[实用新型]一种无人机定向引导捕捉装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及无人机控制技术领域，尤其涉及一种无人机定向引导捕捉装置。

背景技术

相关技术中的无人飞行控制装置，操作模式通常有手动模式和航线模式。无人机可以按照预先设定的航线自动飞行，这种模式叫做航线模式。无人机撞网回收是一种理想的精确定点回收方式, 特别适合小型固定翼无人机在狭窄回收场地或舰船上使用, 可以认为它是一种零距离回收方式。撞网回收的核心技术在于如何引导无人机准确地飞向捕捉网，从而平稳、准确地实现撞网回收。由于无人机引导降落的研究正处于起步阶段，且因为技术保密不公开等原因，国内外在这一方面公开报道的研究成果较少。

目前，国内对撞网回收的无人机精确引导技术的研究应用主要有激光引导、GPS引导和电视跟踪引导等。其中激光引导和电视跟踪引导的最大问题是不能全天候工作，装置复杂；基于GPS的自动降落是目前最常用的解决方法，但常规的GPS引导装置引导精度一般，位置结算较慢，实时性差。撞网回收的回收地点和范围被规定在飞行体大小的约2～3 倍，因此比其它回收方法要求更高的精确度。并且，无人机网降通常需要人工控制无人机撞击捕捉网，难度较高，操作不便；在现有技术中，在落网捕捉的过程中，捕捉网结构过于简单，虽具有一定的缓冲作用，但是仍会对无人机的部件尤其是螺旋桨，机尾造成一定程度的损伤；如果落网过程出现问题，因冲击力过大无可避免的对无人机中的部件造成损坏。

实用新型内容

本实用新型为克服上述缺陷而提供了一种基于实时动态差分GPS的无人机定向引导捕捉装置，该装置解决了需要人工控制的弊端，精度较高，操作方便，同时能够对无人机落网进行有效地缓冲，能够应对各种紧急降落的情况，对无人机的部件有效保护。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于实时动态差分GPS的无人机定向引导捕捉装置，包括伺候控制器、GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机、捕捉网；所述伺候控制器分别与GPS定位器、跟踪运算器、失控监测器、通信模块、存储器、电机进行电连接，所述GPS定位器与跟踪运算器进行电连接。

所述GPS定位器，通过本地伪随机序列发生器产生的PN序列与GPS天机装置传送的PN序列进行滑动互相关捕获算法，获得无人机的经度、纬度、地理高度、时间及东向、北向、天向三个方向的地速等数据，并将上述数据传输给所述伺候控制器及所述跟踪运算器。

所述跟踪运算器，接收GPS测得的输入信号，并以理想撞网点为原点的地面坐标系建立基准轨迹，生成并追踪连接规定的起点和终点的最优的航路，利用欧式公式执行GPS引导基准生成轨迹与动态轨迹误差的运算，并把误差运算结果即时输出给所述伺候控制器。

所述失控监测器，用于实时监测无人机的飞行状态是否失控，特别是防止在自动回收过程中，无人机脱离基准轨迹或在高度下降变更航路点时的低飞情况下，会有坠机的危险的事故发生；所述失控监测器把监测信息即时发送给所述伺候控制器。

所述通信模块，对接收到的PN序列和本地序列比较后得到无人机的斜距信号，并将数据解调得到无人机航向及俯仰偏差数传输给所述伺候控制器；所述通信模块，还利用3G/4G无线传输技术进行数据的空中传输。

所述伺候控制器，内置ARM内核处理器，支持Linux操作装置及Android操作装置；所述伺候控制器用于依据所述无人机的位置信息与预设航线，控制所述无人机位于所述预设航线上；优选地，所述伺候控制器测量无人机的横滚角、俯仰角和航向角，并采用快速卡尔曼滤波算法推算出无人机的姿态角，生成追踪其轨迹的引导指令及生成相应的电机控制信号，控制所述电机执行相应的动力学操作。

所述存储器，为移动硬盘、SD卡、U盘或者云存储装置，用于记录无人机的飞行状态及飞行故障信息。

所述电机，从所述伺候控制器接收电机控制信号，并根据所述电机控制信号的指令执行相应的动力学操作。

所述捕捉网包括第一缓冲层、磁性层、第二缓冲层，所述第一缓冲层面向无人机降落的方向，所述磁性层设置于所述第一缓冲层和第二缓冲层之间。本实用新型的磁性层采用软磁性材料。

所述装置还包括设置于无人机底部的磁性涂层，本实用新型的磁性涂层与无人机之间设置有屏蔽材料，能够充分保证磁性涂层对无人机的电路元件造成影响，所述磁性涂层与所述磁性层的磁性互为相斥。