CN111661314B - 无人机起落架自主收起管理方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机起落架自主收起管理方法及控制系统，该方法包括：判断无人机是否满足起落架组件收起条件，当无人机满足起落架组件收起条件后，发出起落架组件收起指令；判断无人机起落架组件收起状态是否正确，当起落架组件收起状态正确时，无人机继续执行任务；当起落架组件收起状态错误时，判断起落架收起到位状态是否正确；当起落架收起到位状态正确时，根据起落架舱门关闭到位状态确定无人机继续执行任务或返航；当起落架收起到位状态错误时，根据起落架组件收起状态确定无人机继续执行任务或返航。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中起落架收放操作需要人工参与所带来的工作效率低以及收放可靠性差的技术问题。

Description

无人机起落架自主收起管理方法及控制系统

技术领域

本发明涉及无人机起落架控制技术领域，尤其涉及一种无人机起落架自主收起管理方法及控制系统。

背景技术

随着科学技术的发展，无人机以其突出的任务性能、更低的能量损耗和零伤亡等优势使其有广阔的应用前景。起落架系统作为无人机的一个重要组成系统，它是无人机自主完成着陆和起飞的重要部件。然而，在现有技术中，无人机起落架在进行收放操作时通常需要地面控制站的人工参与，此种方式工作效率低且收放可靠性差。

发明内容

本发明提供了一种无人机起落架自主收起管理方法及控制系统，能够解决现有技术中起落架收放操作需要人工参与所带来的工作效率低以及收放可靠性差的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种无人机起落架自主收起管理方法，无人机起落架自主收起管理方法包括：步骤一，判断无人机是否满足起落架组件收起条件，当无人机满足起落架组件收起条件后，发出起落架组件收起指令；步骤二，判断无人机起落架组件收起状态是否正确，当无人机起落架组件收起状态正确时，无人机继续执行任务；当无人机起落架组件收起状态错误时，判断起落架收起到位状态是否正确；步骤三，当起落架收起到位状态正确时，判断起落架舱门关闭到位状态是否正确，根据起落架舱门关闭到位状态确定无人机继续执行任务或返航；步骤四，当起落架收起到位状态错误时，延时后发出起落架放下指令，判断起落架放下状态是否正确，当起落架放下状态错误时，无人机返航，当起落架放下状态正确时，发出起落架组件收起指令，判断起落架组件收起状态是否正确，根据起落架组件收起状态确定无人机继续执行任务或返航。

进一步地，起落架组件收起条件包括无人机飞行高度和飞行状态，在步骤一中，当无人机飞行高度处于500m至1500m以及无人机的飞行综合状态处于正常工作状态时，发出起落架组件收起指令。

进一步地，步骤一具体包括：中心控制与管理计算机判断无人机是否满足起落架组件收起条件，当无人机满足起落架组件收起条件后，中心控制与管理计算机向收放控制盒发送起落架组件收起指令，收放控制盒控制收放执行机构执行起落架组件的收起动作并向中心控制与管理计算机发送起落架组件收起指令执行结果。

进一步地，在步骤二中，判断无人机起落架组件收起状态是否正确具体包括：中心控制与管理计算机根据收放控制盒发送的指令执行结果或数据采集器给出的起落架收起到位信号和舱门关闭到位信号，确认起落架组件收起状态是否正确。

进一步地，在步骤三中，根据起落架舱门关闭到位状态确定无人机继续执行任务或返航具体包括：当起落架舱门关闭状态正确时，无人机继续执行任务；当起落架舱门关闭状态错误时，延时后发出起落架舱门关闭指令，判断起落架舱门关闭状态是否正确，当起落架舱门关闭状态正确时，无人机继续执行任务，当起落架舱门关闭状态错误时，发出起落架舱门打开指令；判断起落架舱门打开状态是否正确，当起落架舱门打开状态错误时，无人机返航，当起落架舱门打开状态正确时，发出起落架放下指令，判断起落架放下状态是否正确，当起落架放下状态错误或正确时，无人机均返航。

进一步地，在步骤四中，根据起落架收起状态确定无人机继续执行任务或返航具体包括：判断起落架收起状态是否正确，当起落架收起状态正确时，无人机继续执行任务，当起落架收起状态错误时，无人机返航。

根据本发明的又一方面，提供了一种无人机起落架控制系统，无人机起落架控制系统使用如上所述的无人机起落架自主收起管理方法。

进一步地，无人机包括多个起落架组件，各个起落架组件均包括起落架和起落架舱门，无人机起落架控制系统包括：多个起落架传感器，多个起落架传感器一一对应设置在多个起落架上，起落架传感器用于测量其所对应的起落架的收放状态；多个起落架舱门传感器，多个起落架舱门传感器一一对应设置在多个起落架舱门上，各个起落架舱门传感器用于测量其所对应的起落架舱门的开闭状态；中心控制与管理计算机，中心控制与管理计算机分别与多个起落架传感器以及多个起落架舱门传感器连接，中心控制与管理计算机根据多个起落架传感器以及多个起落架舱门传感器的信号以控制起落架组件的收放；收放控制盒，收放控制盒分别与多个起落架传感器、多个起落架舱门传感器以及中心控制与管理计算机连接，收放控制盒在中心控制与管理计算机的控制下用于控制起落架组件的收放以及采集起落架到位信号和舱门到位信号；多个收放执行机构，多个收放执行机构分别与收放控制盒连接，多个收放执行机构与多个起落架组件一一对应设置，各个收放执行机构用于在收放控制盒的控制下实现其所对应的起落架组件的收放。

进一步地，无人机起落架控制系统还包括数据采集器，数据采集器分别与多个起落架传感器、多个起落架舱门传感器以及中心控制与管理计算机连接，数据采集器用于采集起落架到位信号和起落架舱门到位信号并将采集到的信号反馈至中心控制与管理计算机。

应用本发明的技术方案，提供了一种无人机起落架自主收起管理方法，该方法在判断无人机满足起落架组件收起条件后，根据采集到的起落架及起落架舱门的状态数据，采用不同的判断策略实现起落架的自动收起控制。此种方式与现有技术相比，工作效率高，能够根据起落架及起落架舱门的状态数据对无人机进行自主控制，安全可靠性高。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的无人机起落架自主收起管理方法的流程框图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的无人机起落架控制系统的控制逻辑流程图。

具体实施方式

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种无人机起落架自主收起管理方法，该无人机起落架自主收起管理方法包括：步骤一，判断无人机是否满足起落架组件收起条件，当无人机满足起落架组件收起条件后，发出起落架组件收起指令；步骤二，判断无人机起落架组件收起状态是否正确，当无人机起落架组件收起状态正确时，无人机继续执行任务；当无人机起落架组件收起状态错误时，判断起落架收起到位状态是否正确；步骤三，当起落架收起到位状态正确时，判断起落架舱门关闭到位状态是否正确，根据起落架舱门关闭到位状态确定无人机继续执行任务或返航；步骤四，当起落架收起到位状态错误时，延时后发出起落架放下指令，判断起落架放下状态是否正确，当起落架放下状态错误时，无人机返航，当起落架放下状态正确时，发出起落架组件收起指令，判断起落架组件收起状态是否正确，根据起落架组件收起状态确定无人机继续执行任务或返航。

应用此种配置方式，提供了一种无人机起落架自主收起管理方法，该方法在判断无人机满足起落架组件收起条件后，根据采集到的起落架及起落架舱门的状态数据，采用不同的判断策略实现起落架的自动收起控制。此种方式与现有技术相比，工作效率高，能够根据起落架及起落架舱门的状态数据对无人机进行自主控制，安全可靠性高。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种无人机起落架控制系统，无人机起落架控制系统使用如上所述的无人机起落架自主收起管理方法。在本发明中，无人机包括多个起落架组件，各个起落架组件均包括起落架和起落架舱门，无人机起落架控制系统包括多个起落架传感器、多个起落架舱门传感器、中心控制与管理计算机、收放控制盒以及多个收放执行机构，多个起落架传感器一一对应设置在多个起落架上，起落架传感器用于测量其所对应的起落架的收放状态，多个起落架舱门传感器一一对应设置在多个起落架舱门上，各个起落架舱门传感器用于测量其所对应的起落架舱门的开闭状态，中心控制与管理计算机分别与多个起落架传感器以及多个起落架舱门传感器连接，中心控制与管理计算机根据多个起落架传感器以及多个起落架舱门传感器的信号以控制起落架组件的收放，收放控制盒分别与多个起落架传感器、多个起落架舱门传感器以及中心控制与管理计算机连接，收放控制盒在中心控制与管理计算机的控制下用于控制起落架组件的收放以及采集起落架到位信号和舱门到位信号，多个收放执行机构分别与收放控制盒连接，多个收放执行机构与多个起落架组件一一对应设置，各个收放执行机构用于在收放控制盒的控制下实现其所对应的起落架组件的收放。

应用此种配置方式，提供了一种无人机起落架控制系统，该系统在无人机的起飞和着陆阶段，由中心控制与管理计算机对全机的主流程进行控制。针对起落架组件，中心控制计算机根据收放控制盒的状态、无人机的自身状态、起落架舱门传感器和起落架传感器的综合状态可实现起落架组件自主收放，保证在无人参与的情况下实现起落架自主收放管理。

进一步地，在本发明中，为了提高控制的准确度，可将无人机起落架控制系统配置为还包括数据采集器，数据采集器分别与多个起落架传感器、多个起落架舱门传感器以及中心控制与管理计算机连接，数据采集器用于采集起落架到位信号和舱门到位信号并将采集到的信号反馈至中心控制与管理计算机。

在此种配置方式下，通过中心控制与管理计算机(即全机的控制中心)、收放控制盒和数据采集器配合能够完成起落架组件的自主收放管理，不需要地面控制站的人工参与。在起落架控制系统中，中心控制与管理计算机产生所有控制指令并对控制指令的执行状态进行判读，收放控制盒为指令的执行机构并对起落架到位信号和舱门到位信号进行采集，数据采集器同时对起落架到位信号和舱门到位信号进行采集，收放控制盒和数据采集器是两套独立的采集系统。对于中心控制与管理计算机来说，传感器的信号是需要进行冗余判读，根据不同的判断策略合理使用采集到的数据同时根据系统的指令发出的时间计时实现相应的自主判断。

进一步地，在本发明中，为了实现对起落架自主收起的控制，首先需要判断无人机是否满足起落架组件收起条件。具体地，在本发明中，起落架组件收起条件包括无人机飞行高度和飞行状态，在步骤一中，当无人机飞行高度处于500m至1500m以及无人机的飞行综合状态处于正常工作状态时，发出起落架组件收起指令。

作为本发明的一个具体实施例，在步骤一中，中心控制与管理计算机自主判断无人机是否满足起落架组件收起条件，当无人机满足起落架组件收起条件后，中心控制与管理计算机向收放控制盒发送起落架组件收起指令，收放控制盒控制收放执行机构执行起落架组件的收起动作并向中心控制与管理计算机发送起落架组件收起指令执行结果。

进一步地，在中心控制与管理计算机发出起落架组件收起指令后，需要判断无人机起落架组件收起状态是否正确。具体地，中心控制与管理计算机根据收放控制盒发送的指令执行结果或数据采集器给出的起落架组件收起到位信号和舱门关闭到位信号，确认起落架组件收起状态是否正确。作为本发明的一个具体实施例，中心控制与管理计算机从发出指令开始计时23S内收到指令执行结果或者是数据采集器给出的起落架收起到位信号和舱门关到位信号，确认起落架组件收起是否正确。若执行结果正确，则继续其他工作过程。若中心控制与管理计算机判断起落架组件收起故障后，则需要对故障进行进一步判断。

一方面，当起落架收起到位状态正确时，判断起落架舱门关闭到位状态是否正确，根据起落架舱门关闭到位状态确定无人机继续执行任务或返航。如图2所示，根据起落架舱门关闭到位状态确定无人机继续执行任务或返航具体包括：当起落架舱门关闭状态正确时，无人机继续执行任务；当起落架舱门关闭状态错误时，延时后发出起落架舱门关闭指令，判断起落架舱门关闭状态是否正确，当起落架舱门关闭状态正确时，无人机继续执行任务，当起落架舱门关闭状态错误时，发出起落架舱门打开指令；判断起落架舱门打开状态是否正确，当起落架舱门打开状态错误时，无人机返航，当起落架舱门打开状态正确时，发出起落架放下指令，判断起落架放下状态是否正确，当起落架放下状态错误或正确时，无人机均返航。

作为本发明的一个具体实施例，无人机包括前起落架组件、左主起落架组件和右主起落架组件，前起落架组件包括前起落架和前起落架舱门，左主起落架组件包括左主起落架和左主起落架舱门，右主起落架组件包括右主起落架和右主起落架舱门。无人机起落架控制系统包括前起落架传感器、左主起落架传感器、右主起落架传感器、前起落架舱门传感器、左主起落架舱门传感器和右主起落架舱门传感器。

当中心控制与管理计算机判断起落架组件收起故障后，对故障进行进一步判断。如果收放控制盒反馈的信号或者数据采集器所采集的信号显示前起落架、左主起落架和右主起落架均处于收起到位状态，而起落架舱门未处于到位状态，此时中心控制与管理计算机判定故障后延时1S则向收放控制盒发送“起落架舱门关指令”。中心控制与管理计算机根据收放控制盒反馈的结果或者是数据采集器采集的结果综合起来对起落架舱门关闭的结果进行判断，当起落架舱门关闭状态正确时，中心控制与管理计算机发指令控制无人机继续执行任务，当起落架舱门关闭状态错误时，中心控制与管理计算机发出起落架舱门打开指令。中心控制与管理计算机根据收放控制盒反馈的结果或者是数据采集器采集的结果综合起来对起落架舱门打开的结果进行判断，当起落架舱门打开状态错误时，中心控制与管理计算机发指令控制无人机返航，当起落架舱门打开状态正确时，中心控制与管理计算机发出起落架放下指令，中心控制与管理计算机根据收放控制盒反馈的结果或者是数据采集器采集的结果综合起来对起落架放下的结果进行判断，此时无论起落架放下状态是错误或正确时，中心控制与管理计算机均控制无人机进行返航操作。

另一方面，当起落架收起到位状态错误时，中心控制与管理计算机在延时后发出起落架放下指令，判断起落架放下状态是否正确，当起落架放下状态错误时，无人机返航，当起落架放下状态正确时，发出起落架组件收起指令，判断起落架组件收起状态是否正确，根据起落架组件收起状态确定无人机继续执行任务或返航。其中，根据起落架收起状态确定无人机继续执行任务或返航具体包括：判断起落架收起状态是否正确，当起落架收起状态正确时，无人机继续执行任务，当起落架收起状态错误时，无人机返航。

作为本发明的一个具体实施例，如图1所示，如果收放控制盒反馈的信号或者数据采集器所采集的信号显示前起落架、左主起落架和右主起落架没有收起到位状态信号后，判定故障后延时1S向收放控制盒发送“起落架放下指令”。中心控制与管理计算机根据收放控制盒反馈的结果或者是数据采集器采集的结果综合起来对起落架放下的结果进行判断，当起落架放下状态错误时，中心控制与管理计算机发指令控制无人机返航，当起落架放下状态正确时，中心控制与管理计算机发出起落架组件收起指令。中心控制与管理计算机根据收放控制盒反馈的结果或者是数据采集器采集的结果综合起来对起落架收起的结果进行判断，当起落架收起状态正确时，中心控制与管理计算机发指令控制无人机继续执行任务，当起落架收起状态错误时，中心控制与管理计算机发指令控制无人机返航。

综上所述，本发明提供了一种无人机起落架自主收起管理方法，该方法通过中心控制与管理计算机判断无人机满足起落架组件收起条件后，根据采集到的起落架及起落架舱门的状态数据，采用不同的判断策略实现起落架自动收起控制。此种方式与现有技术相比，工作效率高，能够根据起落架及起落架舱门的状态数据对无人机进行自主控制，安全可靠性高。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无人机起落架自主收起管理方法，其特征在于，所述无人机起落架自主收起管理方法包括：

步骤一，判断无人机是否满足起落架组件收起条件，当无人机满足起落架组件收起条件后，发出起落架组件收起指令；

步骤二，判断无人机起落架组件收起状态是否正确，当所述无人机起落架组件收起状态正确时，无人机继续执行任务；当所述无人机起落架组件收起状态错误时，判断起落架收起到位状态是否正确；

步骤三，当起落架收起到位状态正确时，判断起落架舱门关闭到位状态是否正确，根据起落架舱门关闭到位状态确定无人机继续执行任务或返航；

步骤四，当起落架收起到位状态错误时，延时后发出起落架放下指令，判断起落架放下状态是否正确，当起落架放下状态错误时，无人机返航，当起落架放下状态正确时，发出起落架组件收起指令，判断起落架组件收起状态是否正确，根据起落架组件收起状态确定无人机继续执行任务或返航；在所述步骤三中，根据起落架舱门关闭到位状态确定无人机继续执行任务或返航具体包括：当所述起落架舱门关闭状态正确时，无人机继续执行任务；当所述起落架舱门关闭状态错误时，延时后发出起落架舱门关闭指令，判断起落架舱门关闭状态是否正确，当所述起落架舱门关闭状态正确时，无人机继续执行任务，当所述起落架舱门关闭状态错误时，发出起落架舱门打开指令；判断起落架舱门打开状态是否正确，当起落架舱门打开状态错误时，无人机返航，当起落架舱门打开状态正确时，发出起落架放下指令，判断起落架放下状态是否正确，当起落架放下状态错误或正确时，无人机均返航。

2.根据权利要求1所述的无人机起落架自主收起管理方法，其特征在于，所述起落架组件收起条件包括无人机飞行高度和飞行状态，在所述步骤一中，当所述无人机飞行高度处于500m至1500m以及所述无人机的飞行综合状态处于正常工作状态时，发出起落架组件收起指令。

3.根据权利要求2所述的无人机起落架自主收起管理方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：中心控制与管理计算机判断无人机是否满足起落架组件收起条件，当无人机满足起落架组件收起条件后，中心控制与管理计算机向收放控制盒发送起落架组件收起指令，收放控制盒控制收放执行机构执行起落架组件的收起动作并向中心控制与管理计算机发送起落架组件收起指令执行结果。

4.根据权利要求3所述的无人机起落架自主收起管理方法，其特征在于，在所述步骤二中，判断无人机起落架组件收起状态是否正确具体包括：中心控制与管理计算机根据所述收放控制盒发送的指令执行结果或数据采集器给出的起落架收起到位信号和舱门关闭到位信号，确认起落架组件收起状态是否正确。

5.根据权利要求4所述的无人机起落架自主收起管理方法，其特征在于，在所述步骤四中，根据起落架收起状态确定无人机继续执行任务或返航具体包括：判断起落架收起状态是否正确，当所述起落架收起状态正确时，无人机继续执行任务，当所述起落架收起状态错误时，无人机返航。

6.一种无人机起落架控制系统，其特征在于，所述无人机起落架控制系统使用如权利要求1至5中任一项所述的无人机起落架自主收起管理方法。

7.根据权利要求6所述的无人机起落架控制系统，无人机包括多个起落架组件，各个所述起落架组件均包括起落架和起落架舱门，其特征在于，所述无人机起落架控制系统包括：

多个起落架传感器，多个所述起落架传感器一一对应设置在多个起落架上，所述起落架传感器用于测量其所对应的起落架的收放状态；

多个起落架舱门传感器，多个所述起落架舱门传感器一一对应设置在多个所述起落架舱门上，各个所述起落架舱门传感器用于测量其所对应的起落架舱门的开闭状态；

中心控制与管理计算机，所述中心控制与管理计算机分别与多个所述起落架传感器以及多个所述起落架舱门传感器连接，所述中心控制与管理计算机根据多个所述起落架传感器以及多个所述起落架舱门传感器的信号以控制起落架组件的收放；

收放控制盒，所述收放控制盒分别与多个所述起落架传感器、多个所述起落架舱门传感器以及所述中心控制与管理计算机连接，所述收放控制盒在所述中心控制与管理计算机的控制下用于控制起落架组件的收放以及采集起落架到位信号和舱门到位信号；

多个收放执行机构，多个所述收放执行机构分别与所述收放控制盒连接，多个所述收放执行机构与多个起落架组件一一对应设置，各个所述收放执行机构用于在所述收放控制盒的控制下实现其所对应的起落架组件的收放。

8.根据权利要求7所述的无人机起落架控制系统，其特征在于，所述无人机起落架控制系统还包括数据采集器，所述数据采集器分别与多个所述起落架传感器、多个所述起落架舱门传感器以及所述中心控制与管理计算机连接，所述数据采集器用于采集起落架到位信号和起落架舱门到位信号并将采集到的信号反馈至所述中心控制与管理计算机。

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