[发明专利]一种智能精确空降空投系统

摘要

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。

主权项

1.一种智能精确空降空投系统，其特征在于：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；盘旋段指进入点位置到离开点位置，控制单元控制主伞模块位置在内控制圆和外控制圆范围内，R₁<r<R₂，r为主伞模块位置到目标点的距离，R₁为内控制圆半径，R₂为外控制圆半径；控制单元控制主伞模块速度方向在控制角δ₁和控制角δ₂范围内，‑δ₁<θ<δ₂，θ为主伞模块速度方向与理想速度方向的夹角；当系统距离地面高度低于200米时，主伞模块进入着陆段；控制系统操纵翼伞在逆风的角度转向目标点，当达到雀降高度H₁时，导航控制模块发出控制指令操纵主伞模块实现雀降；着陆模块包括回收伞单元、着陆脱离单元；回收伞单元用于降低着陆速度；着陆脱离单元用于将主伞模块与导航控制模块脱离；所述的沃罗诺伊图最短路径搜索方法，包括如下步骤：I、搜索起点A的相邻节点v_i，判断节点v_i到起点A的路径是否最短：若节点v_i到起点A的路径最短，则将节点v_i及其路径存入集合S；否则，继续搜索；i为正整数；II、判断S中是否包含目标点B：若包含，则结束搜索，将包含B点的路径作为最短路径；若不包含，则进入步骤III；III、搜索起点A及集合S内节点的相邻点节点v_j，要求节点v_j不在集合S中，判断节点v_j到起点A的路径是否最短：若节点v_j到起点A的路径最短，则将节点v_j及其路径存入集合S；否则，继续搜索；j为正整数；IV、重复步骤II、步骤III，直至集合S中包含目标点B，得到从起点A出发到目标点B的最短路径。