[发明专利]一种基于无线电和激光引导的无人机应急着陆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人机在GPS设备发生故障或者GPS信号被干扰和丢失情况下飞机可以安全、精确着陆的方法，增加无人机降落时的安全性，提高机场安全保障条件。

背景技术

无人机降落时必须以特定的航向角度和高度接近跑道才能准确降落，在这个过程中，传统的着陆过程是无人机通过GPS所给出的位置信息、高度信息、速度方向信息来进行航迹控制的。但是，机载GPS设备一旦发生故障或者GPS信号被干扰和丢失，则会导致整个引导系统停止工作，会影响到无人机的安全降落，严重情况下无人机甚至会丢失坠毁。目前，在滑跑起降无人机的安全回收中，很少有无人机具备应急的着陆引导系统，当GPS出现故障和问题时，无人机操作手只能开启手动遥控飞机降落或者靠精度较差的无线电引导来使无人机降落，这导致无人机可以安全降落的几率大大降低。因此，随着无人机着陆引导在现代无人机中的作用越来越重要，有必要设计一种在无人机无GPS情况下应急着陆引导的方法，从而保证无人机的精确着陆，增加无人机降落时的安全性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于无线电和激光引导的无人机应急着陆方法，可以在无GPS情况下实现无人机的精确安全着陆。

本发明的技术解决方案是：一种基于无线电和激光引导的无人机应急着陆方法，方法依托的设备包括激光扫描器、激光接收器和数据处理器；激光扫描器安装在跑道一端的尽头，扫描中心对准跑道中心线，以正负5度到正负10度的扫描范围发出片状激光束，两个激光接收器安装在无人机机翼的两个端部，通过线缆与数据处理器连接，数据处理器安装在无人机的设备舱内；在无人机的飞行控制系统判断接收的GPS数据出现故障时，应急着陆方法步骤如下：

(1)屏蔽掉GPS数据，转入无线电引导模式，地面测控站通过无线电将无人机到地面测控站的距离、方位角、俯仰角和地面测控站的GPS经纬度信息发送至无人机的飞行控制系统；

(2)无人机的飞行控制系统根据接收的无人机到地面测控站的距离、方位角、俯仰角和地面测控站的GPS经纬度信息，粗略推算出无人机的经纬度信息，无人机飞行控制系统根据推算出的经纬度信息进行自主导航，直至飞入进场窗口；

(3)无人机根据地面测控站的无线电引导，沿着跑道中线方向定高平飞；

(4)进入激光引导窗口，即无人机飞行至距离跑道近端头8到10公里的位置，判断激光接收器是否接收到激光扫描器发出的激光信息，若没有接收到，转步骤(5)，否则转步骤(6)；

(5)无人机维持原飞行状态，在此过程中继续判断激光接收器是否接收到激光扫描器发出的激光信息，与此同时飞行控制系统判断无人机距离跑道近端头的距离是否低于5公里，若低于5公里，则控制无人机复飞返场，从步骤(4)重新开始；

(6)数据处理器根据接收的激光信息确定无人机当前的方向以及无人机与激光扫描器之间的距离，无人机飞行控制系统根据无人机当前方向调整无人机以正对跑道中心的方向飞行，并根据无人机与激光扫描器之间的距离控制无人机在跑道上安全着陆。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)为了克服机载GPS设备一旦发生故障或者GPS信号被干扰和丢失情况下导致整个无人机引导系统停止工作而无法安全着陆的不足，本发明设计了一种应用于无人机的应急着陆方法，通过将着陆过程分成远距离引导和近距离引导两部分，分别通过无线电进行远距离粗调，通过激光引导取代GPS接收机所得到的相关信息进行精调，保证无人机的安全降落。

(2)本发明在安全着陆过程中，采用传统可靠的进场窗口，通过设置着陆安全最低限，在没有进入安全最低限前接收到激光信息时，能够保证无人机有足够的时间和距离进行安全着陆，否则，通过重新返场的方式进一步提高无人机着陆的安全性。

附图说明

图1是本发明远距离无线电引导过程示意图；

图2是本发明近距离激光引导过程示意图；

图3是本发明无人机进场、应急引导与复飞示意图；

图4是本发明激光扫描、引导示意图；

图5是本发明应急着陆方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明，为了更好的理解本发明，下面首先对本发明依托的设备进行解释。

本发明依托的设备包括激光扫描器、激光接收器和数据处理器；

激光扫描器安装在跑道一端的尽头，扫描中心对准跑道中心线，以正负5度到正负10度的扫描范围发出片状激光束，扫描频率一定。