CN110588986A - 一种机载无人机群空中收放方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机载无人机群空中收放方法与系统，方法包括获取无人机的发射指令；根据所述发射指令将待发射的无人机传送至收放装置所在位置；调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构与所述待发射的无人机连接；根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射；当收到无人机的回收指令时，获取母机的速度和所述收放装置的位置；根据所述收放装置的位置和所述母机的速度，对已发射的无人机进行导航；调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构和所述已发射的无人机进行空中对接；将所述已发射的无人机收回至所述母机机舱中。本发明所提供的一种机载无人机群空中收放方法与系统，实现回收机构与发射机构的一体化设计。

Description

一种机载无人机群空中收放方法与系统

技术领域

本发明涉及无人机系统领域，特别是涉及一种机载无人机群空中收放方法与系统。

背景技术

随着无人机向小型化、集群化方向发展，作战运用的第一时间内发射大量无人机，在空中快速组网建立集群，是无人机集群作战的关键。发射的成功与否直接影响到后续的飞行及任务的实施，甚至关系到无人机自身的安全。在没有可靠的陆基或海基着陆点时，空基回收将是集群无人机作战最简易的后勤支撑方案，不仅可以提高集群获取信息的质量，还可以重复使用，降低作战成本。同时由于无人机上不需要安装着陆回收的装置，也可以腾出更多的空间增加有效载荷，提高续航能力。因此，提高集群无人机空基发射与回收效率，是集群战术走向战场的关键。

现有无人机起飞方式主要有滑翔起飞、发射架弹射、人工抛射、投放式发射、火箭助推发射。回收方式主要有伞降回收、撞网回收、钩绳回收、跑道回收。现有的无人机发射和回收机构大多独立工作，无人化程度低。回收机构与发射机构的不能实现一体化设计，造成无人机回收效率和可靠性不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种机载无人机群空中收放方法与系统，解决现有技术中回收机构与发射机构的不能实现一体化设计，造成无人机回收效率和可靠性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种机载无人机群空中收放方法，包括：

获取无人机的发射指令；

根据所述发射指令将待发射的无人机传送至收放装置所在位置；

调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构与所述待发射的无人机连接；

根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射；

当收到无人机的回收指令时，获取母机的速度和所述收放装置的位置；

根据所述收放装置的位置和所述母机的速度，对已发射的无人机进行导航；

调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构和所述已发射的无人机进行空中对接；

将所述已发射的无人机收回至所述母机机舱中。

可选的，所述根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射，具体包括：

根据所述发射指令将所述待发射的无人机传送至母机机舱发射区域的下方；

调节所述待发射的无人机的发动机的速度；

当所述待发射的无人机的发动机的速度达到速度阈值时，解锁所述待发射的无人机与所述对接机构，发射所述待发射的无人机。

可选的，所述根据所述收放装置的位置和所述母机的速度，对已发射的无人机进行导航，具体包括：

利用融合视觉和无线电的相对定位导航方法对所述已放射的无人机进行导航。

可选的，所述根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射，之后还包括：

将所述收放装置收回至所述母机机舱中。

可选的，所述当收到无人机的回收指令时，获取母机的速度和所述收放装置的位置，之前还包括：

将所述收放装置发射至所述母机机舱发射区域的下方。

可选的，所述调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构和所述已发射的无人机进行空中对接，之后还包括：

关闭所述已发射的无人机的发动机。

一种机载无人机群空中收放系统，包括：

第一获取模块，用于获取无人机的发射指令；

无人机传送模块，用于根据所述发射指令将待发射的无人机传送至收放装置所在位置；

第一调节模块，用于调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构与所述待发射的无人机连接；

发射模块，用于根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射；

第二获取模块，用于当收到无人机的回收指令时，获取母机的速度和所述收放装置的位置；

导航模块，用于根据所述收放装置的位置和所述母机的速度，对已发射的无人机进行导航；

第二调节模块，用于调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构和所述已发射的无人机进行空中对接；

收回模块，用于将所述已发射的无人机收回至所述母机机舱中。

可选的，所述发射模块具体包括：

第一定位单元，用于根据所述发射指令将所述待发射的无人机传送至母机机舱发射区域的下方；

发动机调节单元，用于调节所述待发射的无人机的发动机；

发射单元，用于当所述待发射的无人机的发动机达到速度阈值时，解锁所述待发射的无人机与所述对接机构，发射所述待发射的无人机。

可选的，所述导航模块具体包括：

导航单元，用于利用融合视觉和无线电的相对定位导航方法对所述已放射的无人机进行导航。

可选的，还包括：

关闭发送机模块，用于关闭所述待收回无人机的发动机；

收放装置收回模块，用于将所述收放装置收回至所述母机机舱中；

收放装置发射模块，用于将所述收放装置发射至所述母机机舱发射区域的下方。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所提供的一种机载无人机群空中收放方法及系统，其中，通过收放装置实现对无人机的快速发射与收回，即实现无人机回收机构与发射机构一体化设计，提高了无人机在空中的收回率和可靠性，减少了成本。有助于实现无人机群空中快速发射与回收，进而实现集群作战，在民用和军用领域具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供一种机载无人机群空中收放方法流程示意图；

图2为本发明所提供的收放装置的对接机构结构示意图；

图3为本发明所提供的收放装置的自动卷扬机构结构示意图；

图4为本发明所提供的无人机群在母机机舱的存储结构示意图；

图5为本发明所提供一种机载无人机群空中收放过程示意图；

图6为本发明所提供的一种机载无人机群空中收放系统结构示意图。

标号说明：101-母机，102-无人机，103-绳索，104-对接锥状伞套，201-旋转轨道，202-对接杆，203-顶端，301-自动卷扬机构，302-电机，303-卷筒，401-旋转轨道，405-对接节点，501-UWB无线定位基站节点，502-收放绳索的末端固定UWB定位模块，503-无人机的前端固定UWB定位模块503，

601-第一获取模块，602-无人机传送模块，603-第一调节模块，604-发射模块，605-第二获取模块，606-导航模块，607-第二调节模块，608-收回模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种机载无人机群空中收放方法与系统，解决现有技术中回收机构与发射机构的不能实现一体化设计，造成无人机回收效率和可靠性低的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所提供一种机载无人机群空中收放方法流程示意图，如图1所示，一种机载无人机群空中收放方法，包括：

S101，获取无人机的发射指令。

S102，根据所述发射指令将待发射的无人机传送至收放装置所在位置。

S103，调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构与所述待发射的无人机连接。

S104，根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射。

S105，当收到无人机的回收指令时，获取母机的速度和所述收放装置的位置。

S106，根据所述收放装置的位置和所述母机的速度，对已发射的无人机进行导航。

S107，调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构和所述已发射的无人机进行空中对接。

S108，将所述已发射的无人机收回至所述母机机舱中。

所述根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射，具体包括：

根据所述发射指令将所述待发射的无人机传送至母机机舱发射区域的下方。

调节所述待发射的无人机的发动机的速度。

当所述待发射的无人机的发动机的速度达到速度阈值时，解锁所述待发射的无人机与所述对接机构，发射所述待发射的无人机。

所述根据所述收放装置的位置和所述母机的速度，对已发射的无人机进行导航，具体包括：利用融合视觉和无线电的相对定位导航方法对所述已放射的无人机进行导航。

所述根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射，之后还包括：将所述收放装置收回至所述母机机舱中。

所述当收到无人机的回收指令时，获取母机的速度和所述收放装置的位置，之前还包括：

将所述收放装置发射至所述母机机舱发射区域的下方。

所述调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构和所述已发射的无人机进行空中对接，之后还包括：关闭所述已发射的无人机的发动机。

具体的，所述收放装置包括自动卷扬机构和对接机构。

所述自动卷扬机构包括电机、卷筒和绳索；所述绳索的终端设有对接机构，所述对接机构呈伞状锥套。

所述对接机构包括无人机对接机构和绳索终端的伞状锥套对接机构；所述伞状锥套对接机构可与绳索终端自动连接和解锁，可与无人机的对接机构连接锁止；所述无人机对接机构是在无人机最前端的顶端呈球形的柱状结构，可与伞状锥套对接锁止并可自动解锁。

图2为本发明所提供的收放装置的对接机构结构示意图，如图2所示，对接机构一部分是连接在母机绳索终端的对接锥状伞套104，一部分是无人机前端的对接杆202。伞套104呈锥状结构，顶端203是集束结构，对接杆的顶端呈半球型，无人机对接杆202可与对接伞套104锁止，也可以主动解锁。当回收无人机时，无人机对接杆不断伸伞套内，到达集束位置时与之锁止；当释放无人机时，无人机可主动解锁，从而脱落对接锥套104。

图3为本发明所提供的收放装置的自动卷扬机构结构示意图，如图3所示，自动卷扬机构301包括电机302、卷筒302、收放绳索103，卷扬机电机302的转动带动卷筒303，绳索103在卷筒303上进行缠绕。当释放无人机时102，卷扬机301释放绳索103，绳索103的末端是对接伞套104，无人机102随之被释放到母机101下方的空中；，当回收无人机102时，自动卷扬机构301收起绳索103，将无人机102带入母机101机舱内。

所述无人机群通过自动化集群仓储的方式自动存储于所述母机机舱中。

图4为本发明所提供的无人机群在母机机舱的存储结构示意图，如图4所示，无人机群在母机机舱内，采用旋转轨道201，旋转轨道201可采用舱底支撑柱202支撑，也可采用仓顶吊挂方式，旋转轨道201通过两端的电机203带动旋转，轨道上布置无人机102吊挂节点204，无人机102与吊挂节点的连接通过伞套104；在旋转轨道的一端设置为连接节点405，当释放无人机102时，旋转轨道401的转动，将吊挂无人机的节点转动到连接节点405的位置处，在此处伞套104与吊挂节点脱离，与收放绳索103的末端连接，卷扬机301释放绳索，将无人机释放到母机的下方，无人机择机脱离伞套自主飞行；当回收无人机时，旋转轨道401的转动，使得没有挂在无人机的吊挂节点转动到连接节点405，卷扬机301收起对接的无人机到对接节点405处，伞套104与收放绳索301脱离，与吊挂节点连接。

图5为本发明所提供的所述无人机与所述收放装置对接过程示意图，如图5所示，母机101释放绳索103，无人机102可与绳索的末端的对接机构104连接。当释放无人机时，母机101将连接无人机102的绳索103释放到母机101的下方，在条件允许的情况下，无人机102启动自身发动机，在满足脱离条件的情况下，无人机102从对接机构104上解锁从而脱离母机101，进入空中自主飞行。当回收无人机时，母机101释放带有对接机构104的绳索103，无人机102不断靠近母机101，并逐渐对准渡劫机构104，实现对接固定，无人机102关闭发动机，母机101收回绳索103，将无人机102带入母机机舱内，然后安放固定。

基于无载波通信技术(Ultra Wideband，UWB)的空中移动局部定位系统实现空中对接时的相对导航定位，在母机101机身外侧布置UWB无线定位基站节点501，以空中母机平台为载体的空中移动局部定位导航系统，在收放绳索103的末端固定UWB定位模块502，可测得绳索末端在局部定位系统下的相对位置，在无人机102的前端固定UWB定位模块503，可实现在局部定位系统下对无人机进行相对定位和导航，在融合视觉、激光等其他定位导航方法，实现无人机102在空中与对接伞套104的对接导航。

图6为本发明所提供的一种机载无人机群空中收放系统结构示意图，如图6所示，一种机载无人机群空中收放系统，包括：第一获取模块601、无人机传送模块602、第一调节模块603、发射模块604、第二获取模块605、导航模块606、第二调节模块607和收回模块608。

第一获取模块601用于获取无人机的发射指令。

无人机传送模块602用于根据所述发射指令将待发射的无人机传送至收放装置所在位置。

第一调节模块603用于调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构与所述待发射的无人机连接。

发射模块604用于根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射。

第二获取模块605用于当收到无人机的回收指令时，获取母机的速度和所述收放装置的位置。

导航模块606用于根据所述收放装置的位置和所述母机的速度，对已发射的无人机进行导航。

第二调节模块607用于调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构和所述已发射的无人机进行空中对接。

收回模块608用于将所述已发射的无人机收回至所述母机机舱中。

所述发射模块604具体包括：第一定位单元、发动机调节单元和发射单元。

第一定位单元用于根据所述发射指令将所述待发射的无人机传送至母机机舱发射区域的下方。

发动机调节单元用于调节所述待发射的无人机的发动机。

发射单元用于当所述待发射的无人机的发动机达到速度阈值时，解锁所述待发射的无人机与所述对接机构，发射所述待发射的无人机。

所述导航模块606具体包括：导航单元。

导航单元用于利用融合视觉和无线电的相对定位导航方法对所述已放射的无人机进行导航。

在具体的实施例中，本发明所提供的一种机载无人机群空中收放系统还包括：关闭发送机模块、收放装置收回模块和收放装置发射模块。

关闭发送机模块用于关闭所述待收回无人机的发动机。

收放装置收回模块用于将所述收放装置收回至所述母机机舱中。

收放装置发射模块用于将所述收放装置发射至所述母机机舱发射区域的下方。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种机载无人机群空中收放方法，其特征在于，包括：

获取无人机的发射指令；

根据所述发射指令将待发射的无人机传送至收放装置所在位置；

调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构与所述待发射的无人机连接；

根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射；

当收到无人机的回收指令时，获取母机的速度和所述收放装置的位置；

根据所述收放装置的位置和所述母机的速度，对已发射的无人机进行导航；

调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构和所述已发射的无人机进行空中对接；

将所述已发射的无人机收回至所述母机机舱中。

2.根据权利要求1所述的一种机载无人机群空中收放方法，其特征在于，所述根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射，具体包括：

根据所述发射指令将所述待发射的无人机传送至母机机舱发射区域的下方；

调节所述待发射的无人机的发动机的速度；

当所述待发射的无人机的发动机的速度达到速度阈值时，解锁所述待发射的无人机与所述对接机构，发射所述待发射的无人机。

3.根据权利要求1所述的一种机载无人机群空中收放方法，其特征在于，所述根据所述收放装置的位置和所述母机的速度，对已发射的无人机进行导航，具体包括：

利用融合视觉和无线电的相对定位导航方法对所述已放射的无人机进行导航。

4.根据权利要求1所述的一种机载无人机群空中收放方法，其特征在于，所述根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射，之后还包括：

将所述收放装置收回至所述母机机舱中。

5.根据权利要求4所述的一种机载无人机群空中收放方法，其特征在于，所述当收到无人机的回收指令时，获取母机的速度和所述收放装置的位置，之前还包括：

将所述收放装置发射至所述母机机舱发射区域的下方。

6.根据权利要求1所述的一种机载无人机群空中收放方法，其特征在于，所述调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构和所述已发射的无人机进行空中对接，之后还包括：

关闭所述已发射的无人机的发动机。

7.一种机载无人机群空中收放系统，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取无人机的发射指令；

无人机传送模块，用于根据所述发射指令将待发射的无人机传送至收放装置所在位置；

第一调节模块，用于调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构与所述待发射的无人机连接；

发射模块，用于根据所述发射指令将所述待发射的无人机进行发射；

第二获取模块，用于当收到无人机的回收指令时，获取母机的速度和所述收放装置的位置；

导航模块，用于根据所述收放装置的位置和所述母机的速度，对已发射的无人机进行导航；

第二调节模块，用于调节所述收放装置的对接机构，使所述对接机构和所述已发射的无人机进行空中对接；

收回模块，用于将所述已发射的无人机收回至所述母机机舱中。

8.根据权利要求7所述的一种机载无人机群空中收放系统，其特征在于，所述发射模块具体包括：

第一定位单元，用于根据所述发射指令将所述待发射的无人机传送至母机机舱发射区域的下方；

发动机调节单元，用于调节所述待发射的无人机的发动机；

发射单元，用于当所述待发射的无人机的发动机达到速度阈值时，解锁所述待发射的无人机与所述对接机构，发射所述待发射的无人机。

9.根据权利要求7所述的一种机载无人机群空中收放系统，其特征在于，所述导航模块具体包括：

导航单元，用于利用融合视觉和无线电的相对定位导航方法对所述已放射的无人机进行导航。

10.根据权利要求7所述的一种机载无人机群空中收放系统，其特征在于，还包括：

关闭发送机模块，用于关闭所述待收回无人机的发动机；

收放装置收回模块，用于将所述收放装置收回至所述母机机舱中；

收放装置发射模块，用于将所述收放装置发射至所述母机机舱发射区域的下方。