基于运动基座的无人机降落控制方法、计算机可读存储介质及控制设备技术

本发明专利技术属于航空飞行器控制方法，一种基于运动基座的复合构型固定翼无人机降落控制方法、计算机可读存储介质及控制设备，解决了现有技术中复合构型固定翼无人机起降过程中依赖固定位置点，难以在一个运动的基座平台上进行降落的技术问题，将降落分为抵近、引导伴飞、降高和完成降落四个步骤，由旋翼控制无人机的下降以及姿态和航向，并同时控制无人机与运动基座的横向相对位置与速度，发动机控制无人机与运动基座沿纵向的相对位置与速度。计算机可读存储介质及控制设备以相应硬件为载体，实现本发明专利技术的降落控制方法。

UAV landing control method, computer readable storage medium and control equipment based on moving base

【技术实现步骤摘要】
基于运动基座的无人机降落控制方法、计算机可读存储介质及控制设备
本专利技术属于航空飞行器控制方法，具体涉及一种基于运动基座的复合构型固定翼无人机降落控制方法、计算机可读存储介质及控制设备。
技术介绍
常规无人机一般分为固定翼和多旋翼两种。固定翼无人机具有飞行速度快、续航时间长和航程远的优点，但在起降过程中需要利用跑道进行滑跑，而且无法进行空中悬停；多旋翼无人机可以进行垂直起降，对起降场地没有特殊要求，也可以进行空中悬停，但是飞行速度和续航时间都难以和固定翼无人机相比。衍生出的复合构型固定翼无人机是在常规固定翼无人机的布局基础上增加多旋翼机构，使固定翼无人机具备垂直起降的能力。现有的复合式固定翼无人机起降过程中均采用多旋翼方式进行起降，无人机在空中飞行的过程中多旋翼关闭，采用固定翼模式飞行，此类无人机既具备固定翼无人机飞行速度快、续航时间长和航程远的优点，又具备多旋翼无人机可以垂直起降的优点，使用灵活方便。但目前复合构型固定翼无人机起降过程中均采用多旋翼方式进行起降，依赖固定位置点，且复合式固定翼无人机采用多旋翼方式进行飞行的过程中，由于飞机自身结构复杂，水平方向的最大飞行速度一般只能维持在5m/s左右，同时，机动能力有限，难以在一个运动的基座平台上进行起降。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是解决现有技术中复合构型固定翼无人机起降过程中依赖固定位置点，难以在一个运动的基座平台上进行降落的技术问题，提供一种基于运动基座的复合构型固定翼无人机降落控制方法、计算机可读存储介质及控制设备。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于运动基座的无人机降落控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：步骤1，无人机抵近运动基座无人机接收到降落指令后飞行至运动基座后方，维持预设伴飞高度，直至无人机飞行至与运动基座的相对距离到达预设距离后，开启旋翼电机转换为复合飞行模式；步骤2，无人机引导伴飞维持无人机飞行航向与运动基座的航向一致，无人机飞抵至运动基座上的降落点正上方；然后，无人机维持预设伴飞高度，与运动基座维持相对静止，航向与运动基座保持一致，直至无人机接收到下降指令；步骤3，无人机降高无人机的旋翼控制无人机的姿态、航向、高度、垂直速度，以及无人机和运动基座的横向相对位置；同时，由无人机的发动机控制无人机与运动基座的纵向相对位置，以及无人机与运动基座的相对速度；使无人机垂直向下降落，且在水平方向与运动基座保持相对静止，无人机航向与运动基座保持一致，直至无人机到达运动基座上的降落点；步骤4，无人机完成降落无人机检测到触地后，关闭旋翼电机和发动机，完成降落。进一步地，所述降落指令和下降指令均是由地面控制站发出的。进一步地，所述步骤1具体为，所述运动基座上搭载运动基座定位导引设备，运动基座定位导引设备接收无人机和运动基座的位置、速度以及航向信息，运动基座定位导引设备通过计算获得无人机与运动基座实时的相对位置信息和相对速度信息，发送至地面控制站，再由地面控制站通过数据链系统向无人机发送，无人机根据接收的相对位置信息和相对速度信息，通过无人机的旋翼和发动机控制飞行，使无人机维持预设伴飞高度，飞行至与运动基座的相对距离到达预设相对距离，开启旋翼电机转换为复合飞行模式。进一步地，步骤2中，所述无人机飞抵运动基座上的降落点正上方具体为，所述运动基座上搭载运动基座定位导引设备，运动基座定位导引设备接收无人机和运动基座的位置、速度以及航向信息，运动基座定位导引设备通过计算获得无人机与运动基座实时的相对位置和速度信息，发送至地面控制站，再由地面控制站通过数据链系统向无人机发送，无人机根据接收的相对位置和速度信息，通过无人机的旋翼和发动机控制飞行，使无人机飞抵至运动基座上降落点正上方。进一步地，步骤2中，所述通过无人机的旋翼和发动机控制飞行，使无人机飞抵至运动基座上降落点正上方的具体方法为：无人机的旋翼控制无人机的姿态、航向、飞行高度，以及无人机和运动基座的横向相对位置；同时，由无人机的发动机控制无人机与运动基座的纵向相对位置，以及无人机与运动基座的相对速度；无人机由运动基座的后方飞抵运动基座上的降落点正上方，然后与运动基座保持相对静止，无人机航向与运动基座保持一致，无人机保持水平飞行并维持预设伴飞高度。进一步地，步骤2中，所述通过无人机的旋翼和发动机控制飞行，使无人机飞抵至运动基座上的降落点正上方的具体方法为：无人机的旋翼控制无人机的姿态、航向、飞行高度，以及无人机和运动基座的横向相对位置；同时，由无人机的发动机控制无人机与运动基座的纵向相对位置，以及无人机与运动基座的相对速度；无人机的旋翼控制无人机滚转机动至与运动基座的预设横向相对距离，然后通过发动机控制无人机向运动基座方向飞行，使无人机飞抵运动基座降落点正侧方；无人机到达运动基座降落点正侧方后，通过发动机控制无人机与运动基座的纵向相对位置及相对速度在预设门限值范围内并维持此状态，随后无人机利用旋翼控制无人机滚转机动至运动基座上的降落点正上方，然后与运动基座保持相对静止，无人机的航向与运动基座保持一致。进一步地，所述无人机的旋翼控制无人机的姿态、航向、高度、垂直速度，以及无人机和运动基座的横向相对位置均为闭环控制，所述由无人机的发动机控制无人机与运动基座的纵向相对位置，以及无人机与运动基座的相对速度均为闭环控制，能够进行实时控制，控制更加准确。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特殊之处在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。一种控制设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特殊之处在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的基于运动基座的无人机降落控制方法能够实现复合式固定翼无人机在中低速运动基座上进行降落，能够拓展复合式固定翼无人机的应用环境。将降落分为抵近运动基座、引导伴飞、降高和完成降落四个步骤：抵近过程中，无人机接收到降落指令先飞至运动基座后方，直至到达预设相对距离后开启旋翼电机；然后在旋翼和发动机共同控制下进行复合状态飞行，同时飞抵至运动基座上的降落点正上方后伴飞；在收到下降指令后垂直降落至降落点，然后关闭旋翼电机和发动机，完成降落。在无人机从飞行到降落至运动基座上降落点的过程中，通过旋翼和发动机的混合控制，充分利用了复合式固定翼无人机利用旋翼进行垂直起降的优势，同时利用了固定翼无人机的高速飞行能力，从而实现了复合式固定翼无人机在中低速运动基座上的降落。2.本专利技术中飞抵至运动基座上的降落点正上方有两种模式能够适应多种环境下的降落，可以根据降落时周边的障碍情况选择从运动基座后方或运动基座侧方飞抵降落点，使无人机降落的适用范围更广泛。3.本专利技术的控制方法具体能够依靠地面控制站、运动基座定位导引设备和数据链实现，精确的实现了控制方法。4.本专利技术的旋翼和发动机在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于运动基座的无人机降落控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，无人机抵近运动基座/n无人机接收到降落指令后飞行至运动基座后方，维持预设伴飞高度，直至无人机飞行至与运动基座的距离到达预设相对距离后，开启旋翼电机转换为复合飞行模式；/n步骤2，无人机引导伴飞/n维持无人机飞行航向与运动基座的航向一致，无人机飞抵运动基座上的降落点正上方；然后，无人机维持预设伴飞高度，与运动基座维持相对静止，航向与运动基座保持一致，直至无人机接收到下降指令；/n步骤3，无人机降高/n无人机接收到下降指令后，无人机的旋翼控制无人机的姿态、航向、高度、垂直速度，以及无人机和运动基座的横向相对位置；同时，由无人机的发动机控制无人机与运动基座的纵向相对位置，以及无人机与运动基座的相对速度；使无人机垂直向下降落，且在水平方向与运动基座保持相对静止，无人机航向与运动基座保持一致，直至无人机到达运动基座上的降落点；/n步骤4，无人机完成降落/n无人机检测到触地后，关闭旋翼电机和发动机，完成降落。/n

【技术特征摘要】
1.基于运动基座的无人机降落控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，无人机抵近运动基座
无人机接收到降落指令后飞行至运动基座后方，维持预设伴飞高度，直至无人机飞行至与运动基座的距离到达预设相对距离后，开启旋翼电机转换为复合飞行模式；
步骤2，无人机引导伴飞
维持无人机飞行航向与运动基座的航向一致，无人机飞抵运动基座上的降落点正上方；然后，无人机维持预设伴飞高度，与运动基座维持相对静止，航向与运动基座保持一致，直至无人机接收到下降指令；
步骤3，无人机降高
无人机接收到下降指令后，无人机的旋翼控制无人机的姿态、航向、高度、垂直速度，以及无人机和运动基座的横向相对位置；同时，由无人机的发动机控制无人机与运动基座的纵向相对位置，以及无人机与运动基座的相对速度；使无人机垂直向下降落，且在水平方向与运动基座保持相对静止，无人机航向与运动基座保持一致，直至无人机到达运动基座上的降落点；
步骤4，无人机完成降落
无人机检测到触地后，关闭旋翼电机和发动机，完成降落。


2.如权利要求1所述基于运动基座的无人机降落控制方法，其特征在于：步骤1所述降落指令和步骤2、步骤3所述下降指令，均是由地面控制站发出的。


3.如权利要求2所述基于运动基座的无人机降落控制方法，其特征在于：步骤1具体为，所述运动基座上搭载运动基座定位导引设备，运动基座定位导引设备接收无人机和运动基座的位置、速度以及航向信息，运动基座定位导引设备通过计算获得无人机与运动基座实时的相对位置信息和相对速度信息，发送至地面控制站，再由地面控制站通过数据链系统向无人机发送，无人机根据接收的相对位置信息和相对速度信息，通过无人机的旋翼和发动机控制飞行，使无人机维持预设伴飞高度，飞行至与运动基座的相对距离到达预设相对距离，开启旋翼电机转换为复合飞行模式。


4.如权利要求3所述基于运动基座的无人机降落控制方法，其特征在于：步骤2中，所述无人机飞抵运动基座上的降落点正上方具体为，所述运动基座上搭载运动基座定位导引设备，运动基座定位导引设备接收无人机和运动基座的位置、速度以及航向信息，运动基座定位导引设备通过计算获得无人机与运动基座实时的相对位置和速度信息，发送至地面控制站，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马远超，翟雄辉，王磊，黄迟，李海飞，刘洋，臧欢，魏亚静，任宇，杨翠翠，李晨曦，杨健，高洋，李泽辰，宋宜凡，郭志永，兰小鹏，
申请(专利权)人：西安爱生无人机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61