固定翼无人机与旋翼无人机自主协同运输系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种固定翼无人机与旋翼无人机的自主协同运输系统及方法，包括固定翼无人机、旋翼无人机和地面站，固定翼无人机与旋翼无人机通过通信模块与地面站链接；固定翼无人机用于长距离货物运输，用于在空中与旋翼无人机协同转接货物；旋翼无人机用于将货物从地面转运至空中并转接给固定翼无人机或者将固定翼无人机运载的货物转运到地面；地面站与固定翼无人机和旋翼无人机通信，负责为固定翼无人机和旋翼无人机提供航线规划、协同控制和信息监控功能。本发明专利技术的固定翼无人机达到指定空域后，由地面站控制旋翼无人机升空对接，在双机协同稳定飞行过程中完成货物转接操作，能够实现复杂地形情况下货物的快速转运工作。实现复杂地形情况下货物的快速转运工作。实现复杂地形情况下货物的快速转运工作。

【技术实现步骤摘要】
固定翼无人机与旋翼无人机自主协同运输系统及方法


[0001]本专利技术涉及无人机自主与协同控制的
，尤其涉及一种固定翼无人机与旋翼无人机的自主协同运输系统及方法。

技术介绍

[0002]随着我国低空空域的开放，国内无人机产业进入了高速发展的时期。多旋翼无人机具有体积小、垂直起降、空中悬停、全方向飞行等优点，而且其位置的切换和固定简单易行，可搭载一定重量的物品，具有成本低廉、操作简单和运行安全等特点，适合在低空执行运输、监控、侦查等任务，因而被广泛应用于军事、民用和科学研究等多个领域。
[0003]固定翼无人机常用于运输和高空侦查，具有航速快，航程长，带载荷能力强，飞行稳定等优点，依靠副翼和升降舵控制方向，控制方法比较简单。它在军用运输，军用侦查，民航领域应用广泛，关联的技术涉及空气动力学、控制科学、机械设计、计算机与通信等多个学科领域。
[0004]多旋翼无人机和固定翼无人机两者的发展前景广阔，但都存在难以克服的缺点。多旋翼无人机续航能力有限，不能长时间飞行，升力完全由动力抵消，运输效率低。固定翼无人机起飞距离长，翼展较宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.固定翼无人机与旋翼无人机自主协同运输系统，其特征在于，包括：旋翼无人机，与地面站以及固定翼无人机通信，将其自身位置和速度信息实时发送到地面站，其飞行航线和工作状态受地面站控制；负责装载地面上需要转运的货物，在地面站的控制下将货物从地面转运至空中，识别并接近固定翼无人机，将货物转移至固定翼无人机后返回地面，或/和在地面站的控制下，在空中识别并接近固定翼无人机，将货物从固定翼无人机转移至旋翼无人机，由旋翼无人机将货物转运至地面；固定翼无人机，与地面站以及旋翼无人机进行通信，将其自身位置和速度信息实时发送到地面站，其飞行航线和工作状态受地面站控制；在地面站的控制下，在空中接收旋翼无人机送上来的货物并将其转运至指定地点，或/和在地面站的控制下，在空中将从指定地点转运来的货物转接给旋翼无人机；地面站，用于接收固定翼无人机和旋翼无人机传回的信息，并对固定翼无人机和旋翼无人机进行路径规划和飞行控制，控制旋翼无人机起飞并接近固定翼无人机，在固定翼无人机与旋翼无人机协同稳定飞行时完成货物转接。2.根据权利要求1所述的固定翼无人机与旋翼无人机自主协同运输系统，其特征在于，所述旋翼无人机包括飞行控制模块、图像采集模块、机载计算机、机载GPS模块、机载通信模块和载货模块；图像采集模块与机载计算机相连接，机载GPS模块与飞行控制模块相连接，飞行控制模块、机载通信模块和载货模块均与机载计算机相连接，机载计算机通过通信模块与地面站通讯相连；所述的飞行控制模块，用于控制无人机的按照机载计算机的指令飞行，同时将无人机的飞行信息发送至机载计算机；所述的图像采集模块为带云台的便携式摄像头，摄像头安装在旋翼无人机的底部，用于采集指定方向上的图像并发送至机载计算机；所述的机载计算机，用于控制图像采集模块、飞行控制模块和载货模块的工作，用于接收飞行控制模块回传的信息和图像采集模块采集的图像信息并进行分析处理，用于向飞行控制模块下达飞行指令，用于控制旋翼无人机与固定翼无人机的协同稳定飞行，用于根据指令控制载货模块进行相应操作，用于将接收到的GPS信息、图像信息、载货模块信息通过机载通信模块发送至地面站；所述的机载GPS模块，用于实时获取无人机的GPS信息并发送至飞行控制模块；所述的机载通信模块，用于与地面站进行通信；所述的载货模块，用于装载需要转运的货物，并根据指令将货物与旋翼无人机脱离或者将货物与旋翼无人机衔接。3.根据权利要求2所述的固定翼无人机与旋翼无人机自主协同运输系统，其特征在于，旋翼无人机的机载计算机通过Nvidia Jetson TX2实现。4.根据权利要求2或3所述的固定翼无人机与旋翼无人机自主协同运输系统，其特征在于，所述固定翼无人机包括飞行控制模块、机载嵌入式模块，机载GPS模块、机载通信模块、载货模块，飞行控制模块与机载GPS模块相连，飞行控制模块、机载通信模块、载货模块与机载计算机相连，机载计算机通过机载通信模块与地面站通讯相连；所述的飞行控制模块，用于控制固定翼无人机的按照机载计算机的指令飞行，同时将无人机的飞行姿态信息和机载GPS模块的信息发送给机载计算机；
所述的机载嵌入式模块，用于解析来自地面站的指令并控制无人机的飞行控制模块和载货模块的正常工作，用于接收飞行控制模块和载货模块的信息并转发送给地面站；所述的机载GPS模块，用于实时获取无人机的GPS信息并发送至飞行控制模块；所述的机载通信模块，用于与地面站进行通信；所述的载货模块，用于装载来自旋翼无人机投送的货物或需要转接给旋翼无人机的货物。5.根据权利要求4所述的固定翼无人机与旋翼无人机自主协同运输系统，其特征在于，所述的固定翼无人机的机载嵌入式模块通过STM32实现。6.根据权利要求4所述的固定翼无人机与旋翼无人机自主协同运输系统，其特征在于，所述的地面站包括PC端，PC端上设有协同控制模块、路径规划模块、通信模块和监管模块；通信模块与固定翼无人机和旋翼无人机的机载通信模块相连；所述的协同控制模块，包括对固定翼无人机和旋翼无人机的协同控制模块，用于控制固定翼无人机的飞行的航线和速度，用于控制旋翼无人机的起飞时机、飞行路线和飞行速度，用于控制旋翼无人机的载货模块脱离货物的时机，用于控制固定翼无人机接收货物的时机，用于控制无人机完成货物交接后的返航路线；所述的路径规划模块，用于规划固定翼无人机完成货物转运过程的飞行路线，用于协同规划旋翼无人机对接固定翼无人机的飞行路线；所述通信模块，用于实现固定翼无人机和旋翼无人机与地面站的通信，接收固定翼无人机与旋翼无人机的飞行状态并将地面站控制指令和规划的航线信息发送至固定翼无人机和旋翼无人机；所述的监管模块，包括三个部分，分别是固定翼无人机状态信息接收与监测模块，旋翼无人机状态信息接收与监测模块，对固定翼无人机和旋翼无人机的规划与控制以及人机交互模块。7.根据权利要求6所述的的固定翼无人机与旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭东，贾圣德，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
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