[发明专利]一种舰载无人机自主着舰系统及方法

说明书

本发明公开了一种舰载无人机自主着舰系统及方法；整个系统主要包含机载控制模块、引导模块、机载下视图像扫描仪(带云台)、机载磁性起落架等模块。引导模块安装在舰船上，包含差分GPS基站和舰载无线数传；差分GPS模块基站用于发送载波相位信息及发给差分GPS移动站基站坐标信息；机载控制模块安装在无人机上，包含激光高度传感器、差分GPS移动站、自动驾驶仪和机载无线数传；激光高度传感器用于测量无人机的高度，安装在无人机正下方的自稳云台上。

技术领域

本发明属于无人机降落技术领域，具体涉及一种舰载无人机自主着舰系统及方法。

背景技术

舰载无人机是一种可以在移动舰船上进行自主起降的无人机，在未来的水域应用中，有着广泛的前景；目前大多数舰载无人机从起飞到降落各阶段均通过遥控来保证起飞降落的准确性。随着技术的发展和任务的需要，舰载无人机自主起飞/降落越来越重要，在飞行过程中的高度和速度的控制成为了控制的关键。

无人机在舰船上稳定降落，是一项非常复杂的控制任务。由于舰船一直向前运动，且速度不固定，导致无人机的降落轨迹一直在变化。常规的无人机降落方法在陆地目标区域的效果比较良好，但难以适应晃动的舰船；由于最后的降落阶段目标区域存在横纵摇晃，并且有信息误差的存在，因此，无法实现无人机的精准降落；从而无法对不同的高度和降落速度进行精确指导。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种舰载无人机自主着舰方法，可引导无人机精确降落。

本发明的第二个目的是提供一种舰载无人机自主着舰系统，可引导无人机精确降落。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种舰载无人机自主着舰方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、当无人机接收到自主降落指令后，自动驾驶仪控制无人机根据实时接收的差分GPS获得无人机与舰船的相对位置以及舰船的运动速度，控制无人机以返航高度飞往差分站上空；当相对差分基站位置偏差小于3m后，跟随舰船飞行；

步骤2、计算无人机高度，进入跟随降落逻辑，并开启图像扫描任务；

步骤3、根据无人机与船舰的相对位置、船舰的运动速度、不同高度下对应的降控策略，对无人机的指令进行微调；

步骤4、无人机与船舰相对高度小于5m，且降落标识识别有效时，切换为图像识别导航下降，识别图片中心坐标；

步骤5、根据拍摄照片的中心点坐标、无人机的高度、无人机的坐标位置，计算摄像中心相对于着陆标识的坐标偏差、姿态偏差；

步骤6、根据摄像中心相对于着陆标识的坐标位置偏差、姿态偏差、机载云台相对于无人机的姿态角，计算出无人机需要微调的数据，并将这些数据发送给无人机，无人机缩小其与降落标识的偏差，缓慢降落；

步骤7、无人机起落架底端距离舰船机坪小于设定阈值后，迅速增大无人机下降速率，同时对磁性起落架上的磁性器件通电，使无人机和舰船机坪相互吸引，从而安全降落。

本发明所采用的第二个技术方案是，一种舰载无人机自主着舰系统，包括舰载引导模块；舰载引导模块包括差分GPS基站、舰载无线数传；舰载引导模块差分GPS基站通过数据链路向机载差分GPS移动站发送载波相位信息及站坐标，生成相位差分值，实现精确定位；机载激光高度传感器实时测得无人机高度，自动驾驶仪接收无人机位置信息、高度信息，通过姿态控制器、位置控制器操纵无人机按预设轨迹进入航向和下滑通道；

在降落阶段，舰载引导模块根据无人机下视图像扫描仪传输图像进行精确引导降落，当着舰距离进入磁性起落架作用区域，磁性起落架进行抓舰着陆。

本发明的有益效果是：

(1)在差分基站引导阶段，高度的数据采用了激光高度传感器和气压计数据融合的处理，在降落到更低高度的时候，可以提供更有效的高度数据；