旋翼无人机的自动辅助降落系统技术方案

本实用新型专利技术公开的旋翼无人机的自动辅助降落系统，系统由地面降落基站和降落辅助吊舱组成；所述地面降落基站包括主体框架、直流电源模块、控制模块、工作平台、GPS/无线通信天线、高功率定位灯及金属着陆网；所述降落辅助吊舱包括外壳、透明整流罩、前视摄像模块、超声波测距摄像集成模块、微处理模块、电源模块、锚点、固定单元及GPS/无线通信模块，所述微处理模块内置路径算法，该路径算法可根据两地的GPS位置信息或灯光信号生成飞行路径。本实用新型专利技术适用范围广，成本低，可辅助旋翼无人机在复杂条件下自动平稳降落和回收。

Automatic landing system of rotor UAV

The automatic landing system of the utility model discloses a rotor UAV system, by the ground base station and auxiliary landing pod composition; the ground base station comprises a main frame, a DC power supply module, control module, working platform, GPS/ wireless communication antennas, high power positioning lamp and metal landing net; the auxiliary landing pod including the shell, transparent dome, front camera module, ultrasonic ranging camera integration module, micro processing module, power module, anchor, fixed unit and GPS/ wireless communication module, the microprocessor module in the path algorithm, the path algorithm according to the two GPS position information or light signal generating flight path. The utility model has the advantages of wide application range and low cost, and can help the automatic landing and recovery of the rotor unmanned aerial vehicle in complex conditions.

【技术实现步骤摘要】
旋翼无人机的自动辅助降落系统
本技术涉及旋翼无人机
，具体涉及一种旋翼无人机的自动辅助降落系统。
技术介绍
旋翼无人机以其高灵活性和较低的起降条件要求在民用和军事领域得到广泛的发展和应用。经典的旋翼机无人机，例如多旋翼无人机、单旋翼无人直升机和共轴对转无人直升机在解决环境监控、海上污染监视、地理信息收集等方面扮演着重要的作用。即便在自动飞行控制系统越来越成熟的今天，该类无人机在复杂条件下的起飞与降落依然制约着其在更广泛的领域运用。在一些复杂条件下，例如海面移动平台、颠簸移动的地面平台上起飞降落，对该类无人机的飞行控制系统和控制人员仍然是严峻的挑战。传统上，该类无人机在自动或是人工操作降落的时候，主要基于人工的视觉或是无人机上简单的传感器来控制平衡，目前尚无一套完整而有效的解决方案。在非稳定的操作环境下，人的视线和单一的传感器很容易受到干扰，同时在降落的最后阶段，在地效和外部干扰的共同作用下，无人旋翼机很容易发生倾覆，轻则桨叶损毁，重则对电机和搭载的重要仪器设备造成损坏。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种旋翼无人机的自动辅助降落系统，其适用范围广，成本低，可辅助旋翼无人机在复杂条件下自动平稳降落和回收。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：旋翼无人机的自动辅助降落系统，由地面降落基站和降落辅助吊舱组成；所述地面降落基站包括主体框架、直流电源模块、控制模块、工作平台、GPS/无线通信天线、高功率定位灯及金属着陆网；所述直流电源模块和控制模块均设置在主体框架内，所述工作平台安装在主体框架上，金属着陆网设置在工作平台中间，工作平台两侧分别侧向延伸出一悬臂，每个悬臂上均设有一高功率定位灯和一GPS/无线通信天线，所述控制模块、高功率定位灯及GPS/无线通信天线均与直流电源模块连接，控制模块还与高功率定位灯及GPS/无线通信天线连接；所述降落辅助吊舱包括外壳、透明整流罩、前视摄像模块、超声波测距摄像集成模块、微处理模块、电源模块、锚点、固定单元及GPS/无线通信模块，所述微处理模块内置路径算法，该路径算法可根据两地的GPS位置信息或灯光信号生成飞行路径；所述透明整流罩对接在外壳的前端；所述前视摄像模块设置在透明整流罩内，所述超声波测距摄像集成模块、微处理模块、电源模块及固定单元均位于外壳内；外壳底部开设一测距窗口和固定窗口，所述超声波测距摄像集成模块由相互连接的超声波测距雷达和对地摄像头组成，该对地摄像头朝下设置在测距窗口处；所述固定单元包括若干个可从固定窗口伸出的固定伸缩抓；所述外壳顶部设有用于与无人机飞行控制芯片通信的通信接口，上述外壳顶部还设置若干个用于将降落辅助吊舱固定在无人机底部的锚点，所述GPS/无线通信模块固定于外壳后端；所述前视摄像模块、微处理模块、固定单元及GPS/无线通信模块均与电源模块连接，所述微处理模块还与前视摄像模块、固定单元及GPS/无线通信模块分别连接；所述地面降落基站与降落辅助吊舱的GPS/无线通信模块均用于GPS信号接收及无线信号收发。所述地面降落基站的主体框架呈圆形，工作平台则为圆环形，工作平台以主体框架的圆形边为轨道可旋转地设置在主体框架上，所述金属着陆网也可以随工作平台旋转。所述地面降落基站还包括设置在主体框架内的直流电机和变速控制机构，该直流电机与变速控制机构均与直流电源模块连接，变速控制机构还与控制模块连接，所述直流电机的输出轴朝上设置，且该输出轴与工作平台连接以驱动工作平台旋转。所述前视摄像模块由云台及安装在云台上的广角高清摄像头组成，该云台及广角高清摄像头均设置在透明整流罩内，且云台和广角高清摄像头分别与微处理模块连接。所述固定单元内设有三个固定伸缩抓。所述降落辅助吊舱的外壳为轻质外壳。所述降落辅助吊舱的外壳顶部设置4个锚点。上述旋翼无人机的自动辅助降落系统的控制方法，包括以下步骤：步骤一、旋翼无人机向降落辅助吊舱发送降落请求；步骤二、降落辅助吊舱的微处理模块通过其通信接口接收降落请求，微处理模块控制其GPS/无线通信模块将待降落的旋翼无人机的信息和其所在的GPS位置信息以加密编码的方式发送出去；步骤三、地面降落基站通过其GPS/无线通信模块接收到待降落的旋翼无人机的降落信息后，再通过GPS/无线通信模块以加密方式将确认信息和地面降落基站的GPS位置信息发送给旋翼无人机；步骤四、降落辅助吊舱微处理模块接收到降落的确认信息后和GPS位置信息后，执行内置路径算法，生成飞行路径，微处理模块不断与旋翼无人机的飞行控制芯片进行通信，将实时更新的飞行路径发送至飞行控制芯片，以引导旋翼无人机朝地面降落基站方向飞行；步骤五、地面降落基站的控制模块控制工作平台上高功率定位灯的朝向，使其对准旋翼无人机到来的方向，同时控制模块控制GPS/无线通信模块不断和降落辅助吊舱的GPS/无线通信模块通讯，时刻更新双方的GPS位置信息；步骤六、地面降落基站与旋翼无人机的距离接近到高功率定位灯的工作范围时，地面降落基站的控制模块控制开启高功率定位灯，并驱动其对准旋翼无人机，高功率定位灯发出灯光定位信号，同时降落辅助吊舱的前视摄像模块开始工作，搜索定位灯发出的灯光信号，前视摄像模块搜索到灯光信号后将该信号发送至降落辅助吊舱的微处理模块，微处理模块解算灯光信号，以修正飞行路径；步骤七、旋翼无人机到达地面降落基站上方预定的位置后，降落辅助吊舱的超声波测距摄像集成模块开始工作，引导旋翼无人机锁定地面降落基站的位置并不断降低高度；步骤八、当降落辅助吊舱和地面降落基站的相对高度达到预设值的时候，降落辅助吊舱微处理模块控制固定单元伸出固定伸缩爪，固定伸缩爪勾住工作平台的中间的金属着陆网进行着陆；步骤九、旋翼无人机着陆完成后，微处理模块向固定单元发送回收指令，降落辅助吊舱的固定伸缩抓自动收起。采用上述方案后，本技术有益效果为：实现了在复杂环境下旋翼无人机自动降落和回收，减少了旋翼无人机的应用难度，拓展了旋翼无人机的使用环境条件；本技术的地面降落基站与降落辅助吊舱皆可以灵活的布置在多种旋翼无人机应用场景，不仅应用范围广，而且不需要对原有设备做过多的改造，减少了使用成本。以下结合附图及具体实施例对本技术做进一步说明。附图说明图1是本技术降落辅助吊舱位位于地面降落基站的示意图；图2是本技术地面降落基站的立体结构分解图；图3是本技术降落辅助吊舱的立体结构分解图；图4是本技术地面降落基站的整体示意图；图5是本技术降落辅助吊舱的整体示意图；图6是携带降落辅助吊舱的旋翼无人机降落在地面降落基站的过程示意图。标号说明地面降落基站1，主体框架11，直流电源模块12，控制模块13，工作平台14，悬臂141，GPS/无线通信天线15，高功率定位灯16，金属着陆网17，直流电机18和变速控制机构19，降落辅助吊舱2，外壳，21测距窗口211，固定窗口212，通信接口213，透明整流罩22，前视摄像模块23，云台231，广角高清摄像头232，超声波测距摄像集成模块24，超声波测距雷达241，对地摄像头242，微处理模块25，电源模块26，锚点27，固定单元28，固定伸缩抓281，GPS/无线通信模块29，旋翼无人机3。具体实施方式如图1所示，本技术揭示的旋翼无人机的自本文档来自技高网...

【技术保护点】
旋翼无人机的自动辅助降落系统，其特征在于：由地面降落基站和降落辅助吊舱组成；所述地面降落基站包括主体框架、直流电源模块、控制模块、工作平台、GPS/无线通信天线、高功率定位灯及金属着陆网；所述直流电源模块和控制模块均设置在主体框架内，所述工作平台安装在主体框架上，金属着陆网设置在工作平台中间，工作平台两侧分别侧向延伸出一悬臂，每个悬臂上均设有一高功率定位灯和一GPS/无线通信天线，所述控制模块、高功率定位灯及GPS/无线通信天线均与直流电源模块连接，控制模块还与高功率定位灯及GPS/无线通信天线连接；所述降落辅助吊舱包括外壳、透明整流罩、前视摄像模块、超声波测距摄像集成模块、微处理模块、电源模块、锚点、固定单元及GPS/无线通信模块，所述微处理模块内置路径算法，该路径算法可根据两地的GPS位置信息或灯光信号生成飞行路径；所述透明整流罩对接在外壳的前端；所述前视摄像模块设置在透明整流罩内，所述超声波测距摄像集成模块、微处理模块、电源模块及固定单元均位于外壳内；外壳底部开设一测距窗口和固定窗口，所述超声波测距摄像集成模块由相互连接的超声波测距雷达和对地摄像头组成，该对地摄像头朝下设置在测距窗口处；所述固定单元包括若干个可从固定窗口伸出的固定伸缩抓；所述外壳顶部设有用于与无人机飞行控制芯片通信的通信接口，上述外壳顶部还设置若干个用于将降落辅助吊舱固定在无人机底部的锚点，所述GPS/无线通信模块固定于外壳后端；所述前视摄像模块、微处理模块、固定单元及GPS/无线通信模块均与电源模块连接，所述微处理模块还与前视摄像模块、固定单元及GPS/无线通信模块分别连接；所述地面降落基站与降落辅助吊舱的GPS/无线通信模块均用于GPS信号接收及无线信号收发。...

【技术特征摘要】
1.旋翼无人机的自动辅助降落系统，其特征在于：由地面降落基站和降落辅助吊舱组成；所述地面降落基站包括主体框架、直流电源模块、控制模块、工作平台、GPS/无线通信天线、高功率定位灯及金属着陆网；所述直流电源模块和控制模块均设置在主体框架内，所述工作平台安装在主体框架上，金属着陆网设置在工作平台中间，工作平台两侧分别侧向延伸出一悬臂，每个悬臂上均设有一高功率定位灯和一GPS/无线通信天线，所述控制模块、高功率定位灯及GPS/无线通信天线均与直流电源模块连接，控制模块还与高功率定位灯及GPS/无线通信天线连接；所述降落辅助吊舱包括外壳、透明整流罩、前视摄像模块、超声波测距摄像集成模块、微处理模块、电源模块、锚点、固定单元及GPS/无线通信模块，所述微处理模块内置路径算法，该路径算法可根据两地的GPS位置信息或灯光信号生成飞行路径；所述透明整流罩对接在外壳的前端；所述前视摄像模块设置在透明整流罩内，所述超声波测距摄像集成模块、微处理模块、电源模块及固定单元均位于外壳内；外壳底部开设一测距窗口和固定窗口，所述超声波测距摄像集成模块由相互连接的超声波测距雷达和对地摄像头组成，该对地摄像头朝下设置在测距窗口处；所述固定单元包括若干个可从固定窗口伸出的固定伸缩抓；所述外壳顶部设有用于与无人机飞行控制芯片通信的通信接口，上述外壳顶部还设置若干个用于将降落辅助吊舱固定在无人机底部的锚点，所述GPS/无线通信模块固定于外壳后端；所述前...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈豪，骆炜，蔡品隆，王耀宗，张丹，张景欣，钟瑞宇，
申请(专利权)人：泉州装备制造研究所，
类型：新型
国别省市：福建,35