CN104554695B - 远距离遥控式精准空投系统 - Google Patents

Abstract

一种远距离遥控式精准空投系统包括热气球空投装置、系留装置和控制系统，其中，所述热气球空投装置包括热气球和物品空投装置；所述系留装置包括卷扬机和系留绳，所述卷扬机固定设置在地面上，所述系留绳一端与所述卷扬机可卷绕地连接，另一端与热气球连接；所述控制系统包括地面控制设备、空中控制设备和卷扬机控制设备，该空中控制设备安装在热气球上，该卷扬机控制设备与所述卷扬机连接，地面控制设备与空中控制设备、卷扬机控制设备双向无线通信连接。通过控制热气球位置来控制空投物品的落点，热气球处于静止状态或运动速度较小，空投物品落点容易确定，且落点偏差会较小，能精准投放到预定位置。

Description

远距离遥控式精准空投系统

技术领域

本发明属于精准空投系统领域，特别是一种远距离遥控式精准空投系统。

背景技术

目前，空投经常被用于军事和救灾现场，如汶川大地震时，就曾利用运输机等将紧急救生物资如食物、水、通讯器材等空投到灾区。这里就涉及到空投物品在空投过程中的保护问题，尤其是对于通讯器材这类容易因撞击而遭到破坏的物资。目前，对于这个问题有着很多解决办法，如在投放物品上加减速伞或者其他减速装置，又或者对投放物品进行精良的包装来提高其抵抗撞击、抵抗震动的能力。但是，这些解决方案的实际效果如何必须通过试验才能得知。通常的试验方法是使用运输机等进行实际空投来测试。不过，这种方式存在着几点缺陷。首先，用运输机来对空投物品的空投性能进行空投试验的成本很高，成本包括运输机使用成本、运输机联络成本等；第二，使用场地有限制，试验需要在机场附近进行；第三，空投物品被空投后需要较长时间才能被寻获，空投物品甚至可能遗失；第四，空投不精准会导致测试仪器的放置位置不容易被确定，得到的相关测试数据往往不够真切。

因此，为了解决上述现有技术的诸多不足和缺陷，有必要研究一种远距离遥控式精准空投系统。

发明内容

考虑到至少一个上述问题而完成了本发明，并且本发明的一个目的在于提供一种远距离遥控式精准空投系统。其中，该远距离遥控式精准空投系统，其特征在于包括热气球空投装置、系留装置和控制系统，其中，

所述热气球空投装置包括热气球和物品空投装置；

所述系留装置包括卷扬机和系留绳，所述卷扬机固定设置在地面上，所述系留绳一端与所述卷扬机可卷绕地连接，另一端与热气球连接；

所述控制系统包括地面控制设备、空中控制设备和卷扬机控制设备，该空中控制设备安装在热气球上，该卷扬机控制设备与所述卷扬机连接，地面控制设备与空中控制设备、卷扬机控制设备双向无线通信连接。

该系统能在保证参试人员安全的情况下，将空投物品精准的投放到预定地点，克服了使用运输机等来对空投物品进行空投试验成本高、试验场地局限性强、空投精准性不高、试验用空投物品被空投后搜寻困难容易遗失、测试仪器放置位置不容易被确定等缺陷，具有空投物品落点范围易确定、空投物品投放精准性强、投放成本低廉、可空投物品范围宽广、操作简单等优点，实用性较强。

根据本发明另一方面，所述系留装置还包括掩体，所述卷扬机固定在掩体内，所述掩体固定设置在地面上。

根据本发明另一方面，所述物品空投装置安装在热气球底部。

根据本发明另一方面，所述卷扬机通过自身卷扬机构的运动控制系留绳被拉出的长度。

根据本发明另一方面，所述控制系统通过控制系留绳的长度、热气球的升力来控制热气球到达需要的位置。

根据本发明另一方面，所述系留装置为多组，该多组系留装置的卷扬机成多边形地设置在地面上。

根据本发明另一方面，所述精准空投系统还包括与空中控制设备连接的设置于热气球上的风速、高度和/或温度传感器。

根据本发明另一方面，所述精准空投系统还包括与卷扬机控制设备连接的系留绳拉力传感器，所述地面控制系统根据系留绳拉力传感器感测的拉力自适应地调节热气球的升力。

根据本发明另一方面，所述地面控制系统在风速超过预定值时发出警告。

根据本发明另一方面，所述热气球上还设置有GPS，所述地面控制系统设定热气球的GPS坐标参考值，当实时的GPS坐标超出该参考值预定量时发出告警。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.采用多个例如三个卷扬机分别控制例如三根系留绳来达到控制热气球位置的目的，方法简单、可靠、容易实现、成本也较低廉。

2.通过控制热气球位置来控制空投物品的落点，热气球空投时，由于多根例如三根系留绳的系留作用，热气球处于静止状态或运动速度较小，空投物品落点容易确定，且落点偏差会较小，能精准投放到预定位置。

3.热气球为无人热气球，由操作人员在安全地点遥控操作，操作人员安全能得到充分保证。

4.所有设备的控制均集成在地面控制器上，操作更方便。

附图说明

图1为根据本发明优选实施例的远距离遥控式精准空投系统的结构示意图。

图2为根据本发明另一优选实施例的远距离遥控式精准空投系统的结构示意图。

图3为根据本发明又一优选实施例的远距离遥控式精准空投系统的结构示意图。

图4为根据本发明优选实施例的远距离遥控式精准空投系统的俯视图。

图5为根据本发明优选实施例的远距离遥控式精准空投系统空投后状态示意图。

图6为根据本发明优选实施例的远距离遥控式精准空投系统的热气球的结构示意图。

图7为根据本发明优选实施例的远距离遥控式精准空投系统的掩体的结构示意图。

图8为根据本发明优选实施例的远距离遥控式精准空投系统的控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

参见图1－2,本发明提供了一种远距离遥控式精准空投系统。例如，该远距离遥控式精准空投系统可包括：热气球空投装置、系留装置和控制系统，其中，所述热气球空投装置包括热气球10和物品空投装置；所述系留装置包括卷扬机2和系留绳3，所述卷扬机2固定设置在地面上，所述系留绳3一端与所述卷扬机2可卷绕地连接，另一端与热气球10连接；所述控制系统包括地面控制设备、空中控制设备和卷扬机2控制设备，该空中控制设备安装在热气球10上，该卷扬机2控制设备与所述卷扬机2连接，地面控制设备与空中控制设备、卷扬机2控制设备双向无线通信连接。

该系统能在保证参试人员安全的情况下，将空投物品精准的投放到预定地点，克服了使用运输机等来对空投物品进行空投试验成本高、试验场地局限性强、空投精准性不高、试验用空投物品被空投后搜寻困难容易遗失、测试仪器放置位置不容易被确定等缺陷，具有空投物品落点范围易确定、空投物品投放精准性强、投放成本低廉、可空投物品范围宽广、操作简单等优点，实用性较强。

优选地，所述系留装置还包括掩体4，所述卷扬机2固定在掩体4内，所述掩体4固定设置在地面上。

优选地，所述物品空投装置安装在热气球10底部。

优选地，所述卷扬机2通过自身卷扬机2构的运动控制系留绳3被拉出的长度。

优选地，所述控制系统通过控制系留绳3的长度、热气球10的升力来控制热气球10到达需要的位置，尤其是高度。

优选地，所述系留装置为多组例如三组，该多组系留装置的卷扬机2成多边形地设置在地面上。例如，三组系留装置的例如三个卷扬机2成等边三角形地设置在地面上。

优选地，所述精准空投系统还包括与空中控制设备连接的设置于热气球10上的风速、高度和/或温度传感器。可以理解的是，空中控制设备能将风速、高度、温度等信息及热气球10空投装置各组成部分的动作执行情况反馈给地面控制设备。

优选地，所述精准空投系统还包括与卷扬机2控制设备连接的系留绳拉力传感器，所述地面控制系统根据系留绳拉力传感器感测的拉力自适应地调节热气球10的升力。例如，当热气球10到达预定的高度后，系留绳拉力传感器感测的拉力大于某一预定值时，系统可降低热气球10的升力以减小所述拉力，以使得该拉力接近零。

优选地，所述地面控制系统在风速超过预定值时发出警告。

优选地，所述热气球10上还设置有GPS，所述地面控制系统设定热气球10的GPS坐标参考值，当实时的GPS坐标超出该参考值预定量时发出告警。

优选地，地面控制系统比较多个系留绳拉力传感器感测的拉力，当多个拉力之间的差值大于某一预定值时发出告警。

优选地，还提供了一种远距离遥控式精准空投系统，包括系留装置、热气球空投装置、系统控制装置。其具体结构和工作方式为：

对照图1－4、7，所述系留装置可包括第一掩体1、第一卷扬机2、第一系留绳3、第二掩体4、第二卷扬机5、第二系留绳6、第三掩体7、第三卷扬机8、第三系留绳9，第一掩体1与地面固连，第一卷扬机2固定在第一掩体1内，第一系留绳3一端与第一卷扬机2固连在一起，第一系留绳3另一端与热气球10连接在一起，第一卷扬机2可以通过自身卷扬机构的运动控制第一系留绳3被拉出的长度，第二掩体4与地面固连，第二卷扬机5固定在第二掩体4内，第二系留绳6一端与第二卷扬机5固连在一起，第二系留绳6另一端与热气球10连接在一起，第二卷扬机5可以通过自身卷扬机构的运动控制第二系留绳6被拉出的长度，第三掩体7与地面固连，第三卷扬机8固定在第三掩体7内，第三系留绳9一端与第三卷扬机8固连在一起，第三系留绳9另一端与热气球10连接在一起，第三卷扬机8可以通过自身卷扬机构的运动控制第三系留绳9被拉出的长度，通过控制第一系留绳3、第二系留绳6、第三系留绳9的长度，配合热气球10的升力，能控制热气球10到达需要的位置。

对照图1－6，所述热气球空投装置包括热气球10、物品空投装置11，物品空投装置11安装在热气球10底部。

对照图1－4、6、8，所述系统控制装置包括地面控制设备12、空中控制设备13、第一卷扬机控制设备14、第二卷扬机控制设备15、第三卷扬机控制设备16，地面控制设备12由工作人员在地面安全的地方操作，空中控制设备13安装在热气球10上，第一卷扬机控制设备14与第一卷扬机2安装在一起，第二卷扬机控制设备15与第二卷扬机5安装在一起，第三卷扬机控制设备16与第三卷扬机8安装在一起，地面控制设备12能发射出特定的无线信号，空中控制设备13接收到地面控制设备12发射出的无线信号后，会控制热气球10执行相应的动作，如上升下降等，同时能控制物品空投装置11投落空投物品17，空中控制设备13还能将风速、高度、温度等信息及热气球空投装置各组成部分的动作执行情况反馈给地面控制设备12，第一卷扬机控制设备14接收到地面控制设备12发射出的特定无线信号后，能控制第一卷扬机2的转动情况，进而控制第一系留绳3被拉出的长度，第一卷扬机控制设备14还能将第一卷扬机2对动作命令的执行情况反馈给地面控制设备12，同样，第二卷扬机控制设备15接收到地面控制设备12发射出的特定无线信号后，能控制第二卷扬机5的转动情况，进而控制第二系留绳6被拉出的长度，第二卷扬机控制设备15还能将第二卷扬机5对动作命令的执行情况反馈给地面控制设备12，第三卷扬机控制设备16接收到地面控制设备12发射出的特定无线信号后，能控制第三卷扬机8的转动情况，进而控制第三系留绳9被拉出的长度，第三卷扬机控制设备16还能将第三卷扬机8对动作命令的执行情况反馈给地面控制设备12。

可以理解的是，本发明系留装置的多根系留绳长度均能调节，从而控制热气球的位置，以此来控制空投物品的落点。系统控制装置分为地面控制设备、空中控制设备、卷扬机控制设备等，热气球为无人热气球，操作人员无需随热气球一起升空，而是在地面安全地点对热气球进行遥控操作。本发明在最大程度的保障操作人员安全的情况下，将物品精准的空投到预定地点，克服了使用运输机等来对空投物品进行空投试验成本高、试验场地局限性强、空投精准性不高、试验用空投物品被空投后搜寻困难容易遗失、测试仪器放置位置不容易被确定等缺陷，具有空投物品落点范围易确定、空投物品投放精准性强、投放成本低廉、可空投物品范围宽广、操作简单等优点，实用性较强。

本发明不限于上述具体实施例。可以理解的是，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种远距离遥控式精准空投系统，其特征在于包括热气球空投装置、系留装置和控制系统，其中，

所述热气球空投装置包括热气球和物品空投装置；

所述系留装置包括卷扬机和系留绳，所述卷扬机固定设置在地面上，所述系留绳一端与所述卷扬机可卷绕地连接，另一端与热气球连接；

所述控制系统包括地面控制设备、空中控制设备和卷扬机控制设备，该空中控制设备安装在热气球上，该卷扬机控制设备与所述卷扬机连接，地面控制设备与空中控制设备、卷扬机控制设备双向无线通信连接；

其中，所述控制系统通过控制系留绳的长度、热气球的升力来控制热气球到达需要的位置。

2.根据权利要求1所述的远距离遥控式精准空投系统，其特征在于所述系留装置还包括掩体，所述卷扬机固定在掩体内，所述掩体固定设置在地面上。

3.根据权利要求2所述的远距离遥控式精准空投系统，其特征在于所述物品空投装置安装在热气球底部。

4.根据权利要求1－3任一项所述的远距离遥控式精准空投系统，其特征在于所述卷扬机通过自身卷扬机构的运动控制系留绳被拉出的长度。

5.根据权利要求1所述的远距离遥控式精准空投系统，其特征在于所述系留装置为多组，该多组系留装置的卷扬机成多边形地设置在地面上。

6.根据权利要求1－3任一项所述的远距离遥控式精准空投系统，其特征在于所述远距离遥控式精准空投系统还包括与空中控制设备连接的设置于热气球上的风速、高度和/或温度传感器。

7.根据权利要求1－3任一项所述的远距离遥控式精准空投系统，其特征在于所述远距离遥控式精准空投系统还包括与卷扬机控制设备连接的系留绳拉力传感器，所述地面控制系统根据系留绳拉力传感器感测的拉力自适应地调节热气球的升力。

8.根据权利要求6所述的远距离遥控式精准空投系统，其特征在于所述地面控制系统在风速超过预定值时发出警告。

9.根据权利要求1－3任一项所述的远距离遥控式精准空投系统，其特征在于所述热气球上还设置有GPS，所述地面控制系统设定热气球的GPS坐标参考值，当实时的GPS坐标超出该参考值预定量时发出告警。