[发明专利]飞控-起落架控制-地形识别多系统融合控制系统

说明书

本发明属于控制系统领域，涉及飞控‑起落架控制‑地形识别多系统融合控制系统。该系统包括：飞控系统、仿生腿式起落架控制系统、地形识别系统、数据传输系统和地面系统。本发明基于无人垂直起降飞行器平台，安装仿生腿式起落架系统，形成基于传感器反馈信息融合的多系统融合控制系统，用于提高无人垂直起降飞行器在着陆时的地形自适应能力。

技术领域

本发明属于控制系统领域，涉及飞控-起落架控制-地形识别多系统融合控制系统。

背景技术

无人垂直起降飞行器由于体积小、机动灵活和无人员伤亡等诸多特点，使得其在军事领域中备受关注，除了具有固定翼无人机的一般优点外，还具有垂直起飞着陆、空中定点悬停、低速飞行、低空超低空飞行、原地转向、向任意方向飞行等特点。因此在起飞着陆场地受限、飞行空间狭小、要求执行低空低速任务的场合下，其作为一种理想飞行器，有着广阔的应用前景。近些年来，由于需要执行的现代化任务越来越复杂，对无人垂直起降飞行器的智能化水平要求越来越高，传统式无人垂直起降飞行器起降时对地面的平整度和坡角要求较高，在遇到某些特殊地形如乱石滩、斜坡坡度较大地带可能面临无法正常起降这一困难。

现阶段，由于计算机技术的发展和执行任务的需要，国内外科研单位相继开展无人直升机和多旋翼无人机的自主着陆技术研究。例如，解放军理工大学和南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家重点实验室设计了一种视觉图像特征处理算法，实现了无人直升机的着陆控制，取得了不错的效果；电子科技大学采用在直升机底部安装两台光轴平行放置的摄像机的方法用于军舰和陆地上的自主降落；浙江大学“玉泉之翼”无人直升机在2005年空中机器人大赛国内首次实现悬停技术以来，陆续实现了自主航线飞行功能，于2010年实现了基于机载传感器的自主降落功能。但是，由于视觉和图像处理技术的复杂性和传统式固定式起落架仅作为支撑和被动吸能的缺点，使得无人垂直起降飞行器在恶劣环境下着陆的实时性、稳定性和鲁棒性存在问题，甚至是难以实现功能要求。

发明内容

发明目的：因为传统的无人垂直起降飞行器在自主起降设计方面存在不足，本发明公开了一种飞控-起落架控制-地形识别多系统融合控制系统，用于控制无人垂直起降飞行器实现自主起降的过程。该本发明基于无人垂直起降飞行器平台，安装仿生腿式起落架系统，形成基于传感器反馈信息融合的多系统融合控制系统，用于提高无人垂直起降飞行器在着陆时的地形自适应能力。系统可有效提高无人垂直起降飞行器在着陆时的自适应能力，减少对飞控系统自身能力和着陆环境的依赖性。该系统可实现无人垂直起降飞行器在着陆过程中的姿态和停机位的调节控制，变着陆过程的被动控制为主动控制，形成有效的融合控制系统。该系统可实现无人垂直起降飞行器在着陆过程中的自主的机身平衡调节能力，可以有效提高着陆的安全性。该系统可有效提高无人垂直起降飞行器的着陆适应能力，打破应用环境的诸多限制，顺应了飞行器多用途、智能化和复杂环境适应性的发展趋势。

技术方案：

本发明提供一种飞控-起落架控制-地形识别多系统融合控制系统，包括：飞控系统、仿生腿式起落架控制系统和地形识别系统；

其中，飞控系统决定无人垂直起降飞行器的自主飞行过程的实现和控制性能优劣；仿生腿式起落架控制系统为仿生腿式起落架的控制系统，决定起落架的姿态和运动过程，配合飞控系统完成无人垂直起降飞行器的自适应起降；地形识别系统为在无人垂直起降飞行器降落前，实现着陆地形大范围遴选，精确识别底面情况，确定可着陆范围，在可着陆范围实现实时在线跟踪着陆地点，并将地形信息告知飞控系统和仿生腿式起落架控制系统，实现飞控系统的实时导航与仿生腿式起落架的姿态预摆与调整；

飞控系统、腿式起落架控制系统和地形识别系统的数据信息均通过数据传输系统与地面系统通讯，实现数据及状态信息的地面监控。