一种无人机停泊系统及停泊方法与流程-k8凯发

本发明涉及无人机，尤其涉及一种无人机停泊系统及停泊方法。

背景技术：

1、无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机 行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大地拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

2、目前，无人机普遍采用垂直降落的方式，首先飞至停机坪上空，后再操控动力系统实现垂直降落的方式，当距离停机坪较近时，动力系统停止运作，无人机依靠自由降落完成停泊。

3、但是，对于运输用途的无人机而言，其体积和重量较大，使得它们在垂直降落过程中更难以保持稳定，且受到的风力和气流作用更大，会对无人机的姿态和稳定性产生不利影响，导致无人机在降落过程中摇晃或摆动。

4、因此，有必要提供一种无人机停泊系统及停泊方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种无人机停泊系统及停泊方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种无人机停泊系统，包括：无人机降落子系统，停机坪，以及设置于所述停机坪上的起落子系统；

3、所述无人机降落子系统包括：设置于无人机上的对位模块和收纳仓，设置于所述收纳仓内的伸缩机构，以及设置于所述停机坪上的信标模块；

4、所述起落子系统包括：设置于所述停机坪上表面的导轨，设置于所述导轨上的起落架，以及设置于所述起落架上的姿态平衡调整机构；所述起落架沿所述导轨轴向活动；

5、所述对位模块实时捕捉所述信标模块发出的红外线标识信号，来获取无人机和所述起落架的相对位置，并根据距离控制所述双出轴同步电机展开所述伸缩机构；所述伸缩机构包括：设置于所述收纳仓内的双出轴同步电机，设置于所述双出轴同步电机输出端的第一连杆，设置于所述第一连杆下端的支撑架；

6、所述起落架包括：与所述导轨连接的活动部，对应所述支撑架设置的导向部，以及设置于所述活动部与所述导向部之间的缓冲部；所述支撑架的外端插接于所述导向部内。

7、本发明一个较佳实施例中，所述对位模块包括摄像头和图像处理单元；所述摄像头始终水平朝前实时捕捉所述信标模块发出的红外线标识信号，并通过所述图像处理单元来获取所述起落架位置。

8、本发明一个较佳实施例中，所述收纳仓的内壁设置有第二连杆，所述第二连杆的下端与所述支撑架的外表面转动连接；所述第一连杆与所述支撑架的上端转动连接，所述支撑架为l形，所述支撑架的前端为一斜面结构。

9、本发明一个较佳实施例中，所述导向部内端为对应所述支撑架前端设置的反向斜面结构。

10、本发明一个较佳实施例中，所述起落架上设置有若干电磁吸盘，所述电磁吸盘的上表面穿过所述缓冲部和所述导向部壳体与所述支撑架的下表面磁吸连接。

11、本发明一个较佳实施例中，所述导向部的内端设置有触压开关，所述触压开关与所述电磁吸盘电性连接。

12、本发明一个较佳实施例中，所述姿态平衡调整机构包括：设置于所述停机坪上的姿态传感模块，分析模块，以及分别设置于两侧所述起落架下部的气动装置；

13、所述姿态传感模块包括：高度传感单元和角度传感单元，用于监测无人机的高度和角度信息；

14、所述分析模块预设有无人机标准高度信息，根据所述姿态传感模块监测到的无人机姿态信息，计算出两侧起落架分别需要调整的高度参数。

15、基于权利上述任一项所述的一种无人机的停泊方法，包括以下步骤：

16、s1、初始定位与目标设定：无人机通过内置的gps定位系统，精确获取停机坪的实时位置信息；

17、s2、空中接近：无人机首先会沿着预先规划的弧线飞行路线靠近停机坪，当无人机与停机坪的水平距离达到5米时，展开伸缩机构，使支撑架伸出收纳仓；

18、s3、无人机与停机坪对位：无人机根据其支撑架的位置以及起落架的具体位置进行精确对位，调整无人机的位置，直至支撑架能够水平插入导向部内；

19、s4、固定与横向移动：当支撑架成功抵住导向部内端后，电磁吸盘会吸附住支撑架，随后在无人机的飞行冲击下，带着起落架沿预设的导轨进行横向移动；

20、s5、姿态平衡调整：在无人机逐渐减速并停止的同时，姿态传感模块监测无人机的高度和角度信息，并对起落架的高度和角度进行调整，使无人机的整体姿态达到平衡状态。

21、本发明一个较佳实施例中，在所述s3中，无人机与停机坪的对位过程，包括以下步骤：

22、s31、无人机飞向停机坪过程中，使用摄像头实时检测信标模块发出的红外线标识信号；

23、s32、通过图像处理单元进行图像处理识别出起落架上导向部位置坐标，该图像处理单元内预设信标模块与导向部的相对位置信息；

24、s33、根据导向部位置坐标信息，控制无人机的速度和位置；

25、s34、实时计算无人机位置坐标与导向部位置坐标的差异，并持续更新，直至无人机的当前位置坐标与导向部位置坐标完全一致。

26、本发明一个较佳实施例中，在所述s5中，姿态平衡调整，包括以下步骤：

27、s51、姿态传感模块监测无人机的姿态信息，包括角度和高度；

28、s52、根据监测到的姿态信息，分析模块计算出需要调整的参数，两侧起落架分别需要调整的高度；

29、s53、根据计算结果，控制气动装置伸缩，以调整无人机的姿态；

30、s54、执行器动作后，姿态传感模块再次监测无人机的姿态信息，并与目标姿态进行比较，如果存在偏差，继续进行调整动作，直到达到平衡状态。

31、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

32、(1)本发明提出了一种无人机停泊系统，通过无人机降落子系统和起落子系统的协同工作，实现了对无人机飞行轨迹的有效调整，并利用对位模块确保无人机与起落架之间的精确对位，实现了无人机支撑架能够在降落和减速过程中与起落架精准连接，相较于现有技术，本发明的无人机停泊系统显著提高了无人机的停泊稳定性，有效减少了风力、气流等因素对停泊效果的影响。

33、(2)本发明设置了无人机降落子系统，使用对位模块和停机坪上的信标模块，对位模块实时捕捉信标模块发出的红外线标识信号，来获取无人机和起落架的相对位置，并根据距离控制双出轴同步电机展开伸缩机构，可确保无人机的实际降落点和目标降落点之间极小的误差，且红外技术抗干扰能力强，能够免受天气的影响。

34、(3)本发明设置了收纳仓及伸缩机构，无人机在飞行过程中，伸缩机构保持折叠状态，使支撑架位于收纳仓内，从而降低无人机飞行时的风阻。当无人机与停机坪的水平距离降至5米以内，通过控制双出轴同步电机，驱动两侧伸缩机构展开，使支撑架从收纳仓中伸出。该结构简单紧凑，收放便捷，为无人机停泊提供支撑，确保机身悬空。

35、(4)本发明在起落架上设置有若干电磁吸盘，电磁吸盘的上表面穿过缓冲部和导向部壳体，与支撑架的下表面通过磁吸连接，并在导向部的内端设置有触压开关，该触压开关与电磁吸盘电性连接。当无人机支撑架前端完全进入到导向部后，控制电磁吸盘通电，产生磁力，实现对支撑架的吸附。由此，支撑架与起落架通过缓冲部弹性连接转变为刚性连接。在后续的减速停泊过程中，确保无人机相对于导轨的稳定性，降低受风力、气流或打滑等因素对停泊效果的影响。