[发明专利]基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业无人机研究领域，特别涉及一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置及方法。

背景技术

目前，无人机着陆回收是无人机飞行过程中的一个总要的阶段，同时也是无人机飞行过程最容易出现事故的环节，因此对于着陆回收阶段的飞行控制设计尤为关键。无人机的回收方式可以归纳为伞降回收、轮式滑跑着陆回收、拦截网回收、气垫着陆回收等类型。相对于其他回收方式，轮式滑跑着陆回收方式不需要拦截网或气垫等辅助设备，具有更高的自主性，是无人机着陆回收发展方向。采用轮式滑跑着陆方式的无人机在着陆期间，应该精确对准跑道，以安全可靠的在跑道上着陆。

通常无人机的整个轮式滑跑着陆过程中，由于对跑道的依赖性比较大，人工难以精确控制，造成重着陆损坏起落架，或者飞机姿态失衡折损机翼等事故。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置。

本发明的另一个目的在于提供一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置，包括多个地面站节点以及微波接收处理单元；所述地面站节点包括微波发送处理单元和电源管理模块，所述电源管理模块为微波发送处理单元供电；所述地面站节点用于接收固定翼无人机的发出的信号，并将地面信号发回给无人机；各个地面发送节点固定在地面装置上以保证微波发送处理单元的天线垂直与水平面；所述微波接收单元安装在固定翼无人机的前端，用于接收并处理信号，并产生相应动作调整飞机姿态。

优选的，所述微波发送处理单元包括第一微波发送模块和第一微波接收模块和第一微处理器；所述第一微波发送模块接收第一微处理器控制，并发送第一微处理器的内置信息；所述第一微波接收模块接收无人机的应答，并将所接收信息发回给第一微处理器。

优选的，所述微波接收处理单元包括第二微波接收模块、第二微波发送模块、控制模块、第二微处理器和第二电压管理模块；第二微波接收模块、第二微波发送模块、控制模块、第二电压管理模块分别与第二微处理器连接；

所述第二微波接收模块接收多个地面站节点发送过来的信号，并检测其信号强度，所述第二微波接收模块与第二微处理器相连；

所述第二微波发送模块与地面站节点形成应答系统，并接收第二微处理器的指令，发送信号；

所述控制模块接收第二微处理器的控制指令，产生信号，使固定翼无人机做出与控制指令相应的动作。

优选的，所述第一电源管理模块包括太阳能电池板和内置锂电池，所述太阳能电池板用于为内置锂电池充电；所述内置锂电池为地面站节点提供电源。

优选的，所述地面装置为带有双向气泡式水平仪的支架。

优选的，所述地面站节点能够将地面的具体实时信息发送到无人机，具体的实时信息包括跑道的长度和摩擦系数，地面风向和风速。

为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置的控制方法，包括下述步骤：

(1)固定翼无人机起飞前，第一微处理器测量内置锂电池电压，若电压过低则发出装置失效预警；

(2)固定翼无人机起飞前，校准双向气泡式水平仪支架，使得各个节点天线垂直于水平面，获得最佳发射性能；

(3)固定翼无人机起飞后，定时发送信号，直到所发送信号收到接收应答，切换为一直发送信号；

(4)对地面站1号和2号节点发送过来的信号，检测信号的接收强度并提取出所搭载的信息，计算出固定翼无人机当前与跑道中线的误差量，并采用控制算法计算得出调整参数；

(5)基于步骤(3)，固定翼无人机将所计算出来的数据发送到地面控制单元，地面控制单元可产生控制信号，控制固定翼无人机动作；

(6)基于步骤(4)，固定翼无人机处于下降过程中，对于地面3号节点和4号节点发送出来的信号，检测信号的接收强度并提取所搭载的信息，并结合1号节点和2号节点的数据，采用数字滤波和数据融合的方法，计算出固定翼无人机当前与跑道的偏差角和当前下落过程中所期望的速度，并给出调整参数；

(7)基于步骤(5)，如果遇到突发事件，地面控制单元可以发出警告信号，让无人机结束进近，避免事故的发生；

(8)基于步骤(6)，固定翼无人机可以由自身搭载的的微处理器给出调整指令，通过控制模块，控制无人机做出相应动作；