基于系留气球的小型无人机收放方法技术

本发明专利技术涉及无人机收放技术领域，具体涉及一种基于系留气球的小型无人机收放方法，包括以下步骤：将小型无人机安装在系留气球下部；使用系留气球将小型无人机升空到一定高度；起动小型无人机动力装置后，释放小型无人机；小型无人机俯冲加速至安全速度后，使用尾翼控制其进入平飞状态；完成飞行任务后，小型无人机使用导航定位系统或自带的光电载荷或雷达判断系留缆绳位置，并采用自带的绳钩钩挂住系留缆绳；系留气球携带小型无人机降落。本发明专利技术通过上述方案，降低了小型无人机的收放装置的要求，从而增加了小型无人机的有效载荷重量，提高了小型无人机的起降精度，为小型无人机的收放提供了一种可靠而可行的方法。

Small unmanned aerial vehicle retraction method based on tethered balloon

The present invention relates to the technical field of non retractable machine, particularly relates to a small UAV and tethered balloon based method, which comprises the following steps: Small UAV is installed on the lower tethered balloon tethered balloon; use of small UAVs up to a certain height; the starting device of small UAV power after the release of small UAV; to accelerate the speed of safety after man-machine dive, using its tail control into level flight; flight assignment, UAV use navigation system or a self-contained photoelectric payload or radar to determine mooring line position, and use rope hook on the mooring line with; tethered balloons carrying small UAV landing. The scheme reduces the retracting device of small UAV requirements, thereby increasing the payload weight of small UAV, improve the UAV landing accuracy, it provides a reliable and feasible method for the deployment of small uav.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机收放
，具体涉及一种基于系留气球的小型无人机收放方法。
技术介绍
无人机根据起飞重量的不同，可分为微型无人机、小型无人机、中型无人机和大型无人机，本专利技术专利主要针对起飞重量在5kg～80kg的小型无人机。小型无人机目前一般采用起飞方式主要有滑跑起飞、弹射起飞、火箭助推起飞等方式，一般采用的下降方式主要有滑跑降落、降落伞回收、翼伞回收、撞网回收和绳钩回收等方式。采用滑跑起飞、降落的小型无人机对起降场地要求较高，需要一定长度的平整地面或跑道，同时由于起飞段的加速度要求，发动机在滑行段的功率远大于无人机爬升、巡航所需的功率，存在“大马拉小车”的缺点；弹射起飞或火箭助推起飞由于起飞段瞬时过载可达到3倍，易对无人机机体结构造成损伤，一般情况下采用该形式起飞的无人机的寿命仅为20-30个架次，造成较大的浪费。伞降回收即无人机在回收区上空打开自带降落伞降落到指定区域，受环境及气象条件影响降落偏差较大，同时降落伞重量和安装空间降低了机载设备的有效载荷重量和机身空间。翼伞回收是通过冲压空气翼伞使无人机滑翔到指定地点然后利用地面辅助牵拉系统牵引无人机精确着陆，该回收方式对翼伞控制操作性要求高。撞网回收是让无人机滑降到降落区域设置的拦截网中实现拦阻回收，地面回收装置体积大，结构复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种针对小型无人机更为高效轻便的收放方法，可有效降低小型无人机的收放装置重量，提高无人机的有效载荷重量，简化收放过程，提高定点收放精度。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种基于系留气球的小型无人机收放方法，包括以下步骤：步骤1：将小型无人机安装在系留气球下部；步骤2：使用系留气球将小型无人机升空到一定高度；步骤3：起动小型无人机动力装置后，释放小型无人机；步骤4：小型无人机俯冲加速至安全速度后，使用尾翼控制其进入平飞状态；步骤5：完成飞行任务后，小型无人机使用导航定位系统或自带的光电载荷或雷达判断系留缆绳位置，并采用自带的绳钩钩挂住系留缆绳；步骤6：系留气球携带小型无人机降落。优选的，在步骤1中，根据小型无人机的外形尺寸、起飞重量及重心位置的性能指标要求，使用绳索或安装支架将小型无人机安装在系留气球下部。优选的，在步骤2中，使用系留气球携带小型无人机升至高度H，按照能量守恒定律，存在以下公式：mg(H-Hs)-Fs=mvs2/2]]>其中：m为小型无人机的起飞重量；Hs为小型无人机的飞行安全高度；F为下滑阶段的飞行阻力；s为下滑阶段的前飞距离，s＝(H-Hs)/tanθ，其中θ为下滑阶段的下滑角；vs为小型无人机的安全速度；则H应满足以下要求：H≥mvs22(mg-Ftanθ)+Hs.]]>优选的，所述小型无人机的飞行安全高度Hs为15m；小型无人机的安全速度vs为失速速度的1.2倍。优选的，在步骤5中，小型无人机完成任务后，进入返航航线，主要包括两个阶段：下降阶段和定常下滑跟踪阶段；在下降阶段，小型无人机依靠舵面下降至回收高度；在定常下滑跟踪阶段，小型无人机根据系留缆绳上的差分GPS或北斗传感器获取缆绳的位置，控制舵面进入定常下滑并跟踪缆绳位置，在小型无人机到达发动机熄火点后，关闭发动机，依靠惯性进行绳钩回收。本专利技术的技术效果在于：通过上述方案，区别于现有的小型无人机收放方法，采用系留气球进行小型无人机的收放，降低了小型无人机的收放装置的要求，从而增加了小型无人机的有效载荷重量，提高了小型无人机的起降精度，为小型无人机的收放提供了一种可靠而可行的方法。附图说明图1是本专利技术中小型无人机放飞前的结构示意图；图2是本专利技术中小型无人机回收前的飞行轨迹示意图；图3是本专利技术中小型无人机的典型的飞行剖面图；图4是本专利技术中小型无人机回收时的结构示意图；图5是本专利技术的操作流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进行详细的描述。如图1～5所示，一种基于系留气球的小型无人机收放方法，包括以下步骤：步骤1：将小型无人机12安装在系留气球10下部；步骤2：使用系留气球10将小型无人机12升空到一定高度，此时系留气球10通过系留缆绳11连接在系留塔13上。步骤3：起动小型无人机12动力装置后，释放小型无人机12；步骤4：小型无人机12俯冲加速至安全速度后，使用尾翼控制其进入平飞状态；步骤5：完成飞行任务后，小型无人机12使用导航定位系统(如GPS、北斗、GLONASS等)或自带的光电载荷或雷达判断系留缆绳11位置，并采用自带的绳钩钩挂住系留缆绳11；步骤6：系留气球10携带小型无人机12降落。优选的，在步骤1中，根据小型无人机12的外形尺寸、起飞重量及重心位置的性能指标要求，使用绳索或安装支架将小型无人机12安装在系留气球10下部。优选的，在步骤2中，使用系留气球10携带小型无人机12升至高度H，按照能量守恒定律，存在以下公式：mg(H-Hs)-Fs=mvs2/2]]>其中：m为小型无人机12的起飞重量；Hs为小型无人机12的飞行安全高度，一般为15m；F为下滑阶段的飞行阻力；s为下滑阶段的前飞距离，s＝(H-Hs)/tanθ，其中θ为下滑阶段的下滑角；vs为小型无人机12的安全速度，一般为失速速度的1.2倍；则H应满足以下要求：H≥mvs22(mg-Ftanθ)+Hs.]]>优选的，在步骤5中，小型无人机12完成任务后，从自动返航点121进入返航航线，主要包括两个阶段：下降阶段122和定常下滑跟踪阶段123；在下降阶段122，小型无人机12依靠舵面下降至回收高度；在定常下滑跟踪阶段123，小型无人机12根据系留缆绳11上的差分GPS或北斗传感器125获取缆绳11的位置，控制舵面进入定常下滑并跟踪缆绳11位置，在小型无人机12到达发动机熄火点124后，关闭发动机，依靠惯性进行绳钩回收。本专利技术通过上述方案，区别于现有的小型无人机收放方法，采用系留气球10进行小型无人机12的收放，降低了小型无人机12的收放装置的要求，从而增加了小型无人机12的有效载荷重量，提高了小型无人机12的起降精度，为小型无人机12的收放提供了一种可靠而可行的方法。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于系留气球的小型无人机收放方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将小型无人机安装在系留气球下部；步骤2：使用系留气球将小型无人机升空到一定高度；步骤3：起动小型无人机动力装置后，释放小型无人机；步骤4：小型无人机俯冲加速至安全速度后，使用尾翼控制其进入平飞状态；步骤5：完成飞行任务后，小型无人机使用导航定位系统或自带的光电载荷或雷达判断系留缆绳位置，并采用自带的绳钩钩挂住系留缆绳；步骤6：系留气球携带小型无人机降落。

【技术特征摘要】
1.一种基于系留气球的小型无人机收放方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将小型无人机安装在系留气球下部；步骤2：使用系留气球将小型无人机升空到一定高度；步骤3：起动小型无人机动力装置后，释放小型无人机；步骤4：小型无人机俯冲加速至安全速度后，使用尾翼控制其进入平飞状态；步骤5：完成飞行任务后，小型无人机使用导航定位系统或自带的光电载荷或雷达判断系留缆绳位置，并采用自带的绳钩钩挂住系留缆绳；步骤6：系留气球携带小型无人机降落。2.根据权利要求1所述的基于系留气球的小型无人机收放方法，其特征在于：在步骤1中，根据小型无人机的外形尺寸、起飞重量及重心位置的性能指标要求，使用绳索或安装支架将小型无人机安装在系留气球下部。3.根据权利要求1所述的小型无人机收放方法，其特征在于：在步骤2中，使用系留气球携带小型无人机升至高度H，按照能量守恒定律，存在以下公式：mg(H-Hs)-Fs=mvs2/2]]>其中：m为小型无人机的起飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昌霞，荣海春，周喜军，吴晴，李翔，张军红，谢奎，
申请(专利权)人：华东电子工程研究所中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34