[发明专利]一种旋翼无人机精密进近航道指示器校验系统及校验方法

说明书

技术领域

本发明属于航道指示器技术领域，特别是涉及一种旋翼无人机精密进近航道指示器校验系统及校验方法。

背景技术

目视进近坡度指示系统是为进近着陆中的飞机提供正确下滑航道的助航灯光系统；其中精密进近航道指示器简称PAPI灯，其功能是在机场跑道进近坡度确定的情况下，向实施着陆作业的飞行员提供一个正确的进近航道指示和四个不同的偏离指示，为飞行员提供了一种目视判断进近着陆的角度，为飞行员最终修正飞机进近着陆姿态提供了一种可靠的保证，弥补了仪表着陆系统由于设备故障而造成的着陆安全隐患。不按照PAPI灯的指示降落会有安全隐患。

目前对于PAPI灯的校验都是通过采用真实的飞机和相应的设备进行校飞，整个校飞过程复杂，须进行报有关部门审批，调配飞机和安排飞行校验机组，申请航线，制定飞行计划，落实飞行校验各项勤务保障等一系列工作，并且需要飞行校验机组和地面人员密切配合；虽然这种方法对于校飞来说结果是比较精确可靠的，但是整个校验过程成本昂贵，费时费力，而且PAPI灯有周期性检查的要求，因此很难满足。目前现有的进近航道指示器测试系统都是通过物理手段模拟飞机进近航道，采用摄像机和图像采集卡将图像传输给计算机，然后人为去判断当前PAPI灯的组合模式是否满足要求，整个系统非常复杂笨重，操作繁杂，需要多人协同配合才能完成整个测试任务；并且该测试系统的自动化程度非常低，而且因为很多设备需要手动调节，增加了人为因素对测试精度的影响。

所以现有的测试系统虽然能对PAPI灯进行测试和调整，并节省费用，但其测量精度不高，人为因素对系统精度影响大，测试方法复杂，测试时对人力消耗较大，且设备的布置和调整非常不便，从而影响校验的效率和准确度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种旋翼无人机精密进近航道指示器校验系统及校验方法。

为了达到上述目的，本发明提供的旋翼无人机精密进近航道指示器校验系统包括：旋翼无人机载体和地面站；

所述的旋翼无人机载体包括：无人机本体和安装在机身上的飞行控制器、定位计算机、激光传感器、GPS模块、数传模块、三轴增稳云台、前视摄像机、图传模块和下视摄像机；其中：飞行控制器分别与定位计算机、激光传感器、GPS模块、数传模块和三轴增稳云台相连接，定位计算机与下视摄像机连接，前视摄像机安装在三轴增稳云台之上，图传模块与前视摄像机的视频输出端相连接；

所述的地面站包括：地面监控站、图传基站和数传基站；其中：地面监控站分别与图传基站和数传基站相连接，图传基站通过无线的方式与旋翼无人机载体上的图传模块连接，数传基站通过无线的方式与旋翼无人机载体上的数传模块连接。

所述的无人机本体的机身为六旋翼无人机，飞行控制器为基于STM32F407微控制器的飞行控制系统。

所述的激光传感器为单点激光传感器，通过串行通讯口与飞行控制器进行通讯，GPS模块通过串行通讯口与飞行控制器进行连接。

所述的下视摄像机为数字摄像机，安装在机身底面上，定位计算机为嵌入式计算机，下视摄像机通过USB接口与定位计算机相连接。

所述的地面监控站包括：图像采集卡、监控计算机和显示器；其中：监控计算机分别与显示器和数传基站连接，图传基站通过图像采集卡与监控计算机相连接。

本发明提供的旋翼无人机精密进近航道指示器校验系统所采用的校验方法包括按顺序进行的下列步骤：

步骤1)使用激光传感器测量PAPI灯的固定脚架到光窗中心的高度，以便系统修正激光传感器发送回地面站的高度数据；

步骤2)为整个系统上电，测试系统各个功能单元的工作是否正常，各个功能单元工作正常后再进行下一步测试；

步骤3)将旋翼无人机载体转换到平衡飞行模式，手动轻推油门，观察无人机本体的电机和螺旋桨是否都工作正常，系统状态显示是否正常，全部正常才后进入下一步测试；

步骤4)将旋翼无人机载体移动到指定起飞区域，再次检查飞控系统及各模块的电源及工作状态指示是否正常，所有状态指示全部正常则可以进行下一步操作；

步骤5)通过监控地面站发送自主起飞的控制指令，旋翼无人机载体执行自主起飞的动作，并飞抵指定目标区域，然后通过下视摄像机将采集到的地面特征图像信息输入到定位计算机，定位计算机运用相应的视觉定位算法得到局部精准定位信息，之后传送给飞机控制器，飞机控制器融合GPS模块获得的GPS全局定位数据后得到精准的定位数据，飞机控制器通过其上的位置控制回路以及姿态控制回路的双回路控制器控制旋翼无人机载体1实现稳定的飞行；