一种伞降无人机自主回收方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105867413A(43)申请公布日2016.08.17(21)申请号201610239808.4(22)申请日2016.04.18(71)申请人西安爱生技术集团公司地址710065陕西省西安市沣惠南路34号申请人西北工业大学(72)发明人刘少华贺若飞赵娜肖佳伟刘洋(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人顾潮琪(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种伞降无人机自主回收方法(57)摘要本发明提供了一种伞降无人机自主回收方法，将降落地点、进入角和回收高度发送给无人机；无人机自动规划并执行回收航线；接近回收点时，将发动机停车后的运动划分为滑行段、拉停段、漂移段，飞控程序自动查询当时无人机重量、速度、海拔高度、风场等条件，计算出停车、开伞位置；自主执行停车、开伞指令。本发明使伞降模型能适应从低海拔直至青藏高原5000千米以上的所有海拔高度，降低了对飞行控制精度、时间准确度的要求，提高了回收精度，节省了对测风设备及人员的需求，免除了人员的测风、计算、操纵负担，使无人机操纵变得简单方便。CN105867413ACN105867413A权利要求书1/1页1.一种伞降无人机自主回收方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：将设定的降落点D0(x0,y0)、回收高度H、进入角A与回收指令发送给无人机；步骤2、从降落点D0(x0,y0)向进入角A的反方向(A+180°)延伸3km，作为降高点D1，无人机绕降高点D1盘旋降低到回收高度H，再沿航线飞向D0(x0,y0)；步骤3、距离降落点D0(x0,y0)2km时，查询当前无人机重量m、空速v、当地海拔高度H0、风速vw和风向Aw；步骤4、将回收阶段划分为滑行段、拉停段和漂移段；所述滑行段t1是从发动机停车到降落伞打开前的时间段，滑行段无人机的高度下降dH1＝0，水平前进距离L1＝vt1+vwt1cos(A-Aw)；所述拉停段t2是从伞舱盖打开到无人机空速降为零的时间段，拉停段无人机的高度下降dH2，前冲距离L2＝L2′+L2″，其中，L2′是无风情况下前冲距离，v0为开伞时真空速，L2″是风对前冲距离的影响，L2″＝vwt2cos(A-Aw)；所述漂移段t3是无人机在降落伞牵引下匀速下降，直至落地的时间段，漂移段无人机水平运动方向相对空气运动为零，距离L3＝vwt3；其中，下降时间t3＝(H-dH1-dH2)/VL，下降2速度VL由降落时垂直方向的受力mg＝0.5VLρCA决定，g为重力加速度，ρ为空气密度，C为降落伞阻力系数，A为降落伞面积；步骤5、根据预定降落点D0(x0,y0)反推出开伞后无人机需要前冲到的最远点D4(x,y)，其中，x＝x0+dx，y＝y0+dy，dx＝L3cos(Aw+180)，dy＝L3sin(Aw+180)；步骤6、从飞机当前位置，直线飞向D4(x,y)点；在与D4(x,y)点距离为L1+L2的D2点发动机停车，与D4(x,y)点距离为L2的D3点开伞。2.根据权利要求1所述的伞降无人机自主回收方法，其特征在于：所述的进入角A确保无人机逆风进入，且减小与风向的夹角。2CN105867413A说明书1/3页一种伞降无人机自主回收方法技术领域[0001]本发明涉及无人机领域，尤其涉及伞降无人机回收方法。背景技术[0002]伞降无人机具有不需要跑道、回收场地要求低等优点，应用范围越来越广。回收流程通常是先根据周边地形选取回收地点、进入方向，然后根据飞行高度、速度、风速、风向、伞降速度估计出停车位置和开伞位置，进而规划出回收航线，最后控制无人机按航线飞行，并适时发出停车、开伞指令。[0003]其中的航线规划、飞行控制等过程都要求操纵人员有丰富的操控经验，对无人机高度、速度、航迹等状态的控制都要求十分精确，风速、风向的测量及时准确，对停车、开伞指令的发送时机把握精准。即使如此，也很难避免因判断失误、风场扰动等不确定因素导致落点偏差，造成机体受损。[0004]公开号为CN104991565A的专利提出一种自主回收的策略，但内容多局限于对进入条件的判断，如是位置、高度、空速、航迹偏差是否满足预设条件。而对降落准确度影响最大的风场问题，仅作理想化处理。如将停车点到开伞点的过程认为速度、高度不变，将开伞后的下降过程简化为匀速下降。[0005]申请号为CN201010225088.9的专利中，也是将伞降过程简化为匀速下降。[0006]公开号为CN104163244A的专利将回收阶段分为：无动力飞行段、滑行段、漂移段，根据人工测量的风速、风向及已知的无人机状态，快速计算出无人机离预定落点的停车距离、开伞时刻、方位。该方法大大提高了无