CN106530839B - 一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法，属于无人机指挥自动化技术领域。具体步骤如下：1)地面站A控制第一架无人机执行起飞过程中的步骤d至步骤g；2)当地面站A控制第一架无人机完成步骤g时，地面站B控制第二架无人机完成步骤e，准备起飞检查；3)地面站A控制第一架无人机完成起飞至安全区域后，去执行控制第三架无人机执行起飞；4)地面站B控制第二架无人机完成起飞至安全区域后，去执行控制第四架无人机执行起飞；后续的无人机起飞，重复上述步骤一至步骤四；完成多个无人机的流水线式起飞；降低集结等待时间，提高编队执行任务的响应实时性及编队执行任务的航程、航时。

Description

一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法

技术领域

本发明属于无人机指挥自动化技术领域，具体涉及一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法。

背景技术

无人机具有费效比低、零伤亡和部署灵活等优点，可以帮助甚至代替人类在很多场景发挥作用，无论在民用领域还是军用领域，无人机均有着广阔的应用和发展前景。

由于单个无人机的载荷有限，在应对广阔的任务区域以及单个无人机故障后将无法完成任务的不利因素，这就使得利用无人机间的协作以执行更为复杂任务的要求逐渐成为无人机研究的趋势。通过混合编队方式对多架无人机进行编队执行不同或单一任务，以保证能够完成一个或多个任务。

现在无人机执行任务仍需地面站控制，尤其是起降阶段，需要地面站实时监控。目前无人机执行编队任务时，利用单个地面站监控飞机起降。以起飞为例，地面站监控前一架飞机从停机坪驶出至飞至安全区域后才能监控下一架飞机重复上述过程，先前起飞的飞机需在集结区域等待，随着编队飞机的数量增加，集结等待的时间也变长，影响任务响应实时性；同时，等待时间变长也使飞机编队执行任务的航程、航时缩短。而且，如果在编队起飞过程中单架飞机出现特情，会影响后续飞机出动，降落过程中单架飞机出现特情也会影响后续飞机降落，甚至可能导致灾难性后果。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种双地面站的无人机流水线式起降方法，采用了双地面站分别控制多个无人机流水线式起降，以降低无人机集结等待时间，提高编队执行任务的响应实时性及编队执行任务的航程、航时。

本发明的技术方案：一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法，其中，无人机起飞过程包括以下步骤：

a)填充加挂：耗时T1，占用机棚；

b)静检：耗时T2，占用机棚；

c)动检：耗时T3，占用机棚；

d)从机棚滑至滑行道起点：耗时T4，占用停机坪；

e)从滑行道起点滑行至起飞线：耗时T5，占用滑行道；

f)起飞前检查：耗时T6，占用跑道；

g)滑跑起飞至安全区域：耗时T7，占用场站空域；

通过设置的地面站A、地面站B分别控制多个无人机流水线式完成起降；

所述基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制无人机起飞包括以下步骤：

步骤一、所述地面站A控制第一架无人机执行所述起飞过程中的步骤d)至步骤g)；

步骤二、当地面站A控制第二架无人机完成步骤g)时，所述地面站B控制无人机完成步骤e)，准备起飞检查；

步骤三、所述地面站A控制第一架无人机完成起飞至安全区域后，去执行控制第三架无人机执行起飞过程中的步骤d)至步骤g)；

步骤四、所述地面站B控制第二架无人机完成起飞至安全区域后，去执行控制第四架无人机执行起飞过程中的步骤d)至步骤g)；

步骤五、后续的无人机起飞，重复上述步骤一至步骤四；完成多个无人机的流水线式起飞。

优选地，所述步骤二中，所述地面站B待所述地面站A的第一架飞机出动△T时刻后控制第二架飞机出动，同理，所述步骤三中，所述地面站A待所述地面站B的第二架飞机出动△T时刻后控制第三架飞机出动，△T＝(T4+T5+T6+T7)-(T4+T5)＝T6+T7。

优选地，所述基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制无人机降落步骤与所述基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制无人机起飞步骤相反。

本发明技术有益效果：本发明采用双地面站控制无人机流水线式起降的方案，可大幅减少飞机集结等待时间，实现快速出动，具体优点如下：

1)大幅缩短飞机编队集结等待时间，实现快速出动；

2)提高编队执行任务的航程、航时；

3)起飞过程若某架飞机出现特情，不影响其他飞机出动；

4)降落过程若某架飞机出现特情，不影响其他飞机降落，提高***安全性。

附图说明

图1为本发明一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制单机起飞的一优选实施例的流程示意图。

图2为本发明一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制多机起飞的一优选实施例的流程示意图。

图3为本发明一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制多机起飞的一优选实施例的地面站A、地面站B分别控制无人机示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，请参照图1至图3；

一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法，通过设置的地面站A、地面站B分别控制多个无人机流水线式完成起降；以无人机起飞过程为例，无人机起飞的流程包括以下步骤：

a)填充加挂：耗时T1，占用机棚；

b)静检：耗时T2，占用机棚；

c)动检：耗时T3，占用机棚；

d)从机棚滑至滑行道起点：耗时T4，占用停机坪；

e)从滑行道起点滑行至起飞线：耗时T5，占用滑行道；

f)起飞前检查：耗时T6，占用跑道；

g)滑跑起飞至安全区域：耗时T7，占用场站空域。

上述流程中，填充加挂、静检、动检过程不需要地面站参与；后续流程步骤d至步骤g均需要地面站监控，待无人机到达安全区域后，无人机交付任务站控制占空，不再属于地面站控制范围。

因此本发明基于双地面站的无人机流水线式起降方法的适用阶段起点为无人机从机棚开始驶出，终点为飞至安全区域高度。

在机场跑道附近布置两套地面站A、B控制飞机起降，实现跑道、空域及滑行道的流水线调度，最大限度利用有限的场站资源。以某型无人机起飞为例，具体的实施例步骤如下：

步骤一、所述地面站A控制第一架无人机执行所述起飞过程中的步骤d(从机棚滑至滑行道起点)至步骤g(滑跑起飞至安全区域)。

步骤二、当地面站A控制第二架无人机时，为实现对跑道资源的充分利用，当第一架飞机飞至安全区域后，此时所述地面站B控制无人机滑行至起飞线，准备起飞检查；根据第一架无人机飞至安全区域的时间反推第二架无人机出动时间，为△T＝(T4+T5+T6+T7)-(T4+T5)＝T6+T7，即第一架飞机出动△T时刻后地面站B控制第二架无人机出动。

步骤三、所述地面站A控制第一架无人机完成起飞至安全区域后，转去控制第三架飞机，同样，利用第二架飞机飞至安全区域时间反推第三架飞机出动时间，同样为第二架飞机出动△T时刻后地面站A控制第三架出动。

步骤四、地面站B控制第二架飞机飞至安全区域后，转去控制第四架飞机，重复上述过程，第四架飞机在第三架飞机出动△T时刻后出动。

步骤五、后续的无人机起飞，重复上述过程，由双地面站轮值完成多个无人机的流水线式起飞。

所述基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制无人机降落步骤与所述基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制无人机起飞步骤相反。

当出动N(N为偶数)架无人机时，如果以单个地面站控制无人机起飞，出动共需花费时间Tsig＝N·(T4+T5+T6+T7),如果以双地面站监控无人机起飞，出动共需花费时间Tdou＝(T4+T5+T6+T7)+(N-1)·(T6+T7),因此出动N架无人机时共节省时间Tsur＝(N-1)·(T4+T5)；

上述无人机流水线式起飞过程中，第N架无人机出动时，第N-2架无人机已飞至安全区域为前提，即T6+T7＞T4+T5，亦即监控第N-2架飞机的地面站已空闲可立刻转为控制第N架飞机，但根据实际飞机型号的不同，可能存在T6+T7<T4+T5的情况，此时第N-2架飞机飞至安全区域时，第N架飞机尚未达到起飞线，此种情况以双地面站监控飞机起飞，花费时间Tdou＝(T4+T5+T6+T7)+(N-1)*(T4+T5)，此时节省时间为Tsur＝(N-1)*(T6+T7)；

起飞过程中，若已经起飞的飞机出现特情需要迫降时，其中的一个地面站控制飞机迫降，另一个地面站仍可以监控其他飞机起降，不会导致任务失败；降落过程中，若正在降落的飞机出现特情需要复飞，复飞后另一个地面站可控制后续飞机降落，可减少后续飞机降落等待时间，避免可能出现的油量不足造成灾难性事故，若降落过程中，有其他飞机出现特情需要迫降时，另一个地面站可控制出现特情的飞机在迫降道上迫降，提高***安全性。

本发明一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法为国内首创，可大幅减少飞机集结等待时间，提高编队执行任务的响应实时性，同时提高编队执行任务的航程、航时。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以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；而这些修改或者替换，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。

Claims (3)

1.一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法，其中，无人机起飞过程包括以下步骤：

a)填充加挂：耗时T1，占用机棚；

b)静检：耗时T2，占用机棚；

c)动检：耗时T3，占用机棚；

d)从机棚滑至滑行道起点：耗时T4，占用停机坪；

e)从滑行道起点滑行至起飞线：耗时T5，占用滑行道；

f)起飞前检查：耗时T6，占用跑道；

g)滑跑起飞至安全区域：耗时T7，占用场站空域；

其特征在于，通过设置的地面站A、地面站B分别控制多个无人机流水线式完成起降；所述基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制无人机起飞包括以下步骤：

步骤一、所述地面站A控制第一架无人机执行所述起飞过程中的步骤d)至步骤g)；

步骤二、当地面站A控制第一架无人机完成步骤g)时，所述地面站B控制第二架无人机完成步骤e)，准备起飞检查；

步骤三、所述地面站A控制第一架无人机完成起飞至安全区域后，去执行控制第三架无人机执行起飞过程中的步骤d)至步骤g)；

步骤四、所述地面站B控制第二架无人机完成起飞至安全区域后，去执行控制第四架无人机执行起飞过程中的步骤d)至步骤g)；

步骤五、后续的无人机起飞，重复上述步骤一至步骤四；完成多个无人机的流水线式起飞。

2.根据权利要求1所述的基于双地面站的无人机流水线式起降方法，其特征在于；所述步骤二中，所述地面站B待所述地面站A的第一架飞机出动△T时刻后控制第二架飞机出动，同理，所述步骤三中，所述地面站A待所述地面站B的第二架飞机出动△T时刻后控制第三架飞机出动，△T＝(T4+T5+T6+T7)-(T4+T5)＝T6+T7。

3.根据权利要求1所述的基于双地面站的无人机流水线式起降方法，其特征在于：所述基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制无人机降落步骤与所述基于双地面站的无人机流水线式起降方法控制无人机起飞步骤相反。