一种基于单兵移动的无人机抗干扰降落系统

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种基于单兵移动的无人机抗干扰降落系统。

背景技术

无人机抗干扰降落是指在强干扰环境下，无人机可以准确地降落到指定的地点，而不会受到干扰信号的影响。这项技术可以在电磁环境较差或者存在强干扰的场合下，提高无人机的精准度和可靠性。实现无人机抗干扰降落需要考虑多方面因素。首先，需要选择具有高抗干扰性能的通信和导航设备，以减少干扰信号对其的影响。其次，需要对无人机的控制系统进行优化，使其能够快速、准确地识别和响应干扰信号。此外，还需要开发相应的软件算法，以便实现自主的干扰检测和干扰对策。

本实验团队长期针对无人机降落的相关技术进行大量相关记录资料的浏览和研究，同时依托相关资源，并进行大量相关实验，经过大量检索发现存在的现有技术如现有技术公开的CN106502257A、CN108873943B、KR101788140B1、和KR101527210B1，如现有技术公开的一种无人机起降平台，包括基座、上平台和将上平台间隔地支撑在基座上方的支撑机构，该支撑机构沿高度可伸缩以使得上平台具有：第一工作位置，支撑机构处于向上伸出状态；和第二工作位置，支撑机构处于向下缩回状态。在无人机降落到起降平台上后，可以锁止在上平台上，由于上平台具有两个工作位置，可以在高度上进行位置调节，可以使无人机起落架置于起降平台中。

为了解决本领域普遍存在对无人机的降落接收不稳定等等问题，作出了本发明。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前本领域所存在的不足，提出了一种基于单兵移动的无人机抗干扰降落系统。

为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

一种基于单兵移动的无人机抗干扰降落系统，所述无人机抗干扰降落系统包括机巢、用于监测无人机的状态参数并且控制调节无人机的飞行的控制基站、设置于所述机巢顶部以对所述无人机进行接收的接收模块、设置于所述接收模块上以对无人机进行电磁吸附固定的固定模块、对机巢附近环境进行监控的环境监控模块、和基于机巢附近环境以及无人机的状态参数以控制固定模块的电磁吸力的强度的调节模块，

所述控制基站、接收模块、固定模块、环境监控模块、和无人机之间通过无线通信建立连接以实现互相信息传输，所述状态参数包括无人机的机体重量、电池电量、飞行高度、姿态、速度、和位置信息，且所述控制基站将无人机的状态参数发送至固定模块以使得固定模块基于无人机的状态参数进行相应电磁吸力的调节生成，

所述调节模块包括对风速传感器的风力检测值进行接收储存的接收单元、对所述风力检测值进行预处理生成与风速检测值的变化差值相关的预警差值的预警判断单元、将、根据机巢附近风速以及预警判断单元进而计算获得固定模块的电磁吸力的强度计算单元、和根据强度计算单元的电磁吸力进而生产作业指令并将所述作业指令发送至固定模块以使得固定模块进行相应电磁吸力作业的指令驱动单元。

进一步的，所述接收模块包括设置于所述机巢的巢顶壁的接收口、可活动横设于所述机巢内的横设板、设置于所述横设板中部的配合口、同轴套设于所述配合口内的圆盘、和配合于所述巢顶壁的能够对接收口进行自动遮盖的遮挡盖。

进一步的，所述固定模块包括竖直贯穿所述圆盘中部的通道腔、活动配合于所述通道腔内并且能够从通道腔顶部贯出的贯出块、嵌设于所述贯出块的块顶壁的电磁吸附装置、若干个分别一端固定于所述圆盘的外侧壁且另一端固定于所述配合口的口内壁的缓冲连接件、用于驱动所述横设板在机巢内部升降移动的升降台、底部通过固定座安装于所述通道腔的腔底壁同时顶部与所述贯出块的块底壁固定连接的微型伸缩驱动件、和设置于所述贯出块的块顶壁以用于缓冲无人机与块顶壁的作用力的缓冲接触件，所述通道腔上端为开口结构且下端为闭合结构，所述通道腔设置于圆盘内，且通道腔的顶部贯穿圆盘的盘上壁设置，所述升降台的底部固定于机巢内部，且所述升降台的顶部对圆盘进行支撑以驱动圆盘相对机巢进行升降移动。

进一步的，所述缓冲连接件包括一端固定于所述圆盘的外侧壁且另一端固定于所述配合口的口内壁的柔性杆、和一端固定于所述圆盘的外侧壁且另一端固定于所述配合口的口内壁的弹簧件，且每个缓冲连接件至少包括一个柔性杆和一个弹簧件，每个缓冲连接件内的柔性杆同轴套设于所述弹簧件内部，每个弹簧件内部套设有一个柔性杆，其中所述柔性杆为由橡胶材料制成的具有弹性的杆件，进而所述圆盘在缓冲连接件的作用下能够相对接收口进行可复位活动。

进一步的，所述缓冲接触件包括若干个气囊件、通过离心焊接技术进而固定于所述气囊件底部的固定板、将固定板的板底壁与贯出块的块顶壁固定连接的连接杆、若干个分布设置于所述固定板上的出气孔、将所述出气孔与气囊件依次连通设置的连通管、嵌设于所述固定板且其中一端与所述气囊件侧端连通设置的进气管、对所述进气管进行气体输送的充气泵、控制进气管与气囊件的连通情况的电阀门、依次嵌设于所述出气孔内以控制出气孔的孔口闭合情况的控制阀。

本发明所取得的有益效果是：

1.所述调节模块通过预警判断单元和强度计算单元，调节模块可以根据风力检测值和无人机状态参数计算出合适的电磁吸力强度，进而调节模块能够灵活地调整电磁吸力的强度，这样在不同风速、不同无人机型号或不同飞行状态下，防止固定模块对无人机的吸附固定受到外界干扰的影响，进而提高无人机降落的安全性，同时所述调节模块与控制基站和其他模块之间通过无线通信建立连接，实现实时的信息传输和指令控制，这使得调节模块能够及时响应控制基站发送的指令，并根据需要进行电磁吸力的调节，确保无人机抗干扰降落系统的实时性和稳定性。

2.本发明的接收模块通过圆盘、缓冲连接件和配合口，能够保护无人机降落架及其附件免受外界环境干扰、撞击或损坏，接收模块为无人机降落过程提供了可靠的支持和保障进而有效保持系统的完整性和稳定性。

3.本发明的缓冲接触件采用气体充气和释放的方式，相比传统的机械缓冲装置，能够减少能源消耗和材料磨损，具有较高的能量转化效率，同时减少对环境的污染，同时缓冲接触件能够在无人机降落时提供稳定而柔软的缓冲效果，减少无人机机体与机巢之间的碰撞力，提高了无人机降落的安全性和稳定性。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明的基于单兵移动的无人机抗干扰降落系统的模块化示意图。

图2为本发明的接收模块的其中部分结构示意图。

图3为本发明的机巢的部分结构示意图。

图4为本发明的固定模块的部分结构示意图。

图5为本发明的缓冲接触件的部分结构示意图。

附图标号说明：1-机巢；2-横设板；3-升降台；4-巢顶壁；5-接收口；6-配合口；7-缓冲连接件；8-圆盘；9-通道腔；10-连接杆；11-出气孔；12-气囊件；13-进气管；14-固定板；15-贯出块；16-微型伸缩驱动件。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；要指出的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本案。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。并且关于附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：结合附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本实施例构造了一种基于单兵移动的无人机抗干扰降落系统,所述无人机抗干扰降落系统包括机巢、用于监测无人机的状态参数并且控制调节无人机的飞行的控制基站、设置于所述机巢顶部以对所述无人机进行接收的接收模块、设置于所述接收模块上以对无人机进行电磁吸附固定的固定模块、对机巢附近环境进行监控的环境监控模块、和基于机巢附近环境以及无人机的状态参数以控制固定模块的电磁吸力的强度的调节模块；

所述控制基站、接收模块、固定模块、环境监控模块、和无人机之间通过无线通信建立连接以实现互相信息传输，所述状态参数包括无人机的机体重量、电池电量、飞行高度、姿态、速度、和位置信息，且所述控制基站将无人机的状态参数发送至固定模块以使得固定模块基于无人机的状态参数进行相应电磁吸力的调节生成；

所述环境监控模块包括若干个固定于机巢上以对机巢附近的风速进行监测的风速传感器，其中所述风速传感器以预设时间间隔进行风速监测作业，以风速传感器当前风力检测值表示为rn；

所述调节模块包括对风速传感器的风力检测值进行接收储存的接收单元、对所述风力检测值进行预处理生成与风速检测值的变化差值相关的预警差值的预警判断单元、将、根据机巢附近风速以及预警判断单元进而计算获得固定模块的电磁吸力的强度计算单元、和根据强度计算单元的电磁吸力进而生产作业指令并将所述作业指令发送至固定模块以使得固定模块进行相应电磁吸力作业的指令驱动单元；

所述预警判断单元的作业步骤如下：

S101：从当前风力检测值数据向前选取n个点的数据记作X数列集合，且rn在X数列集合范围内，

S102：将作X数列集合内的风力检测值从小到大的顺序排列，确定X数列集合内的风力检测值的中位数MN，并基于MN把整个数据分成两部分，即低于中位数的一组和高于中位数的一组，对于低于中位数的这一组数据中的中位数确定为M1，对于高于中位数的这一组数据中的中位数记作M2，

S103：计算得X数列集合的四分位距FRP：

FRP=M2-M1，

S104：确定X数列集合的上边缘A和下边缘B：

A=M2+1.5FRP，

B=M1－1.5FRP，

S105：依次对X数列集合内的风力检测值进行判断，将X数列集合中小于B的风力检测值作为异常值UN，将X数列集合中大于A的风力检测值作为预警值WA，将异常值和预警值同时从X数列集合中剔除，进一步得到过滤后的数据序列Y1，且计算数据序列Y1中的检测参数值均值作为参考均值VER1，

S106：进一步获得当前预警差值RE：

RE=

所述强度计算单元的作业流程如下：

S201:接收控制基站发送的无人机的重量G、无人机的下降过程的飞行速度V，

S202:计算获得电磁吸附装置的电磁吸力F：

，

与无人机重量相关的电磁吸附系数且K的单位为/>

所述调节模块通过预警判断单元和强度计算单元，调节模块可以根据风力检测值和无人机状态参数计算出合适的电磁吸力强度，进而调节模块能够灵活地调整电磁吸力的强度，这样在不同风速、不同无人机型号或不同飞行状态下，防止固定模块对无人机的吸附固定受到外界干扰的影响，进而提高无人机降落的安全性，同时所述调节模块与控制基站和其他模块之间通过无线通信建立连接，实现实时的信息传输和指令控制，这使得调节模块能够及时响应控制基站发送的指令，并根据需要进行电磁吸力的调节，确保无人机抗干扰降落系统的实时性和稳定性。

实施例二：结合附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，除了包含以上实施例的内容以外，还在于,所述接收模块包括设置于所述机巢的巢顶壁的接收口、可活动横设于所述机巢内的横设板、设置于所述横设板中部的配合口、同轴套设于所述配合口内的圆盘、和配合于所述巢顶壁的能够对接收口进行自动遮盖的遮挡盖，其中所述遮挡盖为现有技术的自动闭合盖机构，在此不作限制，所述配合口与机巢内部连通设置，其中所述横设板不能从接收口贯出至机巢外部；

所述固定模块包括竖直贯穿所述圆盘中部的通道腔、活动配合于所述通道腔内并且能够从通道腔顶部贯出的贯出块、嵌设于所述贯出块的块顶壁的电磁吸附装置、若干个分别一端固定于所述圆盘的外侧壁且另一端固定于所述配合口的口内壁的缓冲连接件、用于驱动所述横设板在机巢内部升降移动的升降台、底部通过固定座安装于所述通道腔的腔底壁同时顶部与所述贯出块的块底壁固定连接的微型伸缩驱动件、和设置于所述贯出块的块顶壁以用于缓冲无人机与块顶壁的作用力的缓冲接触件，所述通道腔上端为开口结构且下端为闭合结构，所述通道腔设置于圆盘内，且通道腔的顶部贯穿圆盘的盘上壁设置，所述升降台的底部固定于机巢内部，且所述升降台的顶部对圆盘进行支撑以驱动圆盘相对机巢进行升降移动；

所述缓冲连接件包括一端固定于所述圆盘的外侧壁且另一端固定于所述配合口的口内壁的柔性杆、和一端固定于所述圆盘的外侧壁且另一端固定于所述配合口的口内壁的弹簧件，且每个缓冲连接件至少包括一个柔性杆和一个弹簧件，每个缓冲连接件内的柔性杆同轴套设于所述弹簧件内部，每个弹簧件内部套设有一个柔性杆，其中所述柔性杆为由橡胶材料制成的具有弹性的杆件，进而所述圆盘在缓冲连接件的作用下能够相对接收口进行可复位活动；

无人机降落时，无人机的降落架支撑至所述圆盘上，并且在无人机的作用力下，所述圆盘相对接收口进行移动，进而有效缓冲降落架对圆盘的冲撞力，以提高降落架的安全性；

本发明的接收模块通过圆盘、缓冲连接件和配合口，能够保护无人机降落架及其附件免受外界环境干扰、撞击或损坏，接收模块为无人机降落过程提供了可靠的支持和保障进而有效保持系统的完整性和稳定性。

实施例三：结合附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，除了包含以上实施例的内容以外，还在于,所述缓冲接触件包括若干个气囊件、通过离心焊接技术进而固定于所述气囊件底部的固定板、将固定板的板底壁与贯出块的块顶壁固定连接的连接杆、若干个分布设置于所述固定板上的出气孔、将所述出气孔与气囊件依次连通设置的连通管、嵌设于所述固定板且其中一端与所述气囊件侧端连通设置的进气管、对所述进气管进行气体输送的充气泵、控制进气管与气囊件的连通情况的电阀门、依次嵌设于所述出气孔内以控制出气孔的孔口闭合情况的控制阀；

所述缓冲接触件的作业流程：

S301：在无人机抗干扰降落系统不对无人机进行接收时，气囊件处于未充气状态，

S302：在无人机抗干扰降落系统准备对无人机进行接收时，微型伸缩驱动件以预设长度作业进行伸长，同时贯出块被微型伸缩驱动件驱动至通道腔外部，电阀门卡启，同时控制阀闭合，充气泵对气囊件进行预设体积量气体充入，气囊件处于充气状态，

S302：电阀门关闭，控制阀开启，无人机的降落架降落至圆盘上过程中，气囊件的对无人机的至少部分机壳底壁进行抵接，气囊件内部气体从出气孔释放，以对无人机的降落作业进行缓冲，直至气囊件内部气体释放完毕，所述无人机在电磁吸附装置的吸附下与固定板贴合，气囊接触件完成缓冲作业；

本发明的缓冲接触件采用气体充气和释放的方式，相比传统的机械缓冲装置，能够减少能源消耗和材料磨损，具有较高的能量转化效率，同时减少对环境的污染，同时缓冲接触件能够在无人机降落时提供稳定而柔软的缓冲效果，减少无人机机体与机巢之间的碰撞力，提高了无人机降落的安全性和稳定性。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。并且应当理解，在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。