CN106125765A - 一种船载无人直升机车载起降模拟*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船载无人直升机车载起降模拟***，该模拟***包括安装有无线数传电台的船载无人直升机、模拟船载测控***、车载起降平台和着舰导引模拟***，其中，着舰导引模拟***实时测量船载无人直升机与车载起降平台之间的相对位置与高度信息，模拟船载测控***根据测量信息，自动控制船载无人直升机实现伴随起降；该***能够有效避免船载起降试验带来的高成本、长周期、高风险等问题，借助本***可开展一系列的船载无人直升机着舰导引和自主起降飞行控制技术验证和优化试验，极大降低了无人直升机船载起降试验风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种船载无人直升机船载起降控制技术模拟验证***，具体的说是一种验证和优化船载无人直升机着舰导引、船载起降飞行控制技术的模拟试验***平台。
背景技术
船载无人直升机可用于驱逐舰、护卫舰、两栖攻击舰，完成情报侦察、战场监视、空中电子压制和干扰、舰外有源诱饵、反辐射攻击、目标指示、攻击制导、战损评估和通信中继等多项作战任务，是海军战舰的力量倍增器，具有紧迫的需求；船载起降飞行控制技术是其关键技术瓶颈之一；目前，国内针对船载无人直升机的船载起降飞行控制技术开展了广泛的理论研究，也取得了一定的理论研究成果，然而这些理论研究成果要想最终应用于工程实践还有很大的距离，需要大量的模拟试验进行验证和优化，国内在这个层面上的研究基本处于空白状态，这个过程又是最终成功实现船载无人直升机自主起降必不可少的。
本***通过对船载无人直升机、模拟船载测控***、车载起降平台和着舰导引模拟***之间的组合，形成一种船载无人直升机车载起降模拟***，通过该模拟***开展一系列的着舰导引、模拟船载起降试验，验证和优化着舰导引和船载起降飞行控制技术，为最终无人直升机在真实舰船实现导引和船载起降提供有力支持。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，研制船载无人直升机导引和自主起降控制技术，需开展一系列技术验证和优化试验，海洋气象条件复杂，在真实舰船上开展上述试验，需要克服一系列的安全和成本问题，这对试验的开展带来很大的困难和风险，尤其是陆基无人直升机改型后首次上船前风险更大；本发明克服现有技术的缺点，提供一种船载无人直升机车载起降模拟***，该***能够有效的避免上述问题，借助该***可以进行一系列的船载无人直升机着舰导引和自主起降飞行控制技术验证和优化试验，极大的降低了无人直升机船载起降试验风险。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种船载无人直升机车载起降模拟***，该模拟***包括安装有无线数传电台的船载无人直升机、模拟船载测控***、车载起降平台和着舰导引模拟***，模拟船载测控***根据着舰导引模拟***实时测量出的船载无人直升机与车载起降平台之间的相对位置差和高度差来控制船载无人直升机的起降，其中：
模拟船载测控***安装在测控车上，车载起降平台由大型平板拖车、车载模拟起降甲板以及防护墙组成，大型平板拖车设置于测控车的侧前方，车载模拟起降甲板设置在大型平板拖车上，车载模拟起降甲板由五块小平台拼接而成，防护墙通过防护墙底座固定在大型平板拖车上靠近大型平板拖车车头的一侧，防护墙上还设有测量天线；
着舰导引模拟***包括船载着舰导引模拟***及机载着舰导引模拟***，船载着舰导引模拟***的分机柜通过角钢固定在防护墙底座上，机载着舰导引模拟***设置于船载无人直升机内，船载着舰导引模拟***通过无线电台发射车载模拟起降甲板的位置及运动状态信息给机载着舰导引模拟***，机载着舰导引模拟***通过无线数传电台接受船载着舰导引模拟***的信息并进行差分解算，得出船载无人直升机和车载模拟起降甲板准确的相对位置和高度差信息，作为船载无人直升机的着舰导引飞行和自主起降飞行的导引信息。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述船载无人直升机车载起降模拟***中，测控车上安装有UPS电源模块，测控车上的测控天线采用卡箍方式紧固连接在测控车上。
前述船载无人直升机车载起降模拟***中，小平台上喷涂防滑漆，小平台由框架和花纹钢板焊接而成，每个小平台的四个角与大型平板拖车的相应位置焊接角钢，且角钢对应位置开腰形通孔。
技术效果：每个小平台的四个角与大型平板拖车的相应位置焊接角钢，且角钢对应位置开腰形通孔，用于螺栓连接，现场组装时才需要对连处进行焊接。
前述船载无人直升机车载起降模拟***中，防护墙由方管及钢板焊接而成，防护墙四个角和大型平板拖车应位置分别焊接角钢，且角钢对应位置开腰形通孔。
前述船载无人直升机车载起降模拟***中，每个小平台之间螺栓连接，小平台与大型平板拖车之间螺栓连接，防护墙与大型平板拖车之间螺栓连接。
技术效果：采用螺栓连接方式，便于拆卸，车载起降平台和防护墙便于拆卸、尺寸符合公路、铁路运输要求。
本发明的有益效果是：
本发明中测控车上的测控天线采用卡箍的方式连接，这种加固的方式防止测控车运动过程中天线连接不牢固导致信号不稳定，这种连接方式确保了工作的正常运行，防护墙设置在大型平板拖车车头一侧，用以保护拖车驾驶室安全。
显著的提高着舰导引和船载起降飞控技术的研发效率，缩短研发周期，控制试验风险和研制成本。
附图说明
图1为本发明实施例***的示意图；
图2为本发明实施例中车载模拟起降甲板及防护墙的结构示意图；
图3为本发明实施例船载自主起飞控制流程图；
图4为本发明实施例船载自主降落控制流程图；
图中：1-船载无人直升机，2-测控车，3-大型平板拖车，4-车载模拟起降甲板，41-小平台，5-防护墙，6-测量天线。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种船载无人直升机车载起降模拟***，结构如图1-2所示，该模拟***包括安装有无线数传电台的船载无人直升机1、模拟船载测控***、车载起降平台和着舰导引模拟***，模拟船载测控***根据着舰导引模拟***实时测量出的船载无人直升机1与车载起降平台之间的相对位置差和高度差来控制船载无人直升机1的起降，其中：
模拟船载测控***安装在测控车2上，测控车2上安装有UPS电源模块，测控车2上的测控天线采用卡箍方式紧固连接在测控车2上，车载起降平台由大型平板拖车3、车载模拟起降甲板4以及防护墙5组成，大型平板拖车3设置于测控车2的侧前方，车载模拟起降甲板4设置在大型平板拖车3上，车载模拟起降甲板4由五块小平台41拼接而成，小平台41上喷涂防滑漆，小平台41由框架和花纹钢板焊接而成，每个小平台41的四个角与大型平板拖车3的相应位置焊接角钢，且角钢对应位置开腰形通孔，防护墙5通过防护墙底座固定在大型平板拖车3上靠近大型平板拖车3车头的一侧，防护墙5上还设有测量天线6，防护墙5由方管及钢板焊接而成，其中横梁和垫脚为方管、竖梁和斜撑为方管，在框架内焊接钢板，防护墙5四个角和大型平板拖车3相应位置分别焊接角钢，且角钢对应位置开腰形通孔；
着舰导引模拟***包括船载着舰导引模拟***及机载着舰导引模拟***，船载着舰导引模拟***的分机柜通过角钢固定在防护墙底座上，机载着舰导引模拟***设置于船载无人直升机1内，船载着舰导引模拟***通过无线电台发射车载模拟起降甲板4的位置及运动状态信息给机载着舰导引模拟***，机载着舰导引模拟***通过无线数传电台接受船载着舰导引模拟***的信息并进行差分解算，得出船载无人直升机1和车载模拟起降甲板4准确的相对位置和高度差信息，作为船载无人直升机1的着舰导引飞行和自主起降飞行的导引信息。
在本实施例中：小平台41之间螺栓连接，小平台41与大型平板拖车3之间螺栓连接，防护墙5与大型平板拖车3之间螺栓连接。
船载无人直升机车载起降模拟***的具体构建如下：
在实施***连接时，船载无人直升机采用准备上船无人直升机实物，模拟船载测控***改造船载起降功能，安装无线数传电台用以接收车载起降平台位置信息。
模拟船载测控***仍然采用船载无人直升机的链路***，只需要在测控车上加装大功率UPS电源模块，将该电源模块的输出接入原来测控车的UPS输入端口，测控天线和车顶天线底座采用卡箍方式紧固连接。
车载起降平台装配时需要经过如下步骤：
（1）以17.5米低大型平板拖车3为载体改装，将图2所示的共计5块小平台41通过吊车依次吊到大型平板拖车3上方，依次排列整齐，并用螺栓将各个小平台41连接成为整体平台，再将平台与大型平板拖车3之间采用角钢焊接连接，最后用螺栓紧固，通过上述步骤完成车载起降平台的安装；
（2）将防护墙5整体使用吊车吊放到大型平板拖车3前部上，分别在防护墙5的四个角和大型平板拖车3的相应位置焊接开腰形孔的角钢，使用螺栓将防护墙和角钢连接。
着舰导引模拟***船载部分即船载着舰导引模拟***需要安装在大型平板拖车3车头前部上，在防护墙5的底座和小平台41之间焊接两处角钢，着舰导引模拟***船载部分机柜整体通过角钢固定于防护墙5的底座，测量天线6安装在防护墙5上，这样确保了天线接收卫星信号不受阻挡。
通过上述步骤，完成了船载无人直升机车载起降模拟***的安装工作。
实施例2
本实施例提供的一种船载无人直升机车载起降模拟***，该***模拟着舰导引试验具体如下：
该项试验验证船载无人直升机1着舰导引飞行功能，在船载无人直升机1执行任务后，自动导引到运动车载模拟起降甲板4上方的过程，试验步骤如下：
（1）测控车2停靠在车载模拟起降甲板4侧后方，船载无人直升机1放置跑道测控车2后方，机头指向测控车2反方向；
（2）内控状态下发送起飞指令，起飞到一定高度后发送悬停-远航指令，直到船载无人直升机1距离1公里以外距离，此时发送着舰导引飞行指令；
（3）启动测控车2和大型平板拖车3，两者匀速行驶，保持相对距离不变；
（4）船载无人直升机1从远处自动导引到拖车起降平台上方，与运动拖车起降平台保持伴随飞行状态，此时船载无人直升机1在平台起降区域上方保持相对位置静止，完成导引飞行试验，如图3所示。
实施例3
本实施例提供的一种船载无人直升机车载起降模拟***，该***模拟船载自主起降试验具体如下：
该项试验验证舰船运动状态下自主起飞与降落功能，试验步骤如下：
（1）测控车2停靠在车载起降平台侧后方，船载无人直升机1停放在车载起降平台上，机头指向车载起降平台中轴线，启动大型平板拖车3并加速到一定速度后保持匀速行驶，测控车2以同样速度跟随在大型平板拖车3后方约二三十米处；
（2）自动起飞：发送起飞指令，船载无人直升机1自动保持当前速度与车载起降平台相对静止伴随起飞，保持航向，垂直飞离起降平台，在车载起降平台上方伴随悬停；
（3）自动降落I：在伴随悬停状态下发送自动降落指令，船载无人直升机1保持与运动大型平板拖车3位置相对静止，垂直下降到车载起降平台上方，距离车载起降平台接近2米高度伴随悬停；
（4）自动降落II：在2米高度伴随悬停状态下模拟等待车载模拟起降甲板4运动息静期到来，一旦判断出运动车载模拟起降甲板4处于息静期状态自动进行II阶段降落，如果降落成功则立即收总距回收，完成自动降落过程；如果降落不成功则自动复飞；
（5）自动复飞：II阶段降落不成功则自动复飞到2米高度，等待进行第二次降落，如图3所示。
实施例4
本实施例提供的一种船载无人直升机车载起降模拟***，该***模拟着舰导引与船载自主起降组合试验具体如下：
该项试验验证舰船运动状态下自主起飞、任务执行与完成后的着舰导引飞行与自主降落功能，试验步骤如下：
（1）测控车2停靠在运动车载起降平台侧后方，船载无人直升机1停放在车载起降平台上，机头指向车载起降平台中轴线，启动大型平板拖车3并加速到一定速度后保持匀速行驶，测控车2以同样速度跟随在大型平板拖车3后方约二三十米处；
（2）自动起飞：发送起飞指令，船载无人直升机1处于保持当前速度与车载起降平台相对静止伴随起飞，保持机头航向跟踪大型平板拖车3运动方向，垂直飞离车载起降平台，在车载起降平台上方伴随悬停；
（3）任务飞行：船载无人直升机1以一定角度飞离车载起降平台，飞行到模拟任务区域执行任务，如在任务上方以一定速度盘旋飞行拍照等任务；
（4）导引飞行船载无人直升机1完成任务飞行后，发送导引飞行指令，船载无人直升机1自动导引到运动车载起降平台上方，与运动车载起降平台保持伴随飞行状态；
（5）自动降落I：在伴随飞行状态下发送自动降落指令，船载无人直升机1保持与运动大型平板拖车3位置相对静止，垂直下降到车载起降平台上方，距离平台接近2米高度伴随悬停；
（6）自动降落II：在2米高度伴随悬停状态下模拟等待车载模拟起降甲板4运动息静期到来，一旦判断出运动车载模拟起降甲板4处于息静期状态自动进行II阶段降落，如果降落成功则立即收总距完成自动降落过程；如果降落不成功则自动复飞；
（7）自动复飞：II阶段降落不成功则自动复飞到2米高度，等待进行第二次降落。
船载无人直升机飞控***根据运动车载起降平台导引信息进行船载起降功能适应性改造——新增着舰导引、伴随飞行和自主起降飞行模态，利用导引***给出的运动大型平板拖车3与船载无人直升机1的位置及高度偏差，用于位置及高度控制，新增伴随模态实现对于模拟舰船目标跟踪控制，新增船载起降模态以实船载无人直升机1在运动目标上的自主起降功能，自主起飞控制如图3所示，船载无人直升机1保持当前速度起飞，起飞过程与运动甲板保持相对静止，起飞到一定高度后进行伴随悬停，完成自主起飞过程；自主降落控制流程如图4所示，整个降落过程船载无人直升机1始终保持与运动车载起降平台起降点的位置相对静止，由降落I阶段完成降落到预定高度（例如，降落到距离甲板2米高度）后，自动进入保持相对高度不变的伴随悬停状态，在这个阶段等待车载模拟起降甲板4处于息静期内的再次降落时机，一定时机到来即进行降落II动作，完成最后的降落到车载模拟起降甲板4过程，在通过上述改进，可以使无人直升机具备在模拟舰船环境下的导引及起降飞行功能。
通过将上述船载无人直升机、模拟船载测控***、车载起降平台和着舰导引模拟***组成无人直升机车载起降模拟***，可以有效的模拟真实舰船起降环境。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种船载无人直升机车载起降模拟***，其特征在于：该模拟***包括安装有无线数传电台的船载无人直升机（1）、模拟船载测控***、车载起降平台和着舰导引模拟***，模拟船载测控***根据着舰导引模拟***实时测量出的船载无人直升机（1）与车载起降平台之间的相对位置差和高度差来控制船载无人直升机（1）的起降，其中：
所述模拟船载测控***安装在测控车（2）上，所述车载起降平台由大型平板拖车（3）、车载模拟起降甲板（4）以及防护墙（5）组成，所述大型平板拖车（3）设置于测控车（2）的侧前方，所述车载模拟起降甲板（4）设置在大型平板拖车（3）上，车载模拟起降甲板（4）由五块小平台（41）拼接而成，所述防护墙（5）通过防护墙底座固定在大型平板拖车（3）上靠近大型平板拖车（3）车头的一侧，所述防护墙（5）上还设有测量天线（6）；
着舰导引模拟***包括船载着舰导引模拟***及机载着舰导引模拟***，所述船载着舰导引模拟***的分机柜通过角钢固定在防护墙底座上，所述机载着舰导引模拟***设置于船载无人直升机（1）内，船载着舰导引模拟***通过无线电台发射车载模拟起降甲板（4）的位置及运动状态信息给机载着舰导引模拟***，机载着舰导引模拟***通过无线数传电台接受船载着舰导引模拟***的信息并进行差分解算，得出船载无人直升机（1）和车载模拟起降甲板（4）准确的相对位置和高度差信息，作为船载无人直升机（1）的着舰导引飞行和自主起降飞行的导引信息。
2.根据权利要求1所述的船载无人直升机车载起降模拟***，其特征在于：所述测控车（2）上安装有UPS电源模块，测控车（2）上的测控天线采用卡箍方式紧固连接在测控车（2）上。
3.根据权利要求1所述的船载无人直升机车载起降模拟***，其特征在于：所述小平台（41）上喷涂防滑漆，小平台（41）由框架和花纹钢板焊接而成，每个小平台（41）的四个角与大型平板拖车（3）的相应位置焊接角钢，且角钢对应位置开腰形通孔。
4.根据权利要求1所述的船载无人直升机车载起降模拟***，其特征在于：所述防护墙（5）由方管及钢板焊接而成，防护墙（5）四个角和大型平板拖车（3）相应位置分别焊接角钢，且角钢对应位置开腰形通孔。
5.根据权利要求1所述的船载无人直升机车载起降模拟***，其特征在于：每个所述小平台（41）之间螺栓连接，小平台（41）与大型平板拖车（3）之间螺栓连接，所述防护墙（5）与大型平板拖车（3）之间螺栓连接。
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