CN111017216A - 一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置及方法，所述装置包括，设置在飞机内的吊挂监控装置，及安装在飞机外挂口盖框上的货物吊挂装置，及连接在货物吊挂装置下方的辅助吊挂装置；所述货物吊挂装置上安装有分别与吊挂监控装置连接的称重传感器、货物吊挂装置接近传感器、货物吊挂装置正常投放驱动器和应急投放器；所述辅助吊挂装置上安装有分别与吊挂监控装置连接的辅助吊挂装置接近传感器及辅助吊挂装置正常投放驱动器。本发明可实现在环境比较恶劣的情况下使用无人直升机对外吊挂货物进行状态监控并自动投放，具有操作简单可靠性高、环境适应性好的特点，可在环境相对恶劣，可能危及飞行员生命安全的情况下快速投放货物。

Description

一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置及方法

技术领域

本发明属于直升机外吊挂领域，具体涉及一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置及方法，用于无人直升机上监测外吊挂货物的重量及吊挂状态，并控制外吊挂装置进行货物自动投放。

背景技术

直升机外吊挂运输在战场战术运用和民用经济建设领域均得到广泛重视，其具有灵活性好、机动性高、无需考虑直升机自身容积大小和货物外形的匹配、不受交通状况和地理条件制约等优点，在军用领域和民用领域均起着越来越重要的作用。

现如今我国已经开始在大型运输直升机上进行货物的外吊挂运输，但目前对货物的状态监控和投放均需要飞行员或机勤员进行机上监控和投放操作，而直升机外吊挂货物飞行时操作难度大，对飞行员要求较高。并且，随着现代战场愈发复杂，或者在民用领域相对恶劣的条件下，为了运输战略物资或者救援物资，使用无人直升机进行外吊挂运输将具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置及方法，以解决现有技术中，大型运输直升机上进行货物的外吊挂运输，但目前对货物的状态监控和投放均需要飞行员或机勤员进行机上监控和投放操作，而直升机外吊挂货物飞行时操作难度大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置，包括，设置在飞机机体内的吊挂监控装置，及安装在飞机外挂口盖框上的货物吊挂装置，及连接在货物吊挂装置下方的辅助吊挂装置；

所述货物吊挂装置上安装有分别与吊挂监控装置连接的称重传感器、货物吊挂装置接近传感器、货物吊挂装置正常投放驱动器和应急投放器；所述辅助吊挂装置上安装有分别与吊挂监控装置连接的辅助吊挂装置接近传感器及辅助吊挂装置正常投放驱动器；

所述辅助吊挂装置接近传感器及辅助吊挂装置正常投放驱动器通过拉脱电连接器与吊挂监控装置连接；所述辅助吊挂装置接近传感器及辅助吊挂装置正常投放驱动器与拉脱电连接器之间连接有集流环；所述辅助吊挂装置通过吊挂连接杆连接在货物吊挂装置下方。

进一步优选的，所述吊挂监控装置包括，微处理器，及与微处理器连接的信号采集电路和信号输出电路；

所述信号采集电路包括，通过第二路通信接口电路与微处理器连接的称重传感器；还包括挂钩状态处理电路，所述挂钩状态处理电路的信号输入端分别连接货物吊挂装置接近传感器的信号输出端、辅助吊挂装置接近传感器的信号输出端所述挂钩状态处理电路的的信号输出端连接微处理器；

所述信号输出电路包括，信号输入端与微处理器连接的辅助吊挂正常投放驱动电路，所述辅助吊挂正常投放驱动电路的信号输出端连接辅助吊挂装置正常投放驱动器的信号输入端；还包括信号输入端与微处理器连接的货物吊挂应急投放测试/工作选择电路，所述货物吊挂应急投放测试/工作选择电路的信号输出端连接货物吊挂装置应急投放驱动器的信号输入端；还包括信号输入端与微处理器连接的货物吊挂正常投放驱动电路，所述货物吊挂正常投放驱动电路的信号输出端连接货物吊挂装置正常投放驱动器的信号输入端。

进一步优选的，所述辅助吊挂装置接近传感器的电源激励接收端通过集流环连接第一路电源处理电路的输出端，辅助吊挂装置接近传感器的信号输出端通过集流环连接挂钩状态处理电路的信号输入端；所述辅助吊挂正常投放驱动电路的信号输出端通过集流环连接辅助吊挂装置正常投放驱动器的信号输入端。

进一步优选的，所述吊挂监控装置的微处理器通过第一路通信接口电路与机上管理计算机连接。

进一步优选的，所述吊挂监控装置与机上电源连接。

进一步优选的，第一路机上电源通过第一路电源处理电路，分别连接微处理器、第一路通信接口电路、货物吊挂装置接近传感器和集流环，分别为微处理器、称重传感器、货物吊挂装置接近传感器、辅助吊挂装置接近传感器及辅助吊挂装置正常投放驱动器提供电源；

进一步优选的，第二路机上电源通过第二路电源处理电路，分别连接辅助吊挂正常投放驱动电路、货物吊挂应急投放测试/工作选择电路及货物吊挂正常投放驱动电路，分别为货物吊挂装置应急投放驱动器和货物吊挂装置正常投放驱动器提供电源。

进一步优选的，所述称重传感器为应变式称重传感器；所述应变式称重传感器依次通过，输入滤波模块、一级放大模块、二级放大模块、有源滤波模块、模数转换模块、称重传感器微处理器分别连接存储器和吊挂监控装置；所述第一路电源，依次通过电源保护电路、电源滤波电路和稳压电路型所述应变式称重传感器提供电源。

一种基于所述的无人直升机货物外吊挂投放监控装置的控制方法，包括：

当进行货物投放时，优先选择辅助吊挂装置投放货物，吊挂监控装置根据称重传感器的重量变化信息自动触发辅助吊挂装置上的辅助吊挂装置正常投放驱动器工作，投放货物；

如果辅助吊挂装置机械卡死，辅助吊挂装置正常投放驱动器未能正常驱动辅挂钩打开时，安装在辅助吊挂装置上的辅助吊挂装置接近传感器无法检测到挂钩打开，此时吊挂监控装置将启动货物吊挂装置上的货物吊挂装置正常投放驱动器工作，货物吊挂装置正常投放驱动器打开主挂钩，吊挂连接杆、集流环、辅助吊挂装置连同货物将一同被投放；

如主挂钩也未能正常打开，货物吊挂装置接近传感器无法检测到挂钩打开，吊挂监控装置将启动货物吊挂装置上的货物吊挂装置应急投放驱动器工作，打开主挂钩，吊挂连接杆、集流环、辅助吊挂装置连同货物一同被投放。

进一步优选的，在进行货物运输前，进行检查；具体为：

机上电源给吊挂监控装置供电，称重传感器实时检测外吊挂的货物重量信息，并计算是否超载，将货物重量和超载信息发送给吊挂监控装置；货物吊挂装置接近传感器和辅助吊挂装置接近传感器分别检测主挂钩和辅挂钩的开合状态，并将挂钩开合状态信息发送给吊挂监控装置。

本发明的有益效果如下：

1、本发明无人直升机货物外吊挂投放监控装置，可实现在环境比较恶劣的情况下使用无人直升机对外吊挂货物进行状态监控并自动投放，具有操作简单可靠性高、环境适应性好的特点，可在环境相对恶劣，可能危及飞行员生命安全的情况下快速投放货物，具有重要的战略意义和社会意义；

2、本发明无人直升机货物外吊挂投放监控装置，吊挂连接杆上与吊挂监控装置相连的电连接器采用拉脱电连接器，可实现吊挂连接杆同飞机的快速脱离；

3、本发明无人直升机货物外吊挂投放监控装置的控制方法，当投放货物时，先进行辅助吊挂装置的投放，若果投放不成功，还可以进行货物吊挂装置的正常投放，若货物吊挂装置无法正常投放，则可以控制应急投放器进行应急投放，投放方式多样，确保了投放工作的正常进行；

4、本发明无人直升机货物外吊挂投放监控装置的控制方法，当无人直升机需要进行外吊挂任务时，货物外吊挂投放监控装置首先进行电路自检测和应急投放回路检测，完成对货物吊挂装置和辅助吊挂装置正常电动投放等功能的检测，确定系统工作正常，安全性高；

5、本发明无人直升机货物外吊挂投放监控装置的控制方法，通过利用吊装监控装置来监测、控制各个投放器，根据实际情况进行自动投放，方法可靠，无需人工操作，降低了对飞行员的操作要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的无人直升机货物外吊挂投放监控装置交联图；

图2为本发明的无人直升机货物外吊挂投放监控装置工作流程图；

图3为本发明的无人直升机货物外吊挂投放监控装置的吊挂监控装置原理框图；

图4为本发明的无人直升机货物外吊挂投放监控装置的称重传感器原理框图；

图5为本发明的无人直升机货物外吊挂投放监控装置工作的结构示意图；

其中：1吊挂监控装置，2货物吊挂装置，3辅助吊挂装置，4吊挂连接杆，5集流环，21称重传感器，22货物吊挂装置接近传感器，23货物吊挂装置正常投放驱动器，24货物吊挂装置应急投放驱动器，31辅助吊挂装置接近传感器，32辅助吊挂装置正常投放驱动器。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

本发明一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置及方法。

如图1、5所示，一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置，包括，设置在飞机机体内的吊挂监控装置1，及安装在飞机外挂口盖框上的货物吊挂装置2，及连接在货物吊挂装置2下方的辅助吊挂装置3；所述货物吊挂装置2上安装有分别与吊挂监控装置1连接的称重传感器21、货物吊挂装置接近传感器22、货物吊挂装置正常投放驱动器23和应急投放器24；所述辅助吊挂装置3上安装有分别与吊挂监控装置1连接的辅助吊挂装置接近传感器31及辅助吊挂装置正常投放驱动器32；所述辅助吊挂装置接近传感器31及辅助吊挂装置正常投放驱动器32通过拉脱电连接器与吊挂监控装置1连接；所述辅助吊挂装置接近传感器31及辅助吊挂装置正常投放驱动器32与拉脱电连接器之间连接有集流环5；所述辅助吊挂装置3通过吊挂连接杆4连接在货物吊挂装置2下方。

如图3所示，所述吊挂监控装置1包括，微处理器，及与微处理器连接的信号采集电路和信号输出电路；

所述信号采集电路包括，通过第二路通信接口电路与微处理器连接的称重传感器21；还包括挂钩状态处理电路，所述挂钩状态处理电路的信号输入端分别连接货物吊挂装置接近传感器22的信号输出端、辅助吊挂装置接近传感器31的信号输出端，所述挂钩状态处理电路的的信号输出端连接微处理器；

所述信号输出电路包括，信号输入端与微处理器连接的辅助吊挂正常投放驱动电路，所述辅助吊挂正常投放驱动电路的信号输出端连接辅助吊挂装置正常投放驱动器32的信号输入端；还包括信号输入端与微处理器连接的货物吊挂应急投放测试/工作选择电路，所述货物吊挂应急投放测试/工作选择电路的信号输出端连接货物吊挂装置应急投放驱动器24的信号输入端；还包括信号输入端与微处理器连接的货物吊挂正常投放驱动电路，所述货物吊挂正常投放驱动电路的信号输出端连接货物吊挂装置正常投放驱动器23的信号输入端。

所述辅助吊挂装置接近传感器31的电源激励接收端通过集流环5连接第一路电源处理电路的输出端，辅助吊挂装置接近传感器31的信号输出端通过集流环5连接挂钩状态处理电路的信号输入端；所述辅助吊挂正常投放驱动电路的信号输出端通过集流环5连接辅助吊挂装置正常投放驱动器32的信号输入端。

所述吊挂监控装置1的微处理器通过第一路通信接口电路与机上管理计算机连接。所述吊挂监控装置1与机上电源连接。第一路机上电源通过第一路电源处理电路，分别连接微处理器、第一路通信接口电路、货物吊挂装置接近传感器22和集流环5，分别为微处理器、称重传感器21、货物吊挂装置接近传感器22、辅助吊挂装置接近传感器31及辅助吊挂装置正常投放驱动器32提供电源；第二路机上电源通过第二路电源处理电路，分别连接辅助吊挂正常投放驱动电路、货物吊挂应急投放测试/工作选择电路及货物吊挂正常投放驱动电路，分别为货物吊挂装置应急投放驱动器24和货物吊挂装置正常投放驱动器23提供电源。

如图4所示，所述称重传感器21为应变式称重传感器；所述应变式称重传感器依次通过，输入滤波模块、一级放大模块、二级放大模块、有源滤波模块、模数转换模块、称重传感器微处理器分别连接存储器和吊挂监控装置1；所述第一路电源，依次通过电源保护电路、电源滤波电路和稳压电路型所述应变式称重传感器提供电源。

一种基于所述的无人直升机货物外吊挂投放监控装置的控制方法，包括：

当进行货物投放时，优先选择辅助吊挂装置3投放货物，吊挂监控装置1根据称重传感器21的重量变化信息自动触发辅助吊挂装置3上的辅助吊挂装置正常投放驱动器32工作，投放货物；

如果辅助吊挂装置3机械卡死，辅助吊挂装置正常投放驱动器32未能正常驱动辅挂钩打开时，安装在辅助吊挂装置3上的辅助吊挂装置接近传感器31无法检测到挂钩打开，此时吊挂监控装置1将启动货物吊挂装置2上的货物吊挂装置正常投放驱动器22工作，货物吊挂装置正常投放驱动器22打开主挂钩，吊挂连接杆4、集流环5、辅助吊挂装置3连同货物将一同被投放；

如主挂钩也未能正常打开，货物吊挂装置接近传感器22无法检测到挂钩打开，吊挂监控装置1将启动货物吊挂装置2上的货物吊挂装置应急投放驱动器24工作，打开主挂钩，吊挂连接杆4、集流环5、辅助吊挂装置3连同货物一同被投放。

进一步优选的，在进行货物运输前，进行检查；具体为：

机上电源给吊挂监控装置1供电，称重传感器21实时检测外吊挂的货物重量信息，并计算是否超载，将货物重量和超载信息发送给吊挂监控装置1；货物吊挂装置接近传感器22和辅助吊挂装置接近传感器31分别检测主挂钩和辅挂钩的开合状态，并将挂钩开合状态信息发送给吊挂监控装置1。

本发明无人直升机货物外吊挂投放监控装置的工作方法如下：

无人直升机执行外吊挂货物运输任务时，机上电源给吊挂监控装置1供电，通过吊挂监控装置1分别给称重传感器21、货物吊挂装置接近传感器22、辅助吊挂装置接近传感器31、货物吊挂装置正常投放驱动器23、辅助吊挂装置正常投放驱动器32和货物吊挂装置应急投放驱动器24提供电源激励。称重传感器21时检测外吊挂的货物重量信息，并计算是否超载，将货物重量和超载信息发送给吊挂监控装置1；货物吊挂装置接近传感器22、辅助吊挂装置接近传感器31分别检测主挂钩和辅挂钩的开合状态，并将挂钩开合状态信息发送给吊挂监控装置1。

当无人直升机到达目的地需要进行货物投放时，优先选择辅助吊挂装置3正常投放方式投放货物。吊挂监控装置1根据指令选择货物触地自动投放或者根据直升机后台投放指令进行即时投放。当选择货物触地自动投放方式时，吊挂监控装置1根据称重传感器21的重量变化信息自动触发辅助吊挂装置3上的辅助吊挂装置正常投放驱动器32工作，辅挂钩打开，货物投放。此时，安装在辅助吊挂装置3上的辅助吊挂装置接近传感器31检测到辅挂钩打开，即向吊挂监控装置1发送挂钩打开信号。

如辅助吊挂装置3机械卡死，辅助吊挂装置正常投放驱动器32未能正常驱动辅挂钩打开时，安装在辅助吊挂装置3上的辅助吊挂装置接近传感器31无法检测到挂钩打开，此时吊挂监控装置1将启动货物吊挂装置2上的货物吊挂装置正常投放驱动器23工作，主挂钩打开，吊挂连接杆4、集流环5、辅助吊挂装置3连同货物将一同被投放。安装在货物吊挂装置2上的货物吊挂装置接近传感器23检测到主挂钩正常打开，即向吊挂监控装置1发送主挂钩打开信号。

如主挂钩也未能正常打开，吊挂监控装置1将启动货物吊挂装置2上的货物吊挂装置应急投放驱动器24工作，主挂钩打开，吊挂连接杆4、集流环5、辅助吊挂装置3连同货物一同被投放。

当选择即时投放方式时，吊挂监控装置1接收到直升机后台操控者的投放指令，选择辅助吊挂装置3进行正常投放，或选择货物吊挂装置2进行正常或应急投放，投放过程与货物触地自动投放过程类似。

无人直升机货物外吊挂投放监控装置设有上述3种电动投放方式：辅助吊挂装置3的正常投放方式、货物吊挂装置2的正常投放和应急投放方式。3种投放方式均可根据软件程序和接近传感器的反馈信号自动执行。同时为最大程度保证系统可靠性，产品保留了人工手动投放方式。另外，无人直升机货物外吊挂投放监控装置具有操作简单，环境适应性好的特点，在环境相对恶劣，可能危及飞行员生命安全的情况下快速投放货物，具有重要的战略意义和社会意义。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置，其特征在于，包括，设置在飞机机体内的吊挂监控装置(1)，及安装在飞机外挂口盖框上的货物吊挂装置(2)，及连接在货物吊挂装置(2)下方的辅助吊挂装置(3)；

所述货物吊挂装置(2)上安装有分别与吊挂监控装置(1)连接的称重传感器(21)、货物吊挂装置接近传感器(22)、货物吊挂装置正常投放驱动器(23)和应急投放器(24)；所述辅助吊挂装置(3)上安装有分别与吊挂监控装置(1)连接的辅助吊挂装置接近传感器(31)及辅助吊挂装置正常投放驱动器(32)；

所述辅助吊挂装置接近传感器(31)及辅助吊挂装置正常投放驱动器(32)通过拉脱电连接器与吊挂监控装置(1)连接；所述辅助吊挂装置接近传感器(31)及辅助吊挂装置正常投放驱动器(32)与拉脱电连接器之间连接有集流环(5)；所述辅助吊挂装置(3)通过吊挂连接杆(4)连接在货物吊挂装置(2)下方。

2.根据权利要求1所述的一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置，其特征在于，所述吊挂监控装置(1)包括，微处理器，及与微处理器连接的信号采集电路和信号输出电路；

所述信号采集电路包括，通过第二路通信接口电路与微处理器连接的称重传感器(21)；还包括挂钩状态处理电路，所述挂钩状态处理电路的信号输入端分别连接货物吊挂装置接近传感器(22)的信号输出端、辅助吊挂装置接近传感器(31)的信号输出端，所述挂钩状态处理电路的的信号输出端连接微处理器；

所述信号输出电路包括，信号输入端与微处理器连接的辅助吊挂正常投放驱动电路，所述辅助吊挂正常投放驱动电路的信号输出端连接辅助吊挂装置正常投放驱动器(32)的信号输入端；还包括信号输入端与微处理器连接的货物吊挂应急投放测试/工作选择电路，所述货物吊挂应急投放测试/工作选择电路的信号输出端连接货物吊挂装置应急投放驱动器(24)的信号输入端；还包括信号输入端与微处理器连接的货物吊挂正常投放驱动电路，所述货物吊挂正常投放驱动电路的信号输出端连接货物吊挂装置正常投放驱动器(23)的信号输入端。

3.根据权利要求2所述的一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置，其特征在于，所述辅助吊挂装置接近传感器(31)的电源激励接收端通过集流环(5)连接第一路电源处理电路的输出端，辅助吊挂装置接近传感器(31)的信号输出端通过集流环(5)连接挂钩状态处理电路的信号输入端；所述辅助吊挂正常投放驱动电路的信号输出端通过集流环(5)连接辅助吊挂装置正常投放驱动器(32)的信号输入端。

4.根据权利要求2所述的一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置，其特征在于，所述吊挂监控装置(1)的微处理器通过第一路通信接口电路与机上管理计算机连接。

5.根据权利要求2所述的一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置，其特征在于，所述吊挂监控装置(1)与机上电源连接。

6.根据权利要求5所述的一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置，其特征在于，第一路机上电源通过第一路电源处理电路，分别连接微处理器、第一路通信接口电路、货物吊挂装置接近传感器(22)和集流环(5)，分别为微处理器、称重传感器(21)、货物吊挂装置接近传感器(22)、辅助吊挂装置接近传感器(31)及辅助吊挂装置正常投放驱动器(32)提供电源。

7.根据权利要求5所述的一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置，其特征在于，第二路机上电源通过第二路电源处理电路，分别连接辅助吊挂正常投放驱动电路、货物吊挂应急投放测试/工作选择电路及货物吊挂正常投放驱动电路，分别为货物吊挂装置应急投放驱动器(24)和货物吊挂装置正常投放驱动器(23)提供电源。

8.根据权利要求5所述的一种无人直升机货物外吊挂投放监控装置，其特征在于，所述称重传感器(21)为应变式称重传感器；所述应变式称重传感器依次通过，输入滤波模块、一级放大模块、二级放大模块、有源滤波模块、模数转换模块、称重传感器微处理器分别连接存储器和吊挂监控装置(1)；所述第一路电源，依次通过电源保护电路、电源滤波电路和稳压电路型所述应变式称重传感器提供电源。

9.一种基于权利要求1～8任一项所述的无人直升机货物外吊挂投放监控装置的控制方法，其特征在于，包括：

当进行货物投放时，优先选择辅助吊挂装置(3)投放货物，吊挂监控装置(1)根据称重传感器(21)的重量变化信息自动触发辅助吊挂装置(3)上的辅助吊挂装置正常投放驱动器(32)工作，投放货物；

如果辅助吊挂装置(3)机械卡死，辅助吊挂装置正常投放驱动器(32)未能正常驱动辅挂钩打开时，安装在辅助吊挂装置(3)上的辅助吊挂装置接近传感器(31)无法检测到挂钩打开，此时吊挂监控装置(1)将启动货物吊挂装置(2)上的货物吊挂装置正常投放驱动器(22)工作，货物吊挂装置正常投放驱动器(22)打开主挂钩，吊挂连接杆(4)、集流环(5)、辅助吊挂装置(3)连同货物将一同被投放；

如主挂钩也未能正常打开，货物吊挂装置接近传感器(22)无法检测到挂钩打开，吊挂监控装置(1)将启动货物吊挂装置(2)上的货物吊挂装置应急投放驱动器(24)工作，打开主挂钩，吊挂连接杆(4)、集流环(5)、辅助吊挂装置(3)连同货物一同被投放。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在进行货物运输前，进行检查；具体为：

机上电源给吊挂监控装置(1)供电，称重传感器(21)实时检测外吊挂的货物重量信息，并计算是否超载，将货物重量和超载信息发送给吊挂监控装置(1)；货物吊挂装置接近传感器(22)和辅助吊挂装置接近传感器(31)分别检测主挂钩和辅挂钩的开合状态，并将挂钩开合状态信息发送给吊挂监控装置(1)。

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