[发明专利]基于飞艇平台的四旋翼无人机自主降落控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于飞艇平台的四旋翼无人机自主降落控制系统及方法，所述系统包括：无人机、控制终端、飞艇平台、摄像采集模块、通信模块、动力系统和传感器模块；无人机内部设有飞控模块和定位导航模块，无人机通过通信模块与控制终端连接；控制终端位于地面站，用于检查无人机的自身状态、监测无人机的飞行状态和查阅飞行日志，飞艇平台用于无人机停靠，包括框架、挂钩连接处和停靠标识；摄像采集模块位于无人机底部，用于采集飞艇平台上的停靠标识；通信模块用于系统内的数据通信；动力系统为无人机的飞行提供动力；传感器模块包括光流传感器、超声波传感器和激光传感器；本发明实现无人机准确降落到飞艇平台上的指定位置。

技术领域

本发明涉及飞艇平台以及无人机飞行控制技术领域，特别涉及基于飞艇平台的四旋翼无人机自主降落控制系统及方法。

背景技术

如今，无人机已经成为最热门的新兴高科技产业之一，从研发，制造到使用，管理及服务等环节日趋成熟，我国无人机产业未来的发展前景十分值得期待。物流产业的发展渴望无人机能够进一步地代替人工，更加高效快捷地运送货物是必须的，无人机与平台的对接就成为了一个值得讨论的问题。2019年全球无人机销量336.3万台，是一个非常庞大的数字，在所有的高新科技产品销量中名列前茅。所以无人机具有很高的商业价值和研究价值。

近些年，随着航空技术的进步，飞艇又开始得到人们的重视。尽管同飞机相比，飞艇显得大而笨，操纵不便，速度也较慢，易受风力影响；但飞艇也有其突出的优点，如垂直降落，留空时间长，可长时间悬停或缓慢行进，且不因此消耗燃料，噪音小，污染小，经济性好，而且随着飞艇广泛使用了氦气填充，安全性也大大改善。根据计算，用飞艇运送一吨货物的费用，要比飞机少68％，比直升机少94％，比火车少一半。因此，世界各国纷纷又重新开始研制飞艇。

目前无人机对接飞艇的应用较少，主要仍停留在理论分析方面，实际缺乏小规模试验，又因为无人机仍存在一些降落方面的问题，存在的主要问题就是精度低，无论如何在无人机落地的一瞬间，和动力系统关闭的不同步，会导致会出现一定地跳跃，往往是需要划定降落区域，所以这时候需要一种其他设备的帮助，如辅助的对接装置来减轻对接时的电机驱动调整，来提高无人机的实用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于飞艇平台的四旋翼无人机自主降落控制系统及方法，不仅实现无人机快速、准确的停靠在飞艇平台，而且降低了成本。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于飞艇平台的四旋翼无人机自主降落控制系统，所述系统包括：无人机、控制终端、飞艇平台、摄像采集模块、通信模块、动力系统和传感器模块；

无人机内部设有飞控模块和定位导航模块，无人机通过通信模块与控制终端连接；飞控模块用于识别摄像采集模块采集的图像和接收传感器模块传来的计算数据，判断出无人机是否处于飞艇平台停靠位置的正上方，引导无人机能够准确地降落到飞艇平台指定位置；

控制终端位于地面站，用于检查无人机的自身状态、监测无人机的飞行状态和查阅飞行日志，并通过定位导航模块的定位信息对无人机的飞行路径进行预先设定，把飞艇平台位置设置为最终路径点，并设置悬停高度，并将飞行路径和悬停高度发送至飞控模块；

飞艇平台用于无人机停靠，包括框架、挂钩连接处和停靠标识；

摄像采集模块位于无人机底部，用于采集飞艇平台上的停靠标识；

通信模块用于系统内的数据通信；

传感器模块安装于无人机上，计算无人机飞行的速度、无人机与飞艇平台的距离以及相对位置，用于无人机控制无人机的水平位置、调整飞行姿态以及引导无人机的降落，并将计算数据发送至飞控模块；

动力系统为无人机的飞行提供动力。

进一步的，所述飞艇平台框架由热塑性塑料制成。