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一种无人直升机舰面起降辅助系统及控制方法

阅读：400发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种无人直升机舰面起降辅助系统及控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于舰面起降技术，具体涉及一种无人直升机舰面起降辅助系统及控制方法。本发明无人直升机舰面起降辅助系统包括增稳平台、磁吸起落架。其中，所述磁吸起落架上部连接无人直升机，下部用于着陆，其下部上设置有用于增强吸附能力的电磁铁，所述增稳平台包括起降面、支撑机构、平台底座，所述支撑机构一端固定在平台底座上，另一端上设置起降面，且所述支撑机构至少包括一个用于调节起降面角度和高度的作动机构，所述起降面上设有铁磁性金属板。在整个起降过程中，本发明为直升机提供了稳定起降区域，为无人直升机稳定停靠提供必要的吸附力，有效降低了直升机舰面起降的海况要求，提高了直升机舰面起降的安全性与适应性。，下面是一种无人直升机舰面起降辅助系统及控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无人直升机舰面起降辅助系统，其特征在于，包括增稳平台、磁吸起落架，其中，所述磁吸起落架上部连接无人直升机，下部用于着陆，其下部上设置有用于增强吸附能力的电磁铁，所述增稳平台包括起降面、支撑机构、平台底座，所述支撑机构一端固定在平台底座上，另一端上设置起降面，且所述支撑机构至少包括一个用于调节起降面角度和高度的作动机构，所述起降面上设有铁磁性金属板。
2.根据权利要求1所述的无人直升机舰面起降辅助系统，其特征在于，还包括触地传感器，所述触地传感器为振动传感器，其安装在起落架或机身上；所述触地传感器为接触传感器，其安装在起落架底部或机身底部；所述触地传感器为测距传感器，其安装在起落架上或机身底部。
3.根据权利要求1所述的无人直升机舰面起降辅助系统，其特征在于，所述起降面包括防撞层、耐磨层、抗腐蚀层、铁磁金属层、支撑结构。
4.根据权利要求1所述的无人直升机舰面起降辅助系统，其特征在于，所述支撑机构包括至少三个可调节的作动器，作动器与起降面的连接点的连线为正多边形，作动器与平台底座连接点的连线也为正多边形。
5.根据权利要求1所述的无人直升机舰面起降辅助系统，其特征在于，所述支撑机构为一个多自由度摇臂，摇臂顶部设置在起降面下方。
6.根据权利要求1所述的无人直升机舰面起降辅助系统，其特征在于，设置增稳平台端与机载端控制器，两个控制器可以进行无线信息交互，并可分别无线控制整套系统，实现自动控制或手动控制，或人机交互控制。
7.根据权利要求1所述的无人直升机舰面起降辅助系统，其特征在于，
自动控制方式下，增稳平台端控制器接收无人机起降需求信号，启动平台增稳作动。机载端控制器接收无人机功率信号与触底传感器信号，起飞时当无人机功率大于预设值时，起落架控制器控制电磁铁释放，降落时当触底传感器探测到触地时，起落架控制器控制电磁铁吸合。
8.根据权利要求1所述的无人直升机舰面起降辅助系统，其特征在于，
手动控制模式下，人工判断无人机符合起降的释放与对接时机，通过平台端控制器操纵起落架电磁铁的释放或吸合，同时，人工判断起降平台的启停时机，通过平台端控制器完成平台启停操纵。
9.根据权利要求1所述的无人直升机舰面起降辅助系统，其特征在于，
人机交互模式下，当满足预设的起降条件时，平台端控制器发出操纵提示，由操作人员进行释放与吸合操纵。同时，平台端控制盒会发出平台启停操纵提示，由操作人员进行起降平台的启停操纵。
10.一种无人直升机舰面起降辅助系统的控制方法，其特征在于，在起降平台起降面或平台底座布置角度与高度传感器，在平台启动后即可测量到起降面横向与纵向倾斜角度与平台高度的变化；
当需起降面度补偿时：作动器依据当前起降面角度传感器测量到的角度，按照角度高的一侧的作动器进行收缩，角度低的一侧的作动器进行伸长的方法，进行角度补偿作动，当角度传感器探测到角度水平时，停止角度补偿作动；
当需起降面高度补偿时：高度传感器预先记录起降面相对于海平面的高度为0位，当船体随海面波动时，高度传感器即可测量当前高度，所有作动器协同伸缩作动补偿当前高度与0位的高度差，当高度传感器测量的高度差为0时，停止补偿作动。

说明书全文

一种无人直升机舰面起降辅助系统及控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于舰面起降技术，具体涉及一种无人直升机舰面起降辅助系统及控制方法。

背景技术

[0002] 在现有的技术中，世界各国无人直升机舰面起降辅助系统主要包括拉降式着舰装置和“鱼叉－格栅”式着舰装置。

[0003] 拉降式着舰装置主要包括：布置在无人直升机和舰面上配套的引索、绞车、主探管、尾探管和控制台。着舰前，无人直升悬停在降落区域上方放出主探管，用引索将舰上拉降索引入直升机内并卡定后，舰面绞车回绞拉降索，辅助直升机降落。着舰时，主探管插入舰面锁紧机构被锁紧，锁紧机构驱动直升机到适当位置后，直升机放出尾探管插入甲板沟槽内锁定机尾，完成着舰。起飞过程顺序与上述过程相反。

[0004] “鱼叉－格栅”式着舰装置主要包括：布置在直升机底部的“鱼叉”锁紧机构与舰面配套的“格栅”网。着舰前，无人直升悬停在降落区域上方，放出“鱼叉”插入甲板上的“格栅”网并锁定。通过系留模式把无人直升机降落在甲板上。起飞过程顺序与上述过程相反。

[0005] 然而，上述两种辅助装置的使用对海况要求严格。拉降式着舰系统适用于横摇角度在士31度之间，纵摇在士8度之间，甲板升沉速度小于6米/秒的情况下；“鱼叉－格栅”着舰系统适用于横摇在士8度之间，纵摇在士2度之间。而且，上述两种辅助装置无法为无人直升机提供平稳的起降区域，海况越恶劣起降难度越大。

发明内容

[0006] 本发明的目的：提供一种能够有效降低起降的海况要求，提高了起降安全性与适应性的无人直升机舰面起降辅助系统。

[0007] 本发明的技术方案：一种无人直升机舰面起降辅助系统，其包括增稳平台、磁吸起落架，其中，所述磁吸起落架上部连接无人直升机，下部用于着陆，其下部上设置有用于增强吸附能力的电磁铁，所述增稳平台包括起降面、支撑机构、平台底座，所述支撑机构一端固定在平台底座上，另一端上设置起降面，且所述支撑机构至少包括一个用于调节起降面角度和高度的作动机构，所述起降面上设有铁磁性金属板。

[0008] 所述的无人直升机舰面起降辅助系统还包括触地传感器，所述触地传感器为振动传感器，其安装在起落架或机身上；所述触地传感器为接触传感器，其安装在起落架底部或机身底部；所述触地传感器为测距传感器，其安装在起落架上或机身底部。

[0009] 所述起降面包括防撞层、耐磨层、抗腐蚀层、铁磁金属层、支撑结构。

[0010] 所述支撑机构包括至少三个可调节的作动器，作动器与起降面的连接点的连线为正多边形，作动器与平台底座连接点的连线也为正多边形。

[0011] 所述支撑机构为一个多自由度摇臂，摇臂顶部设置在起降面下方。

[0012] 所述的无人直升机舰面起降辅助系统，其设置增稳平台端与机载端控制器，两个控制器可以进行无线信息交互，并可分别无线控制整套系统，实现自动控制或手动控制，或人机交互控制。

[0013] 自动控制方式下，增稳平台端控制器接收无人机起降需求信号，启动平台增稳作动。机载端控制器接收无人机功率信号与触底传感器信号，起飞时当无人机功率大于预设值时，起落架控制器控制电磁铁释放，降落时当触底传感器探测到触地时，起落架控制器控制电磁铁吸合。

[0014] 手动控制模式下，人工判断无人机符合起降的释放与对接时机，人工向机载端控制器发出控制信号，操纵电磁铁的释放或吸合；同时，人工判断起降平台的启停时机，通过平台端控制器完成平台启停操纵。

[0015] 人机交互模式下，当满足预设的起降条件时，平台端控制器发出操纵提示，由操作人员向机载端控制器发出释放或吸合操纵信号；同时，平台端控制器发出平台启停操纵提示，由操作人员进行起降平台的启停操纵。

[0016] 一种无人直升机舰面起降辅助系统的控制方法，其在起降平台起降面和平台底座布置角度传感器与高度传感器，在平台启动后即可测量到起降面横向与纵向倾斜角度与高度的变化；

[0017] 当需起降面度补偿时：作动器按起降面角度传感器的各轴测量的角度，按照角度高的一侧的作动器进行收缩，角度低的一侧的作动器进行伸长的方法进行角度补偿作动，当角度传感器探测到角度水平时，停止角度补偿作动；

[0018] 当需起降面高度补偿时：当平台底座测量到角度水平时即表示舰面水平，此时高度传感器在记录0位，测量到高度变化后，所有作动器按高度差伸缩作动补偿高度差，当高度传感器测量为0时，停止高度补偿作动。

[0019] 本发明的有益效果：在整个起降过程中，本发明无人直升机舰面起降辅助系统及辅助控制方法，通过监测控制起降面高度和角度，为直升机提供了稳定起降区域，为无人直升机稳定停靠提供必要的吸附力，有效降低了直升机舰面起降的海况要求，提高了直升机舰面起降的安全性与适应性。附图说明

[0020] 图1为磁吸起落架结构图；

[0021] 图2为增稳平台结构图；

[0022] 图3为起降面的结构图

[0023] 图4为本发明无人直升机舰面起降辅助系统结构图。

[0024] 其中，1-触地传感器、2-电磁铁、3-起降面、4-作动器、5-平台底座、6-位置传感器、7-角度与高度传感器、8-平台端控制器、9-机载端控制器、10-耐磨层、11-防撞层、12-抗腐蚀层、13-铁磁层。

具体实施方式

[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 本发明无人直升机舰面起降辅助系统包括增稳平台、磁吸起落架。所述磁吸起落架在无人直升机舰面着陆时着陆在增稳平台上。

[0027] 请参阅图1，其中，所述磁吸起落架上部连接无人直升机，下部用于着陆。起落架下部上设置有用于增强吸附能力的电磁铁，所述电磁铁数量不限于1个，其固定在起落架下部，用于增加起落架与增稳平台之间的吸附能力，同时，在起飞时，关闭电磁铁的电路，即可消除磁吸附力，以便于顺利起飞。所述磁吸起落架上还设置有机载端控制器，用于控制电磁铁的控制以及与起降平台进行信息交互，机载端控制器也可设置在无人直升机机身。

[0028] 另外，本发明直升机舰面起降辅助系统还设置有触地传感器，用于探测起落架是否着陆。本实施例中，所述触地传感器为振动传感器，其安装在起落架或机身上，当起落架下部与增稳平台起降面接触时，探测到接触振动，从而发出着陆信号。

[0029] 某一改进实施例中，所述触地传感器为接触传感器，其安装在起落架底部或机身底部，当其接触时，即发出着陆信号。

[0030] 某一改进实施例中，所述触地传感器为测距传感器，其安装在起落架上或机身底部，通过探测起落架或机身底部与增稳平台起降面之间的距离及其变化，来实现对着陆的探测。

[0031] 请参阅图2，所述增稳平台包括起降面、支撑机构、平台底座、位置传感器、角度与高度传感器、平台端控制器，所述支撑机构一端固定在平台底座上，另一端上设置起降面，且所述支撑机构至少包括一个用于调节起降面角度和高度的作动机构；所述位置传感器设置在起降平台上或甲板上。

[0032] 请参阅图3，为了更好的满足实际环境使用要求，本发明起降面采取了独特的多层结构设计。本发明起降面至少包括铁磁层，用于起落架的吸附。同时，可在铁磁层表面由内到外铺设抗腐蚀层、防撞层、耐磨层等防护层，用于对起降面抗腐蚀、防碰撞以及减少磨损等综合防护。

[0033] 请参阅图4，本实施例中，所述支撑机构包括四个可调节的作动器，对称设置在起降平台四周。根据无人直升机与舰面之间的相对位置关系，调整起降面高度角度，以辅助实现对无人直升机的顺利对接着陆。

[0034] 某一改进实施例中，所述支撑机构所包括的作动器还可以为三个、五个、六个或更多，以根据实际需要，合适的排列，以实现对起降面高度和角度的调节控制。

[0035] 所述某一改进实施例中，所述支撑机构所包括一个固定支撑机构，同时还包括一个可调作动器，该固定支撑机构限定起降面高度，而通过可调作动器的作用，调节起降面角度，以辅助实现对无人直升机的顺利对接着陆。

[0036] 所述某一改进实施例中，所述支撑机构为一个多自由度摇臂，摇臂顶部设置在起降面下方。

[0037] 本发明无人直升机舰面起降辅助系统通过设置增稳平台端控制器与机载端控制器，两个控制器可以进行无线信息交互，并可分别无线控制整套系统，实现自动控制或手动控制，或人机交互控制。

[0038] 在自动控制方式下，增稳平台端控制器接收无人机起降需求信号，并向无人机发出平台的位置信号，指引无人机进行位置自主调整，同时启动平台增稳作动。机载端控制器接收无人机功率信号与触地传感器信号，起飞时当无人机功率大于预设值时，机载端控制器控制电磁铁释放，降落时当触地传感器探测到触地时，机载端控制器控制电磁铁吸合。

[0039] 在手动控制模式下，人工判断无人机符合起降的释放与对接时机，通过遥控机载端控制器操纵起落架电磁铁的释放或吸合，同时，人工判断起降平台的启停时机，通过平台端控制器完成平台启停操纵。

[0040] 在人机交互模式下，当满足预设的起降条件时，平台端控制器发出操纵提示，由操作人员进行释放与吸合操纵。同时，平台端控制盒会发出平台启停操纵提示，由操作人员进行起降平台的启停操纵。

[0041] 本发明无人直升机舰面起降辅助系统在起降平台起降面布置角度传感器与高度传感器，在平台启动后即可测量到起降面横向与纵向倾斜角度与高度的变化，进而控制起降面的角度和位置，从而实现起降面方位补偿。

[0042] 具体当需起降面度补偿控制时：作动器按起降面角度与高速传感器的各轴测量到的角度，按照角度高的一侧的作动器进行收缩，角度低的一侧的作动器进行伸长的方法进行角度补偿作动，当角度传感器探测到角度水平时，停止角度补偿作动；

[0043] 具体当需起降面高度补偿控制时：角度与高度传感器预先记录起降面相对于海平面的高度，当海面波动时，高度传感器即可测量到高度差，所有作动器协同伸缩补偿高度差，当高度传感器测量的高度差为0时，停止补偿作动。

[0044] 以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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