專利名稱：帶有柔性機(jī)翼的飛行器的自動(dòng)起飛方法、帆和飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括至少一個(gè)帆(voile)的、帶有柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)的自動(dòng)起飛的管理方法，飛行器或無(wú)人機(jī)包括至少一個(gè)由吊件懸掛在至少所述帆上的小車 (chariot) $111 1 : (harriEiis)。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施該方法的帆。本發(fā)明還涉及帶柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)，其包括至少一個(gè)由吊件懸掛在至少一個(gè)所述帆上的小車或背帶裝置，所述小車或背帶裝置包括自動(dòng)駕駛儀，其被設(shè)計(jì)為能夠?qū)λ鰺o(wú)人機(jī)或飛行器所包括的致動(dòng)器發(fā)出指令，以作用于所述吊件，或/和作用于驅(qū)動(dòng)裝置或/和作用于舵面。本發(fā)明涉及帶有柔性機(jī)翼的飛行器領(lǐng)域，所述飛行器包括背帶裝置或小車(以下稱為小車)，以承載負(fù)荷或/和人員，該小車懸掛在升力柔性機(jī)翼下，該升力柔性機(jī)翼與山崖跳傘的翼相似，以下稱為帆，其優(yōu)選地包括驅(qū)動(dòng)裝置。在驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)生故障的情況下柔性機(jī)翼因此提供了高的安全性。
背景技術(shù)：
由文檔W093/01087已知一種這樣的飛行器。尤其是機(jī)動(dòng)化的、帶有柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)能夠執(zhí)行不同性質(zhì)的任務(wù)，如運(yùn)輸人員、材料，海上救援，觀察和監(jiān)測(cè)地面、火災(zāi)、邊境、交通，航空攝影，采集樣本，測(cè)量物理量，氣象學(xué)，污染或傳染區(qū)域的干預(yù)，空中作業(yè)，跳傘，空投，軍事應(yīng)用或類似的任務(wù)。這種可以在有駕駛員或者沒(méi)有駕駛員的情況下使用的飛行器是很有利的，具有高度的獨(dú)立性， 運(yùn)輸每千克的成本很低，并且承載能力強(qiáng)。沒(méi)有駕駛員情況下的使用允許增加有效負(fù)荷。因此，飛行器具有非常特別的優(yōu)點(diǎn)， 特別地能夠?yàn)榍胺骄仍狙a(bǔ)給或類似目的運(yùn)輸危險(xiǎn)材料，尤其是燃料。同樣地，它還可以用于污染或輻射區(qū)域，例如用于采集樣本、拍照、測(cè)量物理量或類似的用途。然而，對(duì)于帶柔性機(jī)翼的飛行器，就某些飛行階段需要駕駛員的一定的技巧或在飛行器例如是無(wú)線電控制時(shí)需要遠(yuǎn)程駕駛員( -Pilote)的一定的技巧而言，駕駛的人體工程舒適性一直是主要的困擾。事實(shí)上，對(duì)于該儀器的起飛，通常至少一個(gè)遠(yuǎn)程駕駛員是必不可少的，該儀器的起飛是需要很大的精確度和很多經(jīng)驗(yàn)的棘手操作。對(duì)于起飛，希望在飛行器起飛的地面上有遠(yuǎn)程駕駛員。帶柔性機(jī)翼的、無(wú)駕駛員的飛行器或無(wú)人機(jī)的起飛、尤其是自動(dòng)起飛是特別棘手的。事實(shí)上，帆被設(shè)計(jì)為能夠被相對(duì)風(fēng)所鼓起，相對(duì)風(fēng)產(chǎn)生承載負(fù)荷所需的升力，負(fù)荷由借助吊件懸掛在所述帆下的小車所構(gòu)成。該小車在地面上可以通過(guò)滾動(dòng)或滑動(dòng)或相似的方式來(lái)活動(dòng)，其被設(shè)計(jì)為能夠承載有效負(fù)荷，并且具有用于牽引或推進(jìn)的裝置，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)， 其允許產(chǎn)生保持飛行或/和起飛所需的能量。帆的鼓起可以通過(guò)例如鼓風(fēng)機(jī)或斜面的附屬裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，這種無(wú)人機(jī)或飛行器的真正獨(dú)立性要求其包括機(jī)動(dòng)化裝置。通常，為了使帶柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)起飛，帆被置于小車后面的地面上，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并使其加速。這樣產(chǎn)生的相對(duì)風(fēng)使置于小車上的帆鼓起。在滑行數(shù)米之后，整體就可以起飛。在一個(gè)變型中，小車通過(guò)牽引或推進(jìn)裝置(例如絞車或相似裝置)來(lái)驅(qū)動(dòng)，這允許展開(kāi)帆并且將其在小車上方升起。實(shí)際上，當(dāng)小車加速時(shí)，不被控制的機(jī)翼表現(xiàn)混亂，并且遭受尤其是自我放大的晃動(dòng)、閉合、方向改變等故障，這可能會(huì)引起小車的翻轉(zhuǎn)，或者造成能夠?qū)е聝x器毀壞的晃動(dòng)運(yùn)動(dòng)。同樣地，在強(qiáng)烈的側(cè)向風(fēng)的情況下，帆的鼓起被干擾，這體現(xiàn)在帆相對(duì)于小車偏離。滾動(dòng)和俯仰現(xiàn)象使得飛行器難以控制，且會(huì)使起飛失敗。如果起飛操作由遠(yuǎn)程控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，相關(guān)的延遲和遠(yuǎn)程駕駛員的錯(cuò)誤預(yù)判會(huì)放大晃動(dòng)現(xiàn)象。在更加先進(jìn)的儀器版本中，為了允許自動(dòng)化的工作，小車設(shè)有一個(gè)或多個(gè)高度感應(yīng)器和傳感器，例如磁力計(jì)、遙測(cè)計(jì)、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)壓力測(cè)量傳感器、“GPS”或類似裝置。這些感應(yīng)器和傳感器告知自動(dòng)駕駛儀，該自動(dòng)駕駛儀被設(shè)計(jì)為能夠向致動(dòng)器發(fā)出指令，這些致動(dòng)器管理飛行控制，尤其是一方面的推進(jìn)或牽引驅(qū)動(dòng)裝置的控制，和另一方面的作用于吊件(例如千斤頂、卷繞機(jī)、機(jī)翼制動(dòng)器或類似裝置)的控制。在以下說(shuō)明中，小車高度傳感器指的是裝載在小車中的高度傳感器，其包括例如測(cè)斜計(jì)或類似裝置的傳感器，以測(cè)量在小車軸和絕對(duì)地面參考系之間的移動(dòng)角度或/和速度。已知的帶柔性機(jī)翼的飛行器不可以使用小車的小車高度傳感器來(lái)干預(yù)起飛參數(shù)。 事實(shí)上，這種飛行器類型的困難在于，在鼓起帆、將帆升到小車之上、將帆豎直地置于小車上和滾動(dòng)或滑動(dòng)的整個(gè)階段中，容納有高度傳感器的小車不飛行，而翼本身已經(jīng)在飛行。因此，小車的高度傳感器不能夠描述帆的工作狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在通過(guò)使完全可靠并不需要機(jī)載或起飛地點(diǎn)駕駛員技能的自動(dòng)起飛變得可能，來(lái)解決該問(wèn)題。本發(fā)明涉及開(kāi)發(fā)一種相對(duì)于帆相對(duì)地面參考系的運(yùn)動(dòng)同步的、或至少具有非常快速反應(yīng)的起飛管理方法。本發(fā)明還旨在通過(guò)準(zhǔn)許完全自動(dòng)的起飛來(lái)方便使用帶柔性機(jī)翼的飛行器。為此，本發(fā)明涉及包括至少一個(gè)帆的、帶柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)的自動(dòng)起飛的管理方法，所述飛行器或無(wú)人機(jī)包括至少一個(gè)由吊件懸掛在至少所述帆上的小車或背帶裝置，所述方法的特征在于
-為所述小車或背帶裝置裝備至少一個(gè)自動(dòng)駕駛儀，該至少一個(gè)自動(dòng)駕駛儀被設(shè)計(jì)為能夠向所述無(wú)人機(jī)或飛行器所裝備有的致動(dòng)器提供運(yùn)動(dòng)指令，以至少作用于所述吊件；
-為所述帆裝備至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器，該至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器在至少兩個(gè)軸上包括至少一個(gè)加速度計(jì)，在至少兩個(gè)軸上包括至少一個(gè)被設(shè)計(jì)為能夠確定所謂的帆參考系相對(duì)于地面參考系的位置的陀螺測(cè)試儀，并包括用于與所述自動(dòng)駕駛儀通信的裝置；
-至少在所述無(wú)人機(jī)或飛行器起飛時(shí)，收集來(lái)自于所述機(jī)翼高度傳感器的信息，以將其傳遞給自動(dòng)駕駛儀，以向所述致動(dòng)器發(fā)出指令。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施該方法的帆，其特征在于，其包括至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器，該至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器自身包括機(jī)載慣性儀，該慣性儀在至少兩個(gè)軸上裝備有至少一個(gè)加速度計(jì)，并在至少兩個(gè)軸上裝備有至少一個(gè)陀螺測(cè)試儀，所述帆的特征還在于，其還包括用于與自動(dòng)駕駛儀通信的裝置。
本發(fā)明還涉及一種帶柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)，其包括至少一個(gè)由吊件懸掛在至少一個(gè)如上述權(quán)利要求所述的帆上的小車或背帶裝置，所述小車或背帶裝置包括所述自動(dòng)駕駛儀，該自動(dòng)駕駛儀被設(shè)計(jì)為能夠向所述無(wú)人機(jī)或飛行器所包括的致動(dòng)器發(fā)出指令， 以作用于所述吊件，或/和作用于驅(qū)動(dòng)裝置或/和作用于舵面，所述帶柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)的特征在于，所述通信裝置被設(shè)計(jì)為能夠傳輸來(lái)自于所述機(jī)翼高度傳感器的信息， 以將其傳遞給所述自動(dòng)駕駛儀，以向所述致動(dòng)器發(fā)出指令。本發(fā)明包括起飛參數(shù)的管理軟件，以借助于使用慣性儀來(lái)確?？煽亢头€(wěn)定的起飛。該參數(shù)控制為駕駛員提供了寶貴的幫助。其還允許不需要駕駛員。閱讀以下解釋本發(fā)明的一個(gè)非限制性實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其他特征將變得顯而易見(jiàn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及帶柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)(以下稱為飛行器)的起飛的自動(dòng)化。所述飛行器包括至少一個(gè)小車或背帶裝置(以下稱為小車)，其由吊件懸掛在至少一個(gè)帆上。 該小車包括被設(shè)計(jì)為能夠向不同的致動(dòng)器發(fā)出指令的自動(dòng)駕駛儀。自動(dòng)駕駛儀為裝備有軟件的計(jì)算器，該軟件被設(shè)計(jì)為能夠處理傳感器信號(hào)，尤其是來(lái)自于至少一個(gè)慣性儀的陀螺儀信號(hào)、加速度計(jì)信號(hào)和磁力計(jì)信號(hào)；來(lái)自于“GPS”的定位信號(hào)；其他傳感器(例如測(cè)高儀、升降速度儀、燃料測(cè)定儀、速度儀，或其他傳統(tǒng)航空機(jī)載儀器)發(fā)出的信號(hào)，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)；或視覺(jué)元件、雷達(dá)或類似裝置所發(fā)出的信號(hào)。因此，軟件被用于處理為信號(hào)為測(cè)量值的物理量，將其與整定值(consigne)比較，并且生成用于控制致動(dòng)器(例如伺服機(jī)構(gòu)、千斤頂或其他裝置)的信號(hào)。這些致動(dòng)器被設(shè)計(jì)為能夠作用于吊件，如果飛行器包括驅(qū)動(dòng)裝置就能夠作用于驅(qū)動(dòng)裝置，并且能夠作用于其他裝置(例如導(dǎo)向裝置、機(jī)翼制動(dòng)裝置、飛行控制裝置、舵面或類似裝置)。根據(jù)本發(fā)明的起飛管理方法使用所述的自動(dòng)駕駛儀，其目的在于管理所述致動(dòng)器，以至少在起飛階段以合適的方式作用于飛行控制，甚至作用于其他飛行階段。根據(jù)本發(fā)明，包括至少一個(gè)帆的、帶有柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)的自動(dòng)起飛管理方法在于實(shí)現(xiàn)以下操作，其中所述飛行器或無(wú)人機(jī)包括至少一個(gè)由吊件懸掛在至少所述帆上的小車或背帶裝置
-為所述小車或背帶裝置裝備至少一個(gè)自動(dòng)駕駛儀，該至少一個(gè)自動(dòng)駕駛儀被設(shè)計(jì)為能夠向所述無(wú)人機(jī)或飛行器所裝備有的致動(dòng)器發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，以至少作用于所述吊件；
-為所述帆裝備至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器，該至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器在至少兩個(gè)軸上包括至少一個(gè)加速度計(jì)，在至少兩個(gè)軸上包括至少一個(gè)被設(shè)計(jì)為能夠確定所謂的帆參考系相對(duì)于地面參考系的位置的陀螺測(cè)試儀，并包括用于與所述自動(dòng)駕駛儀通信的裝置；
-至少當(dāng)所述無(wú)人機(jī)或飛行器起飛時(shí)，收集來(lái)自于所述機(jī)翼高度傳感器的信息，以將其傳遞給自動(dòng)駕駛儀，以向所述致動(dòng)器發(fā)出指令。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)為用于實(shí)施所述方法的帆包括至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器，該至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器自身包括機(jī)載慣性儀，該慣性儀在至少兩個(gè)軸上裝備有至少一個(gè)加速度計(jì)，并在至少兩個(gè)軸上裝備有至少一個(gè)陀螺測(cè)試儀，所述帆的特征在于，其還包括用于與自動(dòng)駕駛儀通信的裝置。
軸系統(tǒng)包括優(yōu)選地沿著重力方向的第一軸，以及相互不重合的、優(yōu)選地是水平的另外兩個(gè)軸。優(yōu)選地為了簡(jiǎn)化計(jì)算，但非必須地，軸系統(tǒng)的三個(gè)軸被選擇為彼此正交?？梢岳斫猓瑑?yōu)選地而非必須地，在其上收集加速度計(jì)信號(hào)和陀螺測(cè)試儀信號(hào)的兩個(gè)軸是相同的。 因此，慣性儀在至少兩個(gè)軸上裝備有至少一個(gè)加速度計(jì)，并且在至少所述相同的兩個(gè)軸上裝備有至少一個(gè)陀螺測(cè)試儀。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，為帆裝備至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器，其在三個(gè)軸上包括至少一個(gè)加速度計(jì)，并在三個(gè)軸上包括至少一個(gè)被設(shè)計(jì)為能夠確定帆參考系相對(duì)于地面參考系的位置的陀螺測(cè)試儀，以及包括用于與自動(dòng)駕駛儀通信的裝置。機(jī)翼高度傳感器優(yōu)選地安裝在帆本身的中心，因此被設(shè)計(jì)為同時(shí)是輕的且堅(jiān)固的，沿著至少兩個(gè)軸包括至少一個(gè)加速度計(jì)，并沿著優(yōu)選地是與加速度計(jì)相同的軸相同的至少兩個(gè)軸包括至少一個(gè)陀螺測(cè)試儀。機(jī)翼高度傳感器通過(guò)例如“藍(lán)牙”發(fā)射器的通信裝置、或其他無(wú)線電頻率、或?qū)Ь€來(lái)發(fā)送呈原始數(shù)據(jù)形式的、關(guān)于在帆鼓起階段、帆布置在小車上方的階段、滑行直至起飛的階段帆高度的信息。自然地，如果希望，機(jī)翼高度傳感器可以在整個(gè)飛行階段發(fā)送相同類型的信息。為了允許實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法，通信裝置被設(shè)計(jì)為能夠傳輸來(lái)自于機(jī)翼高度傳感器的信息，以將其傳遞給自動(dòng)駕駛儀，以向致動(dòng)器發(fā)出指令。根據(jù)本發(fā)明，從機(jī)翼高度傳感器向自動(dòng)駕駛儀傳輸原始慣性測(cè)量值，自動(dòng)駕駛儀通過(guò)以最優(yōu)化的方式估計(jì)帆的角速度和高度來(lái)處理所述測(cè)量值，其中所述估計(jì)通過(guò)積分由陀螺測(cè)試儀所提供的角速度和根據(jù)加速度計(jì)測(cè)量值確定重力方向來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些原始數(shù)據(jù)被過(guò)濾，以為傳感器的誤差和不確定性建模。過(guò)濾之后的值被發(fā)送到自動(dòng)駕駛儀，該自動(dòng)駕駛儀解讀這些值，并向作用于飛行控制的致動(dòng)器發(fā)送合適的指令。自動(dòng)駕駛儀還被設(shè)計(jì)為能夠控制所述無(wú)人機(jī)或飛行器所包括的致動(dòng)器，以便在飛行器包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)作用于內(nèi)部驅(qū)動(dòng)裝置或/和在飛行器包括舵面時(shí)作用于舵面。根據(jù)情況，飛行器包括被設(shè)計(jì)為能夠允許其起飛的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)裝置、或/和與被設(shè)計(jì)為能夠允許其起飛的外部驅(qū)動(dòng)裝置(例如絞車或類似裝置)連接的裝置。因此，根據(jù)內(nèi)部或/和外部情況，致動(dòng)器被設(shè)計(jì)為能夠控制驅(qū)動(dòng)裝置。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，飛行器還包括致動(dòng)器被設(shè)計(jì)為能夠控制的導(dǎo)向裝置、或/ 和機(jī)翼制動(dòng)裝置、或/和飛行控制裝置、或/和舵面。因此，當(dāng)飛行器包括導(dǎo)向裝置、或/和機(jī)翼制動(dòng)裝置、或/和飛行控制裝置、或/和舵面時(shí)，自動(dòng)駕駛儀被設(shè)計(jì)為能夠控制這些裝置。牽引或推進(jìn)裝置的管理、尤其是熱機(jī)的氣體或電機(jī)的轉(zhuǎn)速或類似物的管理因此本身也是自動(dòng)的。由此，駕駛員、操作員或遠(yuǎn)程駕駛員只要致動(dòng)例如控制按鈕或類似物的、構(gòu)成傳遞裝置的發(fā)動(dòng)裝置，就可以使飛行器起飛。機(jī)翼高度傳感器包括至少一個(gè)“ IMU”(慣性測(cè)量單元，英文為“ hertial Measurement Unit”)慣性儀，其優(yōu)選地基于使用三軸加速度計(jì)和三軸陀螺測(cè)試儀的“MEMS” 技術(shù)。該慣性儀與通信模塊關(guān)聯(lián)。通信可以無(wú)線或有線地實(shí)現(xiàn)。這樣，慣性儀將原始慣性測(cè)量值傳輸給自動(dòng)駕駛儀，自動(dòng)駕駛儀根據(jù)這些值以最優(yōu)化的方式來(lái)估計(jì)帆的高度及其角速度。“MEMS”技術(shù)是優(yōu)選的，因?yàn)槠湓试S機(jī)翼高度傳感器在尺寸和重量方面上的微型化，這是所希望的，以免改變帆的特性(profil)和干擾飛行中的帆。自動(dòng)駕駛儀使用專用軟件，其通過(guò)積分由所選擇的軸系統(tǒng)的至少兩個(gè)軸或三個(gè)軸上的陀螺測(cè)試儀所提供的角速度來(lái)估計(jì)帆的高度。加速度計(jì)允許確定重力方向，因此提供穩(wěn)定的參考。軟件進(jìn)行這些數(shù)據(jù)的過(guò)濾，以確定高度和旋轉(zhuǎn)速度的最優(yōu)估計(jì)值。其還通過(guò)為每個(gè)感應(yīng)器估計(jì)偏差和比例系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)慣性測(cè)量的標(biāo)定。為此，自動(dòng)駕駛儀由用于計(jì)算發(fā)送給致動(dòng)器的指令數(shù)值的有限元積分程序來(lái)控制，所述程序基于歐拉角理論、或者四元理論或方向余弦理論。根據(jù)這些測(cè)量值，自動(dòng)駕駛儀確定適宜發(fā)送給致動(dòng)器、尤其是發(fā)送給帆的機(jī)翼制動(dòng)器的千斤頂?shù)暮线m指令，以將帆修正于能夠允許起飛的角位置上。千斤頂指令的計(jì)算有利地考慮小車的移動(dòng)速度。事實(shí)上，小車的速度越高，越應(yīng)該精細(xì)地控制帆。為了擺脫與三維高度確定相關(guān)的、不可避免的數(shù)學(xué)奇點(diǎn)，所開(kāi)發(fā)的過(guò)濾優(yōu)選地基于四元群。選擇該數(shù)學(xué)工具，是因?yàn)槠湓试S在數(shù)值計(jì)算中具有更好的穩(wěn)定性。在帆中集成慣性儀允許精確地確定其位置，以及其俯仰角速度和滾動(dòng)角速度。因此，自動(dòng)駕駛儀既可以控制要在提升機(jī)和帆上實(shí)施的操作，也可以控制要在機(jī)動(dòng)化裝置上實(shí)施的操作，以及要在例如導(dǎo)向裝置的小車引導(dǎo)裝置上實(shí)施的操作。自動(dòng)駕駛儀還可以為在機(jī)上的駕駛員顯示要進(jìn)行的操作或矯正。但是，優(yōu)選地，應(yīng)避免產(chǎn)生干擾的任何人為控制。使用本發(fā)明允許持續(xù)地進(jìn)行帆相對(duì)于地面的重新定心，并因此準(zhǔn)許實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的起飛?？刂圃砣缦?br> -如果帆偏移中心，則機(jī)翼制動(dòng)指令被發(fā)送給位于相反側(cè)的機(jī)翼制動(dòng)器； -如果帆傾向于遠(yuǎn)離其理想位置，則適當(dāng)?shù)男拚噶畋话l(fā)送給控制。這對(duì)于起飛階段和飛行階段是一樣的；
-在俯仰情況下，在機(jī)翼制動(dòng)器上的聯(lián)合作用允許控制位置； -如果帆和小車不是一個(gè)在另一個(gè)下方地居中，則旋轉(zhuǎn)指令被發(fā)送給方向輪。特別地，如有必要，自動(dòng)駕駛儀能夠作用于飛行器可能包括的舵面，在例如附接于小車的尾翼或類似處?？梢岳斫?，所有這些動(dòng)作的組合傾向于再現(xiàn)人類駕駛員會(huì)做的動(dòng)作。在一個(gè)特定的變型中，小車包括至少一個(gè)小車高度傳感器，其被設(shè)計(jì)為能夠確定小車參考系相對(duì)于地面參考系的位置，并且還包括自動(dòng)駕駛儀，其被設(shè)計(jì)為能夠向該飛行器所包括的致動(dòng)器發(fā)出指令，以作用于這些吊件。在該變型中，自動(dòng)駕駛儀被設(shè)計(jì)為能夠在傳輸裝置上的動(dòng)作的作用下切斷由小車高度傳感器所提供的信息，并且將其替換為由插入到帆本身中的機(jī)翼高度傳感器所提供的信息，以向致動(dòng)器發(fā)出指令。為此，飛行器還包括切換裝置，其被設(shè)計(jì)為能夠給予機(jī)翼高度傳感器高于小車高度傳感器的優(yōu)先權(quán)，以通知自動(dòng)駕駛儀并生成由自動(dòng)駕駛儀發(fā)送給致動(dòng)器的指令。因此，自動(dòng)起飛管理方法由以下步驟來(lái)完善
-為所述小車或背帶裝置裝備至少一個(gè)小車高度傳感器，該至少一個(gè)小車高度傳感器被設(shè)計(jì)為能夠確定小車參考系相對(duì)于地面參考系的位置；
-至少當(dāng)所述無(wú)人機(jī)或飛行器起飛時(shí)，使用切換裝置，以給予機(jī)翼高度傳感器高于小車高度傳感器的、與自動(dòng)駕駛儀通信以向致動(dòng)器發(fā)出指令的優(yōu)先權(quán)。
可以理解，在帆由于安全性而裝備有多個(gè)機(jī)翼高度傳感器的情況下，或/和在小車裝備有多個(gè)自動(dòng)駕駛儀的情況下，優(yōu)先規(guī)則被確定為給予一個(gè)機(jī)翼高度傳感器高于其他的優(yōu)先權(quán)、或/和給予一個(gè)自動(dòng)駕駛儀高于其他的優(yōu)先權(quán)，飛行器因此裝備有管理和傳輸裝置，以應(yīng)用這些優(yōu)先權(quán)的實(shí)施。本發(fā)明在其不同形式下的實(shí)施允許在地面階段和飛行階段中保持帆和小車一個(gè)在另一個(gè)下方。自動(dòng)駕駛儀尤其能夠驗(yàn)證小車的慣性中心相對(duì)于帆的推力中心的相對(duì)位置。由于根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)起飛方法允許擺脫駕駛員的存在，該方法還允許在視為危險(xiǎn)的情況下、尤其是山崖跳傘或動(dòng)力飛行傘測(cè)試的情況下使用。事實(shí)上，存在相對(duì)于人工駕駛的大優(yōu)點(diǎn)在控制上動(dòng)作的重復(fù)性、飛行參數(shù)和關(guān)聯(lián)動(dòng)作可能的記錄以及因此的事后分析能力、容易地可調(diào)的飛行器質(zhì)量、消除人員事故風(fēng)險(xiǎn)、在任意地面上的試飛?？傊?，本發(fā)明準(zhǔn)許合適地裝備有柔性機(jī)翼的飛行器在極好的安全性條件下以低成本來(lái)完全自動(dòng)地起飛。
權(quán)利要求
1.一種包括至少一個(gè)帆的、帶有柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)的自動(dòng)起飛的管理方法， 所述飛行器或無(wú)人機(jī)包括至少一個(gè)由吊件懸掛在至少所述帆上的小車或背帶裝置，所述方法的特征在于-為所述小車或背帶裝置裝備至少一個(gè)自動(dòng)駕駛儀，該至少一個(gè)自動(dòng)駕駛儀被設(shè)計(jì)為能夠向所述無(wú)人機(jī)或飛行器所裝備有的致動(dòng)器發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，以至少作用于所述吊件；-為所述帆裝備至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器，該至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器在至少兩個(gè)軸上包括至少一個(gè)加速度計(jì)，在至少兩個(gè)軸上包括至少一個(gè)陀螺測(cè)試儀，并包括用于與所述自動(dòng)駕駛儀通信的裝置，其中所述至少一個(gè)陀螺測(cè)試儀被設(shè)計(jì)為能夠確定帆參考系相對(duì)于地面參考系的位置；-至少在所述無(wú)人機(jī)或飛行器起飛時(shí)，收集來(lái)自于所述機(jī)翼高度傳感器的信息，以將該信息傳遞給自動(dòng)駕駛儀，以向所述致動(dòng)器發(fā)出指令。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從所述機(jī)翼高度傳感器向所述自動(dòng)駕駛儀傳輸原始慣性測(cè)量值，所述自動(dòng)駕駛儀通過(guò)以最優(yōu)化的方式估計(jì)所述帆的角速度和高度來(lái)處理原始慣性測(cè)量值，該估計(jì)是通過(guò)積分由所述陀螺測(cè)試儀所提供的角速度和根據(jù)所述加速度計(jì)的測(cè)量值來(lái)確定重力方向而實(shí)現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述自動(dòng)駕駛儀由有限元積分程序來(lái)控制，用于計(jì)算向所述致動(dòng)器發(fā)出的指令的數(shù)值，所述有限元積分程序基于歐拉角理論、或四元理論、或方向余弦理論。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)所述自動(dòng)駕駛儀來(lái)控制所述飛行器或無(wú)人機(jī)所包括的致動(dòng)器，以便在所述飛行器或無(wú)人機(jī)包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng)裝置的時(shí)候作用于內(nèi)部驅(qū)動(dòng)裝置、或/和在所述飛行器或無(wú)人機(jī)包括舵面的時(shí)候作用于舵面。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述飛行器或無(wú)人機(jī)包括導(dǎo)向裝置、或/和機(jī)翼制動(dòng)裝置、或/和飛行控制裝置、或/和舵面的時(shí)候，還通過(guò)自動(dòng)駕駛儀來(lái)控制導(dǎo)向裝置、或/和機(jī)翼制動(dòng)裝置、或/和飛行控制裝置、或/和舵面。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于-為所述小車或背帶裝置裝備至少一個(gè)小車高度傳感器，該至少一個(gè)小車高度傳感器被設(shè)計(jì)為能夠確定小車參考系相對(duì)于地面參考系的位置；-至少在所述飛行器或無(wú)人機(jī)起飛時(shí)，使用切換裝置，以給予所述機(jī)翼高度傳感器高于所述小車高度傳感器的、與所述自動(dòng)駕駛儀通信以向所述致動(dòng)器發(fā)出指令的優(yōu)先權(quán)。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，-為所述帆裝備至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器，該至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器在三個(gè)軸上包括至少一個(gè)加速度計(jì)，在三個(gè)軸上包括至少一個(gè)陀螺測(cè)試儀，并包括用于與所述自動(dòng)駕駛儀通信的裝置，其中所述至少一個(gè)陀螺測(cè)試儀被設(shè)計(jì)為能夠確定帆參照系相對(duì)于地面參照系的位置。
8.一種用于實(shí)施所述方法的帆，其特征在于，所述帆包括至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器， 該至少一個(gè)機(jī)翼高度傳感器本身包括機(jī)載慣性儀，該機(jī)載慣性儀在至少兩個(gè)軸上裝備有至少一個(gè)加速度計(jì)，在至少兩個(gè)軸上裝備有至少一個(gè)陀螺測(cè)試儀，所述帆的特征還在于，所述帆還包括用于與自動(dòng)駕駛儀通信的裝置。
9.一種帶有柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)，包括至少一個(gè)由吊件懸掛在至少一個(gè)如權(quán)利要求8所述的帆上的小車或背帶裝置，所述小車或背帶裝置包括所述自動(dòng)駕駛儀，該自動(dòng)駕駛儀被設(shè)計(jì)為能夠向所述飛行器或無(wú)人機(jī)所包括的致動(dòng)器發(fā)出指令，以作用于所述吊件或/和作用于驅(qū)動(dòng)裝置或/和作用于舵面，所述飛行器或無(wú)人機(jī)的特征在于，所述通信裝置被設(shè)計(jì)為能夠傳輸來(lái)自于所述機(jī)翼高度傳感器的信息，以將該信息傳遞給所述自動(dòng)駕駛儀，用于向所述致動(dòng)器發(fā)出指令。
10.如權(quán)利要求9所述的帶有柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述飛行器或無(wú)人機(jī)還包括被設(shè)計(jì)為能夠允許其起飛的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)裝置，或/和與被設(shè)計(jì)為能夠允許其起飛的外部驅(qū)動(dòng)裝置連接的裝置，所述外部驅(qū)動(dòng)裝置例如為絞車或類似裝置，所述飛行器或無(wú)人機(jī)的特征還在于，根據(jù)內(nèi)部或/和外部情況，所述致動(dòng)器被設(shè)計(jì)為能夠控制所述驅(qū)動(dòng)裝置。
11.如權(quán)利要求9或10所述的帶有柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述飛行器或無(wú)人機(jī)還包括舵面，或/和導(dǎo)向裝置，或/和機(jī)翼制動(dòng)裝置，或/和飛行控制裝置，所述飛行器或無(wú)人機(jī)的特征還在于，所述致動(dòng)器被設(shè)計(jì)為能夠控制。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的帶有柔性機(jī)翼的飛行器或無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述小車或背帶裝置包括小車高度傳感器，該小車高度傳感器被設(shè)計(jì)為能夠確定小車參考系相對(duì)于地面參考系的位置，所述飛行器或無(wú)人機(jī)的特征還在于，所述飛行器或無(wú)人機(jī)還包括切換裝置，該切換裝置被設(shè)計(jì)為能夠給予所述機(jī)翼高度傳感器高于所述小車高度傳感器的優(yōu)先權(quán)，以通知所述自動(dòng)駕駛儀，并生成由所述自動(dòng)駕駛儀發(fā)送給所述致動(dòng)器的指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有柔性機(jī)翼的飛行器的自動(dòng)起飛的方法，其中所述飛行器包括由吊件懸掛在帆上的小車。根據(jù)該方法為所述小車裝備自動(dòng)駕駛儀，該自動(dòng)駕駛儀控制作用于所述吊件的致動(dòng)器；為所述帆裝備機(jī)翼高度傳感器，該機(jī)翼高度傳感器包括雙軸加速度計(jì)和雙軸陀螺測(cè)試儀，以及用于與所述自動(dòng)駕駛儀通信的裝置，其中所述陀螺測(cè)試儀能夠確定帆參考系相對(duì)于地面的位置；當(dāng)起飛時(shí)，收集來(lái)自于所述機(jī)翼高度傳感器的信息，以將其傳輸給自動(dòng)駕駛儀，以向所述致動(dòng)器發(fā)出指令。本發(fā)明還涉及一種實(shí)施該方法的帆，其包括帶有慣性儀的機(jī)翼高度傳感器，該慣性儀帶有雙軸加速度計(jì)和雙軸陀螺測(cè)試儀，以及用于與自動(dòng)駕駛儀通信的裝置。本發(fā)明還涉及一種包括這種帆的飛行器。
文檔編號(hào)B64C39/02GK102272003SQ200980153185
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者B.貝爾捷 申請(qǐng)人:飛行機(jī)器人公司