CN111123982B - 一种无人机空中加油仿真试验装置 - Google Patents

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Abstract

本申请属于飞机空中加油试验技术领域，具体涉及一种无人机空中加油仿真试验装置，包括：加油机模拟系统，其上具有加油机锥套；加油机驱动模拟系统，与加油机模拟系统连接，以能够驱动加油机锥套运动；受油机模拟系统，其上具有图像传感器，图像传感器用以采集加油机锥套的图像信息；受油机驱动模拟系统，与受油机模拟系统连接，根据图像信息，得到加油机锥套的方位，基于该方位驱动图像传感器运动，以使图像传感器与加油机锥套会合。

Description

一种无人机空中加油仿真试验装置
技术领域
本申请属于飞机空中加油试验技术领域，具体涉及一种无人机空中加油仿真试验装置。
背景技术
飞机空中加油是一项很具挑战性的高难度驾驶操作，其需要飞行员通过眼睛估计和驾驶经验预测实现加油机锥套与受油机受油口的对接，无人机上空中加油过程中，其上自动加油控制系统自动实现加油机锥套与受油机受油口的对接。
当前对于无人机空中加油的试验多为计算机上的仿真试验，其仅能验证理想条件下无人机空中加油流程和控制逻辑，并不能仿真出飞机扰动、运动惯性等情况对加油过程的影响。
鉴于现有技术的上述缺陷提出本申请。
发明内容
本申请的目的是提供一种无人机空中加油仿真试验装置，以克服或减轻现有技术至少一方面的缺陷。
本申请的技术方案是：
一种无人机空中加油仿真试验装置，包括：
加油机模拟系统，其上具有加油机锥套；
加油机驱动模拟系统，与加油机模拟系统连接，以能够驱动加油机锥套运动；
受油机模拟系统，其上具有图像传感器，图像传感器用以采集加油机锥套的图像信息；
受油机驱动模拟系统，与受油机模拟系统连接，根据图像信息，得到加油机锥套的方位，基于该方位驱动图像传感器运动，以使图像传感器与加油机锥套会合。
根据本申请的至少一个实施例，加油机驱动模拟系统包括：
加油机气流及航路规划系统，基于模拟气流规划加油机飞行航路，据此输出加油机飞行控制参数；
加油机伺服驱动系统，与加油机模拟系统连接，与加油机气流及航路规划系统连接，根据加油机飞行控制参数驱动加油机锥套运动。
根据本申请的至少一个实施例，加油机伺服驱动系统，包括：
加油机伺服电机，与加油机模拟系统连接；
加油机伺服控制器，与加油机伺服电机连接，与加油机气流及航路规划系统连接，根据加油机飞行控制参数，控制加油机伺服电机动作，以驱动加油机锥套运动。
根据本申请的至少一个实施例，加油机模拟系统包括：
加油机龙门架；
加油机横梁，在加油机龙门架上设置；
加油机转向台，在加油机横梁上设置，其上设置加油机锥套；
加油机伺服电机包括：
加油机X向伺服电机，与加油机伺服控制器连接，与加油机横梁连接，以能够驱动加油机横梁相对于加油机龙门架滑动；
加油机Y向伺服电机，与加油机伺服控制器连接，与加油机转向台连接，以能够驱动加油机转向台相对于加油机横梁滑动；
加油机俯仰伺服电机，与加油机伺服控制器连接，与加油机转向台连接，以能够驱动加油机转向台进行俯仰运动；
加油机偏航伺服电机，与加油机伺服控制器连接，与加油机转向台连接，以能够驱动加油机转向台进行偏航运动。
根据本申请的至少一个实施例，还包括：
承载板，其上设置加油机龙门架。
根据本申请的至少一个实施例，受油机驱动模拟系统包括：
图像信息处理系统，对图像信息进行处理，得到加油机锥套的方位；
受油机飞行仿真系统，根据加油机锥套的方位，输出受油机飞行控制参数；
受油机伺服驱动系统，与受油机模拟系统连接，与受油机飞行仿真系统连接，根据受油机飞行控制参数驱动图像传感器运动。
根据本申请的至少一个实施例，受油机伺服驱动系统，包括：
受油机伺服电机，与受油机模拟系统连接；
受油机伺服控制器，与受油机伺服电机连接，与受油机伺服驱动系统连接，根据受油机飞行控制参数，控制受油机伺服电机动作，以驱动图像传感器运动。
根据本申请的至少一个实施例，受油机模拟系统包括：
受油机龙门架，在承载板上设置；
受油机横梁，在受油机龙门架上设置；
受油机转向台，在受油机横梁上设置，其上设置图像传感器；
受油机伺服电机包括：
受油机X向伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机横梁连接，以能够驱动受油机横梁相对于受油机龙门架滑动；
受油机Y向伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机转向台连接，以能够驱动受油机转向台相对于受油机横梁滑动；
受油机Z向伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机龙门架连接，以能够驱动受油机龙门架相对于承载板滑动；
受油机俯仰伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机转向台连接，以能够驱动受油机转向台进行俯仰运动；
受油机偏航伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机转向台连接，以能够驱动受油机转向台进行偏航运动；
受油机倾斜伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机转向台连接，以能够驱动受油机转向台进行倾斜运动。
附图说明
图1是本申请实施例提供的无人机空中加油仿真试验装置的示意图；
图2是本申请实施例提供的无人机空中加油仿真试验装置的部分结构示意图；
图3是本申请实施例提供的加油机模拟系统的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的受油机模拟系统的结构示意图；
其中：
1-加油机锥套；2-图像传感器；3-加油机龙门架；4-加油机横梁；5-加油机转向台；6-承载板；7-受油机龙门架；8-受油机横梁；9-受油机转向台。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。
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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。
一种无人机空中加油仿真试验装置，包括：
加油机模拟系统，其上具有加油机锥套1；
加油机驱动模拟系统，与加油机模拟系统连接，以能够驱动加油机锥套1运动；
受油机模拟系统，其上具有图像传感器2，图像传感器2用以采集加油机锥套1的图像信息；
受油机驱动模拟系统，与受油机模拟系统连接，根据图像信息，得到加油机锥套1的方位，基于该方位驱动图像传感器2运动，以使图像传感器2与加油机锥套1会合。
对于上述实施例公开的无人机空中加油仿真试验装置，本领域技术人员可以理解的是，其以加油机驱动模拟系统驱动加油模拟系统上的加油机锥套1运动，以此能够模拟加油机飞行姿态下加油机锥套1的运动，以受油机模拟系统上的图像传感器2采集加油机锥套1的图像信息，受油机驱动模拟系统根据该图像信息得到加油机锥套1的方位，基于该方位驱动图像传感器2运动，以使图像传感器2与加油机锥套1会合，该传感器2可相当于受油机上的受油口，图像传感器2与加油机锥套1会合，可认为是受油机上的受油口与加油机锥套1会合，即相当于受油机运动姿态下的受油口与加油机飞行姿态下加油机锥套1会合，实现对无人机空中加油过程的仿真，该过程可体现出飞机扰动、运动惯性等情况对加油过程的影响。
在一些可选的实施例中，加油机驱动模拟系统包括：
加油机气流及航路规划系统，基于模拟气流规划加油机飞行航路，据此输出加油机飞行控制参数，该加油机飞行控制参数为模拟飞机在实际气流条件下飞行的控制参数；
加油机伺服驱动系统，与加油机模拟系统连接，与加油机气流及航路规划系统连接，根据加油机飞行控制参数驱动加油机锥套1运动，即根据模拟得到的加油机飞行控制参数驱动加油机锥套1运动，实现对加油机飞行姿态下加油机锥套1的运动模拟。
在一些可选的实施例中，加油机伺服驱动系统，包括：
加油机伺服电机，与加油机模拟系统连接；
加油机伺服控制器，与加油机伺服电机连接，与加油机气流及航路规划系统连接，根据加油机飞行控制参数，控制加油机伺服电机动作，以驱动加油机锥套1运动。
在一些可选的实施例中，加油机模拟系统包括：
加油机龙门架3；
加油机横梁4，在加油机龙门架3上设置；
加油机转向台5，在加油机横梁4上设置，其上设置加油机锥套1；
加油机伺服电机包括：
加油机X向伺服电机，与加油机伺服控制器连接，与加油机横梁4连接，以能够驱动加油机横梁4相对于加油机龙门架3滑动，滑动方向可以是X向；
加油机Y向伺服电机，与加油机伺服控制器连接，与加油机转向台5连接，以能够驱动加油机转向台5相对于加油机横梁4滑动，滑动方向可以是Y向，Y向可垂直于X向；
加油机俯仰伺服电机，与加油机伺服控制器连接，与加油机转向台5连接，以能够驱动加油机转向台5进行俯仰运动，俯仰运动的范围可以是+/-45；
加油机偏航伺服电机，与加油机伺服控制器连接，与加油机转向台5连接，以能够驱动加油机转向台5进行偏航运动,偏航运动的范围可以是+/-60。
对于上述实施例公开的无人机空中加油仿真试验装置，本领域技术人员可以理解的是，其通过加油机X向伺服电机、加油机Y向伺服电机、加油机俯仰伺服电机、加油机偏航伺服电机可驱动加油机锥套1进行X向、Y向、俯仰、偏航四自由度运动，实现对加油机运动姿态下的加油机锥套1X向、Y向、俯仰、偏航运动的模拟。
在一些可选的实施例中，还包括：
承载板6，其上设置加油机龙门架3，加油机龙门架3可在承载板6上固定。
在一些可选的实施例中，受油机驱动模拟系统包括：
图像信息处理系统，对图像信息进行处理，得到加油机锥套1的方位；
受油机飞行仿真系统，根据加油机锥套1的方位，输出受油机飞行控制参数，实际中可基于该受油机飞行控制参数控制使受油机上受油口与加油机锥套1对接；
受油机伺服驱动系统，与受油机模拟系统连接，与受油机飞行仿真系统连接，根据受油机飞行控制参数驱动图像传感器2运动，实现对受油机飞行姿态下受油口运动的模拟。
在一些可选的实施例中，受油机伺服驱动系统，包括：
受油机伺服电机，与受油机模拟系统连接；
受油机伺服控制器，与受油机伺服电机连接，与受油机伺服驱动系统连接，根据受油机飞行控制参数，控制受油机伺服电机动作，以驱动图像传感器2运动。
在一些可选的实施例中，受油机模拟系统包括：
受油机龙门架7，在承载板6上设置；
受油机横梁8，在受油机龙门架7上设置；
受油机转向台9，在受油机横梁8上设置，其上设置图像传感器2；
受油机伺服电机包括：
受油机X向伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机横梁8连接，以能够驱动受油机横梁8相对于受油机龙门架7滑动，滑动方向可以是X向；
受油机Y向伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机转向台9连接，以能够驱动受油机转向台9相对于受油机横梁8滑动，滑动方向可以是Y向；
受油机Z向伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机龙门架7连接，以能够驱动受油机龙门架7相对于承载板6滑动，滑动方向可以是Z向，Z向可与X向、Y向垂直；
受油机俯仰伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机转向台9连接，以能够驱动受油机转向台9进行俯仰运动，俯仰运动的范围可以是+/-45；
受油机偏航伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机转向台9连接，以能够驱动受油机转向台9进行偏航运动，偏航运动的范围可以是+/-45；
受油机倾斜伺服电机，与受油机伺服控制器连接，与受油机转向台9连接，以能够驱动受油机转向台9进行倾斜运动，倾斜运动的范围可以是+/-60。
对于上述实施例公开的无人机空中加油仿真试验装置，本领域技术人员可以理解的是，其通过受油机X向伺服电机、受油机Y向伺服电机、受油机Z向伺服电机、受油机俯仰伺服电机、受油机偏航伺服电机、受油机倾斜伺服电机可驱动加油机锥套1进行X向、Y向、Z向、俯仰、偏航、倾斜六自由度运动，实现对受油机运动姿态受油口X向、Y向、Z向、俯仰、偏航、倾斜运动的模拟。
在一些可选的实施例中，图像传感器2为工业相机。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无人机空中加油仿真试验装置，其特征在于，包括：
加油机模拟系统，其上具有加油机锥套（1）；
加油机驱动模拟系统，与所述加油机模拟系统连接，以能够驱动所述加油机锥套（1）运动；
受油机模拟系统，其上具有图像传感器（2），所述图像传感器（2）用以采集所述加油机锥套（1）的图像信息；
受油机驱动模拟系统，与所述受油机模拟系统连接，根据所述图像信息，得到所述加油机锥套（1）的方位，基于该方位驱动所述图像传感器（2）运动，以使所述图像传感器（2）与所述加油机锥套（1）会合；
所述加油机驱动模拟系统包括：
加油机气流及航路规划系统，基于模拟气流规划加油机飞行航路，据此输出加油机飞行控制参数；
加油机伺服驱动系统，与所述加油机模拟系统连接，与所述加油机气流及航路规划系统连接，根据所述加油机飞行控制参数驱动所述加油机锥套（1）运动。
2.根据权利要求1所述的无人机空中加油仿真试验装置，其特征在于，
所述加油机伺服驱动系统，包括：
加油机伺服电机，与所述加油机模拟系统连接；
加油机伺服控制器，与所述加油机伺服电机连接，与所述加油机气流及航路规划系统连接，根据所述加油机飞行控制参数，控制所述加油机伺服电机动作，以驱动所述加油机锥套（1）运动。
3.根据权利要求2所述的无人机空中加油仿真试验装置，其特征在于，
所述加油机模拟系统包括：
加油机龙门架（3）；
加油机横梁（4），在所述加油机龙门架（3）上设置；
加油机转向台（5），在所述加油机横梁（4）上设置，其上设置所述加油机锥套（1）；
所述加油机伺服电机包括：
加油机X向伺服电机，与所述加油机伺服控制器连接，与所述加油机横梁（4）连接，以能够驱动所述加油机横梁（4）相对于所述加油机龙门架（3）滑动；
加油机Y向伺服电机，与所述加油机伺服控制器连接，与所述加油机转向台（5）连接，以能够驱动所述加油机转向台（5）相对于所述加油机横梁（4）滑动；
加油机俯仰伺服电机，与所述加油机伺服控制器连接，与所述加油机转向台（5）连接，以能够驱动所述加油机转向台（5）进行俯仰运动；
加油机偏航伺服电机，与所述加油机伺服控制器连接，与所述加油机转向台（5）连接，以能够驱动所述加油机转向台（5）进行偏航运动。
4.根据权利要求3所述的无人机空中加油仿真试验装置，其特征在于，
还包括：
承载板（6），其上设置所述加油机龙门架（3）。
5.根据权利要求4所述的无人机空中加油仿真试验装置，其特征在于，
所述受油机驱动模拟系统包括：
图像信息处理系统，对所述图像信息进行处理，得到所述加油机锥套（1）的方位；
受油机飞行仿真系统，根据所述加油机锥套（1）的方位，输出受油机飞行控制参数；
受油机伺服驱动系统，与所述受油机模拟系统连接，与所述受油机飞行仿真系统连接，根据所述受油机飞行控制参数驱动所述图像传感器（2）运动。
6.根据权利要求5所述的无人机空中加油仿真试验装置，其特征在于，
所述受油机伺服驱动系统，包括：
受油机伺服电机，与所述受油机模拟系统连接；
受油机伺服控制器，与所述受油机伺服电机连接，与受油机伺服驱动系统连接，根据所述受油机飞行控制参数，控制所述受油机伺服电机动作，以驱动所述图像传感器（2）运动。
7.根据权利要求6所述的无人机空中加油仿真试验装置，其特征在于，
所述受油机模拟系统包括：
受油机龙门架（7），在所述承载板（6）上设置；
受油机横梁（8），在所述受油机龙门架（7）上设置；
受油机转向台（9），在所述受油机横梁（8）上设置，其上设置所述图像传感器（2）；
所述受油机伺服电机包括：
受油机X向伺服电机，与所述受油机伺服控制器连接，与所述受油机横梁（8）连接，以能够驱动所述受油机横梁（8）相对于所述受油机龙门架（7）滑动；
受油机Y向伺服电机，与所述受油机伺服控制器连接，与所述受油机转向台（9）连接，以能够驱动所述受油机转向台（9）相对于所述受油机横梁（8）滑动；
受油机Z向伺服电机，与所述受油机伺服控制器连接，与所述受油机龙门架（7）连接，以能够驱动所述受油机龙门架（7）相对于所述承载板（6）滑动；
受油机俯仰伺服电机，与所述受油机伺服控制器连接，与所述受油机转向台（9）连接，以能够驱动所述受油机转向台（9）进行俯仰运动；
受油机偏航伺服电机，与所述受油机伺服控制器连接，与所述受油机转向台（9）连接，以能够驱动所述受油机转向台（9）进行偏航运动；
受油机倾斜伺服电机，与所述受油机伺服控制器连接，与所述受油机转向台（9）连接，以能够驱动所述受油机转向台（9）进行倾斜运动。
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