一种用于系留无人机自主降落的在线监测系统及方法与流程

本发明属于系留无人机安全保护，具体涉及一种用于系留无人机自主降落的在线监测系统及方法。

背景技术：

1、系留无人机通过地面电源、系留线缆和机载电源获取电能，可实现长时间的留空飞行作业。相比普通放飞无人机，可大幅度提高续航时间。

2、目前系留无人机的安全性存在以下问题，影响系留无人机的推广和使用：

3、1)供电异常

4、当地面电源、系留线缆、机载电源其中一个设备发生故障，或者连接处出现松动等异常现象，就会导致系留无人机供电系统异常，影响系留无人机飞行安全。

5、2)动力模块异常

6、当电调温度过高，可能烧毁电调相关电子元器件，影响电调正常工作，进一步影响控制动力电机，影响系留无人机飞行安全；当螺旋桨断裂或者脱落时，电机负载减少，电机转速增加，电机供电不足、电机转子静子干涉时等异常情况均会造成电机转速减小，电机转速过高和过低都表明电机工作状态出现问题，影响其动力输出，进一步影响系留无人机的安全飞行。

7、3)通信链路异常

8、当上行链路出现异常时，操控人员会失去对系留无人机的控制，可能造成系留无人机失控而摔机；当下行链路出现异常时，会影响系留无人机状态信息下传，操控人员无法准确判断系留无人机工作状态，所以无法及时有效调控系留无人机，进而影响系留无人机安全飞行。

9、随着系留无人机的应用拓展，军用、民用领域都对系留无人机的安全性提出了更高的需求，现有系留无人机安全保障技术无法满足其需求。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于系留无人机自主降落的在线监测系统及方法，以实现系留无人机在供电异常、动力模块异常或通信链路异常时自主降落，提高系留无人机的飞行安全。

2、本发明提供了一种用于系留无人机自主降落的在线监测系统及方法，包含地面电源、系留线缆、机载电源、备用电池组、电源管理单元、动力模块、飞行控制单元、动力模块监测单元、通信链路监测单元；

3、所述地面电源通过系留线缆向机载电源供电；地面电源用于将市电转换为高压直流；

4、所述机载电源和备用电池组通过电源管理单元实现并联；所述备用电池组用于为系留无人机提供备用电源；

5、所述电源管理单元向飞行控制单元、动力模块监测单元、通信链路监测单元、动力模块供电，并在线监测机载电源输出电压和电流，以判断工作状态；

6、所述飞行控制单元与电源管理单元、动力模块监测单元、通信链路监控单元相连，并进行信息交互；

7、所述飞行控制单元用于控制系留无人机飞行和起飞、降落。

8、所述地面电源输入为ac380v，输出为dc1450v。

9、所述机载电源输入为dc1450v，输出为dc50v；

10、所述备用电池组为12s电池组。

11、所述电源管理单元实时在线监测机载电源输出电压和电流，并将机载电源工作状态信息上报至飞行控制单元。

12、所述动力模块监测单元实时在线监测动力模块中的电调温度、电机转速，将动力模块工作状态信息上报至飞行控制单元。

13、所述通信链路监测单元实时在线监测通信链路中的上传、下传通信状态，将通信链路工作状态信息上报至飞行控制单元。

14、所述飞行控制单元监测到电源管理单元、动力模块监测单元和通信链路监测单元中任一单元上报异常时，将控制系留无人机自主降落。

15、本发明还提供了一种用于系留无人机自主降落的在线监测方法，包括如下步骤：

16、步骤1，电源管理单元实时监测机载电源输出电压和电流，监测机载电源输出电压是否连续0.5s不在41v至52v之间，并同步监测机载电源输出电流是否连续0.5s不在180a至300a之间，如果两个判断条件均为否，则判断机载电源输出正常，其他情况均为判断机载电源输出异常，且电源管理单元将机载电源工作状态信息实时上报至飞行控制单元；

17、步骤2，通信链路监测单元实时监测上行链路和下行链路工作状态，监测上行链路是否连续0.5s内无数据，并同步监测下行链路是否连续2.5s无数据，如果两个判断条件均为否，则判断通信链路正常，其他情况均为判断通信链路异常，且通信链路监测单元将通信链路工作状态信息实时上报至飞行控制单元；

18、步骤3，动力模块监测单元实时监测各电调温度和各电机转速，监测各电调温度是否连续0.5s内大于110℃，并同步各电机转速是否连续0.5s不在1200rpm至3000rpm之间，如果两个判断条件均为否，则判断动力模块正常，其他情况均为判断动力模块异常，且动力模块监测单元实时将动力模块工作状态信息上报至飞行控制单元；

19、步骤4，飞行控制单元实时监测电源管理单元、通信链路监测单元和动力模块监测单元上报的工作状态信息，如果监测到任一状态异常信息，触发自动降落功能，飞行控制单元控制系留无人机自主降落。

20、本发明的有益效果在于：(1)机载电源和备用电池组并联向系留无人机供电，具有冗余供电能力，机载电源故障时，备用电池可无缝介入供电，以保证系留无人机用电需求，同时飞行控制单元控制监测机载电源供电异常，实现自主降落，防止摔机，解决了机载电源供电异常时系留无人机摔机问题；(2)飞行控制单元实时监测动力模块监测单元上报的工作状态信息，当监测到动力模块工作异常时，及时控制系留无人机降落，防止后续动力模块工作状态继续恶化造成摔机，解决了系留无人机动力模块异常所导致的安全隐患问题。(3)飞行控制单元实时监测通信链路监测单元上报的工作状态信息，当监测到通信链路工作异常时，实现系留无人机自主降落，防止由于链路异常造成的失控等问题，解决了通信链路异常造成的飞行安全问题。

技术特征：

1.一种用于系留无人机自主降落的在线监测系统，其特征在于，包含地面电源、系留线缆、机载电源、备用电池组、电源管理单元、动力模块、飞行控制单元、动力模块监测单元、通信链路监测单元；

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地面电源输入为ac380v，输出为dc1450v。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述机载电源输入为dc1450v，输出为dc50v。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述备用电池组为12s电池组。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电源管理单元实时在线监测机载电源输出电压和电流，并将机载电源工作状态信息上报至飞行控制单元。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述动力模块监测单元实时在线监测动力模块中的电调温度、电机转速，将动力模块工作状态信息上报至飞行控制单元。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述通信链路监测单元实时在线监测通信链路中的上传、下传通信状态，以判断通信链路的工作状态，将通信链路工作状态信息上报至飞行控制单元。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述飞行控制单元监测到电源管理单元、动力模块监测单元和通信链路监测单元中任一单元上报异常时，将控制系留无人机自主降落。

9.一种用于系留无人机自主降落的在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明提供了一种用于系留无人机自主降落的在线监测系统及方法，所述系统包括地面电源、系留线缆、机载电源、备用电池组、电源管理单元、飞行控制单元、动力模块监测单元、通信链路监测单元；地面电源通过系留线缆向机载电源供电，机载电源和备用电池组通过电源管理单元实现并联，电源管理单元向飞行控制单元、动力模块监测单元、链路监测单元等航电系统以及动力模块等系留无人机用电设备供电；当机载电源输出异常时，备用电池组介入供电，同时电源管理单元实时监测到机载电源工作状态信息，并将机载电源状态信息上报至飞行控制单元，飞行控制单元监测机载异常时控制系留无人机自主降落。本发明可以解决了通信链路异常造成的飞行安全问题。技术研发人员：甘欣辉,万韬,王震波,李洋,王菲菲,刘闯,俞旻杰,沙伟受保护的技术使用者：江苏和正特种装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6