本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

無人機(jī)正在成為現(xiàn)代高科技生活中越來越不可或缺的設(shè)備，并且被廣泛應(yīng)用于軍事、工農(nóng)業(yè)、民用等多個(gè)領(lǐng)域，在偵查勘探、防災(zāi)救援、農(nóng)業(yè)植保、空中拍攝等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用；而無人機(jī)在部分領(lǐng)域的應(yīng)用中，其發(fā)射階段往往被認(rèn)為是最困難的階段之一，各國(guó)對(duì)無人機(jī)的起飛發(fā)射作了大量研究和嘗試。

目前，無人機(jī)的發(fā)射一般為通過自身啟動(dòng)飛行的方式進(jìn)行或地面彈射起飛的方式進(jìn)行，但該種方式對(duì)無人機(jī)的續(xù)航能力與飛行速度都有著極高的要求，均需要無人機(jī)消耗自身能源、動(dòng)力爬升到需要的飛行高度，在一些續(xù)航要求高的應(yīng)用場(chǎng)景中，目前的發(fā)射方式無法保證無人機(jī)任務(wù)的順利完成。

因此，如何設(shè)計(jì)一種避免無人機(jī)在進(jìn)行任務(wù)前已消耗掉大部分能源的發(fā)射方式，是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法可靠性高且適用性強(qiáng)，方便且精確地實(shí)現(xiàn)了對(duì)無人機(jī)的快速且高效的發(fā)射，避免了無人機(jī)在進(jìn)行任務(wù)前的能源的無用消耗，進(jìn)而保證了無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的可靠性和完整性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：通信連接的控制中心和平流層飛艇；

所述控制中心用于向所述平流層飛艇發(fā)送控制指令，以及用于接收所述平流層飛艇的狀態(tài)確認(rèn)信息；

所述平流層飛艇飛行或懸停在臨近空間內(nèi)的預(yù)設(shè)位置范圍內(nèi)；

所述平流層飛艇上設(shè)有電磁彈射裝置，所述電磁彈射裝置用于將無人機(jī)按預(yù)定的方向和速度彈射至所述平流層飛艇的外部。

進(jìn)一步的，所述電磁彈射裝置設(shè)置在所述平流層飛艇的底部，且與所述平流層飛艇的內(nèi)部連通。

進(jìn)一步的，所述電磁彈射裝置的內(nèi)部包括連通的彈射區(qū)域和等候區(qū)域，以及，水平設(shè)置所述彈射區(qū)域和等候區(qū)域上的傳送設(shè)備；

所述傳送設(shè)備用于將所述等候區(qū)域的無人機(jī)傳送至所述彈射區(qū)域。

進(jìn)一步的，所述控制中心為設(shè)置在地面上的基站。

進(jìn)一步的，所述控制中心包括均與所述平流層飛艇通信連接的監(jiān)控單元、信息接收單元及指令發(fā)送單元；

所述監(jiān)控單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)控所述平流層飛艇及無人機(jī)；

所述信息接收單元用于接收所述平流層飛艇發(fā)送的狀態(tài)確認(rèn)信息；

所述指令發(fā)送單元用于向所述平流層飛艇發(fā)送控制指令。

進(jìn)一步的，所述平流層飛艇內(nèi)設(shè)有用于檢測(cè)所述電磁彈射裝置及其中的無人機(jī)的設(shè)備信息的檢測(cè)單元。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種根據(jù)所述的系統(tǒng)進(jìn)行電磁彈射無人機(jī)的方法，所述方法包括：

飛行或懸停在臨近空間內(nèi)的所述平流層飛艇向所述控制中心發(fā)送狀態(tài)確認(rèn)信息；

所述控制中心根據(jù)所述狀態(tài)確認(rèn)信息調(diào)取無人機(jī)的任務(wù)規(guī)劃信息，并根據(jù)所述任務(wù)規(guī)劃信息生成彈射指令，其中，所述彈射指令包括所述無人機(jī)的任務(wù)規(guī)劃路徑；

所述控制中心將所述彈射指令發(fā)送至所述平流層飛艇；

所述平流層飛艇接收所述彈射指令，并獲取所述彈射指令中的任務(wù)規(guī)劃路徑；

所述平流層飛艇根據(jù)所述任務(wù)規(guī)劃路徑確定姿態(tài)信息，并根據(jù)所述姿態(tài)信息調(diào)整彈射方向；

以及，所述平流層飛艇控制所述電磁彈射裝置將無人機(jī)按所述任務(wù)規(guī)劃路徑中預(yù)設(shè)的方向和速度彈射至所述平流層飛艇的外部，使得所述無人機(jī)根據(jù)所述任務(wù)規(guī)劃路徑飛往預(yù)設(shè)的目標(biāo)區(qū)域。

進(jìn)一步的，所述飛行或懸停在臨近空間內(nèi)的所述平流層飛艇向所述控制中心發(fā)送狀態(tài)確認(rèn)信息，包括：

所述平流層飛艇根據(jù)接收所述控制中心發(fā)送的運(yùn)行指令生成飛行路徑，或調(diào)取自身預(yù)設(shè)的飛行路徑；

所述平流層飛艇按照所述飛行路徑飛抵預(yù)設(shè)位置范圍內(nèi)的臨近空間內(nèi)；

所述平流層飛艇檢測(cè)所述電磁彈射裝置及其中的無人機(jī)的設(shè)備信息；

以及，在確認(rèn)所述電磁彈射裝置及其中的無人機(jī)均準(zhǔn)確就緒后，所述平流層飛艇向所述控制中心發(fā)送狀態(tài)確認(rèn)信息。

進(jìn)一步的，所述方法包括：

所述控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)控所述平流層飛艇及無人機(jī)的設(shè)備狀態(tài)及位置信息。

進(jìn)一步的，所述平流層飛艇控制所述電磁彈射裝置將無人機(jī)按所述任務(wù)規(guī)劃路徑中預(yù)設(shè)的方向和速度彈射至所述平流層飛艇的外部，之后還包括：

所述平流層飛艇向所述控制中心發(fā)送彈射完成信息。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述的一種基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括通信連接的控制中心和平流層飛艇；平流層飛艇上設(shè)有電磁彈射裝置；方法包括飛行或懸停在臨近空間內(nèi)的平流層飛艇向控制中心發(fā)送狀態(tài)確認(rèn)信息；控制中心根據(jù)狀態(tài)確認(rèn)信息調(diào)取任務(wù)規(guī)劃信息，并根據(jù)任務(wù)規(guī)劃信息生成彈射指令；平流層飛艇發(fā)送彈射指令；以及，平流層飛艇根據(jù)彈射指令控制電磁彈射裝置將無人機(jī)按預(yù)定的方向和速度彈射至平流層飛艇的外部，使得無人機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)路徑飛往預(yù)設(shè)的目標(biāo)區(qū)域。本發(fā)明可靠性高且適用性強(qiáng)，方便且精確地實(shí)現(xiàn)了對(duì)無人機(jī)的快速且高效的發(fā)射，避免了無人機(jī)在進(jìn)行任務(wù)前的能源的無用消耗，進(jìn)而保證了無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的可靠性和完整性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的一種基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的一種基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的方法的流程示意圖。

圖3是本發(fā)明的基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的方法中步驟100的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的實(shí)施例一公開了一種基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的系統(tǒng)的具體實(shí)施方式，參見圖1，該系統(tǒng)具體包括如下內(nèi)容：

通信連接的控制中心和平流層飛艇；所述控制中心用于向所述平流層飛艇發(fā)送控制指令；所述平流層飛艇飛行或懸停在臨近空間內(nèi)的預(yù)設(shè)位置范圍內(nèi)；所述平流層飛艇上設(shè)有電磁彈射裝置，所述電磁彈射裝置用于將無人機(jī)按預(yù)定的方向和速度彈射至所述平流層飛艇的外部；所述電磁彈射裝置設(shè)置在所述平流層飛艇的底部，且與所述平流層飛艇的內(nèi)部連通。

在上述描述中，所述電磁彈射裝置的內(nèi)部包括連通的彈射區(qū)域和等候區(qū)域，以及，水平設(shè)置所述彈射區(qū)域和等候區(qū)域上的傳送設(shè)備；所述傳送設(shè)備用于將所述等候區(qū)域的無人機(jī)傳送至所述彈射區(qū)域；所述控制中心為設(shè)置在地面上的基站；所述控制中心包括均與所述平流層飛艇通信連接的監(jiān)控單元、信息接收單元及指令發(fā)送單元；所述監(jiān)控單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)控所述平流層飛艇及無人機(jī)；所述信息接收單元用于接收所述平流層飛艇發(fā)送的狀態(tài)確認(rèn)信息；所述指令發(fā)送單元用于向所述平流層飛艇發(fā)送控制指令；所述平流層飛艇內(nèi)設(shè)有用于檢測(cè)所述電磁彈射裝置及其中的無人機(jī)的設(shè)備信息的檢測(cè)單元；飛行或懸停在臨近空間內(nèi)的所述平流層飛艇向所述控制中心發(fā)送狀態(tài)確認(rèn)信息；所述控制中心根據(jù)所述狀態(tài)確認(rèn)信息調(diào)取任務(wù)規(guī)劃信息，并根據(jù)所述任務(wù)規(guī)劃信息生成彈射指令；所述平流層飛艇發(fā)送所述彈射指令；所述平流層飛艇根據(jù)所述彈射指令控制所述電磁彈射裝置將無人機(jī)按預(yù)定的方向和速度彈射至所述平流層飛艇的外部，使得所述無人機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)路徑飛往預(yù)設(shè)的目標(biāo)區(qū)域，其中，臨近空間平流層飛艇駐空于離地18km-50km的平流層高度范圍內(nèi)。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例可靠性高且適用性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無人機(jī)的快速且高效的發(fā)射，避免了無人機(jī)在進(jìn)行任務(wù)前的能源的無用消耗。

本發(fā)明的實(shí)施例二公開了一種基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的方法的具體實(shí)施方式，參見圖2，該方法具體包括如下內(nèi)容：

步驟100：飛行或懸停在臨近空間內(nèi)的所述平流層飛艇向所述控制中心發(fā)送狀態(tài)確認(rèn)信息。

步驟200：所述控制中心根據(jù)所述狀態(tài)確認(rèn)信息調(diào)取無人機(jī)的任務(wù)規(guī)劃信息，并根據(jù)所述任務(wù)規(guī)劃信息生成彈射指令。

在步驟200中，所述彈射指令包括所述無人機(jī)的任務(wù)規(guī)劃路徑。

步驟300：所述控制中心將所述彈射指令發(fā)送至所述平流層飛艇。

步驟400：所述平流層飛艇接收所述彈射指令，并獲取所述彈射指令中的任務(wù)規(guī)劃路徑。

步驟500：所述平流層飛艇根據(jù)所述任務(wù)規(guī)劃路徑確定姿態(tài)信息，并根據(jù)所述姿態(tài)信息調(diào)整彈射方向。

步驟600：所述平流層飛艇控制所述電磁彈射裝置將無人機(jī)按所述任務(wù)規(guī)劃路徑中預(yù)設(shè)的方向和速度彈射至所述平流層飛艇的外部，使得所述無人機(jī)根據(jù)所述任務(wù)規(guī)劃路徑飛往預(yù)設(shè)的目標(biāo)區(qū)域。

在上述描述中，采用基于臨近空間平流層飛艇進(jìn)行電磁彈射無人機(jī)的技術(shù)；臨近空間平流層飛艇駐空于離地18km-50km的平流層高度范圍內(nèi)，具有載重大、駐空時(shí)間長(zhǎng)、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，平流層飛艇平臺(tái)作為低速運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，具備自身獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)航空、航天不足；電磁無人機(jī)彈射是指無人機(jī)不啟用自身的動(dòng)力裝置，而以電磁力為加速手段，靠發(fā)射器提供的動(dòng)力獲得足夠的運(yùn)動(dòng)能量實(shí)施起飛的發(fā)射方式。具有很好的可控性，可以方便且精確地通過調(diào)節(jié)輸出電流的大小來改變彈射能的大小，使電磁彈射器具有精確彈射從輕型到重型無人機(jī)的能力。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例能夠方便且精確地實(shí)現(xiàn)了對(duì)無人機(jī)的快速且高效的發(fā)射，保證了無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的可靠性和完整性。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，參見圖3，上述方法中的步驟100具體包括如下內(nèi)容：

步驟101：所述平流層飛艇根據(jù)接收所述控制中心發(fā)送的運(yùn)行指令生成飛行路徑，或調(diào)取自身預(yù)設(shè)的飛行路徑。

步驟102：所述平流層飛艇按照所述飛行路徑飛抵預(yù)設(shè)位置范圍內(nèi)的臨近空間內(nèi)。

步驟103：所述平流層飛艇檢測(cè)所述電磁彈射裝置及其中的無人機(jī)的設(shè)備信息。

步驟104：在確認(rèn)所述電磁彈射裝置及其中的無人機(jī)均準(zhǔn)確就緒后，所述平流層飛艇向所述控制中心發(fā)送狀態(tài)確認(rèn)信息。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，上述方法還具體包括如下內(nèi)容：

所述控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)控所述平流層飛艇及無人機(jī)的設(shè)備狀態(tài)及位置信息。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，所述平流層飛艇根據(jù)所述彈射指令控制所述電磁彈射裝置將無人機(jī)按預(yù)定的方向和速度彈射至所述平流層飛艇的外部，之后還具體包括如下包括：

所述平流層飛艇向所述控制中心發(fā)送彈射完成信息。

為進(jìn)一步的說明本方案，本發(fā)明提供一種應(yīng)用上述基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于臨近空間平流層飛艇電磁彈射無人機(jī)的方法的具體應(yīng)用例，如下：

地面控制中心將平流層飛艇發(fā)放至指定高度后，平流層飛艇定點(diǎn)或定區(qū)域懸停于臨近空間高度；

平流層飛艇下方安裝有電磁彈射系統(tǒng)，平流層飛艇對(duì)電磁彈射裝置進(jìn)行檢測(cè)，電磁彈射裝置準(zhǔn)備就位具備發(fā)射能力后，向地面控制中心傳輸狀態(tài)確認(rèn)信息；

地面控制中心對(duì)平流層飛艇實(shí)時(shí)監(jiān)控，收到電磁彈射裝置狀態(tài)確認(rèn)信息后，即可根據(jù)任務(wù)需求實(shí)施任務(wù)規(guī)劃；

地面控制中心根據(jù)規(guī)劃，向平流層飛艇發(fā)送電磁彈射無人機(jī)指令；

平流層飛艇接收到指令后，即可啟動(dòng)電磁彈射裝置實(shí)施無人機(jī)的彈射發(fā)放，無人機(jī)被彈出，并向任務(wù)目標(biāo)區(qū)域飛行，無人機(jī)進(jìn)行巡航飛行或目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的巡飛，執(zhí)行偵察任務(wù)或攻擊任務(wù)；

平流層飛艇彈射系統(tǒng)發(fā)放就位后，平流層飛艇向地面控制中心確認(rèn)狀態(tài)，并等待二次彈射指令；

無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)目標(biāo)后可返回地面控制中心。

從上述描述可知，本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例采用平流層飛艇進(jìn)行無人機(jī)電磁彈射起飛方式，使得無人機(jī)的飛行高度高，覆蓋范圍大，彌補(bǔ)了中小型無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的半徑小的缺點(diǎn)，而且降低了無人機(jī)被攔截的風(fēng)險(xiǎn)，而且飛艇空中投放降低了無人機(jī)飛行過程中發(fā)生故障的可能性，相比常規(guī)飛機(jī)機(jī)載投放更便捷，為無人機(jī)的發(fā)放提供新的手段，拓寬了無人機(jī)彈射的新應(yīng)用領(lǐng)域，為無人機(jī)執(zhí)行臨近空間飛行任務(wù)方面具有重要意義。因此基于平流層飛艇發(fā)射無人機(jī)，兩者可以互為補(bǔ)充、相互結(jié)合共同執(zhí)行對(duì)目標(biāo)偵察或者執(zhí)行任務(wù)的方式，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)飛艇自身機(jī)動(dòng)性能低、無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)半徑小的劣勢(shì)。

以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。