[发明专利]一种无人机起飞辅助车起飞系统

权利要求书

1.一种无人机起飞辅助车起飞系统，其特征在于，包括数据采集和控制系统、航向控制系统和地面端显示系统；所述数据采集和控制系统、航向控制系统设置于起飞辅助车上；所述地面端显示系统设置于地面，用于操作人员监控；

所述数据采集和控制系统包括数据采集模块、车载微控制器、数字信号传输模块和终端装置；所述数据采集模块包括空速测量模块和压力传感模块；

所述终端装置包括无人机释放装置和起飞辅助车倒杆装置，所述无人机释放装置为电磁设备，通过电磁吸附作用固定或释放无人机；所述起飞辅助车倒杆装置通过数字舵机控制起飞辅助车主支撑杆的倒杆；

所述空速测量模块通过测量气流总压和静压以确定气流速度，得到空速数据；所述压力传感模块实时测量无人机对起飞辅助车的压力数据；

所述车载微控制器通过总线通讯接收空速数据和压力数据，将空速数据和压力数据处理后输出PWM控制信号至无人机释放装置和起飞辅助车倒杆装置，同时将空速数据和压力数据通过数字信号传输模块无线发送至地面端显示系统；所述无人机释放装置在无人机滑跑状态下通过电磁力吸附无人机，当接收到车载微控制器发出的释放无人机的信号后，断开电磁力，无人机在升力的作用下升空；所述起飞辅助车倒杆装置使用数字舵机进行控制，起飞辅助车倒杆装置在接收到车载微控制器发出的倒杆信号后，起飞辅助车主支撑杆随着舵机的转动而倒杆，降低起飞辅助车的高度，给无人机留下安全高度裕度；

所述航向控制系统包括GPS模块和PID纠正控制器；所述GPS模块采集起飞辅助车的实时位置、无人机航向角并且计算起飞辅助车相对于地面的绝对速度，并将实时的无人机航向角输入PID纠正控制器；所述PID纠正控制器收到无人机航向角后，根据设定的航向通过PID控制算法处理后发送信号到起飞辅助车的前轮转向舵机，控制起飞辅助车的滑跑航向；

所述地面端显示系统包括移动计算机和数字信号传输模块；所述数字信号传输模块将无线接收到的空速数据和压力数据有线传输至移动计算机并在移动计算机屏幕上显示；操纵人员能够通过地面端显示系统实时监控无人机滑跑起飞过程中空速、压力数据。

2.根据权利要求1所述的一种无人机起飞辅助车起飞系统，其特征在于，所述车载微控制器采用STM32F103C8T6单片机。

3.根据权利要求1所述的一种无人机起飞辅助车起飞系统，其特征在于，所述空速测量模块采用Pix32数字差动空速传感器。

4.根据权利要求1所述的一种无人机起飞辅助车起飞系统，其特征在于，所述压力传感模块采用RP-S柔性薄膜压敏传感器，该压敏传感器使用温度为-40℃～+85℃，压力感应范围在10g～10kg之间。

5.根据权利要求1所述的一种无人机起飞辅助车起飞系统，其特征在于，所述PID纠正控制器为模糊PID控制器，并使用蚁群算法整定参数，具体如下：

所述蚁群算法通过设定纠正性能指标，建立优化函数：

J＝k1*yd+k2*td+k3*σd

其中，yd、td、σd分别为无人机侧向距离正差、纠正时间和航向角超调量，k1、k2、k3为权值，通过求解优化函数，得到最优PID参数；

所述模糊PID控制器以蚁群算法得到的最优参数为基础，通过模糊规则在纠正过程中在线调整PID参数：模糊规则以实时无人机航向角与设定航向角的误差以及误差变化率为输入，输出为PID控制器的3个参数K_P、K_I、K_D的增量ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D，通过在线调整参数，形成自整定模糊PID控制器；基本的模糊控制规则如下：当航向角误差大于设定高误差时，则K_P增大，K_I、K_D减小；当航向角误差在设定的高误差和低误差之间时，则K_P减小，K_I、K_D不变；当航向角误差小于设定的低误差时，则K_P、K_I增大；若航向角误差变化率较大时，K_D减小；K_P、K_I、K_D分别为比例系数、积分系数、微分系数。