无人船载无人机起降系统技术领域
本发明涉及一种船载机起降装置，尤其涉及一种无人船载无人机起降系统。
背景技术
在环境勘察，巡逻侦测，应急处理等作业中，无人船与无人机各有优缺点。无人机具有机动性能好，运动反应迅速，在高空可视角度大，侦查区域可以从海面至陆地等优点，但无人机普遍具有载重量小，挂载的设备种类少，连续作业续航时间短等缺点；而无人船具有载重量大，能挂载的设备多，连续作业时间长等优点，因此，无人机与无人船联合作业可实现两者的功能互补。而要实现两者的联合作业，首先需要解决无人机如何在颠簸不定的无人船甲板上安全地起飞与降落问题。
针对无人机在无人船上实现安全起飞与降落的问题，目前国内外均无有效的解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，旨在提供一种稳定性好、能有效解决无人机在颠簸不定的无人船上安全起飞和降落的无人船载无人机起降系统。
本发明所采用的技术方案是：该系统包括设置于无人船上的起降固定装置和设置于无人机上的起降挂载装置，它还包括起降控制装置，所述无人机通过所述起降控制装置控制所述起降固定装置与所述起降挂载装置之间的配合而起降于所述无人船上，所述起降控制装置包括
用于获取无人船所处水域实时境况的起降过程监测摄像头；
用于监测实时气象状况并将实时气象数据上传至远程控制终端的气象监测模块；
用于监测无人船船体运动惯性情况并将船体姿态数据上传至远程控制终端的船体姿态监测模块；
用于在无人船和无人机之间、无人船与远程控制终端之间以及无人机与远程控制终端之间进行通信的无线通信模块；和用于向无人船和无人机发送或接收信息的远程控制终端。
进一步地，所述起降控制装置还包括设置在所述无人船上的智能分析控制模块，所述智能分析控制模块用于接收所述起降过程监测摄像头、所述气象监测模块和所述船体姿态监测模块发送来的信息，分析适飞可能性，并通过所述无线通信模块控制所述无人机起飞或降落在所述无人船上。
进一步地，所述起降固定装置包括平板电磁铁和电磁铁驱动模块，所述电磁铁驱动模块与所述平板电磁铁连接，所述电磁铁驱动模块与所述远程控制终端信号连接。
进一步地，所述起降挂载装置包括导磁板，所述导磁板设置在所述无人机的最低端。
进一步地，所述起降挂载装置还包括定位辅助装置，所述定位辅助装置设置在无人机上的起降过程监测摄像头的增稳云台上，所述定位辅助装置为高亮激光发射装置，或是红外装置。
进一步地，所述气象监测模块监测当前的风向和风速值，所述船体姿态监测模块监测无人船的三轴加速度和角速度信息。
进一步地，所述无线通信模块的通信方式包括数传无线通信或者wifi通信。
更进一步地，所述远程控制终端为通信基站或电脑或手机或PDA。
本发明的有益效果是：本发明利用无人船平台，在无人船上设置起降固定装置，在无人机上设置起降挂载装置，起降固定装置和起降挂载装置相互配合，可将无人机牢固地停靠在无人船上，而在需要起飞时能够即时解除约束力，无人机顺利地起飞；利用架设的起降控制装置，来获取作业水域的气象、水域等实时境况，针对不同的境况，判断是否合适进行起降作业；所述起降控制装置中的起降过程监测摄像头、气象监测模块、船体姿态监测模块、无线通信模块和远程控制终端等能够综合判断风速以及水域状况，若适合，即进行无人机起飞作业或者降落作业完成，若不合适，则判断是否继续等待或直接取消作业任务，从而使无人船与无人机实现无缝地对接，实现联合作业；本发明的结构和系统设计，能够保证无人机起降稳定可靠，即使是在颠簸不定的环境下也能实现无人机的起降操作，所以，本发明能够有效地解决无人机尤其是多旋翼无人机在颠簸不定的无人船上安全起降的问题。
由于所述起降控制装置还包括设置在所述无人船上的智能分析控制模块，所述智能分析控制模块用于接收所述起降过程监测摄像头、所述气象监测模块和所述船体姿态监测模块发送来的信息，分析适飞可能性，并通过所述无线通信模块控制所述无人机起飞或降落在所述无人船上，所述智能分析控制模块即可作为无人船的分析控制部分，起降控制装置获取到的各种信息无需发送到远程控制终端上处理，而是直接经过所述智能分析控制模块自行处理分析得出结果并根据结果控制无人机起降，所以，本发明能够实现完全自动运行。
附图说明
图1是本发明的简易结构示意图；
图2是本发明中无人船载无人机起降系统框图；
图3是本发明中无人机智能起飞过程流程图；
图4是本发明中无人机智能降落过程流程图。
具体实施方式
下面以具体的方式对本发明作进一步的说明。
本发明包括设置于无人船1上的起降固定装置和设置于无人机2上的起降挂载装置，还包括起降控制装置，所述无人机2通过所述起降控制装置控制所述起降固定装置与所述起降挂载装置之间的配合而起降于所述无人船1上，所述起降控制装置包括用于获取无人船所处水域实时境况的起降过程监测摄像头；用于监测实时气象状况并将实时气象数据上传至远程控制终端的气象监测模块；用于监测无人船船体运动惯性情况并将船体姿态数据上传至远程控制终端的船体姿态监测模块；用于在无人船和无人机之间、无人船与远程控制终端之间以及无人机与远程控制终端之间进行通信的无线通信模块；和用于向无人船和无人机发送或接收信息的远程控制终端。
所述起降控制装置还包括设置在所述无人船1上的智能分析控制模块，所述智能分析控制模块用于接收所述起降过程监测摄像头、所述气象监测模块和所述船体姿态监测模块发送来的信息，分析适飞可能性，并通过所述无线通信模块控制所述无人机2起飞或降落在所述无人船1上。
所述起降固定装置包括平板电磁铁3和电磁铁驱动模块，所述电磁铁驱动模块与所述平板电磁铁3连接，所述电磁铁驱动模块与所述远程控制终端信号连接。所述起降挂载装置包括导磁板，所述导磁板设置在所述无人机的最低端。所述起降挂载装置还包括定位辅助装置，所述定位辅助装置设置在无人机上的起降过程监测摄像头的增稳云台上，所述定位辅助装置为高亮激光发射装置，或是红外装置。所述气象监测模块监测当前的风向和风速值，所述船体姿态监测模块监测无人船的三轴加速度和角速度信息。所述无线通信模块的通信方式包括数传无线通信或者wifi通信。所述远程控制终端为通信基站或电脑或手机或PDA。
在本发明中，无人机起飞降落过程可以是全自动智能控制过程也可以是人工操作过程，两种过程如下。
一、人工操作过程
起飞过程：操作员通过无人船远程控制终端远程监控无人船，与无人机起降相关的监测内容包括：起降过程监测摄像头回传的实时视频，无人船上气象监测模块回传的实时风速，船体姿态监测模块回传的实时海况信息等。操作员根据当前的实时监测信息判断是否适合无人机起飞飞行，若适合，则操作无人机加油以提供足够的向上升力，并根据风速风向控制无人机起飞角度，同时控制无人船上的起降固定装置撤销对无人机的电磁吸力，以实现无人机的安全起飞。
降落过程：操作员首先通过无人船上的一系列监测模块判断无人机是否适合降落，如判断风速以及海况，若适合，操作员根据无人机以及无人船上的GPS信息操作无人机靠近无人船。受GPS精度的限制，无人机需要通过定位辅助装置垂直向下发射辅助定位激光实现在无人船停机甲板上的高精度定位。然后，操作员通过无人机挂载的监测摄像头回传实时视频观测激光定位标记，并通过这些信息操作无人机降落至无人船停机甲板的平板电磁铁上，当无人机停靠在平板电磁铁的同时，操作员打开平板电磁铁控制开关，受强电磁力作用，无人机能安全稳定地停靠在无人船上。
二、全自动智能控制过程
全自动智能控制过程工作过程基本与人工操作过程相同，不同之处是无人机起降过程为全自动过程，无需人工干预。
起飞过程：根据任务计划无人机开始执行全自动智能飞行监测任务，无人机在智能起飞前，无人船上的智能分析控制模块首先根据船体姿态监测模块以及气象站模块监测的风速及海况信息判断当前是否适合起飞，若当前风速及海况不适合起飞，则智能判断是否继续等待安全起飞时机或直接取消飞行任务；若适合起飞，智能分析控制模块通过无人船与无人机的无线通信模块控制无人机加大油门及安全飞行方向，无人机当达到安全起飞所需要的升力时，智能分析控制模块自动释放平板电磁铁上吸附无人机强导磁率薄板上的磁力后无人机安全起飞。
降落过程：当无人机执行完智能监测任务后，智能分析控制模块根据无人机及无人船两者的GPS信息控制无人机驶向无人船，在靠近无人船后，无人机上的定位辅助装置将自动开启，垂直往下发射激光定位标记，此时，无人船上的智能分析控制模块根据采样所得的风速及海况信息判断无人机降落的时机，当符合降落时机时，智能分析控制模块根据无人机及无人船上的监测摄像头所监测到的定位标记进行定位修正以实现在无人船甲板平板电磁铁上的高精度降落，当靠近平板电磁铁时，智能分析控制模块将启动电磁铁，受强电磁力作用，无人机能安全稳定地停靠在无人船上。
至此，本发明提供了一种无人机在无人船平台上的起飞降落系统，以解决多旋翼无人机在颠簸不定的无人船上安全起飞与降落问题。
本发明可应用于水域作业设备安全技术领域。