垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)，該輔助系統(tǒng)包括第一電磁體、第二電磁體，其中，第一電磁體和第二電磁體均吸附在垂直起降無(wú)人機(jī)起落架上。該輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，具有良好的可靠性，能夠在光線強(qiáng)烈和海況較差的情況下工作；該輔助系統(tǒng)吸附在垂直起降無(wú)人機(jī)的起落架上，不需要改變艦船和垂直起降無(wú)人機(jī)的外觀；該輔助系統(tǒng)包括控制模塊，減少在著艦時(shí)對(duì)垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的依賴；能夠應(yīng)用在3～6級(jí)海風(fēng)、浪高0～3米的海況下。
【專利說(shuō)明】
垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及航空技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)及 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)人機(jī)自主飛行技術(shù)多年來(lái)一直是航空領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，具有使用便利、運(yùn)營(yíng)成 本低、飛行精度高、機(jī)動(dòng)靈活易于智能化等優(yōu)點(diǎn)，并且在實(shí)際應(yīng)用中存在大量的需求。垂直 起降無(wú)人機(jī)具有軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，起飛時(shí)不需要專門(mén)的起降場(chǎng)地和跑道，可以垂直起飛和降落。 然而，垂直起降無(wú)人機(jī)在3~6級(jí)風(fēng)、浪高0.6~3米條件下的穩(wěn)定?？?、穩(wěn)定著艦的問(wèn)題，目 前仍沒(méi)有比較良好的解決方案。
[0003] 垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦是個(gè)艱巨而復(fù)雜的過(guò)程，受海上風(fēng)浪的影響，艦船在海 上航行時(shí)會(huì)產(chǎn)生沿三個(gè)坐標(biāo)軸的直線運(yùn)動(dòng)：縱蕩、橫蕩、垂蕩，以及繞三個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng):縱搖、橫搖和艏搖。在陣風(fēng)干擾和地面效應(yīng)的影響下，使得垂直起降無(wú)人機(jī)成功著艦十 分困難。
[0004] 各種調(diào)研數(shù)據(jù)表明，影響無(wú)人機(jī)著艦的艦體運(yùn)動(dòng)主要是艦船的縱搖和橫搖，因此 如何減少艦體在無(wú)人機(jī)下降過(guò)程中的縱搖和橫搖對(duì)著艦的影響引起了人們的重視。
[0005] 數(shù)據(jù)分析表明，艦體的橫搖具有相對(duì)光滑的正弦特性，近似于帶阻尼的二階模型。 而艦體的縱搖不近似于正弦特性，不易掌握，但只要無(wú)人機(jī)系統(tǒng)有足夠的帶寬，對(duì)艦體的縱 搖運(yùn)動(dòng)的跟蹤是可實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法對(duì)艦船橫搖運(yùn)動(dòng)作出準(zhǔn)確預(yù)估，進(jìn)而無(wú)法實(shí)現(xiàn) 垂直起降無(wú)人機(jī)的安全著陸。
[0006] 中國(guó)專利CN103955227A公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落的控制方法，該方法利用空間 幾何關(guān)系和聲源信號(hào)到達(dá)麥克風(fēng)陣列的時(shí)延值計(jì)算無(wú)人機(jī)的偏航角和俯仰角，然后利用氣 壓高度傳感器使無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落在降落點(diǎn)位置，該方法能有效控地提高無(wú)人機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)飛行 的降落精度，但是該方法只能應(yīng)用于無(wú)人機(jī)降落平面及降落點(diǎn)固定不變的環(huán)境中，不能應(yīng) 用于艦載無(wú)人機(jī)的降落。中國(guó)專利CN104391507A公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)的控制方法及系統(tǒng)、無(wú) 人機(jī)，該方法利用激光測(cè)距模塊測(cè)得無(wú)人機(jī)的飛行高度，再通過(guò)計(jì)算獲取無(wú)人機(jī)的機(jī)體相 對(duì)降落平面的姿態(tài)角，進(jìn)而控制無(wú)人機(jī)的降落過(guò)程，該方法把降落平面的搖擺轉(zhuǎn)化成無(wú)人 機(jī)相對(duì)降落平面的姿態(tài)角，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，而且在光線強(qiáng)烈或海況較差的情況下，光學(xué)測(cè)距 儀測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。中國(guó)專利CN105302126A公開(kāi)了一種無(wú)人艦載直升機(jī)自主下降著艦的控 制方法，該方法在無(wú)人機(jī)下降著艦開(kāi)始時(shí)，通過(guò)艦上設(shè)備不斷測(cè)量甲板著艦點(diǎn)的橫滾角，預(yù) 估未來(lái)時(shí)刻甲板著艦點(diǎn)的橫滾角，并且發(fā)送至無(wú)人機(jī)，使無(wú)人機(jī)在預(yù)測(cè)的甲板運(yùn)動(dòng)最小狀 態(tài)下著艦，其中，甲板著艦點(diǎn)的橫滾角的預(yù)估是基于改進(jìn)的AR模型計(jì)算得到的，計(jì)算過(guò)程復(fù) 雜，計(jì)算量大。
[0007] 由于上述原因，本發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)自主降落的方法進(jìn)行了深入研究，以便 設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，成本低廉的自主著艦的控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，設(shè)計(jì)出一種垂直起降無(wú)人機(jī)自主 著艦的輔助系統(tǒng)，該輔助系統(tǒng)包括第一電磁體1、第二電磁體2,其中，第一電磁體1和第二電 磁體2均吸附在垂直起降無(wú)人機(jī)起落架上，該輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，具有良好的可 靠性，能夠在光線強(qiáng)烈和海況較差的情況下工作;該輔助系統(tǒng)吸附在垂直起降無(wú)人機(jī)的起 落架上，不需要改變艦船和垂直起降無(wú)人機(jī)的外觀;該輔助系統(tǒng)包括控制模塊，減少在著艦 時(shí)對(duì)垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的依賴;能夠應(yīng)用在3~6級(jí)海風(fēng)、浪高0~3米的 海況下完成著艦作業(yè)，從而完成本發(fā)明。
[0009] 具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的目的在于提供以下方面：
[0010] (1) -種垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)，其特征在于，
[0011] 該輔助系統(tǒng)包括第一電磁體1、第二電磁體2，
[0012] 其中，第一電磁體1和第二電磁體2均吸附在垂直起降無(wú)人機(jī)的起落架上；
[0013] 在所述第一電磁體1上設(shè)置有控制模塊11和第一氣壓高度計(jì)12，
[0014] 在所述第二電磁體2上設(shè)置有角速度傳感器21和第二氣壓高度計(jì)22，
[0015] 所述第二電磁體2可從所述起落架上脫落并吸附在艦船的甲板上。
[0016] (2)根據(jù)上述（1)所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助系統(tǒng)還包括設(shè)置在垂直 起降無(wú)人機(jī)起落架上的彈性裝置3,其一端與第一電磁體1或者起落架相連，另一端與第二 電磁體2相連。
[0017] ⑶根據(jù)上述⑴所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于1，
[0018] 第一氣壓高度計(jì)用于測(cè)量垂直起降無(wú)人機(jī)的的海拔高度，并將其傳遞至控制模 塊；
[0019] 第二氣壓高度計(jì)用于測(cè)量艦船甲板的海拔高度，并且將其傳遞至所述控制模塊，
[0020] 角速度傳感器用于測(cè)量艦船橫搖角速度，并且將其傳遞至所述控制模塊。
[0021] (4)根據(jù)上述(3)所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于，
[0022] 所述控制模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息判斷垂直起降無(wú)人機(jī)是否可以平穩(wěn)著 艦。
[0023] (5)根據(jù)上述(1)所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于，
[0024] 當(dāng)所述控制模塊判斷出垂直起降無(wú)人機(jī)可以平穩(wěn)著艦時(shí)，控制模塊還用于計(jì)算獲 得垂直起降無(wú)人機(jī)的降落速度和降落角度，并且將其傳遞至垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)；
[0025] 優(yōu)選地，當(dāng)?shù)诙姶朋w2上的第二氣壓高度計(jì)連續(xù)測(cè)得的兩組不同時(shí)刻的艦船甲 板海拔高度相差小于警戒高度差值時(shí)，和/或所述第二電磁體2上的角速度傳感器連續(xù)測(cè)得 的兩組不同時(shí)刻的艦船橫搖角速度相差小于警戒擺動(dòng)速度值時(shí)，所述垂直起降無(wú)人機(jī)可以 平穩(wěn)著艦；
[0026] (6)根據(jù)上述(5)所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于，
[0027] 當(dāng)所述控制模塊判斷出垂直起降無(wú)人機(jī)不可以平穩(wěn)著艦時(shí)，控制模塊還用于向所 述垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳遞停止著艦指令；
[0028] 優(yōu)選地，當(dāng)?shù)诙姶朋w2上的第二氣壓高度計(jì)連續(xù)測(cè)得的兩組不同時(shí)刻的艦船甲 板海拔高度相差大于警戒高度差值時(shí)，或者當(dāng)?shù)诙姶朋w2上的角速度傳感器連續(xù)測(cè)得的 兩組不同時(shí)刻的艦船橫搖角速度相差大于警戒擺動(dòng)速度值時(shí)，所述垂直起降無(wú)人機(jī)不可以 平穩(wěn)著艦。
[0029] (7)根據(jù)上述(5)或(6)所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于，
[0030] 所述兩組不同時(shí)刻相差0.1~0.5s;
[0031]所述警戒高度差值為0.5~1.5m;
[0032] 所述警戒擺動(dòng)速度值時(shí)5m/s~15m/s。
[0033] (8)根據(jù)上述(5)所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述控制模塊判斷出垂直起降 無(wú)人機(jī)滿足平穩(wěn)著艦的條件時(shí)，控制模塊通過(guò)下式(一)獲得垂直起降無(wú)人機(jī)的降落速度， 通過(guò)下式(二)獲得垂直起降無(wú)人機(jī)的降落角度，從而控制無(wú)人機(jī)勻速降落，
(一） (:二）
[0036] 其中，?〇代表無(wú)人機(jī)的降落速度;h代表無(wú)人機(jī)的降落高度;t代表降落總時(shí)長(zhǎng);n代 表艦船橫搖擺動(dòng)的周期數(shù);T代表艦船橫搖角度擺動(dòng)一周期所需時(shí)長(zhǎng)，A代表艦船橫搖角速 度的最大值。
[0037] (9)-種垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的方法，其特征在于，
[0038] 該方法是采用如權(quán)利要求1至8之一所述的輔助系統(tǒng)進(jìn)行的，優(yōu)選地，該方法包括 以下步驟：
[0039] 步驟1):垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助 系統(tǒng)傳遞著艦信號(hào)；
[0040] 步驟2):垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)接收到著艦信號(hào)后，第二電磁體2脫 離垂直起降無(wú)人機(jī)的起落架，降落到艦船甲板上并吸附固定在艦船甲板上；
[0041] 步驟3):測(cè)量垂直起降直升機(jī)的海拔高度、艦船甲板的海拔高度和艦船的橫搖角 速度，并且將測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)傳遞至第一電磁體1的控制模塊；
[0042] 步驟4):第一電磁體1的控制模塊判斷垂直起降無(wú)人機(jī)是否可以平穩(wěn)著艦，當(dāng)判斷 出垂直起降無(wú)人機(jī)可以平穩(wěn)著艦時(shí)，執(zhí)行步驟5和步驟6,當(dāng)判斷出垂直起降無(wú)人機(jī)不可以 平穩(wěn)著艦時(shí)，執(zhí)行步驟7;
[0043] 步驟5):第一電磁體1的控制模塊通過(guò)計(jì)算獲得所述垂直起降無(wú)人機(jī)的降落速度 和降落角度，并且傳遞至垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
[0044] 步驟6):無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制所述垂直起降無(wú)人機(jī)著艦；
[0045] 步驟7)第一電磁體1向垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳遞停止著艦信號(hào)。
[0046] 10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，
[0047] 在步驟2中，改變流入第二電磁體2的電流方向，使得第二電磁體2脫離垂直起降無(wú) 人機(jī)的起落架，降落到艦船甲板上并吸附在艦船甲板上。
[0048]本發(fā)明所具有的有益效果包括：
[0049] (1)該輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，具有良好的可靠性，能夠在光線強(qiáng)烈和海況 較差的情況下；
[0050] (2)該輔助系統(tǒng)吸附在垂直起降無(wú)人機(jī)的起落架上，不需要改變艦船和垂直起降 無(wú)人機(jī)的外觀；
[0051] (3)該輔助系統(tǒng)包括控制模塊，減少在著艦時(shí)對(duì)垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的依賴
[0052] (4)能夠應(yīng)用在3~6級(jí)海風(fēng)、浪高0~3米的海況下。
【附圖說(shuō)明】
[0053] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054] 附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：
[0055] 1-第一電磁體
[0056] n-控制模塊 [0057] 12-第一氣壓高度計(jì)
[0058] 2-第二電磁體
[0059] 21-角速度傳感器
[0060] 22-第二氣壓高度計(jì) [0061 ] 3-彈性裝置
【具體實(shí)施方式】
[0062] 下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。通過(guò)這些說(shuō)明，本發(fā)明的特點(diǎn) 和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清楚明確。
[0063] 在這里專用的詞"示例性"意為"用作例子、實(shí)施例或說(shuō)明性"。這里作為"示例性" 所說(shuō)明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各 種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0064] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)，其特征在于，該輔 助系統(tǒng)包括第一電磁體1、第二電磁體2，
[0065] 其中，第一電磁體1和第二電磁體2都吸附在垂直起降無(wú)人機(jī)起落架上。
[0066]其中，第一電磁體1可以與垂直起降無(wú)人機(jī)的電力系統(tǒng)相連，由所述電力系統(tǒng)為第 一電磁體1提供電源，也可以在第一電磁鐵1內(nèi)設(shè)置電源模塊，由電源模塊為其供電；同樣 地，第二電磁體2可以與垂直起降無(wú)人機(jī)的電力系統(tǒng)相連，由所述電力系統(tǒng)為第二電磁體2 提供電源，也可以在第二電磁鐵2內(nèi)設(shè)置電源模塊，由電源模塊為其供電，并且優(yōu)選地，所述 第二電磁鐵上的電源可以反向接入，使得第二電磁鐵由原來(lái)吸附在第一電磁鐵上變?yōu)榕c第 一電磁鐵相斥，從而快速脫落，降落到甲板上。
[0067] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，第一電磁體1與垂直起降無(wú)人機(jī)的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相 連，優(yōu)選地為所述控制模塊11與垂直起降無(wú)人機(jī)的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連，所述微型計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)上的核心控制單元，其能夠控制無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
[0068] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述輔助系統(tǒng)還包括繞在垂直起降無(wú)人機(jī)起落架上的 彈性裝置3,其一端與第一電磁體1相連，另一端與第二電磁體2相連。
[0069] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，彈性裝置3是由質(zhì)地較軟、形變能力強(qiáng)的金屬材料制 作。
[0070] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述輔助系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)傳輸模塊。
[0071] 所述數(shù)據(jù)傳輸模塊可以通過(guò)有線的方式進(jìn)行傳輸，也可以通過(guò)無(wú)線的方式進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳輸；當(dāng)以有線的方式進(jìn)行傳輸時(shí)，其可以纏繞在彈性裝置上3,當(dāng)以無(wú)線的方式進(jìn)行傳 輸時(shí)，分別在第一電磁體1上和第二電磁體2上設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸模塊。
[0072]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述輔助系統(tǒng)各個(gè)部件外層均涂覆抗氧化防腐蝕材 料，所述各個(gè)部件包括第一電磁體1、第二電磁體2、彈性裝置3和數(shù)據(jù)傳輸模塊。
[0073] 具體地，所述第一電磁體1包括控制模塊和第一氣壓高度計(jì)，
[0074] 其中，控制模塊用于判斷垂直起降無(wú)人機(jī)是否可以平穩(wěn)著艦，
[0075] 第一氣壓高度計(jì)用于測(cè)量垂直起降無(wú)人機(jī)的的海拔高度，并將其傳遞至控制模 塊。
[0076] 所述第二電磁體2包括第二氣壓高度計(jì)和角速度傳感器，
[0077]其中，第二氣壓高度計(jì)用于測(cè)量艦船甲板的海拔高度，并將其傳遞至所述控制模 塊，
[0078]角速度傳感器用于測(cè)量艦船橫搖角速度，并將其傳遞至所述控制模塊。
[0079] 進(jìn)一步地，控制模塊根據(jù)接收的垂直起降無(wú)人機(jī)的的海拔高度、艦船甲板的海拔 高度和艦船橫搖角速度來(lái)分析判斷垂直起降無(wú)人機(jī)是否可以平穩(wěn)著艦。
[0080] 當(dāng)控制模塊判斷出垂直起降無(wú)人機(jī)可以平穩(wěn)著艦時(shí)，控制模塊還用于計(jì)算獲得垂 直起降無(wú)人機(jī)的降落速度和降落角度，并且傳遞至垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
[0081] 當(dāng)控制模塊判斷出垂直起降無(wú)人機(jī)不可以平穩(wěn)著艦時(shí)，控制模塊還用于向所述垂 直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳遞停止著艦命令。
[0082] 更進(jìn)一步地，判斷所述垂直起降無(wú)人機(jī)可以平穩(wěn)著艦的條件包括下述兩項(xiàng)中的一 項(xiàng)或兩項(xiàng);優(yōu)選地需要滿足下述兩項(xiàng)條件，即優(yōu)選地，當(dāng)滿足下述兩項(xiàng)條件時(shí)認(rèn)為所述垂直 起降無(wú)人機(jī)滿足平穩(wěn)著艦的條件；
[0083] (1)當(dāng)?shù)诙姶朋w2上的第二氣壓高度計(jì)連續(xù)測(cè)得的兩組不同時(shí)刻的艦船甲板海 拔高度相差小于警戒高度差值時(shí)，其中，所述所述兩組不同時(shí)刻相差0.1~0.5s，優(yōu)選地為 Is;所述警戒高度差值為0.5~1.5m，優(yōu)選地為lm;
[0084] (2)第二電磁體2上的角速度傳感器連續(xù)測(cè)得的兩組不同時(shí)刻的艦船橫搖角速度 相差小于警戒擺動(dòng)速度值時(shí)，其中，所述所述兩組不同時(shí)刻相差0.1~〇.5s，優(yōu)選地為Is;所 述警戒擺動(dòng)速度值時(shí)5m/s~15m/s，優(yōu)選地為1 Om/s;
[0085] 更進(jìn)一步地，判斷所述垂直起降無(wú)人機(jī)不可以平穩(wěn)著艦的條件包括下述兩項(xiàng)中的 一項(xiàng)或兩項(xiàng);優(yōu)選地只需要滿足下述兩項(xiàng)條件中任意一項(xiàng)時(shí)，即優(yōu)選地，當(dāng)滿足下述兩項(xiàng)條 件中任意一項(xiàng)時(shí)認(rèn)為所述垂直起降無(wú)人機(jī)不滿足平穩(wěn)著艦的條件；
[0086] (1)當(dāng)?shù)诙姶朋w2上的第二氣壓高度計(jì)連續(xù)測(cè)得的兩組不同時(shí)刻的艦船甲板海 拔高度相差大于警戒高度差值時(shí)，其中，所述所述兩組不同時(shí)刻相差0.1~〇.5s，優(yōu)選地為 Is;所述警戒高度差值為0.5~1.5m，優(yōu)選地為lm;
[0087] (2)第二電磁體2上的角速度傳感器連續(xù)測(cè)得的兩組不同時(shí)刻的艦船橫搖角速度 相差大于警戒擺動(dòng)速度值時(shí)，其中，所述所述兩組不同時(shí)刻相差0.1~〇.5s，優(yōu)選地為Is;所 述警戒擺動(dòng)速度值時(shí)5m/s~15m/s，優(yōu)選地為1 Om/s;
[0088] 本發(fā)明中所述的大于也包括二者相等的情況，即當(dāng)所述艦船橫搖角速度相差與警 戒擺動(dòng)速度值相等，或者甲板海拔高度相差與警戒高度差值相等時(shí)，都認(rèn)為此時(shí)不能平穩(wěn) 著艦，即不滿足平穩(wěn)著艦的條件。
[0089] 在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施方式中，當(dāng)所述控制模塊判斷出垂直起降無(wú)人機(jī)滿足平穩(wěn)著艦 的條件時(shí)，控制模塊通過(guò)下式(一)獲得垂直起降無(wú)人機(jī)的降落速度，通過(guò)下式(二)獲得垂 直起降無(wú)人機(jī)的降落角度，從而控制無(wú)人機(jī)平穩(wěn)降落，
(一） (二)
[0092] 其中，*0代表無(wú)人機(jī)的降落速度;h代表無(wú)人機(jī)的降落高度;t代表降落總時(shí)長(zhǎng);n代 表艦船橫搖擺動(dòng)的周期數(shù)，優(yōu)選取1及1以上自然數(shù);T代表艦船橫搖角度擺動(dòng)一周期所需時(shí) 長(zhǎng)，A代表艦船橫搖角速度的最大值，由所述角速度傳感器測(cè)得。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按照接收 的降落速度和降落角度控制舵機(jī)和自動(dòng)傾斜器實(shí)現(xiàn)對(duì)垂直起降無(wú)人機(jī)的降落速度和降落 角度的控制。
[0093] 本發(fā)明中所述的平穩(wěn)降落是指以恒定或者變化較小的，并且數(shù)值較小的加速度減 速，直至降落的過(guò)程。
[0094] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的方法，該方法包括以下步驟：
[0095] 步驟1):垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助 系統(tǒng)傳遞著艦信號(hào)；
[0096] 步驟2):垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)接收到著艦信號(hào)后，第二電磁體2脫 離垂直起降無(wú)人機(jī)的起落架，降落到艦船甲板上并吸附在艦船甲板上；
[0097] 步驟3):測(cè)量垂直起降直升機(jī)的海拔高度、艦船甲板的海拔高度和艦船的橫搖角 速度，并且將測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)傳遞至第一電磁體1的控制模塊；
[0098] 步驟4):第一電磁體1的控制模塊判斷垂直起降無(wú)人機(jī)是否可以平穩(wěn)著艦，當(dāng)判斷 出垂直起降無(wú)人機(jī)可以平穩(wěn)著艦時(shí)，執(zhí)行步驟5和步驟6,當(dāng)判斷出垂直起降無(wú)人機(jī)不可以 平穩(wěn)著艦時(shí)，執(zhí)行步驟7;
[0099] 步驟5):第一電磁體1的控制模塊通過(guò)計(jì)算獲得所述垂直起降無(wú)人機(jī)的降落速度 和降落角度，并且傳遞至垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
[0100] 步驟6):無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制所述垂直起降無(wú)人機(jī)著艦；
[0101] 步驟7)第一電磁體1向垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳遞停止著艦信號(hào)。
[0102] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟2中，改變流入第二電磁體2的電流方向，使得第 二電磁體2脫離垂直起降無(wú)人機(jī)的起落架，降落到艦船甲板上并吸附在艦船甲板上，和/或
[0103] 在步驟3中，通過(guò)第一氣壓高度計(jì)測(cè)量垂直起降直升機(jī)的海拔高度，通過(guò)第二氣壓 高度計(jì)測(cè)量艦船甲板的海拔高度和通過(guò)通過(guò)第二電磁體2上的角速度傳感器測(cè)量艦船的橫 搖角速度，
[0104] 在步驟4中，當(dāng)?shù)诙姶朋w2上的第二氣壓高度計(jì)連續(xù)測(cè)得的兩組不同時(shí)刻的艦船 甲板海拔高度相差小于警戒高度差值時(shí)，和/或所述第二電磁體2上的角速度傳感器連續(xù)測(cè) 得的兩組不同時(shí)刻的艦船橫搖角速度相差小于警戒擺動(dòng)速度值時(shí)，所述垂直起降無(wú)人機(jī)可 以平穩(wěn)著艦；
[0105] 當(dāng)?shù)诙姶朋w2上的第二氣壓高度計(jì)連續(xù)測(cè)得的兩組不同時(shí)刻的艦船甲板海拔高 度相差大于警戒高度差值時(shí)，或者當(dāng)?shù)诙姶朋w2上的角速度傳感器連續(xù)測(cè)得的兩組不同 時(shí)刻的艦船橫搖角速度相差大于警戒擺動(dòng)速度值時(shí)，所述垂直起降無(wú)人機(jī)不可以平穩(wěn)著 艦。
[0106] 在步驟6中，所述垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)接收到的降落速度和 降落角度控制舵機(jī)和自動(dòng)傾斜器實(shí)現(xiàn)著艦。
[0107]以上結(jié)合了優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，不過(guò)這些實(shí)施方式僅是范例性 的，僅起到說(shuō)明性的作用。在此基礎(chǔ)上，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種替換和改進(jìn)，這些均落入本 發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)，其特征在于， 該輔助系統(tǒng)包括第一電磁體(1 )、第二電磁體(2)， 其中，第一電磁體(1)和第二電磁體(2)均吸附在垂直起降無(wú)人機(jī)的起落架上； 在所述第一電磁體(1)上設(shè)置有控制模塊(11)和第一氣壓高度計(jì)（12)， 在所述第二電磁體(2)上設(shè)置有角速度傳感器(21)和第二氣壓高度計(jì)(22)， 所述第二電磁體(2)可從所述起落架上脫落并吸附在艦船的甲板上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助系統(tǒng)還包括設(shè)置在垂直起降 無(wú)人機(jī)起落架上的彈性裝置(3)，其一端與第一電磁體（1)或者起落架相連，另一端與第二 電磁體(2)相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于1， 第一氣壓高度計(jì)用于測(cè)量垂直起降無(wú)人機(jī)的的海拔高度，并將其傳遞至控制模塊 (11); 第二氣壓高度計(jì)用于測(cè)量艦船甲板的海拔高度，并且將其傳遞至所述控制模塊， 角速度傳感器用于測(cè)量艦船橫搖角速度，并且將其傳遞至所述控制模塊。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息判斷垂直起降無(wú)人機(jī)是否滿足可W平穩(wěn)著 艦的條件。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)所述控制模塊判斷出垂直起降無(wú)人機(jī)滿足平穩(wěn)著艦的條件時(shí)，控制模塊還用于計(jì)算 獲得垂直起降無(wú)人機(jī)的降落速度和降落角度，并且將其傳遞至垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)； 優(yōu)選地，當(dāng)?shù)诙姶朋w(2)上的第二氣壓高度計(jì)連續(xù)測(cè)得的兩組不同時(shí)刻的艦船甲板 海拔高度相差小于警戒高度差值時(shí)，和/或所述第二電磁體(2)上的角速度傳感器連續(xù)測(cè)得 的兩組不同時(shí)刻的艦船橫搖角速度相差小于警戒擺動(dòng)速度值時(shí)，所述垂直起降無(wú)人機(jī)滿足 平穩(wěn)著艦的條件。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)所述控制模塊判斷出垂直起降無(wú)人機(jī)不滿足平穩(wěn)著艦的條件時(shí)，控制模塊還用于向 所述垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳遞停止著艦指令； 優(yōu)選地，當(dāng)?shù)诙姶朋w(2)上的第二氣壓高度計(jì)連續(xù)測(cè)得的兩組不同時(shí)刻的艦船甲板 海拔高度相差大于警戒高度差值時(shí)，或者當(dāng)?shù)诙姶朋w(2)上的角速度傳感器連續(xù)測(cè)得的 兩組不同時(shí)刻的艦船橫搖角速度相差大于警戒擺動(dòng)速度值時(shí)，所述垂直起降無(wú)人機(jī)不滿足 平穩(wěn)著艦的條件。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于， 所述兩組不同時(shí)刻相差0.1~0.5s; 所述警戒高度差值為0.5~1.5m; 所述警戒擺動(dòng)速度值時(shí)5m/s~15m/s。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的輔助系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述控制模塊判斷出垂直起降無(wú)人 機(jī)滿足平穩(wěn)著艦的條件時(shí)，控制模塊通過(guò)下式(一)獲得垂直起降無(wú)人機(jī)的降落速度，通過(guò) 下式(二)獲得垂直起降無(wú)人機(jī)的降落角度，從而控制無(wú)人機(jī)平穩(wěn)降落，其中，巧代表無(wú)人機(jī)的降落速度;h代表無(wú)人機(jī)的降落高度;t代表降落總時(shí)長(zhǎng)；0代表無(wú) 人機(jī)的降落角度，n代表艦船橫搖擺動(dòng)的周期數(shù);T代表艦船橫搖角度擺動(dòng)一周期所需時(shí)長(zhǎng)， A代表艦船橫搖角速度的最大值。9. 一種垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的方法，其特征在于， 該方法是采用如權(quán)利要求1至8之一所述的輔助系統(tǒng)進(jìn)行的，優(yōu)選地，該方法包括W下 步驟： 步驟1):垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng) 傳遞著艦信號(hào)； 步驟2):垂直起降無(wú)人機(jī)自主著艦的輔助系統(tǒng)接收到著艦信號(hào)后，第二電磁體(2)脫離 垂直起降無(wú)人機(jī)的起落架，降落到艦船甲板上并吸附固定在艦船甲板上； 步驟3):測(cè)量垂直起降直升機(jī)的海拔高度、艦船甲板的海拔高度和艦船的橫搖角速度， 并且將測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)傳遞至第一電磁體(1)的控制模塊； 步驟4):第一電磁體（1)的控制模塊判斷垂直起降無(wú)人機(jī)是否可W平穩(wěn)著艦，當(dāng)判斷出 垂直起降無(wú)人機(jī)可W平穩(wěn)著艦時(shí)，執(zhí)行步驟5和步驟6,當(dāng)判斷出垂直起降無(wú)人機(jī)不可W平 穩(wěn)著艦時(shí)，執(zhí)行步驟7; 步驟5):第一電磁體（1)的控制模塊通過(guò)計(jì)算獲得所述垂直起降無(wú)人機(jī)的降落速度和 降落角度，并且傳遞至垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)； 步驟6):無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制所述垂直起降無(wú)人機(jī)著艦； 步驟7)第一電磁體(1)向垂直起降無(wú)人機(jī)上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳遞停止著艦信號(hào)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于， 在步驟2中，改變流入第二電磁體(2)的電流方向，使得第二電磁體(2)脫離垂直起降無(wú) 人機(jī)的起落架，降落到艦船甲板上并吸附在艦船甲板上。
【文檔編號(hào)】G05D1/08GK105912003SQ201610466543
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】王輝, 林德福, 何紹溟, 紀(jì)毅, 于懌男, 林時(shí)堯, 韓丁丁
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)