本發(fā)明涉及一種船載無人直升機(jī)船載起降控制技術(shù)模擬驗(yàn)證系統(tǒng)，具體的說是一種驗(yàn)證和優(yōu)化船載無人直升機(jī)著艦導(dǎo)引、船載起降飛行控制技術(shù)的模擬試驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

船載無人直升機(jī)可用于驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦、兩棲攻擊艦，完成情報(bào)偵察、戰(zhàn)場監(jiān)視、空中電子壓制和干擾、艦外有源誘餌、反輻射攻擊、目標(biāo)指示、攻擊制導(dǎo)、戰(zhàn)損評(píng)估和通信中繼等多項(xiàng)作戰(zhàn)任務(wù)，是海軍戰(zhàn)艦的力量倍增器，具有緊迫的需求；船載起降飛行控制技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一；目前，國內(nèi)針對(duì)船載無人直升機(jī)的船載起降飛行控制技術(shù)開展了廣泛的理論研究，也取得了一定的理論研究成果，然而這些理論研究成果要想最終應(yīng)用于工程實(shí)踐還有很大的距離，需要大量的模擬試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，國內(nèi)在這個(gè)層面上的研究基本處于空白狀態(tài)，這個(gè)過程又是最終成功實(shí)現(xiàn)船載無人直升機(jī)自主起降必不可少的。

本系統(tǒng)通過對(duì)船載無人直升機(jī)、模擬船載測控系統(tǒng)、車載起降平臺(tái)和著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)之間的組合，形成一種船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)，通過該模擬系統(tǒng)開展一系列的著艦導(dǎo)引、模擬船載起降試驗(yàn)，驗(yàn)證和優(yōu)化著艦導(dǎo)引和船載起降飛行控制技術(shù)，為最終無人直升機(jī)在真實(shí)艦船實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引和船載起降提供有力支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，研制船載無人直升機(jī)導(dǎo)引和自主起降控制技術(shù)，需開展一系列技術(shù)驗(yàn)證和優(yōu)化試驗(yàn)，海洋氣象條件復(fù)雜，在真實(shí)艦船上開展上述試驗(yàn)，需要克服一系列的安全和成本問題，這對(duì)試驗(yàn)的開展帶來很大的困難和風(fēng)險(xiǎn)，尤其是陸基無人直升機(jī)改型后首次上船前風(fēng)險(xiǎn)更大；本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效的避免上述問題，借助該系統(tǒng)可以進(jìn)行一系列的船載無人直升機(jī)著艦導(dǎo)引和自主起降飛行控制技術(shù)驗(yàn)證和優(yōu)化試驗(yàn)，極大的降低了無人直升機(jī)船載起降試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)，該模擬系統(tǒng)包括安裝有無線數(shù)傳電臺(tái)的船載無人直升機(jī)、模擬船載測控系統(tǒng)、車載起降平臺(tái)和著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)，模擬船載測控系統(tǒng)根據(jù)著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)實(shí)時(shí)測量出的船載無人直升機(jī)與車載起降平臺(tái)之間的相對(duì)位置差和高度差來控制船載無人直升機(jī)的起降，其中：

模擬船載測控系統(tǒng)安裝在測控車上，車載起降平臺(tái)由大型平板拖車、車載模擬起降甲板以及防護(hù)墻組成，大型平板拖車設(shè)置于測控車的側(cè)前方，車載模擬起降甲板設(shè)置在大型平板拖車上，車載模擬起降甲板由五塊小平臺(tái)拼接而成，防護(hù)墻通過防護(hù)墻底座固定在大型平板拖車上靠近大型平板拖車車頭的一側(cè)，防護(hù)墻上還設(shè)有測量天線；

著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)包括船載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)及機(jī)載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)，船載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)的分機(jī)柜通過角鋼固定在防護(hù)墻底座上，機(jī)載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)設(shè)置于船載無人直升機(jī)內(nèi)，船載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)通過無線電臺(tái)發(fā)射車載模擬起降甲板的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息給機(jī)載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)，機(jī)載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)通過無線數(shù)傳電臺(tái)接受船載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)的信息并進(jìn)行差分解算，得出船載無人直升機(jī)和車載模擬起降甲板準(zhǔn)確的相對(duì)位置和高度差信息，作為船載無人直升機(jī)的著艦導(dǎo)引飛行和自主起降飛行的導(dǎo)引信息。

本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：

進(jìn)一步的，前述船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)中，測控車上安裝有UPS電源模塊，測控車上的測控天線采用卡箍方式緊固連接在測控車上。

前述船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)中，小平臺(tái)上噴涂防滑漆，小平臺(tái)由框架和花紋鋼板焊接而成，每個(gè)小平臺(tái)的四個(gè)角與大型平板拖車的相應(yīng)位置焊接角鋼，且角鋼對(duì)應(yīng)位置開腰形通孔。

技術(shù)效果：每個(gè)小平臺(tái)的四個(gè)角與大型平板拖車的相應(yīng)位置焊接角鋼，且角鋼對(duì)應(yīng)位置開腰形通孔，用于螺栓連接，現(xiàn)場組裝時(shí)才需要對(duì)連處進(jìn)行焊接。

前述船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)中，防護(hù)墻由方管及鋼板焊接而成，防護(hù)墻四個(gè)角和大型平板拖車應(yīng)位置分別焊接角鋼，且角鋼對(duì)應(yīng)位置開腰形通孔。

前述船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)中，每個(gè)小平臺(tái)之間螺栓連接，小平臺(tái)與大型平板拖車之間螺栓連接，防護(hù)墻與大型平板拖車之間螺栓連接。

技術(shù)效果：采用螺栓連接方式，便于拆卸，車載起降平臺(tái)和防護(hù)墻便于拆卸、尺寸符合公路、鐵路運(yùn)輸要求。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明中測控車上的測控天線采用卡箍的方式連接，這種加固的方式防止測控車運(yùn)動(dòng)過程中天線連接不牢固導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定，這種連接方式確保了工作的正常運(yùn)行，防護(hù)墻設(shè)置在大型平板拖車車頭一側(cè)，用以保護(hù)拖車駕駛室安全。

顯著的提高著艦導(dǎo)引和船載起降飛控技術(shù)的研發(fā)效率，縮短研發(fā)周期，控制試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和研制成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中車載模擬起降甲板及防護(hù)墻的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例船載自主起飛控制流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例船載自主降落控制流程圖；

圖中：1-船載無人直升機(jī)，2-測控車，3-大型平板拖車，4-車載模擬起降甲板，41-小平臺(tái)，5-防護(hù)墻，6-測量天線。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供的一種船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，該模擬系統(tǒng)包括安裝有無線數(shù)傳電臺(tái)的船載無人直升機(jī)1、模擬船載測控系統(tǒng)、車載起降平臺(tái)和著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)，模擬船載測控系統(tǒng)根據(jù)著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)實(shí)時(shí)測量出的船載無人直升機(jī)1與車載起降平臺(tái)之間的相對(duì)位置差和高度差來控制船載無人直升機(jī)1的起降，其中：

模擬船載測控系統(tǒng)安裝在測控車2上，測控車2上安裝有UPS電源模塊，測控車2上的測控天線采用卡箍方式緊固連接在測控車2上，車載起降平臺(tái)由大型平板拖車3、車載模擬起降甲板4以及防護(hù)墻5組成，大型平板拖車3設(shè)置于測控車2的側(cè)前方，車載模擬起降甲板4設(shè)置在大型平板拖車3上，車載模擬起降甲板4由五塊小平臺(tái)41拼接而成，小平臺(tái)41上噴涂防滑漆，小平臺(tái)41由框架和花紋鋼板焊接而成，每個(gè)小平臺(tái)41的四個(gè)角與大型平板拖車3的相應(yīng)位置焊接角鋼，且角鋼對(duì)應(yīng)位置開腰形通孔，防護(hù)墻5通過防護(hù)墻底座固定在大型平板拖車3上靠近大型平板拖車3車頭的一側(cè)，防護(hù)墻5上還設(shè)有測量天線6，防護(hù)墻5由方管及鋼板焊接而成，其中橫梁和墊腳為方管、豎梁和斜撐為方管，在框架內(nèi)焊接鋼板，防護(hù)墻5四個(gè)角和大型平板拖車3相應(yīng)位置分別焊接角鋼，且角鋼對(duì)應(yīng)位置開腰形通孔；

著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)包括船載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)及機(jī)載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)，船載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)的分機(jī)柜通過角鋼固定在防護(hù)墻底座上，機(jī)載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)設(shè)置于船載無人直升機(jī)1內(nèi)，船載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)通過無線電臺(tái)發(fā)射車載模擬起降甲板4的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息給機(jī)載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)，機(jī)載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)通過無線數(shù)傳電臺(tái)接受船載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)的信息并進(jìn)行差分解算，得出船載無人直升機(jī)1和車載模擬起降甲板4準(zhǔn)確的相對(duì)位置和高度差信息，作為船載無人直升機(jī)1的著艦導(dǎo)引飛行和自主起降飛行的導(dǎo)引信息。

在本實(shí)施例中：小平臺(tái)41之間螺栓連接，小平臺(tái)41與大型平板拖車3之間螺栓連接，防護(hù)墻5與大型平板拖車3之間螺栓連接。

船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)的具體構(gòu)建如下：

在實(shí)施系統(tǒng)連接時(shí)，船載無人直升機(jī)采用準(zhǔn)備上船無人直升機(jī)實(shí)物，模擬船載測控系統(tǒng)改造船載起降功能，安裝無線數(shù)傳電臺(tái)用以接收車載起降平臺(tái)位置信息。

模擬船載測控系統(tǒng)仍然采用船載無人直升機(jī)的鏈路系統(tǒng)，只需要在測控車上加裝大功率UPS電源模塊，將該電源模塊的輸出接入原來測控車的UPS輸入端口，測控天線和車頂天線底座采用卡箍方式緊固連接。

車載起降平臺(tái)裝配時(shí)需要經(jīng)過如下步驟：

（1）以17.5米低大型平板拖車3為載體改裝，將圖2所示的共計(jì)5塊小平臺(tái)41通過吊車依次吊到大型平板拖車3上方，依次排列整齊，并用螺栓將各個(gè)小平臺(tái)41連接成為整體平臺(tái)，再將平臺(tái)與大型平板拖車3之間采用角鋼焊接連接，最后用螺栓緊固，通過上述步驟完成車載起降平臺(tái)的安裝；

（2）將防護(hù)墻5整體使用吊車吊放到大型平板拖車3前部上，分別在防護(hù)墻5的四個(gè)角和大型平板拖車3的相應(yīng)位置焊接開腰形孔的角鋼，使用螺栓將防護(hù)墻和角鋼連接。

著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)船載部分即船載著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)需要安裝在大型平板拖車3車頭前部上，在防護(hù)墻5的底座和小平臺(tái)41之間焊接兩處角鋼，著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)船載部分機(jī)柜整體通過角鋼固定于防護(hù)墻5的底座，測量天線6安裝在防護(hù)墻5上，這樣確保了天線接收衛(wèi)星信號(hào)不受阻擋。

通過上述步驟，完成了船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)的安裝工作。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供的一種船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)模擬著艦導(dǎo)引試驗(yàn)具體如下：

該項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證船載無人直升機(jī)1著艦導(dǎo)引飛行功能，在船載無人直升機(jī)1執(zhí)行任務(wù)后，自動(dòng)導(dǎo)引到運(yùn)動(dòng)車載模擬起降甲板4上方的過程，試驗(yàn)步驟如下：

（1）測控車2?？吭谲囕d模擬起降甲板4側(cè)后方，船載無人直升機(jī)1放置跑道測控車2后方，機(jī)頭指向測控車2反方向；

（2）內(nèi)控狀態(tài)下發(fā)送起飛指令，起飛到一定高度后發(fā)送懸停-遠(yuǎn)航指令，直到船載無人直升機(jī)1距離1公里以外距離，此時(shí)發(fā)送著艦導(dǎo)引飛行指令；

（3）啟動(dòng)測控車2和大型平板拖車3，兩者勻速行駛，保持相對(duì)距離不變；

（4）船載無人直升機(jī)1從遠(yuǎn)處自動(dòng)導(dǎo)引到拖車起降平臺(tái)上方，與運(yùn)動(dòng)拖車起降平臺(tái)保持伴隨飛行狀態(tài)，此時(shí)船載無人直升機(jī)1在平臺(tái)起降區(qū)域上方保持相對(duì)位置靜止，完成導(dǎo)引飛行試驗(yàn)，如圖3所示。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供的一種船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)模擬船載自主起降試驗(yàn)具體如下：

該項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證艦船運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下自主起飛與降落功能，試驗(yàn)步驟如下：

（1）測控車2?？吭谲囕d起降平臺(tái)側(cè)后方，船載無人直升機(jī)1停放在車載起降平臺(tái)上，機(jī)頭指向車載起降平臺(tái)中軸線，啟動(dòng)大型平板拖車3并加速到一定速度后保持勻速行駛，測控車2以同樣速度跟隨在大型平板拖車3后方約二三十米處；

（2）自動(dòng)起飛：發(fā)送起飛指令，船載無人直升機(jī)1自動(dòng)保持當(dāng)前速度與車載起降平臺(tái)相對(duì)靜止伴隨起飛，保持航向，垂直飛離起降平臺(tái)，在車載起降平臺(tái)上方伴隨懸停；

（3）自動(dòng)降落I：在伴隨懸停狀態(tài)下發(fā)送自動(dòng)降落指令，船載無人直升機(jī)1保持與運(yùn)動(dòng)大型平板拖車3位置相對(duì)靜止，垂直下降到車載起降平臺(tái)上方，距離車載起降平臺(tái)接近2米高度伴隨懸停；

（4）自動(dòng)降落II：在2米高度伴隨懸停狀態(tài)下模擬等待車載模擬起降甲板4運(yùn)動(dòng)息靜期到來，一旦判斷出運(yùn)動(dòng)車載模擬起降甲板4處于息靜期狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行II階段降落，如果降落成功則立即收總距回收，完成自動(dòng)降落過程；如果降落不成功則自動(dòng)復(fù)飛；

（5）自動(dòng)復(fù)飛：II階段降落不成功則自動(dòng)復(fù)飛到2米高度，等待進(jìn)行第二次降落，如圖3所示。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供的一種船載無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)模擬著艦導(dǎo)引與船載自主起降組合試驗(yàn)具體如下：

該項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證艦船運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下自主起飛、任務(wù)執(zhí)行與完成后的著艦導(dǎo)引飛行與自主降落功能，試驗(yàn)步驟如下：

（1）測控車2?？吭谶\(yùn)動(dòng)車載起降平臺(tái)側(cè)后方，船載無人直升機(jī)1停放在車載起降平臺(tái)上，機(jī)頭指向車載起降平臺(tái)中軸線，啟動(dòng)大型平板拖車3并加速到一定速度后保持勻速行駛，測控車2以同樣速度跟隨在大型平板拖車3后方約二三十米處；

（2）自動(dòng)起飛：發(fā)送起飛指令，船載無人直升機(jī)1處于保持當(dāng)前速度與車載起降平臺(tái)相對(duì)靜止伴隨起飛，保持機(jī)頭航向跟蹤大型平板拖車3運(yùn)動(dòng)方向，垂直飛離車載起降平臺(tái)，在車載起降平臺(tái)上方伴隨懸停；

（3）任務(wù)飛行：船載無人直升機(jī)1以一定角度飛離車載起降平臺(tái)，飛行到模擬任務(wù)區(qū)域執(zhí)行任務(wù)，如在任務(wù)上方以一定速度盤旋飛行拍照等任務(wù)；

（4）導(dǎo)引飛行船載無人直升機(jī)1完成任務(wù)飛行后，發(fā)送導(dǎo)引飛行指令，船載無人直升機(jī)1自動(dòng)導(dǎo)引到運(yùn)動(dòng)車載起降平臺(tái)上方，與運(yùn)動(dòng)車載起降平臺(tái)保持伴隨飛行狀態(tài)；

（5）自動(dòng)降落I：在伴隨飛行狀態(tài)下發(fā)送自動(dòng)降落指令，船載無人直升機(jī)1保持與運(yùn)動(dòng)大型平板拖車3位置相對(duì)靜止，垂直下降到車載起降平臺(tái)上方，距離平臺(tái)接近2米高度伴隨懸停；

（6）自動(dòng)降落II：在2米高度伴隨懸停狀態(tài)下模擬等待車載模擬起降甲板4運(yùn)動(dòng)息靜期到來，一旦判斷出運(yùn)動(dòng)車載模擬起降甲板4處于息靜期狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行II階段降落，如果降落成功則立即收總距完成自動(dòng)降落過程；如果降落不成功則自動(dòng)復(fù)飛；

（7）自動(dòng)復(fù)飛：II階段降落不成功則自動(dòng)復(fù)飛到2米高度，等待進(jìn)行第二次降落。

船載無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)車載起降平臺(tái)導(dǎo)引信息進(jìn)行船載起降功能適應(yīng)性改造——新增著艦導(dǎo)引、伴隨飛行和自主起降飛行模態(tài)，利用導(dǎo)引系統(tǒng)給出的運(yùn)動(dòng)大型平板拖車3與船載無人直升機(jī)1的位置及高度偏差，用于位置及高度控制，新增伴隨模態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)于模擬艦船目標(biāo)跟蹤控制，新增船載起降模態(tài)以實(shí)船載無人直升機(jī)1在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上的自主起降功能，自主起飛控制如圖3所示，船載無人直升機(jī)1保持當(dāng)前速度起飛，起飛過程與運(yùn)動(dòng)甲板保持相對(duì)靜止，起飛到一定高度后進(jìn)行伴隨懸停，完成自主起飛過程；自主降落控制流程如圖4所示，整個(gè)降落過程船載無人直升機(jī)1始終保持與運(yùn)動(dòng)車載起降平臺(tái)起降點(diǎn)的位置相對(duì)靜止，由降落I階段完成降落到預(yù)定高度（例如，降落到距離甲板2米高度）后，自動(dòng)進(jìn)入保持相對(duì)高度不變的伴隨懸停狀態(tài)，在這個(gè)階段等待車載模擬起降甲板4處于息靜期內(nèi)的再次降落時(shí)機(jī)，一定時(shí)機(jī)到來即進(jìn)行降落II動(dòng)作，完成最后的降落到車載模擬起降甲板4過程，在通過上述改進(jìn)，可以使無人直升機(jī)具備在模擬艦船環(huán)境下的導(dǎo)引及起降飛行功能。

通過將上述船載無人直升機(jī)、模擬船載測控系統(tǒng)、車載起降平臺(tái)和著艦導(dǎo)引模擬系統(tǒng)組成無人直升機(jī)車載起降模擬系統(tǒng)，可以有效的模擬真實(shí)艦船起降環(huán)境。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。