CN107014255A - 一种辅助无人船捕获无人机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人船技术领域，提供了一种辅助无人船捕获无人机的方法和装置。其中装置中炮弹发射台配备有捕捉网弹头，捕捉网弹头从功能上分为前躯部分和后躯部分，从连接结构上由中轴线对称的分成两瓣、三瓣或者四瓣；各瓣弹头之间位于前躯部分的接触面上设置有一对或者多对电磁吸盘；一瓣或者多瓣弹头上位于前躯部分设置有微处理面板；相应瓣的弹头内部设置有蓄电池，蓄电池给电磁吸盘和微处理面板供电；各瓣弹头之间位于后躯部分构成的中空区间设置有一无人机捕捉网。本发明相比较现有技术，其捕捉方式更为灵活，并且能够应对多目标无人机的复杂环境。

Description

一种辅助无人船捕获无人机的方法和装置

【技术领域】

本发明涉及无人船技术领域，特别是涉及一种辅助无人船捕获无人机的方法和装置。

【背景技术】

随着无人机的应用的普及，越来越多的无人机被应用到军工领域，因此，无人机的捕捉就成了当前比较热门的研究主题。然而，现有的几种无人机捕捉方式，多为利用另一台己方的无人机进行高空投放捕捉网的方式实现，但是这种方式有明显的几个弊端。

首先是己方的无人机性能必须优于目标的无人机，才能够进行压制性捕捉，否则，连速度都跟不上目标无人机的话，便无从完成捕捉任务。并且，军用的无人机多采用滑翔机和喷气式，相比较民用的螺旋桨式的无人机，进一步提高了捕捉难度。

其次，若同时需要应对多个无人机存在的场合，现有技术中利用己方无人机进行投放捕捉网的方式便显得低效，而且不太实用。因为，通常情况下一个无人机所能够携带的捕捉网就一张，因此，若要同时进行多个目标的捕捉就需要派发多个无人机，这个不太适用于实际应用场合，毕竟配备多架己方无人机的成本是较高的。

【发明内容】

本发明实施例要解决的技术问题是现有技术中利用己方无人机进行目标无人机捕捉时，不能应对复杂的、拥有多架目标无人机的场合，并且，从发现目标无人机到投放己方无人机需要一定时间，很可能错失捕捉目标无人机的最佳时机。

本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种辅助无人船捕获无人机的装置，装置包括船体，船体上设置有炮弹发射台、雷达探测设备、通讯模块、动力组件和控制中心，其中，炮弹发射台、雷达探测设备、通讯模块和动力组件分别连接着控制中心，

所述炮弹发射台配备有捕捉网弹头，所述捕捉网弹头从功能上分为前躯部分和后躯部分，从连接结构上由中轴线对称的分成两瓣、三瓣或者四瓣；

各瓣弹头之间位于前躯部分的接触面上设置有一对或者多对电磁吸盘；一瓣或者多瓣弹头上位于前躯部分设置有微处理面板；相应瓣的弹头内部设置有蓄电池，所述蓄电池给所述电磁吸盘和微处理面板供电；

各瓣弹头之间位于后躯部分构成的中空区间设置有一无人机捕捉网；

其中，所述微处理面板用于与船体中的通讯模块建立通讯链路，所述微处理面板还用于控制所述蓄电池对所述电磁吸盘的供电和断电。

优选的，设置有微处理面板的相应瓣弹头上还设置有GPS定位装置。

优选的，设置有微处理面板的相应瓣弹头上还设置有红外测距传感器；所述红外测距传感器设置在所述弹头的前躯和/或后躯上。

优选的，所述船体上还设置有电磁干扰仪。

第二方面，本发明实施例还提供了一种辅助无人船捕获无人机的方法，所述方法使用如第一方面所述的辅助无人船捕获无人机的装置，所述方法包括：

所述无人船的雷达完成无人机的定位后，通过炮弹发射台向无人机飞行的方向发射捕捉网弹头；

所述捕捉网弹头在触发执行捕捉动作前，其内部的微处理电板控制蓄电池给电磁吸盘供电；在所述电磁吸盘相互吸引力作用下，捕捉网弹头的各瓣组成部分维持捕捉网弹头完整外形状态；

当所述捕捉网弹头在触发执行捕捉动作后，其内部的微处理电板控制蓄电池给电磁吸盘的供电状态，使得构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开，从而打开储藏在捕捉网弹头后躯空腔内的捕捉网。

优选的，在设置有微处理面板的相应瓣弹头上还设置有红外测距传感器时，其中，所述红外测距传感器设置在所述弹头的前躯和/或后躯上，则所述方法还包括：

捕捉网弹头中的微处理面板通过所述红外测距传感器检测到与无人机相差的距离在预设范围内，则控制蓄电池给电磁吸盘的供电状态，使得构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开。

优选的，无人船的控制中心通过雷达探测设备确认无人机的移动速度是否高于无人船的动力组件提供的移动速度；

若判断结果为无人机的移动速度高于无人船的移动速度，且无人机的飞行方向背离所述无人船飞行，则根据预判位置将所述捕捉网弹头发射到无人机的前方后，控制构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开；

若判断结果为无人机的移动速度低于无人船的移动速度，控制中心控制所述驱动模块，使得无人船处于无人机飞行方向的前方，则根据预判位置将所述捕捉网弹头发射到无人机的前方后，控制构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开。

优选的，所述捕捉网弹头在完成捕捉动作后，微处理电板启动GPS定位装置，并向船体的通讯模块发送当前捕捉网弹头的定位信息。

优选的，在所述船体上还设置有电磁干扰仪时，所述方法还包括：

向所述无人机发射电磁干扰，迫使所述无人机悬停或者返航；

预判其路线轨迹，并向其轨迹经过节点发射捕捉网弹头，以便所述捕捉网弹头抵达所述节点时，控制构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开。

优选的，在各瓣弹头上均配置有微处理电板、蓄电池和电磁吸盘时，所述微处理电板控制蓄电池给电磁吸盘的供电状态，使得构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开，具体包括：

各微处理电板控制蓄电池给电磁吸盘的供电状态，使得相邻的电磁吸盘之间产生同极性电极的排斥力，使得构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开。

本发明实施例提供了辅助无人船捕获无人机的装置，即捕捉网弹头，其具有的电磁吸盘结构，配合微处理面板控制下的蓄电池，给所述电磁吸盘进行供电状态调整，最终实现了该捕捉网弹头在发射阶段处于各瓣之间紧密耦合在一起状态，而进入捕捉阶段时则各瓣间分离开，从而打开其携带的捕捉网，完成捕捉目标无人机的目的。相比较现有技术，其捕捉方式更为灵活，并且能够应对多目标无人机的复杂环境。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明专利实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明专利的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种辅助无人船捕获无人机的装置结构图；

图2是本发明实施例提供的一种辅助无人船捕获无人机的捕捉网弹头结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种辅助无人船捕获无人机的捕捉网弹头结构主视图；

图4是本发明实施例提供的一种释放后捕捉网状态示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种释放后捕捉网状态示意图；

图6是本发明实施例提供的一种变压电路示意图；

图7是本发明实施例提供的一种辅助无人船捕获无人机的方法流程图；

图8是本发明实施例提供的一种辅助无人船捕获无人机的装置投放捕捉网弹头的示意图；

图9是本发明实施例提供的另一种辅助无人船捕获无人机的装置投放捕捉网弹头的示意图；

图10是本发明实施例提供的一种辅助无人船捕获无人机的方法流程图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种辅助无人船捕获无人机的装置，装置包括船体1，如图1所示，船体1上设置有炮弹发射台11、雷达探测设备12、通讯模块13、动力组件14和控制中心15，其中，炮弹发射台11、雷达探测设备12、通讯模块13和动力组件14分别连接着控制中心15。

所述炮弹发射台11配备有捕捉网弹头2，所述捕捉网弹头2从功能上分为前躯部分和后躯部分，从连接结构上由中轴线对称的分成两瓣、三瓣或者四瓣。如图2所示，其中，以中轴线(为图2中虚线所示)对称分为两瓣(包括图2中所示瓣A和瓣B)。

各瓣弹头之间位于前躯部分的接触面上设置有一对或者多对电磁吸盘21；一瓣或者多瓣弹头上位于前躯部分设置有微处理面板22；相应瓣的弹头内部设置有蓄电池23，所述蓄电池23给所述电磁吸盘21和微处理面板22供电。

各瓣弹头之间位于后躯部分构成的中空区间设置有一无人机捕捉网24。

其中，捕捉网24可以通过柳丁或者金属环固定在后躯部分中空区间的内壁上。

其中，所述微处理面板22用于与船体1中的通讯模块13建立通讯链路，所述微处理面板22还用于控制所述蓄电池23对所述电磁吸盘21的供电和断电。

本发明实施例提供了辅助无人船捕获无人机的装置，即捕捉网弹头，其具有的电磁吸盘结构，配合微处理面板控制下的蓄电池，给所述电磁吸盘进行供电状态调整，最终实现了该捕捉网弹头在发射阶段处于各瓣之间紧密耦合在一起状态，而进入捕捉阶段时则各瓣间分离开，从而打开其携带的捕捉网，完成捕捉目标无人机的目的。相比较现有技术，其捕捉方式更为灵活，并且能够应对多目标无人机的复杂环境。

如图3所示，为本发明实施例所提供的四瓣结构捕捉网弹头中携带微处理面板22和蓄电池23。在该结构方式中，另外三瓣中可以是具备由类似同样的携带微处理面板22和蓄电池23的结构，当然，相应的生产成本也会提高，但是，由此带来的优势便是可以提供更为多变的释放无人机捕捉网的模式，例如：如图4所示的三角式释放捕捉网方式，所述三角式的实现只需要其中两瓣保持电磁吸盘21吸附状态，而另外两瓣脱离开即可实现；如图5所示的四角式释放捕捉网的方式等等。

除了上述另外三瓣均具备有所述携带微处理面板22和蓄电池23外；还可以是有选择的在另外三瓣中的某一瓣设置所述微处理面板22和蓄电池23；或者是另外三瓣均不设置微处理面板22和蓄电池23，而仅仅通过各瓣联通的电磁吸盘，并且通过一瓣中蓄电池23提供的电磁吸附力传导各瓣中的电磁吸盘来完成弹头的整体固定。为了提高蓄电池23作用在电磁吸盘21上的功率，结合本发明实施例优选的在蓄电池23和电磁吸盘21连接电路上还设置有变压器，例如：将蓄电池23的1.5V直流电压转换为22.5V电压，如图6所示，为相应的电压转换电路示意图。

在本发明实施例中，为了提高所述捕捉网弹头在捕捉到目标无人机之后的回收效率，存在一种优选的扩展方案用于实现该目的，即设置有微处理面板22的相应瓣弹头上还设置有GPS定位装置。所述GPS定位装置用于向微处理面板反馈GPS定位信息，以便所述微处理面板将所述GPS定位信息发送给无人船的通讯模块；其中，无人船的控制中心通过所述通讯模块获取弹头的GPS定位信息。为了提高捕捉网弹头中结构的集成度，所述GPS定位装置可以制作在所述微处理面板22上。

在本发明实施例中，所述捕捉网弹头可以是在无人船的控制中心15下达的释放捕捉网指令下完成其携带的捕捉网的释放。除此以外，还可以提供一种更智能化的捕捉网释放方式，即由捕捉网弹头自己来判断释放捕捉网的时机。具体的，设置有微处理面板22的相应瓣弹头上还设置有红外测距传感器；所述红外测距传感器设置在所述弹头的前躯和/或后躯上。其使用原理为：捕捉网弹头2中的微处理面板22通过所述红外测距传感器检测到与无人机相差的距离在预设范围内，则控制蓄电池23给电磁吸盘21的供电状态，使得构成所述捕捉网弹头2的各瓣分离开。

使用所述捕捉网炮弹2基本上能够满足常规目标无人机的飞行速度需求，但是，为了进一步提高目标无人机的捕捉成功率，即防止目标无人机在被操作情况下，产生飞行路径预判的失败。结合本发明实施例，还存在一种优选的实现方案，具体的：

所述船体1上还设置有电磁干扰仪。所述电磁干扰仪能够在雷达探测设备12的配合下，精准指向目标无人机对其产生电磁干扰，逼迫其做出驻停或者返航的处理。此时，再预判其飞行路线，并使用捕捉网弹头则可以达到高效的捕捉目的。

实施例2:

在提供了实施例1中所描述的辅助无人船捕获无人机的装置后，本发明实施例则侧重于提供一种辅助无人船捕获无人机的方法，所述方法使用如实施例1中所述的辅助无人船捕获无人机的装置，如图7所示，所述方法包括：

在步骤201中，所述无人船的雷达完成无人机的定位后，通过炮弹发射台11向无人机飞行的方向发射捕捉网弹头2。

其中，为了进一步减轻所述捕捉网弹头2的重量，优选的其外壳材料可以采用塑料制成，对于适用于普通50cm*50cm的无人机来说，可选的捕捉网弹头2质量为5Kg，其中，1.5Kg的质量分配给捕捉网，2Kg的质量分配给捕捉网弹头2的塑料外壳，1.5Kg的质量分配给控制电路、电磁吸盘和蓄电池。另外，为了提高捕捉网弹头2的使用寿命，所述炮弹发射台11可以采用气压发射原理实现所述捕捉网弹头2的发射。

在步骤202中，所述捕捉网弹头2在触发执行捕捉动作前，其内部的微处理电板控制蓄电池23给电磁吸盘21供电；在所述电磁吸盘21相互吸引力作用下，捕捉网弹头2的各瓣组成部分维持捕捉网弹头2完整外形状态。

为了进一步减小炮弹中蓄电池的工作时长，在炮弹处于静止状态时仅处于简单的耦合状态(此时电磁吸盘不进入工作状态)，而依托炮弹发射台11的弹道自身的约束力保证捕捉网弹头2处于稳定结构状态。并且，在接收到发射指令的情况下，由微处理面板22控制蓄电池23给电磁吸盘21供电，从而保证蓄电池在给电磁吸盘21供电的工作状态控制在10s，即从发射捕捉网弹头2到捕捉到目标无人机的时间在10s内完成。

在步骤203中，当所述捕捉网弹头2在触发执行捕捉动作后，其内部的微处理电板控制蓄电池23给电磁吸盘21的供电状态，使得构成所述捕捉网弹头2的各瓣分离开，从而打开储藏在捕捉网弹头2后躯空腔内的捕捉网。

本发明实施例提供了辅助无人船捕获无人机的方法，利用捕捉网弹头具有的电磁吸盘结构，配合微处理面板控制下的蓄电池，给所述电磁吸盘进行供电状态调整，最终实现了该捕捉网弹头在发射阶段处于各瓣之间紧密耦合在一起状态，而进入捕捉阶段时则各瓣间分离开，从而打开其携带的捕捉网，完成捕捉目标无人机的目的。相比较现有技术，其捕捉方式更为灵活，并且能够应对多目标无人机的复杂环境。

在本发明实施例中，所述捕捉网弹头可以是在无人船的控制中心15下达的释放捕捉网指令下完成其携带的捕捉网的释放。除此以外，还可以提供一种更智能化的捕捉网释放方式，即由捕捉网弹头自己来判断释放捕捉网的时机。具体的，在设置有微处理面板22的相应瓣弹头上还设置有红外测距传感器，其中，所述红外测距传感器设置在所述弹头的前躯和/或后躯上，则所述方法还包括：

捕捉网弹头2中的微处理面板22通过所述红外测距传感器检测到与无人机相差的距离在预设范围内，则控制蓄电池23给电磁吸盘21的供电状态，使得构成所述捕捉网弹头2的各瓣分离开。

在本发明实施例中，所述雷达探测设备12除了可以用于探测目标无人机的位置外，还可以用于判断目标无人机的飞行速度，从而采取更为优选的发射方式和释放捕捉网的策略。具体的，无人船的控制中心15通过雷达探测设备12确认无人机的移动速度是否高于无人船的动力组件14提供的移动速度；

若判断结果为无人机的移动速度高于无人船的移动速度，且无人机的飞行方向背离所述无人船飞行，如图8所示，则根据预判位置将所述捕捉网弹头2发射到无人机的前方后，控制构成所述捕捉网弹头2的各瓣分离开。

若判断结果为无人机的移动速度低于无人船的移动速度，控制中心15控制所述驱动模块，使得无人船处于无人机飞行方向的前方，如图9所示，则根据预判位置将所述捕捉网弹头2发射到无人机的前方后，控制构成所述捕捉网弹头2的各瓣分离开。

在本发明实施例中，为了提高所述捕捉网弹头在捕捉到目标无人机之后的回收效率，存在一种优选的扩展方案用于实现该目的，即设置有微处理面板22的相应瓣弹头上还设置有GPS定位装置。则所述方法还包括：所述捕捉网弹头2在完成捕捉动作后，微处理电板启动GPS定位装置，并向船体1的通讯模块13发送当前捕捉网弹头2的定位信息。

结合本发明实施例，在所述船体1上还设置有电磁干扰仪时，所述方法还包括：

在步骤301中，向所述无人机发射电磁干扰，迫使所述无人机悬停或者返航。

在步骤302中，预判其路线轨迹，并向其轨迹经过节点发射捕捉网弹头2(即执行步骤201-步骤203所对应的内容)，以便所述捕捉网弹头2抵达所述节点时，控制构成所述捕捉网弹头2的各瓣分离开。

在本发明实施例所述方法实现过程中，为了达到更优的释放捕捉网的效果(即捕捉网能够在更短的时间内达到铺开状态)，在各瓣弹头上均配置有微处理电板、蓄电池23和电磁吸盘21时，所述微处理电板控制蓄电池23给电磁吸盘21的供电状态，使得构成所述捕捉网弹头2的各瓣分离开，具体包括：

各微处理电板控制蓄电池23给电磁吸盘21的供电状态，使得相邻的电磁吸盘21之间产生同极性电极的排斥力，使得构成所述捕捉网弹头2的各瓣分离开。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辅助无人船捕获无人机的装置，装置包括船体，其特征在于，船体上设置有炮弹发射台、雷达探测设备、通讯模块、动力组件和控制中心，其中，炮弹发射台、雷达探测设备、通讯模块和动力组件分别连接着控制中心，

所述炮弹发射台配备有捕捉网弹头，所述捕捉网弹头从功能上分为前躯部分和后躯部分，从连接结构上由中轴线对称的分成两瓣、三瓣或者四瓣；

各瓣弹头之间位于前躯部分的接触面上设置有一对或者多对电磁吸盘；一瓣或者多瓣弹头上位于前躯部分设置有微处理面板；相应瓣的弹头内部设置有蓄电池，所述蓄电池给所述电磁吸盘和微处理面板供电；

各瓣弹头之间位于后躯部分构成的中空区间设置有一无人机捕捉网；

其中，所述微处理面板用于与船体中的通讯模块建立通讯链路，所述微处理面板还用于控制所述蓄电池对所述电磁吸盘的供电和断电。

2.根据权利要求1所述的辅助无人船捕获无人机的装置，其特征在于，设置有微处理面板的相应瓣弹头上还设置有GPS定位装置。

3.根据权利要求1所述的辅助无人船捕获无人机的装置，其特征在于，设置有微处理面板的相应瓣弹头上还设置有红外测距传感器；所述红外测距传感器设置在所述弹头的前躯和/或后躯上。

4.根据权利要求1所述的辅助无人船捕获无人机的装置，其特征在于，所述船体上还设置有电磁干扰仪。

5.一种辅助无人船捕获无人机的方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-4任一所述的辅助无人船捕获无人机的装置，所述方法包括：

所述无人船的雷达完成无人机的定位后，通过炮弹发射台向无人机飞行的方向发射捕捉网弹头；

所述捕捉网弹头在触发执行捕捉动作前，其内部的微处理电板控制蓄电池给电磁吸盘供电；在所述电磁吸盘相互吸引力作用下，捕捉网弹头的各瓣组成部分维持捕捉网弹头完整外形状态；

当所述捕捉网弹头在触发执行捕捉动作后，其内部的微处理电板控制蓄电池给电磁吸盘的供电状态，使得构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开，从而打开储藏在捕捉网弹头后躯空腔内的捕捉网。

6.根据权利要求5所述的辅助无人船捕获无人机的方法，其特征在于，在设置有微处理面板的相应瓣弹头上还设置有红外测距传感器时，其中，所述红外测距传感器设置在所述弹头的前躯和/或后躯上，则所述方法还包括：

捕捉网弹头中的微处理面板通过所述红外测距传感器检测到与无人机相差的距离在预设范围内，则控制蓄电池给电磁吸盘的供电状态，使得构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开。

7.根据权利要求6所述的辅助无人船捕获无人机的方法，其特征在于，无人船的控制中心通过雷达探测设备确认无人机的移动速度是否高于无人船的动力组件提供的移动速度；

若判断结果为无人机的移动速度高于无人船的移动速度，且无人机的飞行方向背离所述无人船飞行，则根据预判位置将所述捕捉网弹头发射到无人机的前方后，控制构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开；

若判断结果为无人机的移动速度低于无人船的移动速度，控制中心控制所述驱动模块，使得无人船处于无人机飞行方向的前方，则根据预判位置将所述捕捉网弹头发射到无人机的前方后，控制构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开。

8.根据权利要求5所述的辅助无人船捕获无人机的方法，其特征在于，所述捕捉网弹头在完成捕捉动作后，微处理电板启动GPS定位装置，并向船体的通讯模块发送当前捕捉网弹头的定位信息。

9.根据权利要求5所述的辅助无人船捕获无人机的方法，其特征在于，在所述船体上还设置有电磁干扰仪时，所述方法还包括：

向所述无人机发射电磁干扰，迫使所述无人机悬停或者返航；

预判其路线轨迹，并向其轨迹经过节点发射捕捉网弹头，以便所述捕捉网弹头抵达所述节点时，控制构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开。

10.根据权利要求5所述的辅助无人船捕获无人机的方法，其特征在于，在各瓣弹头上均配置有微处理电板、蓄电池和电磁吸盘时，所述微处理电板控制蓄电池给电磁吸盘的供电状态，使得构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开，具体包括：

各微处理电板控制蓄电池给电磁吸盘的供电状态，使得相邻的电磁吸盘之间产生同极性电极的排斥力，使得构成所述捕捉网弹头的各瓣分离开。