一种大中型货运固定翼无人机异地着陆的系统及方法与流程

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种大中型货运固定翼无人机异地着陆的系统及方法。

背景技术：

近年在我国形成的大中型货运无人机热，正是由于我国支线、偏远地区、小运量货运能力不足和无人机技术发展日渐成熟的集中体现。大中型货运无人机为大载重、中远距离支线货运无人机，飞行直线距离一般在10km-1000km左右，载重达到1吨-2吨，续航时间达到数小时，主要应用场景为跨区域的货运、边防哨所和海岛等的物资运输、物流枢纽之间的货运调拨、超大型机械化农场的植保工作等。在这些场景中都会极大地涉及到无人机在本地起飞、远程异地着陆的使用需求，现有技术中还没有关于该需求的解决方案。

技术实现要素：

为解决现有技术中，为解决大中型货运无人机异地着陆的技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明中的一种大中型货运固定翼无人机异地着陆的系统，包括无人机、多个地面站；所述无人机配置机载数据终端，所述地面站配置地面数据终端，多个所述地面站的信号覆盖区域将无人机的预计运行轨迹完全覆盖。

进一步，所述机载数据终端为l波段机载数据终端及u波段机载数据终端，所述地面数据终端为l波段地面数据终端及u波段地面数据终端。

进一步，所述地面站为固定式地面站或者移动式地面站，所述移动式地面站的移动载体为车辆。

进一步，所述无人机还配置数据采集模块，所述数据采集模块包括大气数据传感器、陀螺仪、角速度陀螺、加速度计、差分gps及北斗gps模块，分别用于大气数据监控，无人机的三轴姿态、三轴角速率、三轴加速度、经纬度和高度的数据监测。

进一步，所述无人机还配置应急定位发射机，用于无人机发生事故后的应急定位。

进一步，所述无人机还配置数据采集模块，所述数据采集模块包括大气数据传感器、陀螺仪、角速度陀螺、加速度计、差分gps及北斗gps模块，分别用于大气数据监控，无人机的三轴姿态、三轴角速率、三轴加速度、经纬度和高度的数据监测。

进一步，所述无人机还配置无线电高度表，用于测量无人机离地面的高度，提供起降阶段无人机离地高度。无线电高度表与北斗gps模块在不同高度具有不同的测量精度，两个装置组合使用，以适应起降及飞行的过程，所以飞机飞到不同的高度，不同的装置来确定它的高度，以保证各个装置都在它最合适的测量精度范围内工作，提供给飞机准确的高度信息。

本发明还提供了一种大中型货运固定翼无人机异地着陆的方法，包括以下步骤：

s1，根据无人机的预计运行轨迹架设多个地面站，使地面站的信号覆盖区域将无人机的预计运行轨迹完全覆盖；

s2，无人机在起飞点地面站所在机场起飞，由起飞地面站对无人机进行控制；

s3，当无人机进入相邻两个地面站的信号重叠区域时，以首先进入的地面站为第一地面站，无人机与第一地面站正常通信，此时第二地面站收到无人机同频数据；

s4，第二地面站提出接管申请，向无人机发送同步握手协议，无人机收到后回复第二地面站，并转发至第一地面站，第一地面站判定是否同意接管，若是，执行s5；若否，无人机继续飞行至执行s3；

s5，第一地面站通过无人机告知第二地面站同意接管，第二地面站确认接管；无人机停止响应第一地面站的飞行指令，响应第二地面站的飞行指令，并将第二地面站的接管确认信息告知第一地面站，第一地面站停止数据链路通信；

s6，接管完成；

s7，重复步骤s3-s6，直至无人机进入终点地面站的信号覆盖区域内，由终点地面站控制降落。

进一步，所述步骤s1之前还包括如下步骤：

s0，对无人机的着陆点经纬度信息、地形地貌、跑道情况的事先采集和飞前更新确认。

进一步，所述步骤s4中的同步握手协议的工作过程为：查询第一地面站信号链路质量，汇报无人机位置信息；查询第二地面站信号链路质量，汇报无人机位置信息；地面站接收无人机位置信息，回复自己位置信息；地面站根据无人机位置信息，引导l波段地面站定向天线进行定向跟踪；在地面站进行交互时作为管理链路使用。

本发明中的一种大中型货运固定翼无人机异地着陆的系统，与现有技术相比，其有益效果为：

本发明中的一种大中型货运固定翼无人机异地着陆的系统，异地着陆技术的整合及其实现，为无人机本场起飞远程着陆提出了一种解决方案，为排除当前限制货运无人机应用困难提供思路，填补了国内大中型物流固定翼无人机异地着陆技术方案的空白；实现无人机异地起降是货运无人机在诸多关键应用场景的实现必须跨过的技术难关，对物流无人机走向商用和普及推广具有重大战略意义。

附图说明

图1是本发明中一种大中型货运固定翼无人机异地着陆的系统示意图；

图2是本发明中步骤s3-s6的方法流程图；

图3是本发明中一种大中型货运固定翼无人机异地着陆的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。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。

如图1所示，本发明中的一种大中型货运固定翼无人机异地着陆的系统，包括无人机1、多个地面站2；无人机1配置机载数据终端，机载数据终端为l波段机载数据终端101及u波段机载数据终端102，由收发组合和天线组成，地面站2配置地面数据终端，地面数据终端为l波段地面数据终端203及u波段地面数据终端204，l波段地面数据终端203由天线组合、天线座、收发跟踪组合、双工器组成、交换机、链路监控计算机及其他用户设备等组成，u波段地面数据终端204由收发组合和天线组成。多个地面站2的信号覆盖区域将无人机1的预计运行轨迹完全覆盖，当无人机1飞入某个地面站2的控制区域内，由该地面站2进行无人机1控制。

无人机1数据链采用u波段和l波段两种链路设备，可同时传输无人机1遥控、遥测信息，双链路冗余设计，大大增加了链路的任务可靠度，其可靠性mtbf≥150h，满足抗干扰指标，低延时信息传输，良好的人机交互性，地面人员实时准确掌握飞机状态。

地面站2为固定式地面站2或者移动式地面站2，移动式地面站2的移动载体为车辆。地面站2是无人机1系统的中枢，它的主要功能包括：任务计划、飞行控制、信息处理显示、目标检测和定位、数据记录等。车载地面站2由于其机动性好、便于快速部署、可迅速到达任务区域附近。

无人机1还配置北斗短报文模块终端103；北斗短报文模块终端103能够和北斗卫星或北斗地面服务站进行双向的信息传递，用于无人机1的信息校准。

无人机1还配置应急定位发射机104，用于无人机1发生事故后的应急定位。应急定位发射机104为现有技术，选用的型号为ak451。

无人机1还配置数据采集模块105，数据采集模块105包括大气数据传感器、陀螺仪、角速度陀螺、加速度计、差分gps及北斗gps模块，分别用于大气数据监控，无人机1的三轴姿态、三轴角速率、三轴加速度、经纬度和高度的数据监测。

无人机1还配置无线电高度表106，用于测量无人机1离地面的高度，提供起降阶段无人机1离地高度。

如图2-3所示，本发明还提供了一种大中型货运固定翼无人机异地着陆的方法，包括以下步骤：

s1，根据无人机1的预计运行轨迹架设多个地面站2，使地面站2的信号覆盖区域将无人机1的预计运行轨迹完全覆盖；

s2，无人机1在起飞点地面站2所在机场起飞，由起飞地面站2对无人机1进行控制；

s3，当无人机1进入相邻两个地面站2的信号重叠区域时，以首先进入的地面站2为第一地面站201，无人机1与第一地面站201正常通信，此时第二地面站202收到无人机1同频数据；

s4，第二地面站202提出接管申请，向无人机1发送同步握手协议，无人机1收到后回复第二地面站202，并转发至第一地面站201，第一地面站201判定是否同意接管，若是，执行s5；若否，无人机1继续飞行至执行s3；

s5，第一地面站201通过无人机1告知第二地面站202同意接管，第二地面站202确认接管；无人机1停止响应第一地面站201的飞行指令，响应第二地面站202的飞行指令，并将第二地面站202的接管确认信息告知第一地面站201，第一地面站201停止数据链路通信；

s6，接管完成；

s7，重复步骤s3-s6，直至无人机1进入终点地面站2的信号覆盖区域内，由终点地面站2控制降落。

步骤s1之前还包括如下步骤：

s0，对无人机1的着陆点经纬度信息、地形地貌、跑道情况的事先采集和飞前更新确认。

步骤s4中的同步握手协议的工作过程为：查询第一地面站201信号链路质量，汇报无人机1位置信息；查询第二地面站202信号链路质量，汇报无人机1位置信息；地面站2接收无人机1位置信息，回复自己位置信息；地面站2根据无人机1位置信息，引导l波段地面站2定向天线进行定向跟踪；在地面站2进行交互时作为管理链路使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。