一种空地异构的翼伞无损回收实验方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及飞行器回收技术领域，提供一种空地异构的翼伞无损回收实验方法和系统。该空地异构的翼伞无损回收实验方法，包括如下步骤：通过定位模块获取翼伞装置的运动信息，将翼伞装置的运动信息发送至地面回收装置；计算地面回收装置与翼伞装置的运动信息误差；根据运动信息误差实时调整地面回收装置的运动信息至与翼伞装置的运动信息保持相同；地面回收装置完成对翼伞装置的回收。本发明专利技术通过获取翼伞装置运动信息，协同控制翼伞装置和地面回收装置运动，最后地面回收装置对翼伞装置进行回收，使得翼伞这种难以精准着陆的飞行器也可以进行无损回收，避免了翼伞一次性使用造成的成本高昂的问题，提升了翼伞的循环再利用价值。提升了翼伞的循环再利用价值。提升了翼伞的循环再利用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种空地异构的翼伞无损回收实验方法和系统


[0001]本专利技术涉及飞行器回收
，尤其涉及一种空地异构的翼伞无损回收实验方法和系统。

技术介绍

[0002]随着飞行器技术的快速发展，对飞行器的特种任务需求日益增加。飞翼伞系统因其具有突出的负载能力和稳定的飞行能力等优势，在军用装备供给、灾后救援、物资供给等应用领域有着不可取代的地位。大规模的翼伞空投中，数个翼伞系统在既定的目标范围内投放，继而翼伞按照目标轨迹最终顺序降落至目标点附近。
[0003]与之俱来的是对无人飞行器的循环可回收利用率的要求也不断提高。大多数飞行器在执行完一次任务后，以回收再利用或者检修再利用的途径来尽最大可能的发挥出飞行器的利用价值。
[0004]撞网回收是最适用于小型飞行器的一种无损回收方式，尤其针对于在有限面积的回收场地上铺开搭建。撞网回收平台一般是由阻拦网结构、吸能缓冲结构和末端引导结构组成的。阻拦网由弹性材料纵横交叉编织成的，主要作用是快速拦截飞行器使其迫停；吸能缓冲结构是布置在阻拦网的两端，用以吸收和转换飞行器撞网时机械能，能够阻碍飞行器在急停时晃动，起到缓冲作用；末端引导结构是指安装在阻拦网背侧的摄像记录设备，可以在撞网时实时记录并向地面张传输飞行器回收的位置坐标。撞网回收方式的优势在于对所指定的回收环境要求低，在一些较小的海舰上或者恶劣的陆地环境都能使用，而且可靠性极高，成本低。
[0005]在当前采用撞网回收的无人飞行器回收装置中，一般均采用引导无人机或有自主飞行能力的飞行器朝向撞网回收装置的方向飞行，以此完成回收，但对于翼伞这种无法引导飞行轨迹且无法精准着陆的飞行器，则无法引导其准确的落入回收装置内以对飞行器无损回收。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种空地异构的翼伞无损回收实验方法和系统，用以对翼伞这种无法引导飞行轨迹的且无法精准着陆的飞行器的无损回收。
[0007]本专利技术提供一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，包括如下步骤：
[0008]通过定位模块获取翼伞装置的运动信息，将所述翼伞装置的运动信息发送至地面回收装置；
[0009]计算所述地面回收装置与所述翼伞装置的运动信息误差；
[0010]根据所述运动信息误差实时调整所述地面回收装置的运动信息至与所述翼伞装置的运动信息保持相同；
[0011]所述地面回收装置完成对所述翼伞装置的回收。
[0012]根据本专利技术提供的一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，翼伞装置通过定位模
块获取所述翼伞装置的运动信息包括：
[0013]所述翼伞装置的运动信息表示为：
[0014]P
i
＝(x
i
,y
i
,θ
i
)
[0015]其中，x
i
为所述翼伞装置水平方向的位移；y
i
为所述翼伞装置竖直方向的位移，θ
i
为所述翼伞装置速度的方向与水平方向之间的夹角；
[0016]所述翼伞装置的运动信息的公式表示为：
[0017][0018]其中，v
i
为所述翼伞装置的速度；w
i
为所述翼伞装置的角速度；
[0019]根据本专利技术提供的一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，计算所述地面回收装置与所述翼伞装置的运动信息误差包括：
[0020]所述地面回收装置的预定运动信息为:
[0021]P
j
＝(x
j
,y
j
,θ
j
)
[0022]其中，x
j
为所述地面回收装置水平方向的位移；y
j
为所述地面回收装置竖直方向的位移；θ
j
为所述地面回收装置速度的方向与水平方向之间的夹角；
[0023]从而可以得到所述翼伞装置与所述地面回收装置的实际运动信息误差为：
[0024][0025]其中，x
ij
为所述翼伞装置和所述地面回收装置水平方向的实际位移误差；y
ij
为所述翼伞装置和所述地面回收装置竖直方向的实际位移误差；θ
ij
为所述翼伞装置和所述地面回收装置实际速度的方向与水平方向之间的夹角误差；x
jj
为所述地面回收装置水平方向的实际位移；y
jj
为所述地面回收装置竖直方向的实际位移；θ
jj
为所述地面回收装置速度的方向与水平方向之间的实际夹角；
[0026]所述翼伞装置与所述地面回收装置的预定的运动信息误差为：
[0027][0028]其中，X
ij
为所述翼伞装置和所述地面回收装置水平方向的预定位移误差；Y
ij
为所述翼伞装置和所述地面回收装置竖直方向的预定位移误差；为所述翼伞装置和所述地面回收装置预定速度的方向与水平方向之间的夹角误差。
[0029]根据本专利技术提供的一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，根据所述运动信息误差实时调整所述地面回收装置的运动信息至与所述翼伞装置的运动信息保持相同包括：
[0030]当所述地面回收装置与所述翼伞装置的运动信息误差不为0时，实时调整所述地面回收装置与所述翼伞装置的运动信息误差至为0；
[0031]当所述地面回收装置与所述翼伞装置的运动信息误差为0时，控制所述地面回收装置按照与所述翼伞装置相同的速度和角速度运动。
[0032]根据本专利技术提供的一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，根据所述运动信息误
差实时调整所述地面回收装置的运动信息至与所述翼伞装置的运动信息保持相同时应用ADRC算法。
[0033]根据本专利技术提供的一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，应用ADRC算法时，采用零阶保持器法对扩张观测器离散化，过程包括：
[0034]离散化的二阶系统扩张状态离散空间表示为：
[0035][0036]其中，e(k)为观测误差；z1(k)为观测的位置误差值；y(k)为实际输出值；Z(k+1)为k+1时刻的状态观测值和扰动观测值；Φ为系统矩阵；Z(k)为二阶系统的状态观测值和扰动观测值；Γ为控制矩阵；u(k)为系统控制量输入值；T为采样周期；L为误差反馈系数矩阵；
[0037]Z(k)＝[z1(k),z2(k),z3(k)]T
[0038]其中，z1(k)为观测的位置误差值；z2(k)为观测值误差导数值；z3(k)为系统总扰动；
[0039][0040]其中，L
c
为换算矩阵；β为离散系统的特征根；e为自然对数的底数常数；w0为观测器带宽；
[0041]控制和扰动补偿非线性反馈模块具体描述为：
[0042][0043]其中，E1为第一状态变量误差；E2为第二状态变量误差；x1(k)为预测位置误差输入；x2(k)为预测位置误差导数输入；z1(k)和z2(k)均为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，其特征在于，包括如下步骤：通过定位模块获取翼伞装置的运动信息，将所述翼伞装置的运动信息发送至地面回收装置；计算所述地面回收装置与所述翼伞装置的运动信息误差；根据所述运动信息误差实时调整所述地面回收装置的运动信息至与所述翼伞装置的运动信息保持相同；所述地面回收装置完成对所述翼伞装置的回收。2.根据权利要求1所述的一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，其特征在于，通过定位模块获取所述翼伞装置的运动信息包括：所述翼伞装置的运动信息表示为：P
i
＝(x
i
,y
i
,θ
i
)其中，x
i
为所述翼伞装置水平方向的位移；y
i
为所述翼伞装置竖直方向的位移，θ
i
为所述翼伞装置速度的方向与水平方向之间的夹角；所述翼伞装置的运动信息的公式表示为：其中，v
i
为所述翼伞装置的速度；w
i
为所述翼伞装置的角速度。3.根据权利要求1所述的一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，其特征在于，计算所述地面回收装置与所述翼伞装置的运动信息误差包括：所述地面回收装置的预定运动信息为:P
j
＝(x
j
,y
j
,θ
j
)其中，x
j
为所述地面回收装置水平方向的预定位移；y
j
为所述地面回收装置竖直方向的预定位移；θ
j
为所述地面回收装置速度的方向与水平方向之间的预定夹角；可以得到所述翼伞装置与所述地面回收装置的实际运动信息误差为：其中，x
ij
为所述翼伞装置和所述地面回收装置水平方向的实际位移误差；y
ij
为所述翼伞装置和所述地面回收装置竖直方向的实际位移误差；θ
ij
为所述翼伞装置和所述地面回收装置实际速度的方向与水平方向之间的夹角误差；x
jj
为所述地面回收装置水平方向的实际位移；y
jj
为所述地面回收装置竖直方向的实际位移；θ
jj
为所述地面回收装置速度的方向与水平方向之间的实际夹角；所述翼伞装置与所述地面回收装置的预定的运动信息误差为：其中，X
ij
为所述翼伞装置和所述地面回收装置水平方向的预定位移误差；Y
ij
为所述翼伞装置和所述地面回收装置竖直方向的预定位移误差；为所述翼伞装置和所述地面回收
装置预定速度的方向与水平方向之间的夹角误差。4.根据权利要求1所述的一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，其特征在于，根据所述运动信息误差实时调整所述地面回收装置的运动信息至与所述翼伞装置的运动信息保持相同包括：当所述地面回收装置与所述翼伞装置的运动信息误差不为0时，实时调整所述地面回收装置与所述翼伞装置的运动信息误差至为0；当所述地面回收装置与所述翼伞装置的运动信息误差为0时，控制所述地面回收装置按照与所述翼伞装置相同的速度和角速度运动。5.根据权利要求1所述的一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，其特征在于，根据所述运动信息误差实时调整所述地面回收装置的运动信息至与所述翼伞装置的运动信息保持相同时应用ADRC算法。6.根据权利要求5所述的一种空地异构的翼伞无损回收实验方法，其特征在于，应用ADRC算法时，采用零阶保持器法对扩张观测器离散化，过程包括：离散化的二阶系统扩张状态离散空间表示为：其中，e(k)为观测误差；z1(k)为观...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙青林，杨金山，孙昊，卢伟涛，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：