本發(fā)明涉及一種無人機著陸方法，具體涉及基于UWB指引的無人直升機自動著陸方法。
背景技術：
定位技術，是指對測量目標進行位置信息測定的技術。隨著科技的發(fā)展，在各個領域內，需要被精確定位的目標越來越多，尤其是對動態(tài)移動目標的精確定位，逐漸成為了各行業(yè)關注的關鍵問題。UWB定位技術具有高帶寬、低功耗、抗干擾能力強、傳輸速率高、頻譜利用率高、系統(tǒng)容量大、多徑分辨率高等特點，可對動態(tài)目標進行實時定位，且可保證定位精度，為實現(xiàn)物料廠貨物裝載的自動化管理提供了可靠的技術支持。但至今未見有基于UWB定位技術在物料廠鏟車作業(yè)監(jiān)控管理設備上應用的公開報導。
無人直升機的定點著陸方法通常有兩種。其一是在GPS全球定位系統(tǒng)的指示下，實現(xiàn)定點著陸。利用GPS引導直升機著陸，是目前最普遍的方法。然而，由于GPS信號穿透力差，極易受地面建筑物和樹叢的影響而失效。此外，GPS受美國軍方控制，在特殊情況下亦會失效。因此，利用GPS引導直升機著陸存在弊端和隱患。其二是利用視覺導航裝置，根據(jù)事先鋪設在地面上信號布的指示，引導直升機著陸。由于視覺導航必須利用光學信號實現(xiàn)識別，而信號布的光學信號受周圍環(huán)境影響甚大。因此，在光照不足的情況下，視覺導航裝置的識別率會嚴重降低，甚至無法識別信號布。尤其在夜間，視覺導航裝置必須借助外界光源的照射才能正常工作。此外，由于信號布通常在直升機著陸前鋪設，而在直升機的著陸過程中無法移動。因而無法根據(jù)實際飛行情況，實時更改無人直升機的著陸位置。因此，以上兩種方法均存在一定程度的不足。
由于GPS引導受美國軍方控制，且GPS引導無法準確地對移動平臺進行定位，而海上環(huán)境較為惡劣，視覺引導也難以使用，因此現(xiàn)有的無人機在海上的移動平臺降落是大多依靠手動控制。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是通過UWB引導無人機自動著陸，目的在于提供基于UWB指引的無人直升機自動著陸方法，解決由于GPS引導受美國軍方控制，且GPS引導無法準確地對移動平臺進行定位，而海上環(huán)境較為惡劣，視覺引導也難以使用，因此現(xiàn)有的無人機在海上的移動平臺降落是大多依靠手動控制。
本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：
基于UWB指引的無人直升機自動著陸方法，包括依次進行的以下步驟：
A、起飛前，在無人機上安裝機載UWB捕獲裝置，將機載UWB捕獲裝置與飛行控制系統(tǒng)進行匹配；
B、在無人機準備進行著陸時，地勤人員使用UWB發(fā)射器對無人機進行著陸指示；
C、無人機上的機載UWB捕獲裝置捕獲UWB發(fā)射器發(fā)射的著陸指示；
D、無人機上的機載UWB捕獲裝置根據(jù)捕獲的著陸指示輸出信號到飛行控制系統(tǒng)；
E、無人機上的飛行控制系統(tǒng)根據(jù)機載UWB捕獲裝置輸入的信號控制無人機完成著陸。地勤人員通過UWB發(fā)射器發(fā)射著陸指示，無人直升機通過機載UWB捕獲裝置，捕獲UWB發(fā)射器發(fā)射的著陸指示。飛行控制系統(tǒng)根據(jù)UWB捕獲裝置的輸出信號操縱直升機跟蹤UWB發(fā)射器發(fā)射的著陸指示。從而，在飛行控制系統(tǒng)的控制下，直升機按照UWB發(fā)射器的指示和引導，逐漸向地面靠近，直至無人直升機最終完成自動著陸。
所述步驟B中地勤人員使用UWB發(fā)射器對無人機進行著陸指示的方法為地勤人員通過UWB發(fā)射器向期望的著陸點照射UWB。UWB發(fā)射器向期望著陸點照射UWB后，無人機上的機載UWB捕獲裝置根據(jù)TOA、TDOA、RSS以及AOA方法確定照射點與無人機的位置關系。
在無人機著陸的過程中，地勤人員更改UWB發(fā)射器的照射點后，無人機的期望著陸點也立即更改為新的照射點。在直升機的著陸過程中，可以利用UWB發(fā)射器方便地更改著陸目標位置，更改UWB發(fā)射器的照射點后，無人機上的機載UWB捕獲裝置捕獲新的照射點，根據(jù)新的照射點輸出信號到飛行控制系統(tǒng)。
所述步驟D中無人機上的機載UWB捕獲裝置根據(jù)捕獲的著陸指示輸出信號到飛行控制系統(tǒng)的方法為UWB捕獲裝置根據(jù)捕獲的UWB引導無人機向期望著陸點靠近。通過步驟B確定的無人機與照射點的位置關系來引導無人機著陸，著陸原理與GPS引導無人機著陸原理相同。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：
1、本發(fā)明基于UWB指引的無人直升機自動著陸方法，采用UWB信號進行引導，可靠性高；
2、本發(fā)明基于UWB指引的無人直升機自動著陸方法，可在著陸過程中隨時更改著陸目標位置。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。
實施例
本發(fā)明基于UWB指引的無人直升機自動著陸方法，包括依次進行的以下步驟：
A、起飛前，在無人機上安裝機載UWB捕獲裝置，將機載UWB捕獲裝置與飛行控制系統(tǒng)進行匹配；
B、在無人機準備進行著陸時，地勤人員使用UWB發(fā)射器對無人機進行著陸指示；
C、無人機上的機載UWB捕獲裝置捕獲UWB發(fā)射器發(fā)射的著陸指示；
D、無人機上的機載UWB捕獲裝置根據(jù)捕獲的著陸指示輸出信號到飛行控制系統(tǒng)；
E、無人機上的飛行控制系統(tǒng)根據(jù)機載UWB捕獲裝置輸入的信號控制無人機完成著陸。
所述步驟B中地勤人員使用UWB發(fā)射器對無人機進行著陸指示的方法為地勤人員通過UWB發(fā)射器向期望的著陸點照射UWB。UWB發(fā)射器向期望著陸點照射UWB后，無人機上的機載UWB捕獲裝置根據(jù)到達時間定位、到達時間差定位、信號強度分析法以及到達角度定位方法確定照射點與無人機的位置關系。在無人機著陸的過程中，地勤人員更改UWB發(fā)射器的照射點后，無人機的期望著陸點也立即更改為新的照射點。在直升機的著陸過程中，可以利用UWB發(fā)射器方便地更改著陸目標位置，更改UWB發(fā)射器的照射點后，無人機上的機載UWB捕獲裝置捕獲新的照射點，根據(jù)新的照射點輸出信號到飛行控制系統(tǒng)。
所述步驟D中無人機上的機載UWB捕獲裝置根據(jù)捕獲的著陸指示輸出信號到飛行控制系統(tǒng)的方法為UWB捕獲裝置根據(jù)捕獲的UWB引導無人機向期望著陸點靠近。通過步驟B確定的無人機與照射點的位置關系來引導無人機著陸，著陸原理與GPS引導無人機著陸原理相同。
根據(jù)上述方法使無人機降落在遼寧號航母上，首先在沈飛研究所研制的天弩無人機上加裝機載UWB捕獲裝置NOVELDA 6100系列雷達，在無人機通過遙控或預設的飛行程序到達地勤人員通過UWB發(fā)射器FREESCALE XS110向期望的遼寧艦甲板上的著陸點照射UWB形成UWB安裝點。無人直升機通過機載UWB捕獲裝置，捕獲UWB發(fā)射器照射在地面上的UWB安裝點。飛行控制系統(tǒng)根據(jù)UWB捕獲裝置的輸出信號操縱直升機跟蹤UWB安裝點，機載UWB捕獲裝置根據(jù)到達時間定位、到達時間差定位、信號強度分析法以及到達角度定位方法確定照射點與無人機的位置關系，定位精度為分米級，在艦長304.5米的遼寧艦上進行精準著陸綽綽有余，當遼寧艦處于行駛狀態(tài)時，UWB安裝點的位置在不停的變化，安裝點的變化原理與地勤人員重設UWB安裝點的原理相同，由于遼寧艦航速為29節(jié)，天弩無人機飛行速度遠大于遼寧艦的航速，因此，在遼寧艦全速航行時，無人機仍能機跟蹤UWB安裝點，在飛行控制系統(tǒng)的控制下，直升機按照UWB發(fā)射器的指示和引導，逐漸向地面上的UWB安裝點靠近，并同時下降高度，直至無人直升機最終完成自動著陸。而采用GPS引導著陸想達到在移動的遼寧艦上進行分米級的精準著陸則需要在遼寧艦上建立多個差分基準站，在不建立差分基準站時，定位精度最多達到10m級，在甲板上精準著陸可行性幾乎為0，且戰(zhàn)爭時期采用GPS定位必然會暴露遼寧艦的坐標。
以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。