基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的系统及方法与流程

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的系统及方法。

背景技术：

无人机正在成为现代高科技生活中越来越不可或缺的设备，并且被广泛应用于军事、工农业、民用等多个领域，在侦查勘探、防灾救援、农业植保、空中拍摄等多个应用领域发挥着重要作用；而无人机在部分领域的应用中，其发射阶段往往被认为是最困难的阶段之一，各国对无人机的起飞发射作了大量研究和尝试。

目前，无人机的发射一般为通过自身启动飞行的方式进行或地面弹射起飞的方式进行，但该种方式对无人机的续航能力与飞行速度都有着极高的要求，均需要无人机消耗自身能源、动力爬升到需要的飞行高度，在一些续航要求高的应用场景中，目前的发射方式无法保证无人机任务的顺利完成。

因此，如何设计一种避免无人机在进行任务前已消耗掉大部分能源的发射方式，是亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的系统及方法，该系统及方法可靠性高且适用性强，方便且精确地实现了对无人机的快速且高效的发射，避免了无人机在进行任务前的能源的无用消耗，进而保证了无人机执行任务的可靠性和完整性。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的系统，所述系统包括：通信连接的控制中心和平流层飞艇；

所述控制中心用于向所述平流层飞艇发送控制指令，以及用于接收所述平流层飞艇的状态确认信息；

所述平流层飞艇飞行或悬停在临近空间内的预设位置范围内；

所述平流层飞艇上设有电磁弹射装置，所述电磁弹射装置用于将无人机按预定的方向和速度弹射至所述平流层飞艇的外部。

进一步的，所述电磁弹射装置设置在所述平流层飞艇的底部，且与所述平流层飞艇的内部连通。

进一步的，所述电磁弹射装置的内部包括连通的弹射区域和等候区域，以及，水平设置所述弹射区域和等候区域上的传送设备；

所述传送设备用于将所述等候区域的无人机传送至所述弹射区域。

进一步的，所述控制中心为设置在地面上的基站。

进一步的，所述控制中心包括均与所述平流层飞艇通信连接的监控单元、信息接收单元及指令发送单元；

所述监控单元用于实时监控所述平流层飞艇及无人机；

所述信息接收单元用于接收所述平流层飞艇发送的状态确认信息；

所述指令发送单元用于向所述平流层飞艇发送控制指令。

进一步的，所述平流层飞艇内设有用于检测所述电磁弹射装置及其中的无人机的设备信息的检测单元。

另一方面，本发明还提供了一种根据所述的系统进行电磁弹射无人机的方法，所述方法包括：

飞行或悬停在临近空间内的所述平流层飞艇向所述控制中心发送状态确认信息；

所述控制中心根据所述状态确认信息调取无人机的任务规划信息，并根据所述任务规划信息生成弹射指令，其中，所述弹射指令包括所述无人机的任务规划路径；

所述控制中心将所述弹射指令发送至所述平流层飞艇；

所述平流层飞艇接收所述弹射指令，并获取所述弹射指令中的任务规划路径；

所述平流层飞艇根据所述任务规划路径确定姿态信息，并根据所述姿态信息调整弹射方向；

以及，所述平流层飞艇控制所述电磁弹射装置将无人机按所述任务规划路径中预设的方向和速度弹射至所述平流层飞艇的外部，使得所述无人机根据所述任务规划路径飞往预设的目标区域。

进一步的，所述飞行或悬停在临近空间内的所述平流层飞艇向所述控制中心发送状态确认信息，包括：

所述平流层飞艇根据接收所述控制中心发送的运行指令生成飞行路径，或调取自身预设的飞行路径；

所述平流层飞艇按照所述飞行路径飞抵预设位置范围内的临近空间内；

所述平流层飞艇检测所述电磁弹射装置及其中的无人机的设备信息；

以及，在确认所述电磁弹射装置及其中的无人机均准确就绪后，所述平流层飞艇向所述控制中心发送状态确认信息。

进一步的，所述方法包括：

所述控制中心实时监控所述平流层飞艇及无人机的设备状态及位置信息。

进一步的，所述平流层飞艇控制所述电磁弹射装置将无人机按所述任务规划路径中预设的方向和速度弹射至所述平流层飞艇的外部，之后还包括：

所述平流层飞艇向所述控制中心发送弹射完成信息。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的系统及方法，系统包括通信连接的控制中心和平流层飞艇；平流层飞艇上设有电磁弹射装置；方法包括飞行或悬停在临近空间内的平流层飞艇向控制中心发送状态确认信息；控制中心根据状态确认信息调取任务规划信息，并根据任务规划信息生成弹射指令；平流层飞艇发送弹射指令；以及，平流层飞艇根据弹射指令控制电磁弹射装置将无人机按预定的方向和速度弹射至平流层飞艇的外部，使得无人机根据预设路径飞往预设的目标区域。本发明可靠性高且适用性强，方便且精确地实现了对无人机的快速且高效的发射，避免了无人机在进行任务前的能源的无用消耗，进而保证了无人机执行任务的可靠性和完整性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明的一种基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的系统的结构示意图。

图2是本发明的一种基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的方法的流程示意图。

图3是本发明的基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的方法中步骤100的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本发明的实施例一公开了一种基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的系统的具体实施方式，参见图1，该系统具体包括如下内容：

通信连接的控制中心和平流层飞艇；所述控制中心用于向所述平流层飞艇发送控制指令；所述平流层飞艇飞行或悬停在临近空间内的预设位置范围内；所述平流层飞艇上设有电磁弹射装置，所述电磁弹射装置用于将无人机按预定的方向和速度弹射至所述平流层飞艇的外部；所述电磁弹射装置设置在所述平流层飞艇的底部，且与所述平流层飞艇的内部连通。

在上述描述中，所述电磁弹射装置的内部包括连通的弹射区域和等候区域，以及，水平设置所述弹射区域和等候区域上的传送设备；所述传送设备用于将所述等候区域的无人机传送至所述弹射区域；所述控制中心为设置在地面上的基站；所述控制中心包括均与所述平流层飞艇通信连接的监控单元、信息接收单元及指令发送单元；所述监控单元用于实时监控所述平流层飞艇及无人机；所述信息接收单元用于接收所述平流层飞艇发送的状态确认信息；所述指令发送单元用于向所述平流层飞艇发送控制指令；所述平流层飞艇内设有用于检测所述电磁弹射装置及其中的无人机的设备信息的检测单元；飞行或悬停在临近空间内的所述平流层飞艇向所述控制中心发送状态确认信息；所述控制中心根据所述状态确认信息调取任务规划信息，并根据所述任务规划信息生成弹射指令；所述平流层飞艇发送所述弹射指令；所述平流层飞艇根据所述弹射指令控制所述电磁弹射装置将无人机按预定的方向和速度弹射至所述平流层飞艇的外部，使得所述无人机根据预设路径飞往预设的目标区域，其中，临近空间平流层飞艇驻空于离地18km-50km的平流层高度范围内。

从上述描述可知，本发明的实施例可靠性高且适用性强，实现了对无人机的快速且高效的发射，避免了无人机在进行任务前的能源的无用消耗。

本发明的实施例二公开了一种基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的方法的具体实施方式，参见图2，该方法具体包括如下内容：

步骤100：飞行或悬停在临近空间内的所述平流层飞艇向所述控制中心发送状态确认信息。

步骤200：所述控制中心根据所述状态确认信息调取无人机的任务规划信息，并根据所述任务规划信息生成弹射指令。

在步骤200中，所述弹射指令包括所述无人机的任务规划路径。

步骤300：所述控制中心将所述弹射指令发送至所述平流层飞艇。

步骤400：所述平流层飞艇接收所述弹射指令，并获取所述弹射指令中的任务规划路径。

步骤500：所述平流层飞艇根据所述任务规划路径确定姿态信息，并根据所述姿态信息调整弹射方向。

步骤600：所述平流层飞艇控制所述电磁弹射装置将无人机按所述任务规划路径中预设的方向和速度弹射至所述平流层飞艇的外部，使得所述无人机根据所述任务规划路径飞往预设的目标区域。

在上述描述中，采用基于临近空间平流层飞艇进行电磁弹射无人机的技术；临近空间平流层飞艇驻空于离地18km-50km的平流层高度范围内，具有载重大、驻空时间长、覆盖范围广的特点，平流层飞艇平台作为低速运动平台，具备自身独特优势，弥补航空、航天不足；电磁无人机弹射是指无人机不启用自身的动力装置，而以电磁力为加速手段，靠发射器提供的动力获得足够的运动能量实施起飞的发射方式。具有很好的可控性，可以方便且精确地通过调节输出电流的大小来改变弹射能的大小，使电磁弹射器具有精确弹射从轻型到重型无人机的能力。

从上述描述可知，本发明的实施例能够方便且精确地实现了对无人机的快速且高效的发射，保证了无人机执行任务的可靠性和完整性。

在一种具体实现方式中，参见图3，上述方法中的步骤100具体包括如下内容：

步骤101：所述平流层飞艇根据接收所述控制中心发送的运行指令生成飞行路径，或调取自身预设的飞行路径。

步骤102：所述平流层飞艇按照所述飞行路径飞抵预设位置范围内的临近空间内。

步骤103：所述平流层飞艇检测所述电磁弹射装置及其中的无人机的设备信息。

步骤104：在确认所述电磁弹射装置及其中的无人机均准确就绪后，所述平流层飞艇向所述控制中心发送状态确认信息。

在一种具体实现方式中，上述方法还具体包括如下内容：

所述控制中心实时监控所述平流层飞艇及无人机的设备状态及位置信息。

在一种具体实现方式中，所述平流层飞艇根据所述弹射指令控制所述电磁弹射装置将无人机按预定的方向和速度弹射至所述平流层飞艇的外部，之后还具体包括如下包括：

所述平流层飞艇向所述控制中心发送弹射完成信息。

为进一步的说明本方案，本发明提供一种应用上述基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的系统实现基于临近空间平流层飞艇电磁弹射无人机的方法的具体应用例，如下：

地面控制中心将平流层飞艇发放至指定高度后，平流层飞艇定点或定区域悬停于临近空间高度；

平流层飞艇下方安装有电磁弹射系统，平流层飞艇对电磁弹射装置进行检测，电磁弹射装置准备就位具备发射能力后，向地面控制中心传输状态确认信息；

地面控制中心对平流层飞艇实时监控，收到电磁弹射装置状态确认信息后，即可根据任务需求实施任务规划；

地面控制中心根据规划，向平流层飞艇发送电磁弹射无人机指令；

平流层飞艇接收到指令后，即可启动电磁弹射装置实施无人机的弹射发放，无人机被弹出，并向任务目标区域飞行，无人机进行巡航飞行或目标区域内的巡飞，执行侦察任务或攻击任务；

平流层飞艇弹射系统发放就位后，平流层飞艇向地面控制中心确认状态，并等待二次弹射指令；

无人机执行任务目标后可返回地面控制中心。

从上述描述可知，本发明的应用实例采用平流层飞艇进行无人机电磁弹射起飞方式，使得无人机的飞行高度高，覆盖范围大，弥补了中小型无人机执行任务的半径小的缺点，而且降低了无人机被拦截的风险，而且飞艇空中投放降低了无人机飞行过程中发生故障的可能性，相比常规飞机机载投放更便捷，为无人机的发放提供新的手段，拓宽了无人机弹射的新应用领域，为无人机执行临近空间飞行任务方面具有重要意义。因此基于平流层飞艇发射无人机，两者可以互为补充、相互结合共同执行对目标侦察或者执行任务的方式，发挥各自优势，弥补飞艇自身机动性能低、无人机执行任务半径小的劣势。

以上实施例仅用于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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。