用于飞行器平衡降落的控制方法与控制系统与流程

本发明属于飞行器控制技术领域，特别是涉及一种用于飞行器平衡降落的控制方法与控制系统。

背景技术：

现有的飞行器，尤其是无人机的应用越来越广泛，飞行器可在空中运行时采集数据，包括灾情监视、交通巡逻、治安监控等，为用户提供重要的情报。然而，传统的飞行器降落时，由于地形的不平整使得飞行器降落到地面时无法平衡着落，导致飞行器摔倒或者损坏的问题。

因此，现有的飞行器降落技术存在着地形的不平整使得飞行器降落到地面时无法平衡着落，导致飞行器摔倒或者损坏的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于飞行器平衡降落的控制方法与控制系统，旨在解决现有的飞行器降落技术存在着地形的不平整使得飞行器降落到地面时无法平衡着落，导致飞行器摔倒或者损坏的问题。

本发明提供了一种用于飞行器平衡降落的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

a.当所述飞行器降落至离地面预设高度时，发射多束激光脉冲微波至所述地面；

b.根据多束所述激光脉冲微波经所述地面反射后被接收的时间差，获取所述地面的平整度；

c.根据所述地面的平整度，调节相对应的可收放液压伸缩杆的长度，以使所述飞行器水平着陆。

本发明还提供了一种用于飞行器平衡降落的控制系统，所述控制系统包括：

激光发射模块，用于当所述飞行器降落至离地面预设高度时，发射多束激光脉冲微波至所述地面；

平整度获取模块，用于根据多束所述激光脉冲微波经所述地面反射后被接收的时间差，获取所述地面的平整度；

调节模块，用于根据所述地面的平整度，调节相对应的可收放液压伸缩杆的长度，以使所述飞行器水平着陆。

综上所述，本发明提供了一种用于飞行器平衡降落的控制方法与控制系统，该控制方法包括以下步骤：a.当飞行器降落至离地面预设高度时，发射多束激光脉冲微波至地面；b.根据多束激光脉冲微波经地面反射后被接收的时间差，获取地面的平整度；c.根据地面的平整度，调节相对应的可收放液压伸缩杆的长度，以使飞行器水平着陆。由此实现了飞行器在复杂不平整地形安全降落修整，以使飞行器水平着陆，避免了飞行器摔倒或者损坏，将风险和损失降低到最小化，因此解决了现有的飞行器降落技术存在着地形的不平整使得飞行器降落到地面时无法平衡着落，导致飞行器摔倒或者损坏的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于飞行器平衡降落的控制方法的步骤流程图。

图2为本发明实施例提供的一种用于飞行器平衡降落的控制方法中步骤s103的具体步骤流程图。

图3为本发明另一实施例提供的一种用于飞行器平衡降落的控制系统的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种用于飞行器平衡降落的控制方法与控制系统，可实现飞行器在复杂不平整地形安全降落修整，以使飞行器能在危急情况下随时随地降落，从而解决以往飞行器降落时对地形平整度的严苛要求，将危急情况下所能造成的风险和损失降低到最小化。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的一种用于飞行器平衡降落的控制方法的步骤流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

上述一种用于飞行器平衡降落的控制方法，包括以下步骤：

s101.当飞行器降落至离地面预设高度时，发射多束激光脉冲微波至地面；

所述预设高度的范围值为1cm-15cm，即是当飞行器降落至离地面1cm-15cm时，通过电子测距传感器发射多束激光脉冲微波至地面。其中，电子测距传感器包括红外脉冲发射器、综合传感器、两条红黑正负极电源线以及白色/黄色信号输出线,电子测距传感器是利用“飞行时间法”即“flyingtime”的原理对物体间距离进行监测的一种传感器，通过发射特别短的脉冲，并测量此脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过时间间隔来计算与物体间的距离。

s102.根据多束激光脉冲微波经地面反射后被接收的时间差，获取地面的平整度；

所述地面的平整度具体包括：所述地面与水平面的倾斜角度或者是多束所述激光脉冲微波对应的地面多个点的高度差。由于飞行器会设置多个伸缩杆着陆，例如：无人机要么是设置四个伸缩杆着陆，要么是设置平行的两组支架(归根结底也是由多个伸缩杆组成)进行着陆；通过计算多束激光脉冲微波经地面反射后被接收的时间差，可得出多个激光脉冲微波对应的地面多个点的高度差或者得出地面与水平面的倾斜角度，以便于对飞行器的多个伸缩杆进行调节设置。

其中，计算多个点的高度差的算法如下：

如果光以速度c在空气中传播在a、b两点间往返一次所需时间为t，则a、b两点间距离d可用下列表示：

d＝ct/2

式中：d为测站点a、b两点间距离；c为速度；t为光往返a、b一次所需的时间。由上式可知，通过测量光传播的时间t就可以测量a、b两点间的距离。通过对多个对应的点进行计算，即可得出高度差或者换算为倾斜角度。

s103.根据地面的平整度，调节相对应的可收放液压伸缩杆的长度，以使飞行器水平着陆。

上述调节相对应的所述可收放液压伸缩杆的长度具体包括：

当液压缸内柱塞所受的压力大于柱塞的外载荷压力时，柱塞往液压缸出口的方向运动，以使可收放液压伸缩杆拉伸；

当液压缸内柱塞所受的压力小于柱塞的外载荷压力时，柱塞往液压缸出口的相反方向运动，以使可收放液压伸缩杆收缩。

由此，对多个可收放液压伸缩杆进行了相应的调整之后，使得飞行器在不平整的地面也能水平着陆，不致于摔倒或者损坏，避免了不必要的损失。

图2示出了本发明实施例提供的一种用于飞行器平衡降落的控制方法中步骤s103的具体步骤流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

上述步骤s103具体还包括以下步骤：

s1031.根据地面的平整度，生成距离数据信号并传输给液压伺服控制系统；

所述液压伺服控制系统由数字信号处理器作为核心来实现复杂的数字控制算法实现数字化、智能化，电源输出线由正负极线、地线组成。数字信号处理器将接收到的信号通过算法处理后传输给驱动电路，以使驱动电路根据接受到的信号来控制电流输出大小和电压的大小。

s1032.根据距离数据信号，控制驱动电路调节电流的大小和电压的大小并将电信号传输给伺服电机；

上述驱动电路功率模块指智能功率模块(ipm)为核心，而伺服电机在自动控制系统中作为执行元件，具有高灵敏度、机电时间常数小、线性度高等特点，将接收的电流信号转换为电机轴上的角位移或角速度输出。

s1033.伺服电机根据电信号执行转动方向，并调节相对应的可收放液压伸缩杆的长度，以使飞行器水平着陆。

可收放液压伸缩杆可设置为自动伸缩调节，由伺服电机进行控制。其中，伺服电机的工作原理为：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。其内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。

图3示出了本发明另一实施例提供的一种用于飞行器平衡降落的控制系统的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

上述一种用于飞行器平衡降落的控制系统，包括：

激光发射模块10，用于当飞行器降落至离地面预设高度时，发射多束激光脉冲微波至地面；

所述预设高度的范围值为1cm-15cm，即是当飞行器降落至离地面1cm-15cm时，通过电子测距传感器发射多束激光脉冲微波至地面。其中，电子测距传感器包括红外脉冲发射器、综合传感器、两条红黑正负极电源线以及白色/黄色信号输出线,电子测距传感器是利用“飞行时间法”即“flyingtime”的原理对物体间距离进行监测的一种传感器，通过发射特别短的脉冲，并测量此脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过时间间隔来计算与物体间的距离。

平整度获取模块20，用于根据多束激光脉冲微波经地面反射后被接收的时间差，获取地面的平整度；

所述地面的平整度具体包括：所述地面与水平面的倾斜角度或者是多束所述激光脉冲微波对应的地面多个点的高度差。由于飞行器会设置多个伸缩杆着陆，例如：无人机要么是设置四个伸缩杆着陆，要么是设置平行的两组支架(归根结底也是由多个伸缩杆组成)进行着陆；通过计算多束激光脉冲微波经地面反射后被接收的时间差，可得出多个激光脉冲微波对应的地面多个点的高度差或者得出地面与水平面的倾斜角度，以便于对飞行器的多个伸缩杆进行调节设置。

其中，计算多个点的高度差的算法如下：

如果光以速度c在空气中传播在a、b两点间往返一次所需时间为t，则a、b两点间距离d可用下列表示：

d＝ct/2

式中：d为测站点a、b两点间距离；c为速度；t为光往返a、b一次所需的时间。由上式可知，通过测量光传播的时间t就可以测量a、b两点间的距离。通过对多个对应的点进行计算，即可得出高度差或者换算为倾斜角度。

调节模块30，用于根据地面的平整度，调节相对应的可收放液压伸缩杆的长度，以使飞行器水平着陆。

上述调节相对应的所述可收放液压伸缩杆的长度具体包括：

当液压缸内柱塞所受的压力大于柱塞的外载荷压力时，柱塞往液压缸出口的方向运动，以使可收放液压伸缩杆拉伸；

当液压缸内柱塞所受的压力小于柱塞的外载荷压力时，柱塞往液压缸出口的相反方向运动，以使可收放液压伸缩杆收缩。

由此，对多个可收放液压伸缩杆进行了相应的调整之后，使得飞行器在不平整的地面也能水平着陆，不致于摔倒或者损坏，避免了不必要的损失。

作为本发明另一实施例，上述调节模块具体还包括：

距离数据信号生成单元，用于根据地面的平整度，生成距离数据信号并传输给液压伺服控制系统；

所述液压伺服控制系统由数字信号处理器作为核心来实现复杂的数字控制算法实现数字化、智能化，电源输出线由正负极线、地线组成。数字信号处理器将接收到的信号通过算法处理后传输给驱动电路，以使驱动电路根据接受到的信号来控制电流输出大小和电压的大小。

电信号处理单元，用于根据距离数据信号，控制驱动电路调节电流的大小和电压的大小并将电信号传输给伺服电机；

上述驱动电路功率模块指智能功率模块(ipm)为核心，而伺服电机在自动控制系统中作为执行元件，具有高灵敏度、机电时间常数小、线性度高等特点，将接收的电流信号转换为电机轴上的角位移或角速度输出。

执行单元，用于伺服电机根据电信号执行转动方向，并调节相对应的可收放液压伸缩杆的长度，以使飞行器水平着陆。

可收放液压伸缩杆可设置为自动伸缩调节，由伺服电机进行控制。其中，伺服电机的工作原理为：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。其内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。

综上所述，本发明实施例提供了一种用于飞行器平衡降落的控制方法与控制系统，该控制方法包括以下步骤：a.当飞行器降落至离地面预设高度时，发射多束激光脉冲微波至地面；b.根据多束激光脉冲微波经地面反射后被接收的时间差，获取地面的平整度；c.根据地面的平整度，调节相对应的可收放液压伸缩杆的长度，以使飞行器水平着陆。由此实现了飞行器在复杂不平整地形安全降落修整，以使飞行器水平着陆，避免了飞行器摔倒或者损坏，将风险和损失降低到最小化，因此解决了现有的飞行器降落技术存在着地形的不平整使得飞行器降落到地面时无法平衡着落，导致飞行器摔倒或者损坏的问题。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的步骤或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。