本發(fā)明屬于無人機技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用差分衛(wèi)星定位技術(shù)輔助固定翼無人機動態(tài)回收的實現(xiàn)裝置。

背景技術(shù)：

無人機的回收工作在飛行中十分重要，也是重點和難點之一，較其他飛行模式更容易出現(xiàn)問題，現(xiàn)階段固定翼飛機多數(shù)使用起落架滑跑著陸回收，這種方式對場地要求較高，隨著技術(shù)的提高，新型的回收方式層出不窮?；厥毡局唵?、成本低、質(zhì)量輕、體積小的原則，能從工作范圍內(nèi)任一點回收，適合長期儲存，對損傷不敏感，改善無人機使用的費效比(費用/效率)，世界無人機由過去以一次性使用為主的情況，越來越趨向于多次性使用。

常見的回收方式有起落架滑跑著陸回收(捕食者、全球鷹、翼龍)、降落傘回收、攔截網(wǎng)回收、氣囊回收、氣墊回收、空中回收、垂直著陸和水面濺落回收，其中攔截網(wǎng)回收分為動態(tài)攔網(wǎng)以及靜態(tài)攔網(wǎng)。

現(xiàn)階段動態(tài)撞網(wǎng)回收技術(shù)是固定翼無人機采用的新型回收方式，其原理與撞網(wǎng)回收類似，此技術(shù)優(yōu)勢可讓無人機不再需要起落架，減輕機上重量，令飛機在空中逗留更長時間，且較普通撞網(wǎng)回收技術(shù)而言，對飛機著陸場地的要求更低。通過安裝在移動著陸平臺上攔網(wǎng)的彈性變形吸收無人機的動能。

移動著陸平臺與無人機在工作過程中均為動態(tài)，無人機與移動平臺的配合是動態(tài)撞網(wǎng)回收技術(shù)的關(guān)鍵，其中輔助配合的方法很多，如人工降落、攝像頭傳感器、聲吶傳感器等等。

圖1為現(xiàn)階段使用的輔助無人機動態(tài)著落的原理圖，通過安裝在無人機上的傳感器(攝像頭、聲吶等)與安裝在著陸平臺上的傳感器識別系統(tǒng)配合實現(xiàn)降落。無人機上的傳感器使無人機的重量、能耗方面產(chǎn)生負擔(dān)，且傳感器只能夠在識別區(qū)內(nèi)才能發(fā)揮作用，對操縱較遲緩的大翼展長航時無人機而言，傳感器識別區(qū)內(nèi)低高度、低速度的情況會使無人機操縱效率降低，甚至導(dǎo)致回收失敗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有無人機回收技術(shù)的不足，提供了一種輔助固定翼無人機動態(tài)回收的實現(xiàn)裝置和實現(xiàn)方法。本發(fā)明采用差分衛(wèi)星定位技術(shù)，無人機通過與地面站的配合安全回收，達到了高精度撞網(wǎng)回收的目的。當(dāng)無人機與著陸平臺相距較遠時，即可實現(xiàn)對無人機的著陸姿態(tài)修正，具有提高無人機導(dǎo)航精度與續(xù)航時間的意義。

本發(fā)明提供的輔助固定翼無人機動態(tài)回收的實現(xiàn)裝置，包括無人機地面站、差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站和著陸平臺，在所述的著陸平臺上設(shè)置有差分衛(wèi)星接收機和數(shù)傳電臺，所述的著陸平臺與差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站、地面站和無人機之間分別通訊，首先接收差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站的差分修正量，通過自身差分衛(wèi)星接收機計算著陸平臺的準(zhǔn)確位置后，將所述的著陸平臺的準(zhǔn)確位置分別發(fā)送給地面站和無人機。

差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站主要由差分衛(wèi)星接收機、衛(wèi)星接收天線、蓄電池、數(shù)傳電臺、數(shù)傳電臺發(fā)射天線組成。差分衛(wèi)星地面站首先通過差分衛(wèi)星接收機計算出衛(wèi)星接收天線相位中心的位置數(shù)據(jù)，然后將該位置與事先標(biāo)定的準(zhǔn)確位置數(shù)據(jù)做差，得到區(qū)域內(nèi)衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差，作為差分修正量，并通過無線鏈路將所述的差分修正量傳輸給移動端(無人機和著陸平臺)，使移動端實現(xiàn)去除誤差的精確差分衛(wèi)星定位。

在著陸平臺上安裝了差分衛(wèi)星接收機、衛(wèi)星接收天線、蓄電池、數(shù)傳電臺、數(shù)傳電臺天線。數(shù)傳電臺接收差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站發(fā)出的差分修正量，結(jié)合自身差分衛(wèi)星接收機計算出著陸平臺的精確位置，并將著陸平臺的精確位置再次通過數(shù)傳電臺發(fā)送給無人機地面站和無人機。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)以往的平臺著陸的實現(xiàn)需要在無人機上另加裝攝像頭、聲吶等傳感器；本發(fā)明優(yōu)化無人機機上系統(tǒng)，無需在無人機上添加設(shè)備即可實現(xiàn)平臺著陸，在保證導(dǎo)航精度不變的基礎(chǔ)上，減少機上負載及系統(tǒng)復(fù)雜程度。

(2)以往的差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站只用于提高飛機的自身定位精度；本發(fā)明更充分利用差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站，實現(xiàn)一套設(shè)備兩種用途，本發(fā)明實現(xiàn)了同一套差分基準(zhǔn)站除了提高無人機自身定位精度外，亦可提高著陸平臺的定位精度。

(3)無人機可提前進行降落姿態(tài)修正，相對于其他傳感器，無人機降落提前量大大增加。以往平臺著陸所應(yīng)用的攝像頭、聲吶等傳感器需要在無人機與著陸平臺在傳感器可視距離的情況下才可發(fā)揮作用，但此時無人機已經(jīng)進入臨場降落狀態(tài)，高度低、速度慢，此時再次對無人機的姿態(tài)進行修正，會使固定翼無人機動作會遲緩甚至失速，增加降落風(fēng)險。應(yīng)用本發(fā)明，差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站、著陸平臺、無人機之前的網(wǎng)絡(luò)連接可達到幾十甚至上百公里，可在無人機進場前對無人機提前進行姿態(tài)修正。

(4)延時降低，以往攝像頭、聲吶傳感器的識別需要通過無人機主動識別著陸平臺的位置，反饋回傳感器，通過計算后進行自身姿態(tài)的修正，反饋周期較長。本專利中，無人機實時被動接收著陸平臺發(fā)出的自身位置，通過計算后進行自身姿態(tài)修正，系統(tǒng)延時降低。

(5)降落方式多余度，通過本發(fā)明，可實現(xiàn)無人機的兩種回收方式。

附圖說明

圖1為現(xiàn)階段使用的輔助無人機動態(tài)著落的原理示意圖。

圖2為本發(fā)明的一種輔助無人機動態(tài)回收的實現(xiàn)裝置示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

如圖2所示，本發(fā)明提供的一種輔助固定翼無人機動態(tài)回收的實現(xiàn)裝置，包括無人機地面站、差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站和著陸平臺?，F(xiàn)有的無人機的動態(tài)回收裝置，如圖1所示，著陸平臺與無人機之間通過傳感器信號連接，因此只有無人機進入傳感器的識別范圍之內(nèi)，才能進行引導(dǎo)著陸回收。本發(fā)明在該現(xiàn)有回收方式的基礎(chǔ)上進行了改進，具體為，在著陸平臺上安裝差分衛(wèi)星接收機和數(shù)傳電臺，接收差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站的修正量與gnss信號，通過差分定位，計算出著陸平臺的準(zhǔn)確位置，并將著陸平臺的準(zhǔn)確位置通過數(shù)傳電臺再次發(fā)送至無人機地面站和無人機。

所述的無人機地面站又稱控制站、遙控站或任務(wù)規(guī)劃與控制站。地面站是地面人員與無人機的通訊橋梁。其功能主要分為指揮調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃、操作控制、顯示記錄。指揮調(diào)度主要包括上級指令接收、系統(tǒng)之間聯(lián)絡(luò)、系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)度。任務(wù)規(guī)劃主要包括飛行航路規(guī)劃與重規(guī)劃、任務(wù)載荷工作規(guī)劃與重規(guī)劃。操作控制功能主要包括起降操縱、飛行控制操作、任務(wù)載荷操作、數(shù)據(jù)鏈控制。顯示記錄功能主要包括飛行狀態(tài)參數(shù)顯示與記錄、航跡顯示與記錄，任務(wù)載荷信息顯示與記錄等。在規(guī)模加大的無人機系統(tǒng)中，可以有若干個地面站或控制站，這些不同功能的地面站或控制站通過通信設(shè)備連接，構(gòu)成無人機地面站系統(tǒng)。

所述的差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站主要由差分衛(wèi)星接收機(例如上海司南導(dǎo)航有限公司的k706或帶有差分解算功能的同等級gnss板卡)、衛(wèi)星接收天線、蓄電池、數(shù)傳電臺(例如加拿大microhard的n920雙向無線數(shù)傳電臺或同級別可實現(xiàn)遠程多臺透明傳輸?shù)臄?shù)傳電臺)、數(shù)傳電臺發(fā)射天線組成。在無人機進場著陸和滑跑起飛階段，需要精確控制飛機相對跑道或著陸平臺的位置，因此需要機載衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備提供精確的著陸平臺的位置信息，但是由于電離層延遲誤差、對流層延遲誤差、星歷誤差和時鐘鐘差等因素的存在，造成接收機測量的衛(wèi)星偽距數(shù)據(jù)存在緩慢變化的系統(tǒng)誤差，使用同樣的測量方法在半徑幾十公里的同一區(qū)域該誤差基本相同。所述的差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站首先通過差分衛(wèi)星接收機計算出衛(wèi)星接收天線相位中心的位置數(shù)據(jù)，然后將該衛(wèi)星接收天線相位中心的位置與事先標(biāo)定的準(zhǔn)確位置數(shù)據(jù)做差，得到區(qū)域內(nèi)衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差，并通過無線鏈路將系統(tǒng)誤差傳輸給機載衛(wèi)星接收機。所述的差分衛(wèi)星接收機是用于向移動端(包括無人機和著陸平臺)發(fā)送差分位置修正量的設(shè)備，其原理是通過自身衛(wèi)星接收機解算出的位置信息與原本自身所在的基準(zhǔn)位置做差，并將差值發(fā)送至移動端(無人機、著陸平臺)，使移動端實現(xiàn)去除誤差的精確差分衛(wèi)星定位。在本發(fā)明中差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站的作用是向無人機端和著陸平臺端發(fā)送差分修正量，由于所述的差分修正量在方圓幾十公里內(nèi)基本相同，所以，無人機端和著陸平臺端可同時利用差分地面基準(zhǔn)站發(fā)出的差分修正量，使得無人機端和著陸平臺端可以精確計算自身位置并進一步應(yīng)用。

著陸平臺是無人機著陸時的輔助系統(tǒng)，當(dāng)跑道路面質(zhì)量、長度不符合無人機降落條件時，可使用著陸平臺作為無人機降落工具。在著陸過程中，無人機與著陸平臺相對靜止的情況下實現(xiàn)對接，之后通過著陸平臺的減加速度使得無人機可以快速制動，避免地面對無人機起落架的傷害甚至完全取消起落架，即可對無人機提供安全回收。如今的著陸平臺本身大多會受到外界因素干擾，例如由人工駕駛汽車做牽引的著陸平臺，會受到駕駛者駕駛習(xí)慣等因素影響，使得著陸平臺不能做單純理想的勻速直線運動、水面中行駛的航空母艦會受到水波等因素影響，使得著陸平臺亦不能做單純理想的勻速直線運動，以上的情況，使得無人機回收難度加大。本發(fā)明中在著陸平臺上安裝了差分衛(wèi)星接收機(例如上海司南導(dǎo)航有限公司的k706gnss或帶有差分解算功能的同等級gnss板卡)、衛(wèi)星接收天線、蓄電池、數(shù)傳電臺(例如加拿大microhard的n920雙向無線數(shù)傳電臺或同級別可實現(xiàn)遠程多臺透明傳輸?shù)臄?shù)傳電臺)、數(shù)傳電臺天線。數(shù)傳電臺接收原本用于輔助無人機導(dǎo)航的差分衛(wèi)星基準(zhǔn)站發(fā)出的差分修正量，結(jié)合自身衛(wèi)星接收機計算出著陸平臺的精確位置，并將位置再次通過數(shù)傳電臺發(fā)送給無人機地面站端和無人機端。

應(yīng)用本發(fā)明提供的輔助固定翼無人機動態(tài)回收的實現(xiàn)裝置，可以實現(xiàn)兩種方式的無人機回收：

方式一，無人機地面站端可接收到無人機、著陸平臺的精準(zhǔn)位置，通過對無人機的操控，使得無人機可以追蹤移動中的著陸平臺，并實現(xiàn)降落，具體過程為：

步驟1：無人機地面站接收到著陸平臺的準(zhǔn)確位置以及無人機的準(zhǔn)確位置。

步驟2：無人機地面站通過控制無人機使無人機的空間位置與著陸平臺的空間位置進行擬合。

步驟3：當(dāng)兩空間位置重合即可達到著陸目的。

方式二，無人機端可接收到著陸平臺的精確位置，通過對自身的修正操控，使得自身追蹤移動中的著陸平臺，并實現(xiàn)降落，具體過程為：

步驟1：在無人機自駕系統(tǒng)中上預(yù)先設(shè)定好著陸動作，根據(jù)著陸平臺的位置進行自身修正并與著陸平臺擬合。

步驟2：當(dāng)無人機接收到著陸平臺的差分信號后發(fā)送給無人機地面站。

步驟3：無人機地面站得到無人機反饋后發(fā)送著陸指令。

步驟4：無人機接收到著陸指令，追蹤著陸平臺，達到著陸目的。