[发明专利]固定翼无人飞行器灾难最小化控制装置及方法

权利要求书

1.固定翼无人飞行器灾难最小化控制方法，其特征是，包括步骤如下：

步骤1.固定翼无人飞行器在空中执行任务，失控检测及控制系统检测到固定翼无人飞行器遇到不可逆损坏，机身失控时，则失控检测及控制系统马上启动第二驱动系统去代替固定翼无人飞行器的第一驱动系统，以维持飞机平衡并发送失控指令到第二控制系统；

步骤2.第二控制系统接收到失控指令，调用GPS数据确定当前地点，将当前地点定位于第二控制系统内置的地图上，并在该地点附近寻找安全的降落点；同时，第二控制系统计算出一条安全降落几率最大的线路，以坐标形式发送到失控检测及控制系统；

步骤3.失控检测及控制系统按照接收到的坐标，调用三轴电子罗盘采集方向信息，向降落点滑翔降落；

步骤4.成功降落后，第二控制系统将所在点坐标通过呼救系统对外发射。

2.根据权利要求1所述的固定翼无人飞行器灾难最小化控制方法，其特征是，失控检测及控制系统的控制过程如下：

步骤1）失控检测及控制系统中的失控处理器一直对陀螺仪、加速计及气压传感器的数据进行监控采集，将数据进行傅里叶变换，得到其在频域上的频谱；一旦在频谱内得到超过阈值的频率分量，则判断固定翼无人飞行器失控坠机；

步骤2）判断为坠机后，失控检测及控制系统通过第二驱动系统对固定翼无人飞行器进行快速稳定操作，并向第二控制系统发送失控指令；失控指令包括当前高度H1、当前速度V1和当前方向；

步骤3）失控检测及控制系统接收到第二控制系统发来的转弯半径，调用地磁感应器采集方向信息，控制驱动系统达到控制方向的目的；

步骤4）旋转结束后，失控检测及控制系统向第二控制系统发送转向成功指令，成功指令包括当前高度H2和当前速度V2；

步骤5）失控检测及控制系统反复接收第二控制系统的速度及落地坐标指令，不断校正方向，直到完成降落任务；

步骤6）失控检测及控制系统的失控处理器检测到陀螺仪和气压传感器数据稳定，判断为降落成功，向第二控制系统发送降落完毕指令。

3.根据权利要求1所述的固定翼无人飞行器灾难最小化控制方法，其特征是，第二控制系统的控制过程如下：

步骤1）当第二控制系统收到失控检测及控制系统发来的失控指令后，调用GPS获取当前地点坐标，参考当前高度H1，使用自由落体方程计算出最短落地时间T1，再根据当前航向速度V1与自由落体时间T1计算出最短飞行距离L1，以此距离为半径定为最小落地范围，寻找此范围外的最近可降落点；随后结合当前高度H1、当前速度V1，采取以平衡下滑速度条件下最大可用滚转角φ对应的转弯半径值为转弯半径R的方法来调整航向，接着使用直线下滑滑翔降落；

步骤2）第二控制系统由失控检测及控制系统得到的当前高度H1、当前速度V1和当前方向以及系统预定的最大可用滚转角，运用迭代法，得到盘旋转弯的转弯半径，将转弯半径发送到失控检测及控制系统，进行飞行航向调整；

步骤3）第二控制系统收到失控检测及控制系统发过来的转向成功指令，得到转向后的当前高度H2和当前速度V2，并再次开启GPS得到转向后距离降落点距离L2；并以系统预定的速度控制固定翼无人飞行器纵向下落；

步骤4）第二控制系统收到失控检测及控制系统发回的降落完毕指令，再次调用GPS获取当前降落点坐标，发送到呼救系统。

4.实现权利要求1所述方法的固定翼无人飞行器灾难最小化控制装置，其特征在于：由第二控制系统、失控检测及控制系统、驱动系统、呼救系统、GPS和备用电源组成；上述失控检测及控制系统包括失控处理器、陀螺仪、加速计、气压传感器和地磁感应器；陀螺仪、加速计、气压传感器和地磁感应器的输出端与失控处理器连接；备用电源与第二控制系统、失控检测及控制系统、驱动系统、呼救系统和GPS的电源端连接；第二控制系统与失控检测及控制系统的失控处理器相连，失控检测及控制系统的失控处理器与驱动系统相连；GPS与第二控制系统相连；第二控制系统的输出端与呼救系统连接。

5.根据权利要求4所述的固定翼无人飞行器灾难最小化控制装置，其特征在于：所述呼救系统由高频发射机与呼救信号产生电路组成；呼救信号产生电路的输入端与第二控制系统的输出端连接；呼救信号产生电路的输出端与高频发射机的输入端连接。