[发明专利]一种智能精确空降空投系统

说明书

一种智能精确空降空投系统，包括空投管理模块、主伞模块、导航与控制模块、货台模块、着陆模块、空降空投监控分发模块，依托空投管理模块的规划和导航与控制模块的导引，以分段归航为技术路线，在先进飞控系统的控制下，驱动伺服机构对主伞模块进行操控，实现全程自主循迹飞行，自主测风，自主雀降，在货台模块的缓冲和保护下安全着陆，着陆后空降空投监控分发模块自动监测货物到达的位置，货物的种类以及领取人等。本发明的智能精确空降空投系统可实现高高度投放、远距离、精确着陆，有效实现无地面引导、无地面操控、无气象资料条件下的空降空投，拓展了传统空投系统投送能力，实现了投送精度、投送距离、投送方式的大幅度提升。

技术领域

本发明涉及一种智能精确空降空投系统，适用于将货物或人员等精确地投送到指定位置和地点工程应用技术研究和实现。

背景技术

传统空投采用弹道式圆形伞系统，一旦从空投平台投放后，无法再进行操纵。其按投放时的高度分为高空空投和低空空投两种。前者由于受到外界环境(风力、风向、能见度等)的影响无法保证空投精度，空投物资的落地点散布较大；后者不能实现逆风着陆下的雀降，导致着陆速度过大，易导致货物损毁。此外，传统空投系统在“三无”(无地面引导、无地面操控、无气象资料)条件下的使用效能不高，不能保证救援人员和救灾物资及时送到灾区，导致损失进一步加剧。

传统空投的缺点主要包括：(1)缺少任务管理系统，在恶劣环境下的着陆精度得不到保障。(2)缺少全程自主飞行功能。(3)缺少自主雀降的功能，自主飞行的着陆安全得不到保障。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种智能精确空降空投系统，依托空投管理模块的规划确定任务剖面，采取分段归航的方式，在导航飞控模块的控制下，驱动伺服机构对翼伞(气动减速系统)进行操控，实现全程自主循迹飞行，自主测风，自主雀降，逆风着陆，在货台模块的缓冲和保护下安全着陆。

本发明的技术解决方案是：一种智能精确空降空投系统，包括空投管理模块、主伞模块、导航与控制模块、货台模块、着陆模块、空降空投监控分发模块；

空投管理模块包括大气信息单元、任务规划单元；大气信息单元释放探空仪，探测区间场，获取空投区域的气象信息，包括大气密度、温度、湿度、层风；任务规划单元利用预先的任务信息和大气信息单元获取的气象信息，采用沃罗诺伊图最短路径搜索方法规划出航迹点；

空降空投监控分发模块包括空降空投监控单元和任务与分发单元；任务与分发单元根据空投管理模块规划出的航迹点，在地面采用无线传输将航迹点信息传递给导航控制模块；任务与分发单元记录货物信息、着陆后货物位置及货物被领取信息；空降空投监控单元记录飞行过程中导航控制模块发送的位置姿态信息、速度；

主伞模块通过伞绳连接导航控制模块、货台模块、着陆模块，当到达指定位置时，主伞模块脱离运输机，携带货物，根据空投管理模块规划出的航迹点循迹飞行；

导航控制模块包括导航单元、控制单元；导航单元获得位置姿态信息，控制单元根据导航单元发送的位置姿态信息，对主伞模块的航迹进行控制；航迹控制分为三段，包括向心段、盘旋段、着陆段；

向心段指主伞模块投放点位置到进入点位置，主伞模块做滑翔运动；控制单元控制主伞模块位置在规划航迹线的控制线范围内，主伞模块位置到规划航迹线距离为d，d≤h，其中，h为控制线到规划航迹线的距离；控制单元控制主伞模块速度方向在理想速度方向的控制角度范围内，主伞模块速度方向与理想速度方向的夹角小于控制角度δ；进入点在目标点上空；

向心段结束后，如果主伞模块高度H≤H₁，则主伞模块进入着陆段；如果主伞模块高度H>H₁，则主伞模块进入盘旋段；其中，H₁为雀降高度；