一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制方法及装置.doc

说明书摘要本发明公开了一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制方法及装置，该装置包括太阳能电池板、内置锂电池、电源管理模块、微波发送处理单元、微处理器、微波接收处理单元。其中，太阳能电池板、内置锂电池、电源管理模块、微波发送处理单元、微处理器均安装在多个地面发送节点。微波接收处理单元包括微波接收模块、微波接收模块、微处理器、控制模块，微波接收处理单元固定在飞机的前端。所述方法是：获取多个当前无人机与跑道所置节点之间的通信信号强度，解算出固定翼无人机当前航向与进近跑道的偏差角，判断无人机是否与跑道对准，如果未对准跑道，给出调整数据，使无人机对准跑道安全着陆。本发明可以实现根据固定翼无人机降落状态调整无人机对准跑道，最大限度提高无人机降落的成功率。（如要修改，修改后不要超过300个字符）1000042010.21摘要附图10000512010.2权利要求书1、一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于该装置包括太阳能电池板、内置锂电池、电源管理模块、微波发送处理单元、微波接收处理单元、微处理器。2、其中，太阳能电池板、内置锂电池、电源管理模块、微波发送处理单元、微处理器均安装在多个地面发送节点。各个地面发送节点固定在地面装置上以保证微波发送模块的天线垂直与水平面，达到最佳性能。其中，微波接受处理单元安装在固定翼无人机的前端，用于接收并处理信号，并产生相应动作调整飞机姿态。3、根据权利要求1所述的用于固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于，微波发送处理单元包括微波发送模块、微波接收模块。4、根据权利要求3所述的用于固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于，所述地面微波发送模块接受微处理器控制，并发送微处理器内置信息。5、根据权利要求3所述的用于固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于，所述微波接受模块接收无人机的应答，并将所接收信息发送给微处理器。6、根据权利要求1所述的用于固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于，所述固定翼无人机所搭载的微波接收处理单元包括微波接收模块、微波发送模块、控制模块、微处理器。7、根据权利要求6所述的用于固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于，所述微波接收模块接收多个跑道节点发送过来的信号，并检测其信号强度，并与微处理器相连。8、根据权利要求6所述的用于固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于，所述微波发送模块与地面微波发送节点形成应答系统，并接收微处理器的指令，发送信号。9、根据权利要求6所述的用于固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于，所述机载控制模块接受微处理器的指令，产生信号，控制无人机电调，使无人机机做出相应动作。10、根据权利要求1所述的用于固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于，所述太阳能电池板用于内置锂电池充电。11、根据权利要求1所述的用于固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于，所述内置锂电池为地面跑道节点提供电源。12、一种用于固定翼无人机自主降落控制方法，其特征在于，获取当前无人机与多个跑道所置节点之间的通信信号强度，解算出无人机的位置信息，判断无人机是否与跑道对准，如果未对准跑道，给出调整指令，使无人机对准跑道安全着陆。本发明可以实现根据固定翼无人机降落状态调整无人机对准跑道，最大限度提高固定翼无人机降落的成功率。13、根据权利要求2所述的用于固定翼无人机自主降落控制装置，其特征在于，所述地面装置为带有双向气泡式水平仪的支架。14、根据权利要求12所述的用于固定翼无人机自主降落控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）固定翼无人机起飞前，微处理器测量内置锂电池电压，若电压过低则发出装置失效预警（声、光）；（2）固定翼无人机起飞前，校准双向气泡式水平仪支架，使得各个节点天线垂直于水平面，获得最佳发射性能；（3）固定翼无人机起飞后，定时发送信号，直到所发送信号收到接收应答，切换为一直发送信号；（4）对地面1号和2号节点发送过来的信号，检测信号的接收强度并提取出所搭载的信息，计算出固定翼无人机当前与跑道中线的误差量，并采用控制算法计算得出调整参数；（5）基于（3）固定翼无人机将所计算出来的数据发送到地面控制单元，地面控制单元可产生控制信号，控制固定翼无人机动作。（6）基于（4）固定翼无人机处于下降过程中，对于地面3号节点和4号节点发送出来的信号，检测信号的接收强度并提取所搭载的信息，并结合1号节点和2号节点的数据，计算出固定翼无人机当前下落过程中所期望的速度，并给出调整参数。 （7）基于（5），如果遇到突发事件，地面控制单元可以发出警告信号，让无人机结束进近，避免事故的发生。（8）基于（6），固定翼无人机可以由自身搭载的的微处理器给出调整指令，通过控制模块，控制无人机做出相应动作。（9）基于（7），如果固定翼无人机平稳在跑道上滑行并停下，判定着陆成功。15、根据权利要求11所述的多旋翼无人机的紧急伞降方法，其特征在于，所述步骤（4）中，控制算法的方法采用PID算法或模糊控制法；3说明书一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制方法及装置（请采用修订模式进行修改）技术领域本发明涉及农业无人机研究领域，特别涉及一种用于固定翼无人机自主降落控制方法及装置。背景技术目前，无人机着陆回收是无人机飞行过程中的一个总要的阶段，同时也是无人机飞行过程最容易出现事故的环节，因此对于着陆回收阶段的飞行控制设计尤为关键。无人机的回收方式可以归纳为伞降回收、轮式滑炮着陆回收、拦截网回收、气垫着陆回收等类型。相对于其他回收方式，轮式滑跑着陆回收方式不需要拦截网或气垫等辅助设备，具有更高的自主性，是无人机着陆回收发展方向。采用轮式滑跑着陆方式的无人机在着陆期间，应该精确对准跑道，以安全可靠的在跑道上着陆。通常无人机的整个轮式滑跑着陆过程中，由于对跑道的依赖性比较大，人工难以精确控制，造成重着陆损坏起落架，或者飞机姿态失衡折损机翼等事故。 发明内容本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置，该装置利用该装置包括太阳能电池板、内置锂电池、电源管理模块、微波发送处理单元、微处理器、微波接收处理单元组成自主降落控制系统提高固定翼无人机自主降落的成功率，具有结构简单、成本低廉、重量轻等特点。本发明的另一个目的在于提供一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制方法。本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制装置，太阳能电池板、内置锂电池、电源管理模块、微波发送处理单元、微处理器均安装在多个地面节点中。微波接收处理单元包括微波接收模块、微波发送模块、微处理器、控制模块固定在固定翼无人机的前端。具体的，所述微波发送处理单元包括微波发生模块、微波接收模块、微处理器。更进一步的，所述微波发送模块接受微处理器控制，且发送微处理器内置信息。更进一步的，所述微波接受模块接受无人机的应答，且将信号传递给微处理器。更进一步的，所述固定翼无人机所搭载的微波接收处理单元包括微波接收模块、微波发送模块、控制模块、微处理器。具体的，所述地面节点装置还包括电源管理模块，该模块包括CN3722、MOS管与3.3V DC-DC模块，DC-DC模块输出两路稳压电源5V与3.3V，5V电源用于驱动微处理器；3.3V电源为微波发送模块供电。一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制方法，该方法是：获取当前无人机与跑道所置节点之间的通信信号强度，解算出无人机的位置信息，判断无人机是否与跑道对准，如果未对准跑道，给出调整数据，使无人机对准跑道安全着陆。本发明可以实现根据固定翼无人机降落状态调整无人机对准跑道，最大限度提高无人机降落的成功率。具体的，包括以下步骤：（1）固定翼无人机起飞前，微处理器测量内置锂电池电压，若电压过低则发出装置失效预警（声、光）；（2）固定翼无人机起飞前，校准地面装置的双向气泡式水平仪支架，使得各个节点天线垂直于水平面，获得最佳发射性能；（3）固定翼无人机起飞后，定时发送信号，直到所发送信号收到接收应答，切换为一直发送信号；（4）对地面1号和2号节点发送过来的信号，检测信号的接收强度并提取出所搭载的信息，计算出固定翼无人机当前与跑道中线的误差量，并采用控制算法计算得出调整参数；（5）基于（3），固定翼无人机将所计算出来的数据发送到地面控制单元，地面控制单元也可产生控制信号，控制固定翼无人机动作。（6）基于（4），固定翼无人机处于下降过程中，对于地面3号节点和4号节点发送出来的信号，检测信号的接收强度并提取所搭载的信息，并结合1号节点和2号节点的数据，计算出固定翼无人机当前下落过程中所期望的速度，并给出调整参数。（7）基于（5），如果遇到突发事件，地面控制单元可以发出警告信号，让无人机结束进近，避免事故的发生。（8）基于（6），固定翼无人机可以由自身搭载的的微处理器采用控制算法给出调整指令，通过控制模块，控制无人机做出相应动作。（9）基于（7），如果固定翼无人机平稳在跑道上滑行并停下，判定着陆成功。优选的，所述步骤（1）中，固定翼飞行器起飞前，低电压报警数值设为7.0 V。优选的，所述步骤（7）中，控制算法的方法采用PID算法或滑膜控制算法。优选的，所述步骤（9）中，等待时间默认设定为5s。优选的，所述步骤（4）、步骤（6）和步骤（8）中，微波通信模块选用2.4GHz条件下工作的CC2530通信模块。本发明具有如下优点和有益效果：1、针对目前用于固定翼无人机的对准跑道的装置在固定翼无人机在对准跑道中难以有效、及时的矫正飞机姿态使无人机着陆在指定跑道上的问题，本发明装置通过微波发送模块与微处理器，从而根据固定翼无人机自身接收到的信号，解算出无人机的位置和需要调整的参数。提高无人机成功着陆的概率，并且能够在能见度很低的情况下也发挥作用，提高了无人机着陆的环境适应能力。2、本发明方法通过从微波接收处理单元读取，接收到的信号强度和信号所搭载的信息，经过滤波、姿态结算与数据融合判断无人机是否处于偏航状态，同时给出调整参数，最大限度提高飞机着陆的成功率，避免因偏航导致无人机坠毁。本装置具有较高的控制精度，适合在小型固定翼无人机与在较窄跑道着陆上运用，且可提高固定翼无人机的着陆安全性。附图说明图1是本发明装置的总体示意图；图2是本发明装置的地面节点电路连接关系示意图。图3是本发明装置的机载模块电路连接关系示意图具体实施方式（待技术方案确定后这里再添加编号）下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1现有技术中，用于固定翼无人机降落控制方式，第一种类型为人工触发式，需要操控人员自行判定控制固定翼无人机降落；第二种类型为自主式，控制装置在检测到地面节点后，进入自主引导程序。但是对于无人机在能见度很低的飞行情况下，很难发挥引导作用。本实施例所述用于固定翼无人机自主降落控制装置，如图1和2所示，包括节点1、节点2、节点3、节点4、微波接收处理单元5。其中微波接收处理单元固定在固定翼无人机前端；节点1（含内置锂电池和太阳能电池板）和节点2（含内置锂电池和太阳能电池板）相对固定在带有气泡式水平仪的支架上且分别摆放在跑道的前端两侧；节点3（含内置锂电池和太阳能电池板）和节点4（含内置锂电池和太阳能电池板）相对固定在带有气泡式水平仪的支架上且分别摆放在跑道的后端两侧。如图1所示，所述用于固定翼无人机自主降落控制装置中，所述节点1和节点2在无人机起飞后，会定时发送数据，如果收到无人机进入降落阶段的应答，将会切换为一直发送数据，同时节点3和节点4会启动运行。无人机前端5收到信号后会产生应答信号，同时根据各个节点采集到的信号计算无人机的调整参数，控制无人机动作。微波接收处理单元中由微波接收发送模块、控制模块、微处理器组成，其中微波接收模块包含天线和微波处理模块，可采用SMA-A-B-N（2.4GHz天线）、CC2530（集成微波发送模块、微波接收模块）。如图2所示，所述地面节点还包括电源管理模块，该模块包括CN3722、MOS管与3.3V DC-DC模块，DC-DC模块输出两路稳压电源5V与3.3V，5V电源用于驱动微处理器；3.3V电源为微波发送模块供电。所述微处理器单元采用STM32F4xxx系列单片机。一种基于微波引导的固定翼无人机自主降落控制方法，该方法是：获取当前无人机与跑道所置节点之间的通信信号强度，解算出无人机的位置信息，判断无人机是否与跑道对准，如果未对准跑道，给出调整数据，使无人机对准跑道安全着陆。本发明可以实现根据固定翼无人机降落状态调整无人机对准跑道，最大限度提高无人机降落的成功率。具体包括以下步骤：（1）固定翼无人机起飞前，微处理器测量内置锂电池电压，若电压过低则发出装置失效预警（声、光）；（2）固定翼无人机起飞前，校准气泡式水平仪支架，使得各个节点天线垂直于水平面，获得最佳发射性能；（3）固定翼无人机起飞后，定时发送信号，直到所发送信号收到接收应答，切换为一直发送信号；（4）对地面1号和2号节点发送过来的信号，检测信号的接收强度并提取出所搭载的信息，计算出固定翼无人机当前与跑道中线的误差量，并采用控制算法计算得出调整参数；（5）基于（3），固定翼无人机将所计算出来的数据发送到地面控制单元，地面控制单元也可产生控制信号，控制固定翼无人机动作。（6）基于（4），固定翼无人机处于下降过程中，对于地面3号节点和4号节点发送出来的信号，检测信号的接收强度并提取所搭载的信息，并结合1号节点和2号节点的数据