一種無人機起落控制系統(tǒng)和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機起落控制系統(tǒng)和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無人機在偵查/監(jiān)視、通信中繼、電子對抗、災(zāi)害防治、應(yīng)急搜索等應(yīng)用領(lǐng)域需求廣泛。現(xiàn)有技術(shù)中有人還提出了一種理念設(shè)計，將無人機應(yīng)用于汽車，使其成為汽車可移動的“眼睛”。無人機不工作時停駐在車頂?shù)耐C坪中，同時可以進行無線充電。工作時，人們控制無人機偵查前方路段交通狀況、同時可以充當?shù)管嚴走_的攝像頭。
[0003]但是，由于工作環(huán)境、空氣流動或操作難度大的原因，上述設(shè)計理念還無法實現(xiàn)。其中一個最主要的問題是無人機起飛或降落過程中容易受碰撞或傾斜墜落，使得無人機壽命短暫、實用性不高。而且，無人機起飛時，機翼須消耗大量電能以脫離停機坪，能耗較大，不利于持續(xù)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種無人機起落控制系統(tǒng)，旨在解決無人機起飛降落過程中容易損壞的問題。
[0005]本發(fā)明提供一種無人機起落控制系統(tǒng)，包括:
設(shè)置在無人機側(cè)的磁體組件和設(shè)置在停機坪側(cè)的磁場組件;所述磁場組件中設(shè)置有通電線圈；
所述通電線圈中通入電流，所述磁場組件在停機坪側(cè)產(chǎn)生支撐磁場，形成作用于無人機的推力;所述推力與無人機起飛或降落過程中無人機的升力或作用于無人機的阻力形成合力，以補充所述升力或阻力。
[0006]進一步的，還包括轉(zhuǎn)速測量裝置、測距裝置和控制器;所述轉(zhuǎn)速測量裝置測量無人機機翼的轉(zhuǎn)速，所述測距裝置測量無人機與預(yù)定停駐位置的距離;所述控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速測量裝置測得的轉(zhuǎn)速和/或測距裝置測得的距離改變通入所述通電線圈中的電流方向和大小。
[0007]更進一步的，無人機接收起飛指令，所述通電線圈中通入正向電流并持續(xù)增大正向電流，所述支撐磁場產(chǎn)生作用于無人機的向上推力;支撐磁場作用于無人機的推力等于無人機的重力時，通入所述通電線圈上的正向電流最大，無人機與停機坪之間形成空氣間隙。
[0008]進一步的，無人機與停機坪之間形成間隙后，無人機機翼開始轉(zhuǎn)動;通入所述通電線圈中的正向電流隨無人機機翼旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的增加而減小；當無人機機翼的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速等于設(shè)定轉(zhuǎn)速時，通入所述通電線圈中的電流下降為零。
[0009]更進一步的，所述控制器接收降落指令，在所述通電線圈中通入正向電流并持續(xù)增大正向電流;無人機機翼轉(zhuǎn)速為零且所述測距裝置檢測無人機與停機坪之間的距離為零時，所述控制器控制停止對所述通電線圈供電。
[0010]進一步的，所述控制器接收降落指令，測距裝置檢測無人機與停機坪之間的距離是否屬于可降落范圍；如果無人機與停機坪之間的距離屬于可降落的范圍，則保持無人機機翼轉(zhuǎn)速不變，在所述通電線圈中通入反向電流，牽引無人機至預(yù)設(shè)停駐位置的正上方。
[0011]進一步的，還包括設(shè)置在無人機中的儲能裝置和設(shè)置在所述無人機起落架上的充電線圈，儲能裝置和充電線圈電連接；當無人機處于飛行狀態(tài)時，儲能裝置與充電線圈斷開;當無人機停駐在停機坪上時，所述通電線圈中通入充電電流，所述磁場組件在停機坪側(cè)產(chǎn)生變化的充電磁場，儲能裝置與充電線圈連接為儲能裝置充電。
[0012]進一步的，所述測距裝置包括設(shè)置在無人機上的紅外測距裝置和設(shè)置在停機坪側(cè)的紅外接收裝置;所述紅外接收裝置的寬度大于紅外測距裝置寬度。
[0013]優(yōu)選的，所述磁體組件包括永磁鐵，所述永磁鐵設(shè)置在無人機起落架與停機坪的對應(yīng)接觸面上;所述磁場組件包括設(shè)置在停機坪處的鐵芯，所述通電線圈纏繞在所述鐵芯外部。
[0014]本發(fā)明上述實施例所公開的無人機起落控制系統(tǒng)，在無人機的起飛和降落過程中通過改變通電線圈的電流，形成均勻的磁場，產(chǎn)生作用于無人機的推力，平衡無人機起落過程中的受力，提高了無人機的安全性能，降低了無人機的使用能耗，延長了無人機的使用壽命O
[0015]本發(fā)明還公開了一種無人機起落控制方法，具體包括以下步驟:
SI，控制器接收起飛指令，控制通電線圈中通入正向電流并持續(xù)增大正向電流;支撐磁場作用于無人機的推力等于無人機的重力時，通入所述通電線圈上的正向電流最大，無人機與停機坪之間形成空氣間隙；
S2，無人機與停機坪之間形成間隙后，控制器控制通入所述通電線圈上的最大正向電流不變，無人機機翼開始旋轉(zhuǎn);控制器一路輸入端輸入轉(zhuǎn)速檢測裝置反饋的轉(zhuǎn)速檢測信號，并根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)速檢測信號輸出控制信號控制通入所述通電線圈中的正向電流隨無人機機翼旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的增加而減小;無人機機翼的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速等于設(shè)定轉(zhuǎn)速時，控制器控制通入所述通電線圈中的電流下降為零；
S3，控制器接收降落指令，測距裝置檢測無人機與停機坪之間的距離是否處于可降落的范圍；
S4，如果無人機與停機坪之間的距離屬于可降落的范圍，控制器輸入控制信號保持無人機機翼轉(zhuǎn)速不變，并控制在通電線圈中通入反向電流，牽引無人機至預(yù)設(shè)停駐位置的正上方；
S5，控制器在通電線圈中通入正向電流并持續(xù)增大正向電流，形成作用于無人機的推力以補充無人機機翼轉(zhuǎn)速下降而造成的阻力損失;無人機機翼轉(zhuǎn)速為零且所述測距裝置檢測無人機與停機坪之間的距離為零時，所述控制器輸入控制信號停止對所述通電線圈供電；
S6，無人機工作時，儲能裝置與充電線圈斷開;無人機停駐在停機坪上時，控制器輸出控制信號，所述通電線圈中通入充電電流，所述磁場組件在停機坪側(cè)產(chǎn)生變化的充電磁場，儲能裝置與充電線圈連接為儲能裝置充電。
[0016]本發(fā)明所公開的控制方法，降低了無人機起飛降落過程中的能耗，提高了無人機的安全性能，具有可操作性好的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明所提出的無人機起落控制系統(tǒng)一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明所提出的無人機起落控制系統(tǒng)一種實施例的示意框圖；
圖3為本發(fā)明所提出的無人機起落控制方法一種實施例的流程圖。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]參見圖1至圖2所示，本發(fā)明所公開的起落控制系統(tǒng)包括設(shè)置在無人機I側(cè)的磁體組件和設(shè)置在停機坪側(cè)的磁場組件。具體來說，磁體組件為設(shè)置在無人機起落架與停機坪接觸面上的永磁鐵5。永磁鐵5重量輕且具有穩(wěn)定的磁性。磁場組件中包括設(shè)置在停機坪處的鐵芯和纏繞在鐵芯外部的通電線圈2。對于設(shè)置在車頂?shù)忍厥猸h(huán)境中的磁場組件，通電線圈2設(shè)置在華司之中，避免底部磁泄漏對其它物品的影響。通電線圈2通電后在無人機側(cè)形成磁場。由于停機坪側(cè)的磁場強度遠大于永磁鐵5形成的磁場的磁場強度，所以磁場組件生成的磁場是一個相對于無人機的均勻磁場，不會使無人機出現(xiàn)傾翻或墜落的現(xiàn)象。
[0022]通電線圈2通入正向電流后，磁場組件在停機坪側(cè)形成一個支撐磁場，產(chǎn)生作用于無人機的推力。在起飛的過程中，支撐磁場產(chǎn)生的推力與飛機起飛的升力形成合力，補充機翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的升力，從而降低無人機起飛過程中的能耗。而在降落的過程中，由于無人機自身的重量較輕，在飛行速度較高時垂直降落，升力降低很快。為避免降落時出現(xiàn)墜機、支撐磁場作用于無人機的推力與阻力形成合力，使無人機受力均勻。
[0023]本實施例所述的無人機起落控制系統(tǒng)中，在無人機側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)速測量裝置6和紅外測距裝置7，在停機坪側(cè)設(shè)置有信號收發(fā)模塊10和控制器9。轉(zhuǎn)速測量裝置6生成的轉(zhuǎn)速檢測信號和紅外測距裝置7生成的距離信號通過信號收發(fā)模塊10輸出至控制器9，作為控制器9的兩路獨立的控制參數(shù)。
[0024]具體來說，無人機I接收起飛指令并輸出起飛信號，信號收發(fā)模塊10接收起飛信號并輸出至控制器9?？刂破?控制通電線圈2中通入正向電流。此時無人機I的機翼不旋轉(zhuǎn)。正向電流形成的支撐磁場產(chǎn)生作用于無人機的向上推力?？刂破?控制通電線圈2中通入的正向電流持續(xù)增大。當向上推力等于無人機I的重力時，通入通電線圈2上的正向電流最大，無人機I與停機坪之間形成空氣間隙，使無人機I呈現(xiàn)磁懸浮狀態(tài)。無人機I與停機坪之間形成空氣間隙后，紅外測距裝置7生成無人機I與預(yù)定停駐位置之間距離的距離檢測值并通過信號收發(fā)單元10反饋至控制器9的輸入端。
[0025]無人機I和停機坪之間形成間隙后，無人機機翼開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速測量裝置6生成轉(zhuǎn)速檢測值并通過信號收發(fā)單元10反饋至控制器9的輸入端。也可以在紅外測距裝置7檢測無人機I和預(yù)定停駐位置之間距離的距離檢測值為某一特定值時控制無人機機翼開始轉(zhuǎn)動，優(yōu)選為0.5米以提高安全性。無人機機翼開始轉(zhuǎn)動后，控制器9控制通入通電線圈2中的正向電流隨無人機機翼旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的增加而減小。無人機機翼的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速等于設(shè)定轉(zhuǎn)速時，控制器9控制通入通電線圈2中的電流下降為零。此時，停機坪側(cè)產(chǎn)生的支撐磁場消失，無人機I按原有的控制模式運行。
[0026]無人機I準備降落時，遙控器發(fā)出降落指令。無人機I接收降落指令并輸出降落信號，信號收發(fā)模塊10接收降落信號并輸出至控制器9。控制器9根據(jù)紅外測