基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置及方法
专利汇可以提供基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 微波 引导的固定翼无人机自主降落控制装置及方法，控制装置包括多个地面站 节点 以及微波接收处理单元；地面站节点包括微波发送处理单元和电源管理模 块 ，电源管理模块为微波发送处理单元供电；地面站节点用于接收无人机的发出的 信号 ，并将地面信号发回给无人机；微波接收单元安装在固定翼无人机的前端，接收并处理信号，并产生相应动作调整飞机 姿态 。控制方法是：获取多个当前无人机与跑道所置节点之间的通信信号强度，解算出固定翼无人机当前航向与进近跑道的偏差 角 ，判断无人机是否与跑道对准，如果未对准跑道，给出调整数据。本发明可以实现根据固定翼无人机降落状态调整无人机对准跑道，最大限度提高无人机降落的成功率。，下面是基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置的控制方法，该装置包括多个地面站节点以及微波接收处理单元，所述地面站节点包括微波发送处理单元和电源管理模块，所述电源管理模块为微波发送处理单元供电；所述地面站节点用于接收固定翼无人机的发出的信号，并将地面信号发回给无人机；各个地面发送节点固定在地面装置上以保证微波发送处理单元的天线垂直与水平面；所述微波接收处理单元安装在固定翼无人机的前端，用于接收并处理信号，并产生相应动作调整飞机姿态，其特征在于，控制方法包括下述步骤：
(1)固定翼无人机起飞前，第一微处理器测量内置锂电池电压，若电压过低则发出装置失效预警；
(2)固定翼无人机起飞前，校准双向气泡式水平仪支架，使得各个节点天线垂直于水平面，获得最佳发射性能；
(3)固定翼无人机起飞后，定时发送信号，直到所发送信号收到接收应答，切换为一直发送信号；
(4)对地面站1号和2号节点发送过来的信号，检测信号的接收强度并提取出所搭载的信息，计算出固定翼无人机当前与跑道中线的误差量，并采用控制算法计算得出调整参数；
(5)基于步骤(3)，固定翼无人机将所计算出来的数据发送到地面控制单元，地面控制单元可产生控制信号，控制固定翼无人机动作；
(6)基于步骤(4)，固定翼无人机处于下降过程中，对于地面3号节点和4号节点发送出来的信号，检测信号的接收强度并提取所搭载的信息，并结合1号节点和2号节点的数据，采用数字滤波和数据融合的方法，计算出固定翼无人机当前与跑道的偏差角和当前下落过程中所期望的速度，并给出调整参数；
(7)基于步骤(5)，如果遇到突发事件，地面控制单元可以发出警告信号，让无人机结束进近，避免事故的发生；
(8)基于步骤(6)，固定翼无人机可以由自身搭载的的微处理器给出调整指令，通过控制模块，控制无人机做出相应动作；
(9)基于步骤(7)，如果固定翼无人机平稳在跑道上滑行并停下，判定着陆成功。
2.根据权利要求1所述基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中，控制算法的方法采用PID算法或模糊控制算法，其具体计算调整参数的步骤为：
(4.1)当控制算法采用PID算法时，具体步骤如下：
(4.1.1)计算固定翼无人机当前的与跑道中线的误差量为△e；
(4.1.2)记第k次的误差量△e为e(k)，则当前固定翼无人机需要调整水平姿态的运动量记为P(k)，根据PID的公式，求得当前需要调整的P(k)，
(4.1.3)然后根据所得的参数P(k)，第二控制器产生相应的信号，控制固定翼无人机做出相应的偏航动作；
(4.2)当控制算法采用模糊控制算法时，具体步骤为：
(4.2.1)计算固定翼无人机当前与跑道中线的误差量为△e；
(4.2.2)计算固定翼无人机当前与跑道中线的误差量的变化速率△ec；
(4.2.3)将误差量△e和△ec模糊化，从控制规则表中找出相应的规则，通过计算求出控制输出量的μ的模糊集；
(4.2.4)用“最大隶属度法”或“加权平均判决法”求出实际的μ；
(4.2.5)然后根据所得的参数μ，第二控制器产生相应的信号，控制固定翼无人机做出相应的偏航动作。
3.根据权利要求1所述基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置的控制方法，其特征在于，所述步骤(6)中，数字滤波与数据融合的方法采用卡尔曼法或互补滤波法；
(6.1)当采用卡尔曼法滤波时，具体步骤为：
(6.1.1)根据固定翼无人机所接收到的节点信号的强度，计算出固定翼无人机当前与各个节点之间的距离，并由距离的变化计算出固定翼无人机当前的飞行速度，高度，加速度和下降速度；
(6.1.2)将计算得到的数据，分别采用卡尔曼一步递推公式：
Pk＝(I-HkCk)P`k
进行处理；
(6.1.3)根据处理后的结果，推算出飞机当前与跑道的偏差角和当前下降过程中所期望的速度；
(6.2)当采用互补滤波法时，其具体步骤为：
(6.2.1)根据固定翼无人机所接收到的节点信号的强度，计算出固定翼无人机当前与各个节点之间的距离，并由距离的变化计算出固定翼无人机当前的飞行速度，高度，加速度和下降速度；
(6.2.2)将计算得到的数据，分别采用互补滤波法进行处理，具体为：将采集到的数据分为两路，一路经过G(s)低通滤波，另一路经过[1-G(s)]高通滤波，将两路滤波后的数据相加，得到的数即记为互补滤波后的数据；
(6.2.3)根据处理后的结果，推算出飞机当前与跑道的偏差角和当前下降过程中所期望的速度。
4.根据权利要求1所述基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)、步骤(6)和步骤(8)中，微波通信模块选用2.4GHz或以上频段数字通信模块。
5.根据权利要求1所述基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置的控制方法，其特征在于，所述微波发送处理单元包括第一微波发送模块和第一微波接收模块和第一微处理器；所述第一微波发送模块接收第一微处理器控制，并发送第一微处理器的内置信息；
所述第一微波接收模块接收无人机的应答，并将所接收信息发回给第一微处理器。
6.根据权利要求1所述基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置的控制方法，其特征在于，所述微波接收处理单元包括第二微波接收模块、第二微波发送模块、控制模块、第二微处理器和第二电压管理模块；第二微波接收模块、第二微波发送模块、控制模块、第二电压管理模块分别与第二微处理器连接；
所述第二微波接收模块接收多个地面站节点发送过来的信号，并检测其信号强度，所述第二微波接收模块与第二微处理器相连；
所述第二微波发送模块与地面站节点形成应答系统，并接收第二微处理器的指令，发送信号；
所述控制模块接收第二微处理器的控制指令，产生信号，使固定翼无人机做出与控制指令相应的动作。
7.根据权利要求1所述基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置的控制方法，其特征在于，所述电源管理模块包括太阳能电池板和内置锂电池，所述太阳能电池板用于为内置锂电池充电；所述内置锂电池为地面站节点提供电源。
8.根据权利要求1所述基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置的控制方法，其特征在于，所述地面装置为带有双向气泡式水平仪的支架。
9.根据权利要求1所述基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置的控制方法，其特征在于，所述地面站节点能够将地面的具体实时信息发送到无人机，具体的实时信息包括跑道的长度和摩擦系数，地面风向和风速。
基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置及方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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