一种无人机伞降方法技术

本发明专利技术提供一种无人机伞降方法，步骤为：选择无人机预定落地点；划分回收阶段为：无动力飞行段，滑行段，漂移段；根据测量风速、已知的飞机状态，快速计算出飞机离预定落地点“停车”距离、开伞时刻、方位；控制无人机进入回收航线；地面控制站根据计算结果和飞机状态向飞机发出停车、开伞指令。该方法可计算出小型无人飞机在期望地点着陆时的最佳停车、开伞时刻，以及采用的飞行航向，俯仰角要求，成本低，安全性高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，步骤为：选择无人机预定落地点；划分回收阶段为：无动力飞行段，滑行段，漂移段；根据测量风速、已知的飞机状态，快速计算出飞机离预定落地点“停车”距离、开伞时刻、方位；控制无人机进入回收航线；地面控制站根据计算结果和飞机状态向飞机发出停车、开伞指令。该方法可计算出小型无人飞机在期望地点着陆时的最佳停车、开伞时刻，以及采用的飞行航向，俯仰角要求，成本低，安全性高。【专利说明】
本专利技术涉及无人机降落回收技术，特别是通过降落伞回收方式技术。
技术介绍
对采用低空伞降回收方式进行回收的无人机而言，回收阶段传统上均由地面操纵人员凭借目视进行控制，若希望在给定点降落，飞行操纵人员需拥有丰富的操作经验，即便如此，由于操纵人员判断存在偶然性，其降落点散布也较大，特别在有风场扰动，回收场地受到约束的条件下，将很难避免飞机因降落地点的限制而导致机体损伤(由于无人机着陆在距离地面一定高度开伞降落，无人机系统受到空气阻力小于其重量，降落相对地面有一定的速度，对地面形成一定冲击，由于反作用力，无人机起落架系统收到冲击，若地面较硬，冲击力会损伤起落架、机翼、甚至机身。若因落地点在水平有草坪或土地松软的地方，冲击能量被吸收，可避免地面冲击力损伤飞机。)，使得维修成本增加，同时减低了无人机的使用效能。因此有必要开发一种无人机伞降定点测量方法，以确定开伞时刻，采取相应的控制策略与操纵程序，确保无人机伞降后无损伤。 采用伞降方式的无人机回收段通常由以下几个阶段组成:(1)进人回收航线:调整飞行航迹以及航向，使飞机按期望的航线进人回收场地。(2)无动力飞行段:减速到预定速度.指令“停车”关闭发动机，随后发送“开伞”指令，飞机作无动力飞行。⑶开伞减速段:指令开伞，降落伞舱门打开，带出引导伞。引导伞拉出主伞包，并将主伞伞衣拉直。根据所限制的开伞动载，主伞经过一定的延时收口后完全充气张满，飞机作减速滑行。(4)飘移段:主伞打开后，飞机以稳定的姿态匀速降落。 对定点回收系统而言，期望落点的控制不仅取决于飞行状态的控制，而且取决于发送指令“停车”的时刻，发送“开伞”指令时刻，也受回收地点风速、风向影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法可计算出小型无人飞机在期望地点着陆时的最佳停车、开伞时刻，以及采用的飞行航向，俯仰角要求。 本专利技术，步骤为:SI,选择无人机预定落地点；S2，划分回收阶段:S21，无动力飞行段，“停车”指令至“开伞”指令间隔时间为此期间飞机无动力水平方向飞行距离R1，垂直方向运动距离H1,S22滑行段，指令“开伞”打开伞舱，弹出引导伞，牵出并张满主伞，致使飞行空速为零，飞机垂直方向运动距离为H2，水平方向运动距离R2 ；S23，漂移段，降落伞完全张开至飞机落地，飞机水平方向运动为R3,垂直方向运动距离 H3;S3，从地面控制站可以读出飞机“停车”时相对地面高度H，从上面分析可知，Hl可预先计算，H2=L，H= Hl+ H2+ H3,可以计算出H3, t3.根据t3值，R= Rl +R2+ R3,可以计算出R3 ；S4，根据测量风速、已知的飞机状态，快速计算出飞机离预定落地点“停车”距离、开伞时刻、方位；S5，控制无儿极进入回收航线；S6，地面控制站根据计算结果和飞机状态向飞机发出停车、开伞指令。 本专利技术方法中:小型无人机起飞后，选择飞机预定落地点在水平有草坪或土地松软的地方，在降落点附近将吊挂风速仪和高度表的气球升空，风速仪分别升至飞机预定停车、开伞高度时，测量风速、风向。 无动力飞行段，“停车”指令至“开伞”指令间隔时间为此期间飞机无动力水平方向飞行距离R1，垂直方向距离H1，通过测控地面站读出飞机“停车”时的速度Vtl，通过风速仪测量出风速Vm、风向，风向分解出风速在水平X，y、垂直z方向的速度分量；R1= (Vq+V风)h，在水平方向，Rix== (V0+VMx)t1, Rly==可以计算出R1值； H1= (V0+Vwz) h,可预先计算出H1值。 滑行段，指令“开伞”打开伞舱，弹出引导伞，牵出并张满主伞，致使飞行空速为零，飞机垂直方向高度损失近似为伞带长度L，水平方向呈非线性减速运动，方向保持不变，根据能量及动量守恒定律，可推得其运动距离R2 ； R2=mvA2/D , R2x= mvA2/D, R2y= mvA2/D可以预先计算出R&,R2y ; H2=L (伞带长度)，由于飞机在此阶段飞行方向不变，根据R2，推算出R2X，R2y ；其中m为飞机质量，VA飞机速度(由测控地面站读出)，根据西北工业大学学报2004年第22卷第4期中论文“基于风场估测的无人机伞降定点回收研究”，D为飞行阻力，由空气密度、飞机型号、降落伞型号确定。 漂移段，降落伞完全张开至飞机落地，飞机水平方向相对空气运动为零，飞机在水平方向相对地面为风的速度，纵向呈匀速降落运动(根据飞机重量，降落伞设计为相应阻力)，一般设计速度为5-6m/s，此期间飞机无动力水平方向飞行距离R3,垂直方向距离H3 ； R3=V风t3，在水平方向，R3X==V风xt3, R3y==V风yt3,可以计算出R3值， 成=^3七3。 从地面控制站可以读出飞机“停车”时相对地面高度H，从上面分析可知，H1可预先计算，H2=L，H= H1+ H2+ H3,可以计算出H3, t3.根据t3值，R= R1 +R2+ R3,可以计算出R3 ;根据测量风速、已知的飞机状态，快速计算出飞机离预定落地点“停车”距离、开伞时刻、方位。 进入回收航线，调整飞行航迹以及航向，使飞机按期望的航线进入回收场地，定航向水平直线飞行，其俯仰角、侧滑角均为0，准备降落。 调整飞行航向，使飞机与X方向(停车时飞机与降落点连线方向)呈2°夹角保持平飞，其俯仰角为0，在高度距离落地点垂直高度H，水平距离R发“停车”指令，在高度仏+成，发“开伞”指令。 本专利技术方法不仅能确保无人机伞降后无损伤，而且不需要特别工装设备，仅需要测量风速的测量仪，普通高度表、气球、普通电脑。 通过本专利技术方法可计算出起飞重量小于10kg的小型无人飞机在期望地点着陆时的最佳停车、开伞时刻，以及飞机采用的航向、俯仰角、侧滑角，避免了一般无人机伞降后都会出现不同程度损伤情况，减少了维修成本，提高无人机的使用效能。 【具体实施方式】 无人机起飞后，选取预定落地点在水平有草坪的地方，在降落点附近将吊挂风速仪和高度表的气球升空，风速仪分别升至飞机预定停车高度(对地绝对高度140m)，测量风速3m/s、风向43°。 飞机进入回收航线，调整飞行航向，定航向水平直线飞行，其俯仰角、侧滑角均为0，准备降落。调整飞行航向，使飞机与X方向(停车时飞机与降落点连线方向)呈2°夹角保持平飞。 (I)无动力飞行段，tl=0.05s，V0=150m/s、方向 45 °，V风=3m/s、风向 43° Rix== (Vxo+V风 Jt1= (150*con45 ° +3*con43 ° ) *0.05=5.4mm ; Rly== (VY0+V风 Jt1= (150*sin45 ° +3*sin43 ° ) =5.4mm ； H1=O ；。 (2)滑行段 m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机伞降方法，步骤为：S1，选择无人机预定落地点；S2，划分回收阶段：S21，无动力飞行段，“停车”指令至“开伞”指令间隔时间为t1, 此期间飞机无动力水平方向飞行距离R1，垂直方向运动距离H1，S22 滑行段，指令“开伞”打开伞舱，弹出引导伞，牵出并张满主伞，致使飞行空速为零，飞机垂直方向运动距离为H2，水平方向运动距离R2；S23，漂移段，降落伞完全张开至飞机落地，飞机水平方向运动为R3，垂直方向运动距离H3；S3，从地面控制站可以读出飞机“停车”时相对地面高度H，从上面分析可知，H1 可预先计算，H2=L，H= H1+ H2+ H3,可以计算出H3, t3.根据t3值，R= R1 +R2+ R3,可以计算出R3；S4，根据测量风速、已知的飞机状态，快速计算出飞机离预定落地点“停车”距离、开伞时刻、方位；S5，控制无人机进入回收航线；S6，地面控制站根据计算结果和飞机状态向飞机发出停车、开伞指令。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：游中厚，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51