用于无人飞行器运载工具的跟随系统的制作方法_2

文档序号:9646228阅读:来源:国知局
行操作的军用飞行器。因此,第二飞行器提供通信链路到地面上的通信单元。第二飞行器可包括第二计算元件,第二计算元件经由第二通信单元从地面通信单元接收信息以便导航第二飞行器。第二飞行器的第二计算单元还可从第一飞行器的第一通信单元接收此信息。该信息至少包括航点的位置的坐标。在优选的实施例中,该信息包括若干航点的位置的坐标。由于这些航点可描述第一飞行器的飞行路线,第二飞行器的第二计算元件可导航第二飞行器以便跟随第一飞行器。
[0014]根据本发明的另一实施例,第一飞行器适于确定多个航点的位置的坐标,该多个航点相对于参考系统确定。其中,该多个航点中的每个航点一起限定第一飞行器的飞行轨迹。
[0015]其中每个航点之间的相对距离可为相同的。但是也可能其中每个航点之间的相对距离是变化的。第一飞行器的飞行轨迹可由任意数量的航点来描述。第一飞行器的飞行轨迹的精确度描述的越高,越多的航点用于限定第一飞行器的飞行轨迹。然而,该飞行轨迹可为第二飞行器在其从航点导航到航点时所沿着飞行的路径。参考系统可为WGS 84系统、飞行器坐标系统或惯性系统。
[0016]根据本发明的另一实施例,第一飞行器适于确定该多个航点中的每个航点的时间值。
[0017]这样,第一飞行器(例如第一飞行器的第一计算元件)在不同的时间点确定描述航点的位置的四个维度。获知了第一飞行器飞过不同的航点所处的时间,有可能确定第一飞行器的速度。当带有适当的时间值的若干航点的位置的坐标传送到第二通信单元时,第二飞行器的第二计算单元便可处理此数据以便导航到该若干航点的位置,并使第二飞行器的速度适配第一飞行器的速度。然而,在多数情况下,第一飞行器的速度可适配第二飞行器的速度,这在第二飞行器的能力或性能受限时可能是必需的。
[0018]根据本发明的另一实施例,第二飞行器适于在第一飞行器和第二飞行器的飞行操作期间跟随第一飞行器的飞行轨迹。
[0019]因此,即使在第二飞行器的飞行操作期间中断或丢失到地面向导的数据链路或通信,仍有可能导航第二飞行器。当将第二飞行器导航到预定的航点时,第一飞行器也可处于飞行操作中。由于第一飞行器和第二飞行器之间的距离在两个飞行器的飞行操作期间可任意调整,有可能在第一飞行器和第二飞行器之间使用受限于短距离通信的数据链路或通信手段。换句话说,可使用具有最大范围的通信手段,因为第一飞行器可接近第二飞行器直到两个飞行器足够接近使得所选择的通信手段正常工作。
[0020]根据本发明的另一实施例,第一飞行器还包括第一处理单元。第一处理单元可包括计算元件,例如第一计算元件。第一处理单元适于基于从第二通信单元发送到第一通信单元的信号来确定第二飞行器的位置。
[0021]可相对于任何坐标或参考系统(例如像WGS 84、惯性系统或飞行器系统)确定第二飞行器的位置。例如,从第二通信单元发送的信号可由天线接收。因此,第一通信单元可包括能在主动模式和/或被动模式下操作的雷达。雷达可包括电子式可操纵天线。第一飞行器的雷达可从第二飞行器接收信息。因此,第一飞行器的雷达可适于覆盖在第一飞行器的后方的某些角扇区。例如,雷达的定向可在垂直和/或水平方向上在50度内调整。雷达可因此可旋转地安装在第一飞行器中。
[0022]根据本发明的另一实施例,该信号为编码信号。第一飞行器的第一处理单元适于解码从第二通信单元发送到第一通信单元的编码信号。
[0023]编码该信号可防止将第二飞行器(例如无人飞行器)的信息传送给未经授权的访问。换句话说,首先,第一飞行器在开始与第二飞行器进行通信之前必须验证它的身份。验证第一飞行器的身份之后,第一通信单元可接收从第二飞行器的第二通信单元发送的信号,该信号可包括关于第二飞行器的位置的信息。还可能的是,在验证之后,第一通信单元请求第二飞行器的身份,使得可确保第一飞行器正在跟踪或与之通信的是正确的飞行器。
[0024]提供编码信号需要加密代码,这是建立第一飞行器和第二飞行器之间的链路所必需的。加密代码可能是安全性相关的并且可能需要特定过程的建立以便提供第一飞行器和第二飞行器之间的信息传送。
[0025]根据本发明的另一实施例,第一处理单元适于确定第二飞行器的操作数据,该操作数据选自包括速度、高度和负载因数的组。
[0026]利用该数据,可确定第二飞行器的飞行包线。然而,基于飞行器类型和通过健康监测状态传送的第二飞行器可能的退化或性能下降(这将稍后说明),飞行包线也可为事先已知的。飞行包线经由向导显示器提供给第一飞行器的向导。第一飞行器的向导然后可使第一飞行器的操作数据适配第二飞行器的操作数据。换句话说,第一飞行器的性能可适配第二飞行器(例如无人飞行器)的性能。例如,第一飞行器的速度可适配第二飞行器的速度使得第二飞行器能跟随第一飞行器。因此,有可能的是,第一飞行器的向导手动地适配第一飞行器的飞行特征或操作数据以及第二飞行器的飞行特点或操作数据。还有可能是,这种适配过程可由例如第一飞行器的第一计算元件自动地进行。例如,操作数据可包括飞行器的速度和高度。
[0027]根据本发明的另一实施例,第一飞行器还包括显示器,其中,该显示器适于至少显示第二飞行器的操作数据。
[0028]因此,第一飞行器和第二飞行器之间的高度、范围,第一飞行器和第二飞行器两者的速度和飞行包线可显示在第一飞行器的显示器上。这样,关于飞行特征的显示信息(例如第一飞行器和/或第二飞行器的操作数据)可有助于向导适配第一飞行器的飞行特征(例如操作数据)与第二飞行器的飞行特征。
[0029]根据本发明的另一实施例,相对于地球参考系统确定第二飞行器的位置。例如,相对于WGS 84系统确定第二飞行器的位置。还有可能相对于飞行器系统或惯性系统确定第二飞行器的位置。该位置可借助于笛卡尔坐标、球面坐标或柱面坐标确定。然而,第二飞行器利用主动模式和被动模式下的雷达来定位或作为备选通过用于测量角方向和范围的任何其他装置来定位。例如,可在本地参考框架中(例如像飞行器系统或惯性系统)定位第二飞行器,其中,本地参考系统可用作定位的计算中的中间步骤。这样的中间步骤随后可为第二飞行器的最终定位,该最终定位相对于全球定位系统(例如像世界测地系统1984 (WGS84))进行。
[0030]根据本发明的另一实施例,第一通信单元包括雷达,该雷达在被动模式下适于接收从第二通信单元发送的航标信号,使得可确定第二飞行器相对于第一飞行器的角位置。
[0031]第一通信单元和雷达还可为分开的构件,其可互相连接或连接到计算元件,例如,雷达在空间上与第一通信单元分开。雷达可在第一飞行器内可旋转地布置,使得来自第二飞行器的信号可由雷达接收。雷达可为第一飞行器的第一通信单元的一部分。为了从第二通信单元接收信号,可旋转地安装在第一飞行器内的雷达可被引导到不同的方向。在被动模式下,雷达检测和跟踪由第二飞行器发送的协同信号(例如航标信号),以便确定第二飞行器相对于第一飞行器的角方向。协同信号由被跟踪的飞行器(例如第二飞行器)有意地发送。可相对于第一飞行器的飞行器坐标系统通过第二飞行器的位置来限定第二飞行器相对于第一飞行器的角位置。还可相对于地球参考系统(例如WGS 84)来确定第二飞行器相对于第一飞行器的角位置。还可通过蒙皮回波而不是跟踪航标信号来确定第二飞行器的角位置或定位。因此,雷达可在主动模式下工作。
[0032]根据本发明的另一实施例,第一通信单元包括雷达,该雷达在主动模式下适于接收从第二通信单元发送的信号或在第二飞行器处反射的信号,使得可确定第一飞行器和第二飞行器之间的范围。由主动模式下的雷达接收的信号可为蒙皮回波。当第二飞行器由第一飞行器的主动模式下的雷达照到时,第二飞行器的蒙皮回波可为非协同信号。蒙皮回波可为从第二飞行器反射回到第一飞行器的信号。
[0033]该范围描述第一飞行器和第二飞行器之间的距离。借助于第二飞行器相对于第一飞行器的范围和角方向这两项,可进行第二飞行器的定位。因此,在两个飞行器的飞行操作期间可确定跟随第一飞行器的第二飞行器的当前位置。蒙皮回波可为这样的信号,该信号在第一飞行器的雷达处开始,
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