CN205366055U - 一种无人机起落控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无人机起落控制系统，包括：设置在无人机侧的磁体组件和设置在停机坪侧的磁场组件；所述磁场组件中设置有通电线圈；所述通电线圈中通入电流，所述磁场组件在停机坪侧产生支撑磁场，形成作用于无人机的推力；所述推力补充起飞或降落过程中无人机的升力或作用于无人机的阻力。本实用新型在无人机的起飞和降落过程中，在通电线圈中通入电流，形成均匀的磁场，产生作用于无人机的推力，提高了无人机的安全性能，降低了无人机的使用能耗，延长了无人机的使用寿命。

Description

一种无人机起落控制系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机起落控制系统。

背景技术

无人机在侦查/监视、通信中继、电子对抗、灾害防治、应急搜索等应用领域需求广泛。现有技术中有人还提出了一种理念设计，将无人机应用于汽车，使其成为汽车可移动的“眼睛”。无人机不工作时停驻在车顶的停机坪中，同时可以进行无线充电。工作时，人们控制无人机侦查前方路段交通状况、同时可以充当倒车雷达的摄像头。

但是，由于工作环境、空气流动或操作难度大的原因，上述设计理念还无法实现。其中一个最主要的问题是无人机起飞或降落过程中容易受碰撞或倾斜坠落，使得无人机寿命短暂、实用性不高。而且，无人机起飞时，机翼须消耗大量电能以脱离停机坪，能耗较大，不利于持续使用。

发明内容

本实用新型提供一种无人机起落控制系统，旨在解决无人机起飞降落过程中容易损坏的问题。

本实用新型提供一种无人机起落控制系统，包括：

设置在无人机侧的磁体组件和设置在停机坪侧的磁场组件；所述磁场组件中设置有通电线圈；所述通电线圈中通入电流，所述磁场组件在停机坪侧产生支撑磁场，形成作用于无人机的推力；所述推力与无人机起飞或降落过程中的升力形成合力，以补充起落过程中无人机的升力或作用于无人机的阻力。

进一步的，还包括设置在无人机侧的测量单元；所述测量单元包括转速测量装置和距离测量装置，所述转速测量装置检测无人机机翼的转速并输出检测信号，所述距离测量装置测量无人机与停驻位置的距离并输出检测信号。

进一步的，还包括设置在停机坪侧的信号收发单元，所述信号收发单元接收所述测量单元输出的转速检测信号和距离检测信号。

进一步的，还包括设置在停机坪侧的电流调节电路；无人机起飞时，电流调节电路输出电信号在所述通电线圈中通入正向电流并持续增大，所述支撑磁场产生作用于无人机的向上推力；支撑磁场作用于无人机的推力等于无人机的重力时，无人机与停机坪之间形成空气间隙。

更进一步的，所述距离测量装置检测无人机与停驻位置之间的距离并输出距离检测信号；所述信号收发单元接收所述距离检测信号；所述信号收发单元接收所述转速测量装置输出的转速检测信号；通入所述通电线圈的正向电流随无人机机翼转速增加而减小。

进一步的，无人机降落时，电流调节电路输出电信号在所述通电线圈中通入正向电流并持续增大；无人机降落在停驻位置上，电流调节电路输出电信号使所述通电线圈中的电流为零。

进一步的，还包括设置在无人机中的储能装置和设置在所述无人机起落架上的充电线圈，储能装置和充电线圈电连接；当无人机处于飞行状态时，储能装置与充电线圈断开；当无人机停驻在停机坪上时，所述通电线圈中通入充电电流，所述磁场组件在停机坪侧产生变化的充电磁场，储能装置与充电线圈连接为储能装置充电。

进一步的，所述测距装置包括设置在无人机上的红外测距装置和设置在停机坪侧的红外接收装置；所述红外接收装置的宽度大于红外测距装置宽度。

优选的，所述磁体组件包括永磁铁，所述永磁铁设置在无人机起落架与停机坪的对应接触面上。

进一步的，所述磁场组件包括设置在停机坪处的铁芯，所述通电线圈缠绕在所述铁芯外部。

本实用新型所公开的无人机起落控制系统，在无人机的起飞和降落过程中通过改变通电线圈的电流，形成均匀的磁场，产生作用于无人机的推力，平衡无人机起落过程中各部分的受力，提高了无人机的安全性能，降低了无人机的使用能耗，延长了无人机的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型所提出的无人机起落控制系统一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型所提出的无人机起落控制系统一种实施例的示意框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1至图2所示，本实用新型所公开的起落控制系统包括设置在无人机1侧的磁体组件和设置在停机坪侧的磁场组件。具体来说，磁体组件为设置在无人机起落架与停机坪接触面上的永磁铁5。永磁铁5重量轻且具有稳定的磁性。磁场组件中包括设置在停机坪处的铁芯和缠绕在铁芯外部的通电线圈2。对于设置在车顶等特殊环境中的磁场组件，通电线圈2设置在华司之中，避免底部磁泄漏对其它物品的影响。通电线圈2通电后在无人机侧形成磁场。由于停机坪侧的磁场强度远大于永磁铁5形成的磁场的磁场强度，所以基本可以认为对于无人机来说，磁场组件生成的磁场是一个均匀的磁场，磁场作用于无人机的力平衡稳定，不会使无人机出现倾翻或坠落的现象。

通电线圈2通入电流后，磁场组件在停机坪侧形成的磁场是一个支撑磁场，产生作用于无人机的推力。在起飞的过程中，支撑磁场产生的推力与飞机起飞时作用于无人机的升力形成合力，补充机翼旋转产生的升力，从而降低无人机起飞过程中的能耗。而在降落的过程中，由于无人机自身的重量较轻，在飞行速度较高时垂直降落，升力降低很快。为避免降落时出现坠机、支撑磁场作用于无人机的推力与作用于无人机的空气阻力形成合力，使无人机受力均匀平衡。

本实施例所述的无人机起落控制系统中，在无人机侧设置有测量单元，测量单元包括转速测量装置6和红外测距装置7，在停机坪侧设置有信号收发单元10和电流调节电路9。转速测量装置检测无人机机翼的转速并输出转速检测信号，红外测距装置7检测无人机和停驻位置的距离并输出距离检测信号。信号收发单元10接收转速测量装置6生成的转速检测信号和红外测距装置7生成的距离检测信号。

具体来说，无人机1接收遥控器的起飞指令并输出起飞信号，信号收发单元10接收起飞信号，电流调节电路9输出电信号控制通电线圈2中通入正向电流。此时无人机1的机翼不旋转，无人机的升力为零。正向电流形成的支撑磁场产生作用于无人机的向上推力。电流调节电路9控制通电线圈2中通入的正向电流持续增大，直至向上推力等于无人机1的重力时，通入通电线圈2上的正向电流最大，无人机1与停机坪之间形成空气间隙，呈磁悬浮状态。无人机1与停机坪之间形成空气间隙后，红外测距装置7生成无人机1与停机坪之间距离的距离检测信号并反馈至信号收发单元10。

信号收发单元10接收距离检测信号并反馈动作信号至无人机，无人机机翼开始转动，信号收发单元10接收转速测量装置6生成的转速检测信号并反馈动作信号至无人机。也可以在红外测距装置7检测无人机1和停机坪之间距离检测信号为某一特定距离值时控制无人机机翼开始转动，优选为0.5米以提高安全性。无人机机翼开始转动后，电流调节电路9控制通入通电线圈2中的正向电流随无人机机翼旋转转速的增加而减小。当无人机机翼的旋转转速等于设定转速时，电流调节电路9输出电信号控制通入通电线圈2中的电流下降为零。此时，停机坪侧产生的支撑磁场消失，无人机1按原有的控制模式运行。

无人机1准备降落时，遥控器发出降落指令。无人机1接收降落指令并输出降落信号，信号收发单元10接收降落信号。根据红外测距装置7生成的无人机1与停驻位置之间的距离检测值判断无人机1是否属于可降落的范围内。可降落的范围是指停机坪上以预设停驻位置为圆心，特定距离为半径限定的一个特定区域。如果无人机1属于可降落的范围内，则保持无人机机翼转速不变，电流调节电路9在通电线圈2中通入反向电流，以形成吸引磁场，直至无人机1处于预设位置的正上方。这样即使对于看不到具体无人机1位置的用户来说，可以使无人机1被准确的牵引到设定的停驻位置的正上方。当无人机1处于预设位置的正上方时，红外接收装置8接收到红外测距单元7发出的红外信号，表示无人机1处于停驻位置的正上方，可以降落，便于看不到具体无人机1位置的用户进行操作。红外接收装置8的宽度略大于红外测距单元7的宽度，允许有一定的停机误差。

随后，电流调节电路9输出电信号在通电线圈2中通入正向电流并持续增大正向电流。同时，转速测量装置6继续反馈无人机1的转速检测信号至电流调节电路9。正向电流优选随时间变化对数增加，根据对数函数的特性，一开始支撑磁场的强度最大，因此作用于无人机1的推力最大，用于和降落过程中的阻力形成合力平衡降落过程中的升力损失；支撑磁场的强度增加速度随时间减缓，使无人机接近预定停驻位置时受到的推力最大且稳定，直至无人机机翼转速降低为零且红外测距装置检测无人机1与停机坪之间的距离为零。电流调节电路9控制停止对通电线圈2供电，支撑磁场消失，实现无人机的平稳降落。

控制系统还包括设置在无人机1中的储能装置11和充电线圈3，充电线圈3设置在无人机起落架上。无人机1处于飞行状态时，储能装置11与充电线圈3断开。当无人机1停驻在停机坪上时，储能装置11与充电线圈3电连接，电流调节电路9在通电线圈2中通入充电电流，磁场组件在停机坪侧产生变化的充电磁场。通过不断变化的磁场，使得充电线圈3中出现感应电流，得到符合无人机1电源规格的电动势，实现对无人机1的无线充电。

本实用新型上述实施例所公开的无人机起落控制系统，在无人机的起飞和降落过程中通过改变通电线圈的电流，形成均匀的磁场，产生作用于无人机的推力，补充起飞和降落过程中的无人机的升力或作用于无人机的阻力，提高了无人机的安全性能，降低了无人机的使用能耗，延长了无人机的使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无人机起落控制系统，其特征在于，包括：

设置在无人机侧的磁体组件和设置在停机坪侧的磁场组件；所述磁场组件中设置有通电线圈；

所述通电线圈中通入电流，所述磁场组件在停机坪侧产生支撑磁场，形成作用于无人机的推力；所述推力与无人机起飞或降落过程中的升力形成合力，以补充起落过程中无人机的升力或作用于无人机的阻力。

2.根据权利要求1所述的无人机起落控制系统，其特征在于，还包括设置在无人机侧的测量单元；所述测量单元包括转速测量装置和距离测量装置，所述转速测量装置检测无人机机翼的转速并输出检测信号，所述距离测量装置测量无人机与停驻位置的距离并输出检测信号。

3.根据权利要求2所述的无人机起落控制系统，其特征在于，还包括设置在停机坪侧的信号收发单元，所述信号收发单元接收所述测量单元输出的转速检测信号和距离检测信号。

4.根据权利要求3所述的无人机起落控制系统，其特征在于，还包括设置在停机坪侧的电流调节电路；无人机起飞时，电流调节电路输出电信号在所述通电线圈中通入正向电流并持续增大，所述支撑磁场产生作用于无人机的向上推力；支撑磁场作用于无人机的推力等于无人机的重力时，无人机与停机坪之间形成空气间隙。

5.根据权利要求4所述的无人机起落控制系统，其特征在于，所述距离测量装置检测无人机与停驻位置之间的距离并输出距离检测信号；所述信号收发单元接收所述距离检测信号；所述信号收发单元接收所述转速测量装置输出的转速检测信号；通入所述通电线圈的正向电流随无人机机翼转速增加而减小。

6.根据权利要求5所述的无人机起落控制系统，其特征在于，无人机降落时，电流调节电路输出电信号在所述通电线圈中通入正向电流并持续增大；无人机降落在停驻位置上，电流调节电路输出电信号使所述通电线圈中的电流为零。

7.根据权利要求6所述的无人机起落控制系统，其特征在于，还包括设置在无人机中的储能装置和设置在所述无人机起落架上的充电线圈，储能装置和充电线圈电连接；当无人机处于飞行状态时，储能装置与充电线圈断开；当无人机停驻在停机坪上时，所述通电线圈中通入充电电流，所述磁场组件在停机坪侧产生变化的充电磁场，储能装置与充电线圈连接为储能装置充电。

8.根据权利要求7所述的无人机起落控制系统，其特征在于，所述距离测量装置包括设置在无人机上的红外测距装置和设置在停机坪侧的红外接收装置；所述红外接收装置的宽度大于红外测距装置宽度。

9.根据权利要求8所述的无人机起落控制系统，其特征在于，所述磁体组件包括永磁铁，所述永磁铁设置在无人机起落架与停机坪的对应接触面上。

10.根据权利要求9所述的无人机起落控制系统，其特征在于，所述磁场组件包括设置在停机坪处的铁芯，所述通电线圈缠绕在所述铁芯外部。