[发明专利]一种垂直起降无人机机场的自动控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种垂直起降无人机机场的自动控制系统及方法，属于无人机控制领域。本发明的垂直起降无人机机场的自动控制系统及方法，自动机场用于发射波束引导无人机降落；机场控制系统用于接收无人机的状态报告码，并发送应答码；无人机用于发送状态报告码，并根据应答码、自动机场的导航标志点和停机坪上方特定频率信号自动识别下一航路点。本发明的无人机根据波束形成的航道自行判定和校准航迹，解决了无人机起降阶段过度依赖人力的问题。本发明实现了起降全过程的自动化，无人机适用于沙漠、山脉等不利于人员长期驻扎的地区。

技术领域

本发明属于无人机控制领域，尤其是一种垂直起降无人机机场的自动控制系统及方法。

背景技术

现有的垂直起降无人机，包括多旋翼无人机等，多采用人工手动操纵降落或者依赖图像识别技术寻找降落位置的方式实现降落。人工操纵是目前最为常用的方式，依赖于人工操纵的无人机在应对突发状况上具有明显的优势，执行任务过程中的灵活性更强。然而，采用人工手动操纵降落的方式消耗了一定的人力资源，在一些不利于人员驻守的任务区，人工手动操作的难度会进一步加大。垂直起降无人机的定点降落过程中的顺利进场着陆需要依靠操作人员的经验，若任务需要多架无人机协同执行，则需要数量对等的操作人员进行操作起降，还需要人工的空中交通管制系统予以辅助，不利于无人机的集群化执行任务。

图像识别技术是目前较常用的智能化无人机自动着陆技术，通过识别无人机正下方的地形图、降落点标志等来确定无人机的降落地点，从而自动操纵无人机实现自动着陆，因此运用图像识别技术可以实现单架无人机的精准起降，克服了人工操纵降落的人员依赖问题。然而单纯这种方法在一些特定不利天气下也难以保证无人机安全降落，首先，在室外工作环境下，受雾霾等不利天气影响，在高于一定高度飞行时，无人机难以清楚的识别到无人机正下方的地形图，需要降低飞行高度来识别图像，但过低的飞行高度也同样严重影响飞航安全。其次，室外环境易于发生变化，如果单独使用图像识别技术操纵垂直起降无人机，则需要定期对机场以及航路点进行图像采集，并定期更新无人机数据库，这同样造成了无人机实际起降过程中的不便。此外，当无人机完全偏离航路时将无法识别地表目标，若将该地区全部地理图像全部录入数据库，则更新数据库的成本过于高昂，使无人机的经济性下降。

目前无人机尚无大规模应用的无人机机场自动控制系统设计方案，在同类无人机的降落方案上来看，目前多采用人工操纵起降的方法。这种方法需要与飞行器对等数目的无人机驾驶员针对无人机进行操纵，此外，还需要考虑到驾驶员与飞行器之间的人机交互问题，在无人机机场系统设计与实现上均存在人力物力的不必要消耗情况，尤其在戈壁、高原等不适宜人员驻留的任务执行区域，对人员提供生产生活保障也将牵制大量资源。