[发明专利]一种基于前驱无人机的直升机避障系统

权利要求书

1.一种基于前驱无人机的直升机避障系统，其特征在于，包括前驱避障无人机以及直升机避障套件，其中：

直升机避障套件包括空中发射装置、前驱无人机信息处理模块；

所述前驱避障无人机包括无人机本体，在无人机本体的前端设置有障碍物感知载荷舱、无人机机体上设置有导航通信控制载荷舱、电池舱、电动发动机以及火箭助推器，其中：障碍物感知载荷舱中设置有探测传感器，导航通信控制载荷舱中设置有导航装置、测高装置、无线电通信装置和航线控制装置；无人机的机翼为电动弹出机翼，在无人机装载在直升机上空中发射装置上时，所述机翼收起在机身两侧，使机身整体为柱状结构；当需要利用无人机进行避障探测时，空中发射装置打开的同时无人机上火箭助推器启动，助推无人机至设定时间后，开启电动发动机驱动无人机机体后端的推进螺旋桨，使无人机朝预设航向飞行；无人机飞行过程中，利用探测传感器采集环境信息进行自主避障的同时，将所述环境信息发送给前驱无人机信息处理模块，以使直升机根据所述环境信息制定避障策略。

2.根据权利要求1所述的基于前驱无人机的直升机避障系统，其特征在于，所述无人机在进行环境信息探测时，探测范围需要满足直升机安全管道，其中安全管道通过直升机的外形尺寸进行确定，具体计算方法为利用直升机最大外形尺寸与余量系数相乘，将结果作为安全管道；

所述探测传感器包括毫米波雷达，毫米波雷达的方位角、俯仰角、探测距离根据安全管道的大小确定。

3.根据权利要求1所述的基于前驱无人机的直升机避障系统，其特征在于，无人机在发射时，由火箭助推器将无人机加速到不小于直升机A倍巡航速度，推进距离B米，火箭助推器脱落；无人机依靠电动发动机驱动推进螺旋桨进行自主飞行控制，开始正常工作，其中：

探测传感器采用毫米波雷达，方位角不小于C、俯仰角不小于D、探测距离不小于E米；测高装置采用激光测高或无线电测高，测高范围不小于F米，测高精度不低于G米；导航装置采用GNSS+INS组合方式，方位精度不低于H米；无线电通信装置要求在直升机已有通信系统工作频段内，采用定向天线，通信距离不低于I公里，满足视距内通信要求；航线控制装置根据加载的4D航线要求，进行3D循线飞行和速度控制。

4.根据权利要求3所述的基于前驱无人机的直升机避障系统，其特征在于，所述A的取值为1.5～2，B的取值为1.5～3km，所述毫米波雷达采用77GHz毫米波雷达，其中C、D、E根据安全管道的大小确定；F的取值为0-500m，G的取值为0.1～1m，H的取值为1～30m，I的取值为5～15km。

5.根据权利要求1所述的基于前驱无人机的直升机避障系统，其特征在于，所述空中发射装置采用挂架形式，在发射前将通信配置信息、航线信息注入无人机中；

所述前驱无人机信息处理模块与直升机的通信系统交联，用于对无人机探测的环境信息进行处理和显示。

6.根据权利要求1所述的基于前驱无人机的直升机避障系统，其特征在于，所述直升机利用前驱避障无人机进行避障的方法包括：

S1，飞行员选择飞行计划，生成4D飞行航线，并选定通信配置信息；

S2，通过空中发射装置，将飞行航线、通信配置信息发送给前驱无人机；

S3，通过空中发射装置进入发射程序，前驱无人机火箭助推器点火，前驱无人机离开空中发射装置，0.5s后电动装置解锁弹出机翼，前驱无人机经火箭助推1s，加速到直升机1.5倍巡航速度，火箭助推器脱落，前驱无人机依靠自身动力开始自主飞行，并向直升机回传探测的环境信息；

S4，直升机接收前驱无人机探测的环境信息，判断前驱无人机是否发现障碍物，若前驱无人机发现障碍物，前驱无人机信息处理模块对障碍物信息进行处理，并提示给飞行员；

S5，判断前驱无人机是否工作结束或失联，如工作结束或失联则进行S6，若否则重复S4。

7.根据权利要求6所述的基于前驱无人机的直升机避障系统，其特征在于，所述直升机利用前驱避障无人机进行避障的方法，还包括：

若前驱无人机工作结束或失联，前驱无人机信息处理模块对无人机状态进行更新，并提示给飞行员。

8.根据权利要求1所述的基于前驱无人机的直升机避障系统，其特征在于，前驱避障无人机在进行避障探测时的方法为：

a.无人机按航线飞行，并周期发送无人机位置、状态信息以及探测到的环境信息给直升机的前驱无人机信息处理模块；

b.无人机检测前方是否有障碍物，若有则进行步骤c，若没有则进行步骤a；

c.无人机检测到前方有障碍物，将包含障碍物信息的环境信息发送给直升机，并进行避障机动；

d.判断无人机避障是否成功，若飞行状态剧烈变化，则避障失败，进行步骤e；

e判断无人机是否工作结束，若结束则执行步骤f，若否则进行步骤a；

f.若无人机避障失败或工作结束，则发送工作结束状态信息给直升机。