本發(fā)明涉及無人機(jī)回收技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于激光駕束的無人機(jī)回收系統(tǒng)，用于引導(dǎo)無人機(jī)自主精確著艦/著陸。

背景技術(shù)：

目前無人機(jī)典型的自動回收導(dǎo)引技術(shù)有：雷達(dá)導(dǎo)引、遙測設(shè)備導(dǎo)引和GPS組合導(dǎo)引。

雷達(dá)導(dǎo)引是在能見度極差的情況下提供類似于光學(xué)成像的高分辨率圖像，把測得的雷達(dá)成像信息與儲存的無人機(jī)數(shù)字圖像信息進(jìn)行辨識就可確定無人機(jī)的實(shí)時(shí)位置，當(dāng)無人機(jī)偏離預(yù)定航線時(shí)，地面站發(fā)出控制指令使無人機(jī)按照預(yù)定回收航線飛行，雷達(dá)導(dǎo)引存在不足之處：一是定位精度受限于雷達(dá)的定向精度；二是機(jī)載航向陀螺也存在隨飛行距離增大的積累誤差；三是回收需采用地面雷達(dá)站，使用范圍受到限制，且價(jià)格昂貴。

遙測設(shè)備導(dǎo)引是使用地面無線電遙測設(shè)備測得無人機(jī)姿態(tài)、距離以及高度，利用無人機(jī)的姿態(tài)、距離和高度確定無人機(jī)飛行參數(shù)，當(dāng)無人機(jī)偏離航線時(shí)，通過遙控系統(tǒng)，將無人機(jī)引向預(yù)定地點(diǎn)，遙測導(dǎo)引的缺點(diǎn)是受地面測量設(shè)備精度的限制，只適合近程使用，遠(yuǎn)距離定位具有無線電信號延時(shí)。

GPS組合導(dǎo)引系統(tǒng)有：GPS/INS組合導(dǎo)航、DGPS/SINS/RA組合導(dǎo)引系統(tǒng)，這種導(dǎo)引方式存在的不足之處：民用精度差，特別是無人機(jī)艦載導(dǎo)航方面，軍用方面戰(zhàn)時(shí)信號受干擾。

綜上所述，現(xiàn)有的無人機(jī)回收系統(tǒng)由于其采用的導(dǎo)引技術(shù)固有的缺陷，使得艦上無人機(jī)回收的事故率高，且系統(tǒng)復(fù)雜，在無人機(jī)的回收過程中存在較大安全隱患，不但會造成無人機(jī)本身的損壞，還有可能因無人機(jī)的摔機(jī)而導(dǎo)致艦上裝置以及飛行甲板的損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有無人機(jī)回收技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種基于激光駕束的無人機(jī)回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)在無人機(jī)回收全程無需任何人工干預(yù)，而且引導(dǎo)信號具有精度高、不受電磁干擾、可靠性高、低成本等特點(diǎn)，可以大大降低無人機(jī)著艦/著陸的事故率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了基于激光駕束的無人機(jī)回收系統(tǒng)，其包括激光引導(dǎo)光束發(fā)射系統(tǒng)和激光引導(dǎo)光束接收系統(tǒng)。

所述激光引導(dǎo)光束發(fā)射系統(tǒng)位于無人機(jī)著艦/著陸的目標(biāo)位置，其包括伺服系統(tǒng)、激光器、引導(dǎo)光束形成裝置，伺服系統(tǒng)用于調(diào)整激光引導(dǎo)光束的空間指向，引導(dǎo)光束形成裝置包括準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)和變焦光學(xué)系統(tǒng)，變焦光學(xué)系統(tǒng)的作用是實(shí)現(xiàn)激光引導(dǎo)光束發(fā)散角的在要求范圍內(nèi)的連續(xù)調(diào)節(jié)確保在導(dǎo)引范圍內(nèi)的光斑大小保持恒定。

所述的激光引導(dǎo)光束接收系統(tǒng)位于回收的無人機(jī)上，其包括接收光學(xué)系統(tǒng)、探測器、信號處理單元、與無人機(jī)的通信單元，接收光學(xué)系統(tǒng)用于匯聚激光信號，探測器根據(jù)光斑能量輸出相應(yīng)光電流，信號處理電路對探測器輸出光電流進(jìn)行放大和解算，形成偏差信號經(jīng)通信單元與機(jī)載系統(tǒng)進(jìn)行通信。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明的基于激光駕束的無人機(jī)回收系統(tǒng)在引導(dǎo)無人機(jī)準(zhǔn)確著艦/著陸的同時(shí)，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：激光導(dǎo)引方法不受周圍電磁環(huán)境的干擾，可靠性高，光學(xué)導(dǎo)引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，對信號處理單元硬件的要求較低。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明的基于激光駕束的無人機(jī)回收系統(tǒng)引導(dǎo)示意圖。1、激光引導(dǎo)光束發(fā)射系統(tǒng)、2是激光束/引導(dǎo)場、3是無人機(jī)，4是激光引導(dǎo)光束接收系統(tǒng)，5是降落面。

圖2為本發(fā)明的基于激光駕束的無人機(jī)回收系統(tǒng)組成和連接關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地說明本發(fā)明涉及的激光駕束無人機(jī)回收系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明公開基于激光駕束的無人機(jī)回收系統(tǒng)，其激光引導(dǎo)光束發(fā)射系統(tǒng)和激光引導(dǎo)光束接收系統(tǒng)，激光引導(dǎo)光束發(fā)射系統(tǒng)包括伺服系統(tǒng)、激光器、引導(dǎo)光束形成裝置，激光引導(dǎo)光束接收系統(tǒng)包括接收光學(xué)系統(tǒng)、探測器、信號處理單元以及和無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)通信的通信單元；

所述的激光引導(dǎo)光束發(fā)射系統(tǒng)位于無人機(jī)著陸目標(biāo)位置，激光引導(dǎo)光束發(fā)射系統(tǒng)的伺服系統(tǒng)的俯仰調(diào)節(jié)范圍為0°~30°，引導(dǎo)光束形成裝置包括準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)和變焦光學(xué)系統(tǒng)，用于輸出能量均勻且發(fā)散角連續(xù)可調(diào)的激光引導(dǎo)光束。

所述的激光引導(dǎo)光束接收系統(tǒng)位于無人機(jī)上，激光引導(dǎo)光束接收系統(tǒng)為接收光學(xué)系統(tǒng)并在光電探測器光敏面上成像，探測器四個(gè)象限輸出的相電流的大小和各象限所接收的激光能量成正比，信號處理單元的作用是對探測器輸出的相電流進(jìn)行放大，并進(jìn)行相應(yīng)的解算，輸出無人機(jī)相對于引導(dǎo)光束光軸的橫向和縱向偏差，偏差信號經(jīng)通信單元與無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。

使用基于激光駕束的無人機(jī)回收系統(tǒng)回收無人機(jī)的方法，結(jié)合附圖2，包括以下四個(gè)步驟：

在無人機(jī)回收之前，通過無人機(jī)地面監(jiān)控系統(tǒng)可知道要回收無人機(jī)的位置，通過伺服系統(tǒng)來調(diào)節(jié)激光器的光軸指向，使激光光束指向無人機(jī)。

激光器根據(jù)地面控制計(jì)算機(jī)指令啟動激光器，激光器發(fā)出一束極窄的光，經(jīng)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)和變焦光學(xué)系統(tǒng)，形成發(fā)散角在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的激光引導(dǎo)光束，確保無人機(jī)處激光光束的橫截面半徑為定值。

無人機(jī)上的激光接收器接收到激光引導(dǎo)信號，經(jīng)接受光學(xué)系統(tǒng)聚焦，在四象限探測器上形成一個(gè)近似圓形的激光光斑探測器四個(gè)獨(dú)立的光電二極管都能接收到一定的光能量，并輸出一定的相電流，輸出電流的大小和每個(gè)二極管（光敏器件）上的入射激光能量成比例。

信號處理電路對探測器輸出的相電流進(jìn)行放大，并進(jìn)行相應(yīng)的解算，得出無人機(jī)位置和光軸的橫向和縱向航偏差，并通過通信單元發(fā)送給無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)，通過控制無人機(jī)的舵機(jī)來實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)無人機(jī)精確著艦/著陸。

本發(fā)明所提出的技術(shù)方案利用激光駕束對無人機(jī)著艦/著陸實(shí)施導(dǎo)引，該系統(tǒng)具備導(dǎo)引導(dǎo)精度高，抗干擾能力強(qiáng)，控制簡單等特點(diǎn)，具有較為廣闊的預(yù)期應(yīng)用前景和較好的預(yù)期應(yīng)用效果。

以上對本發(fā)明所提供的基于激光駕束的無人機(jī)回收系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。