统包括伺候控制器、GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机；
所述伺候控制器分别与GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机进行电连接，所述GPS定位器与跟踪运算器进行电连接；
所述GPS定位模块实时地将无人机的当前位置信号传送给所述伺候控制器及所述跟踪运算器；
所述伺候控制器计算无人机当前位置点与所述存储器保存的待降落捕捉网目标点在同一平面上的偏移量，传送给所述跟踪运算器；
所述跟踪运算器根据偏移量做执行补偿与误差跟踪操作。
2.根据权利要求1所述的无人机自动引导降落系统，其特征在于，所述GPS定位器为一可通过本地伪随机序列发生器产生的PN序列与GPS天机系统传送的PN序列，以获得无人机的经度、纬度、地理高度、时间及东向、北向、天向三个方向的地速数据，并将上述数据传输给所述伺候控制器及所述跟踪运算器的定位器。
3.根据权利要求1所述的无人机自动引导降落系统，其特征在于，所述跟踪运算器接收GPS测得的输入信号，并把误差运算结果即时输出给所述伺候控制器。
4.根据权利要求1所述的无人机自动引导降落系统，其特征在于，所述失控监测器用于实时监测无人机的飞行状态是否失控；所述失控监测器把监测信息即时发送给所述伺候控制器。
5.根据权利要求1所述的无人机自动引导降落系统，其特征在于，所述通信模块对接收到的PN序列和本地序列比较后得到无人机的斜距信号，并将数据解调得到无人机航向及俯仰偏差数传输给所述伺候控制器；所述通信模块，还利用3G/4G无线传输技术进行数据的空中传输。
6.根据权利要求1所述的无人机自动引导降落系统，其特征在于，所述伺候控制器，内置ARM 内核处理器，支持Linux 操作系统及Android操作系统；所述伺候控制器用于依据所述无人机的位置信息与预设航线，控制无人机位于所述预设航线上；所述伺候控制器测量无人机的横滚角、俯仰角和航向角，并采用快速卡尔曼滤波算法推算出无人机的姿态角，生成追踪其轨迹的引导指令及生成相应的电机控制信号。
7.根据权利要求1所述的无人机自动引导降落系统，其特征在于，所述存储器为移动硬盘、SD卡、U盘或者云存储系统，用于记录无人机的飞行状态及飞行故障信息。
8.根据权利要求1所述的无人机自动引导降落系统，其特征在于，所述电机从所述伺候控制器接收电机控制信号，并根据所述电机控制信号的指令执行相应的动力学操作。

说明书全文

一种无人机自动引导降落系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及无人机控制技术领域，尤其涉及一种无人机自动引导降落系统。

背景技术

[0002] 相关技术中的无人飞行控制系统，操作模式通常有手动模式和航线模式。无人机可以按照预先设定的航线自动飞行，这种模式叫做航线模式。无人机撞网回收是一种理想的精确定点回收方式, 特别适合小型固定翼无人机在狭窄回收场地或舰船上使用, 可以认为它是一种零距离回收方式。撞网回收的核心技术在于如何引导无人机准确地飞向捕捉网，从而平稳、准确地实现撞网回收。由于无人机引导降落的研究正处于起步阶段，且因为技术保密不公开等原因，国内外在这一方面公开报道的研究成果较少。

[0003] 目前，国内对撞网回收的无人机精确引导技术的研究应用主要有激光引导、GPS引导和电视跟踪引导等。其中激光引导和电视跟踪引导的最大问题是不能全天候工作，系统复杂；基于GPS的自动降落是目前最常用的解决方法，但常规的GPS引导系统引导精度一般，位置结算较慢，实时性差。撞网回收的回收地点和范围被规定在飞行体大小的约2～3 倍，因此比其它回收方法要求更高的精确度。并且，无人机网降通常需要人工控制无人机撞击捕捉网，难度较高，操作不便。实用新型内容

[0004] 本实用新型为克服上述缺陷而提供了一种基于实时动态差分GPS的无人机自动引导降落系统，该系统解决了需要人工控制的弊端，精度较高，操作方便。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

[0006] 一种基于实时动态差分GPS的无人机自动引导降落系统，包括伺候控制器、GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机；所述伺候控制器分别与GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机等进行电连接，所述GPS定位器与跟踪运算器进行电连接。

[0007] 所述GPS定位器，通过本地伪随机序列发生器产生的PN序列与GPS天机系统传送的PN序列进行滑动互相关捕获算法，获得无人机的经度、纬度、地理高度、时间及东向、北向、天向三个方向的地速等数据，并将上述数据传输给所述伺候控制器及所述跟踪运算器。

[0008] 所述跟踪运算器，接收GPS测得的输入信号，并以理想撞网点为原点的地面坐标系建立基准轨迹，生成并追踪连接规定的起点和终点的最优的航路，利用欧式公式执行GPS引导基准生成轨迹与动态轨迹误差的运算，并把误差运算结果即时输出给所述伺候控制器。

[0009] 所述失控监测器，用于实时监测无人机的飞行状态是否失控，特别是防止在自动回收过程中，无人机脱离基准轨迹或在高度下降变更航路点时的低飞情况下，会有坠机的危险的事故发生；所述失控监测器把监测信息即时发送给所述伺候控制器。

[0010] 所述通信模块，对接收到的PN序列和本地序列比较后得到无人机的斜距信号，并将数据解调得到无人机航向及俯仰偏差数传输给所述伺候控制器；所述通信模块，还利用3G/4G无线传输技术进行数据的空中传输。

[0011] 所述伺候控制器，内置ARM 内核处理器，支持Linux 操作系统及Android操作系统；所述伺候控制器用于依据所述无人机的位置信息与预设航线，控制所述无人机位于所述预设航线上；优选地，所述伺候控制器测量无人机的横滚角、俯仰角和航向角，并采用快速卡尔曼滤波算法推算出无人机的姿态角，生成追踪其轨迹的引导指令及生成相应的电机控制信号，控制所述电机执行相应的动力学操作。

[0012] 所述存储器，为移动硬盘、SD卡、U盘或者云存储系统，用于记录无人机的飞行状态及飞行故障信息。

[0013] 所述电机，从所述伺候控制器接收电机控制信号，并根据所述电机控制信号的指令执行相应的动力学操作。

[0014] 无人机在降落过程中，所述GPS定位模块实时地将无人机的当前位置信号传送给所述伺候控制器及所述跟踪运算器，所述伺候控制器计算无人机当前位置点与所述存储器保存的待降落捕捉网目标点在同一平面上的偏移量，传送给所述跟踪运算器；所述跟踪运算器根据偏移量做执行补偿与误差跟踪操作；所述伺候控制器根据所述跟踪运算器的反馈数据，通过所述电机控制无人机的飞行姿态。重复上述步骤，直至无人机精确降落到捕捉网，收回无人机。所述失控监测器，用于实时监测无人机的飞行状态是否失控，并把监测信息即时发送给所述伺候控制器。所述通信模块将监控信息及飞行数据通过无线传输方式进行空中传输。

[0015] 有益效果：

[0016] 一种无人机自动引导降落系统，所述系统包括伺候控制器、GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机；所述伺候控制器分别与GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机等进行电连接，所述GPS定位器与跟踪运算器进行电连接；所述GPS定位模块实时地将无人机的当前位置信号传送给所述伺候控制器及所述跟踪运算器；所述伺候控制器计算无人机当前位置点与所述存储器保存的待降落捕捉网目标点在同一平面上的偏移量，传送给所述跟踪运算器；所述跟踪运算器根据偏移量做执行补偿与误差跟踪操作。该系统利用实时动态差分GPS技术可精确地自动引导无人机撞网降落。附图说明

[0017] 用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

[0018] 图1是本实用新型的一种基于实时动态差分GPS的无人机自动引导降落系统的结构示意图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，这是本实用新型的较佳实施例。

[0020] 如图1所示，本实用新型的一种基于实时动态差分GPS的无人机自动引导降落系统，包括伺候控制器、GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机；所述伺候控制器分别与GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机等进行电连接，所述GPS定位器与跟踪运算器进行电连接。

[0021] 所述GPS定位器，通过本地伪随机序列发生器产生的PN序列与GPS天机系统传送的PN序列进行滑动互相关捕获算法，获得无人机的经度、纬度、地理高度、时间及东向、北向、天向三个方向的地速等数据，并将上述数据传输给所述伺候控制器及所述跟踪运算器。

[0022] 所述跟踪运算器，接收GPS测得的输入信号，并以理想撞网点为原点的地面坐标系建立基准轨迹，生成并追踪连接规定的起点和终点的最优的航路，利用欧式公式执行GPS引导基准生成轨迹与动态轨迹误差的运算，并把误差运算结果即时输出给所述伺候控制器。

[0023] 所述失控监测器，用于实时监测无人机的飞行状态是否失控，特别是防止在自动回收过程中，无人机脱离基准轨迹或在高度下降变更航路点时的低飞情况下，会有坠机的危险的事故发生；所述失控监测器把监测信息即时发送给所述伺候控制器。

[0024] 所述通信模块，对接收到的PN序列和本地序列比较后得到无人机的斜距信号，并将数据解调得到无人机航向及俯仰偏差数传输给所述伺候控制器；所述通信模块，还利用3G/4G无线传输技术进行数据的空中传输。

[0025] 所述伺候控制器，内置ARM内核处理器，支持Linux操作系统及Android操作系统；所述伺候控制器用于依据所述无人机的位置信息与预设航线，控制所述无人机位于所述预设航线上；优选地，所述伺候控制器测量无人机的横滚角、俯仰角和航向角，并采用快速卡尔曼滤波算法推算出无人机的姿态角，生成追踪其轨迹的引导指令及生成相应的电机控制信号，控制所述电机执行相应的动力学操作。

[0026] 所述存储器，为移动硬盘、SD卡、U盘或者云存储系统，用于记录无人机的飞行状态及飞行故障信息。

[0027] 所述电机，从所述伺候控制器接收电机控制信号，并根据所述电机控制信号的指令执行相应的动力学操作。

[0028] 无人机在降落过程中，所述GPS定位模块实时地将无人机的当前位置信号传送给所述伺候控制器及所述跟踪运算器，所述伺候控制器计算无人机当前位置点与所述存储器保存的待降落捕捉网目标点在同一平面上的偏移量，传送给所述跟踪运算器；所述跟踪运算器根据偏移量做执行补偿与误差跟踪操作；所述伺候控制器根据所述跟踪运算器的反馈数据，通过所述电机控制无人机的飞行姿态。重复上述步骤，直至无人机精确降落到捕捉网，收回无人机。所述失控监测器，用于实时监测无人机的飞行状态是否失控，并把监测信息即时发送给所述伺候控制器。所述通信模块将监控信息及飞行数据通过无线传输方式进行空中传输。

[0029] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

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