用于无人航空器的起飞系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开提供用于无人航空器的(UAV的)起飞的方法和系统，该方法和系统利用绞车和平台车使UAV获得足够的速度，以便其能够离开平台车起飞。
[0002]本公开的系统和方法适用于航空工程领域，并且更具体地适用于与UAV有关的电子学和自动调节的领域。
【背景技术】
[0003]在某些情况下，通过使用绞车牵引其上安装并实施有飞行器的平台车直到其速度足够高以旋转和起飞来执行无人航空器的(UAV的)起飞。该方法被使用，以便为飞行节约能量和/或保持飞行器的清洁和较轻的配置，从而避免使用笨重的起落架。
[0004]使用该方法通常涉及绞车操作者，其必须与手动飞行员协调，以便刚好在起飞之前启动该系统并且一旦飞机从平台车起飞则停止该系统。
[0005]类似先前描述的系统的一种系统在欧洲专利申请EP 14382030.6中公开。
[0006]然而，如前所述，所述专利申请中公开的系统涉及负责管理绞车并与飞行器的飞行员(其为手动飞行员、自动飞行员或地面控制站(GCS))协调的专门人员，以便执行飞行器的安全起飞。
[0007]当分析像上面提及的系统的性能时，除了该任务对于人类绞车操作者是非常麻烦的事实之外，还有若干安全方面必须被考虑。
[0008]首先，应当注意在起飞演习期间可发生在飞行器的飞行员和绞车操作者之间的可能的误解。
[0009]其次，并且更重要地，在起飞演习期间出现的任何紧急情况或故障必须被快速地识别并从飞行器的飞行员传达至绞车操作者，以便绞车操作者停止绞车，使得其不能继续牵引平台车，由此及时中止起飞。
[0010]这些事件中的响应时间是关键的，并且尽可能短是重要的，优选地不超过数秒。
[0011]当管理如先前描述的系统时，应当被考虑的其它安全方面是检查绞车的电池水平的必要，以便确保在飞行器的起飞之前电池水平足够高以执行整个起飞周期，这涉及拖缆的部署和进一步的卷起。
[0012]测量部署的拖缆是另一项任务，其对安全起飞是重要的，因为这允许获知平台车可用的跑道，以便飞行器具有充足的时间以获得速度和起飞。该任务也必须由所描述的系统中的绞车操作者执行。
[0013]本发明能够涉及用于无人航空器的起飞系统，该起飞系统可以包括绞车1、拖缆3和平台车2，其中飞行器安装在平台车2上。该起飞系统还可以包括连接到绞车I的微控制器单元4，其经配置用于控制绞车I的启用/停用。用于无人航空器的起飞系统还可以包括无线电接收器单元5，其连接到微控制器单元4，其中微控制器单元4经配置以在接收来自无线电发射器的无线电信号时启用/停用绞车I。用于无人航空器的起飞系统还可以包括显示器8，其示出绞车I的性能参数。用于无人航空器的起飞系统还可以包括至少一个编码器10，其连接到绞车I和微控制器单元4。微控制器单元4可以经配置以根据从编码器10发送至微控制器单元4的信号而对由绞车I执行的卷起周期的数量计数。微控制器单元4可以经配置以根据从编码器10发送至微控制器单元4的信号而对拖缆3的部署距离计数。微控制器单元4可以经配置以根据从编码器10发送至微控制器单元4的信号而对平台车2可用的剩余起飞滑行计数。微控制器单元4可以经配置以根据从编码器10发送至微控制器单元4的信号而测量拖缆3的卷起速度和/或加速度。该起飞系统可以包括至少一个警报指示器11，用于指示关于绞车I性能的安全参数超出了允许的限度。
[0014]本发明能够涉及用于无人航空器的起飞方法，该起飞方法可以包括使用其上安装有飞行器的平台车2和通过绞车牵引平台车2。该方法可以包括通过连接到所述绞车I的微控制器单元4操作绞车I。该方法还可以包括利用起飞系统，该起飞系统包含其上安装有飞行器的平台车2、用于通过拖缆3牵引平台车2的绞车1、绞车I的电池7以及连接到绞车I和微控制器单元4的编码器10。为了增强操作，该方法可以涉及初始化101起飞系统；检查102绞车I的电池7的水平；检查103由绞车I执行的卷起周期的数量；从绞车I部署拖缆3 ;递增部署的拖缆3的距离的计数；依据部署的拖缆3的距离递增105起飞滑行计数；装备106用于起飞的系统；通过连接到微控制器单元4的无线电接收器单元5，检测107包含起飞命令的第一无线电信号，第一无线电信号从无线电发射器发送；启用绞车I ;启动108起飞序列；检查109拖缆3的卷起速度和/或加速度；检查110平台车2可用的剩余起飞滑行；通过无线电接收器单元5，检测111包含上升命令的第二无线电信号，第二无线电信号从无线电发射器发送；结束112起飞序列。如果在检查102绞车I的电池7水平之后，发现所述绞车I的电池7水平在某预定限度之下，则该起飞方法可以完成112而不启动起飞序列。如果在检查103由绞车I执行的卷起周期的数量之后，发现由绞车I执行的卷起周期的所述数量在某预定限度之上，则该方法可以完成112而不启动起飞序列。起飞系统的至少一个警报指示器11可以用于指示113绞车I的电池7水平在某预定限度之下和/或至少一个警报指示器11指示114由绞车I执行的卷起周期的数量在某预定限度之上。如果在检查109拖缆3的卷起加速度之后，发现拖缆3的卷起加速度在某预定加速度值之下/之上，则绞车I可以停止117卷起拖缆3，并且飞行器的起飞可以中止。如果在检查110平台车2可用的剩余起飞滑行之后，发现平台车2可用的剩余起飞滑行在某预定距离值之下，则绞车I可以停止118卷起拖缆3，并且飞行器的起飞可以中止。该方法可以涉及在从检测111包含上升命令的第二无线电信号开始的预定时间周期之后完成112。如果无线电接收器单元5未检测到111包含上升命令的第二无线电信号，则可以完成检查109拖缆3的卷起速度和/或加速度。如果在任意时间无线电接收器单元5检测到115停止命令，则飞行器的起飞可以中止。
[0015]在有必要中止飞行器的起飞的情况下，应考虑到飞行器周围的情况可能出乎意料地比通常更糟(阵风可能发生，且环境噪音能够影响驾驶员和绞车操作者之间的通信)。这暗示了飞行器采取快速响应的关键性和在飞行员和绞车操作者之间存在良好通信通道的必要性。然而，快速及时的响应有时可能难以实现，这能够导致飞行器不能起飞并对飞行器造成损坏。
【发明内容】
[0016]为了提供避免上面提及的问题的增强的解决方案，本公开提供用于无人航空器的(UAV的)起飞的新颖的系统和相应的方法。
[0017]根据本公开的系统的优选实施例，用于无人航空器的起飞系统包含至少一个绞车、至少一个拖缆、其上安装有至少一个飞行器的至少一个平台车和至少一个绞车的至少一个电池。
[0018]根据本公开的系统的优选实施例，该起飞系统附加地包含连接到至少一个绞车的至少一个微控制器单元，其中至少一个微控制器单元经配置用于控制该起飞系统。
[0019]特别地，微控制器单元经配置用于控制至少一个绞车的启用/停用。
[0020]然而，如已经介绍的，微控制器单元可以经配置用于监测和控制与整个起飞系统的性能有关的若干参数，例如，速度和加速度、距离、电池水平和电池消耗速率等。
[0021]根据本公开的起飞系统在其优选实施例中还包含连接至至少一个微控制器单元的至少一个无线电接收器单元，其中至少一个微控制器单元经配置在(通过无线电接收器单元)接收来自无线电发射器的相应信号时启用/停用至少一个绞车。
[0022]所提及的无线电发射器通常用飞行员命令UAV的无线电。
[0023]根据本公开的系统的优选实施例，用于无人航空器的起飞系统包含至少一个显示器，其示出至少一个绞车的性能参数。
[0024]所述显示器优选地是液晶显示器。
[0025]所述起飞系统根据其优选实施例还包含连接到至少一个绞车和至少一个微控制器单元两者的至少一个编码器，其中微控制器单元经配置以根据从至少一个编码器发送到至少一个微控制器单元的信号(通常为对应于绞车转数的脉冲)而对由至少一个绞车执行的卷起周期的数量计数。
[0026]根据起飞系统的优选实施例，至少一个微控制器单元经配置以根据从至少一个编码器发送到至少一个微控制器单元的信号而对至少一个拖缆的部署的距离计数。
[0027]在每个起飞周期内，至少一个平台车可用的剩余起飞滑行也可以由至少一个微控制器单元根据从至少一个编码器发送到至少一个微控制器单元(因此也经配置)的信号而被计数。
[0028]根据起飞系统的优选实施例，至少一个微控制器单元经配置根据从至少一个编码器发送到至少一个微控制器单元的信号来测量拖缆的卷起速度和加速度。
[0029]此外，根据本公开的起飞系统的优选实施例，该起飞系统包含至少一个警报指示器，该警报指示器用于指示关于系统性能的安全参数在允许的限度外。
[0030]特别地，警报指示器经配置用于指示关于绞车性能的安全参