一种基于激光驾束的无人机回收系统的制作方法

本发明涉及无人机回收技术领域，特别是一种基于激光驾束的无人机回收系统，用于引导无人机自主精确着舰/着陆。

背景技术：

目前无人机典型的自动回收导引技术有：雷达导引、遥测设备导引和GPS组合导引。

雷达导引是在能见度极差的情况下提供类似于光学成像的高分辨率图像，把测得的雷达成像信息与储存的无人机数字图像信息进行辨识就可确定无人机的实时位置，当无人机偏离预定航线时，地面站发出控制指令使无人机按照预定回收航线飞行，雷达导引存在不足之处：一是定位精度受限于雷达的定向精度；二是机载航向陀螺也存在随飞行距离增大的积累误差；三是回收需采用地面雷达站，使用范围受到限制，且价格昂贵。

遥测设备导引是使用地面无线电遥测设备测得无人机姿态、距离以及高度，利用无人机的姿态、距离和高度确定无人机飞行参数，当无人机偏离航线时，通过遥控系统，将无人机引向预定地点，遥测导引的缺点是受地面测量设备精度的限制，只适合近程使用，远距离定位具有无线电信号延时。

GPS组合导引系统有：GPS/INS组合导航、DGPS/SINS/RA组合导引系统，这种导引方式存在的不足之处：民用精度差，特别是无人机舰载导航方面，军用方面战时信号受干扰。

综上所述，现有的无人机回收系统由于其采用的导引技术固有的缺陷，使得舰上无人机回收的事故率高，且系统复杂，在无人机的回收过程中存在较大安全隐患，不但会造成无人机本身的损坏，还有可能因无人机的摔机而导致舰上装置以及飞行甲板的损坏。

技术实现要素：

针对现有无人机回收技术的缺点，本发明采取的技术方案是：一种基于激光驾束的无人机回收系统，该系统在无人机回收全程无需任何人工干预，而且引导信号具有精度高、不受电磁干扰、可靠性高、低成本等特点，可以大大降低无人机着舰/着陆的事故率。

为实现上述目的，本发明提出了基于激光驾束的无人机回收系统，其包括激光引导光束发射系统和激光引导光束接收系统。

所述激光引导光束发射系统位于无人机着舰/着陆的目标位置，其包括伺服系统、激光器、引导光束形成装置，伺服系统用于调整激光引导光束的空间指向，引导光束形成装置包括准直光学系统和变焦光学系统，变焦光学系统的作用是实现激光引导光束发散角的在要求范围内的连续调节确保在导引范围内的光斑大小保持恒定。

所述的激光引导光束接收系统位于回收的无人机上，其包括接收光学系统、探测器、信号处理单元、与无人机的通信单元，接收光学系统用于汇聚激光信号，探测器根据光斑能量输出相应光电流，信号处理电路对探测器输出光电流进行放大和解算，形成偏差信号经通信单元与机载系统进行通信。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的基于激光驾束的无人机回收系统在引导无人机准确着舰/着陆的同时，还具有以下优点：激光导引方法不受周围电磁环境的干扰，可靠性高，光学导引系统的结构简单，对信号处理单元硬件的要求较低。

附图说明

图1 为本发明的基于激光驾束的无人机回收系统引导示意图。1、激光引导光束发射系统、2是激光束/引导场、3是无人机，4是激光引导光束接收系统，5是降落面。

图2为本发明的基于激光驾束的无人机回收系统组成和连接关系示意图。

具体实施方式

为了更好地说明本发明涉及的激光驾束无人机回收系统，下面结合附图及实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明公开基于激光驾束的无人机回收系统，其激光引导光束发射系统和激光引导光束接收系统，激光引导光束发射系统包括伺服系统、激光器、引导光束形成装置，激光引导光束接收系统包括接收光学系统、探测器、信号处理单元以及和无人机飞行控制系统通信的通信单元；

所述的激光引导光束发射系统位于无人机着陆目标位置，激光引导光束发射系统的伺服系统的俯仰调节范围为0°~30°，引导光束形成装置包括准直光学系统和变焦光学系统，用于输出能量均匀且发散角连续可调的激光引导光束。

所述的激光引导光束接收系统位于无人机上，激光引导光束接收系统为接收光学系统并在光电探测器光敏面上成像，探测器四个象限输出的相电流的大小和各象限所接收的激光能量成正比，信号处理单元的作用是对探测器输出的相电流进行放大，并进行相应的解算，输出无人机相对于引导光束光轴的横向和纵向偏差，偏差信号经通信单元与无人机飞行控制系统进行通信。

使用基于激光驾束的无人机回收系统回收无人机的方法，结合附图2，包括以下四个步骤：

在无人机回收之前，通过无人机地面监控系统可知道要回收无人机的位置，通过伺服系统来调节激光器的光轴指向，使激光光束指向无人机。

激光器根据地面控制计算机指令启动激光器，激光器发出一束极窄的光，经准直光学系统和变焦光学系统，形成发散角在一定范围内连续可调的激光引导光束，确保无人机处激光光束的横截面半径为定值。

无人机上的激光接收器接收到激光引导信号，经接受光学系统聚焦，在四象限探测器上形成一个近似圆形的激光光斑探测器四个独立的光电二极管都能接收到一定的光能量，并输出一定的相电流，输出电流的大小和每个二极管（光敏器件）上的入射激光能量成比例。

信号处理电路对探测器输出的相电流进行放大，并进行相应的解算，得出无人机位置和光轴的横向和纵向航偏差，并通过通信单元发送给无人机的飞行控制系统，通过控制无人机的舵机来实现引导无人机精确着舰/着陆。

本发明所提出的技术方案利用激光驾束对无人机着舰/着陆实施导引，该系统具备导引导精度高，抗干扰能力强，控制简单等特点，具有较为广阔的预期应用前景和较好的预期应用效果。

以上对本发明所提供的基于激光驾束的无人机回收系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。