無人浮空器應(yīng)急控制系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種航空電子控制領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種無人浮空器應(yīng)急控制系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]浮空器是指依靠輕于空氣的浮升氣體產(chǎn)生浮力駐留在空氣中的一類飛行器，一般浮空器中采用氦氣作為浮升氣體。無人駕駛的浮空器采用遙控、程序控制或自動(dòng)飛行控制等方法由地面人員進(jìn)行操縱。根據(jù)有無動(dòng)力推進(jìn)，可劃分為飛艇和氣球；根據(jù)飛行高度可劃分為低空浮空器和高空浮空器。
[0003]浮空器在空中駐留時(shí)，可能由于動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及系留纜繩等故障導(dǎo)致失控，造成浮空器逃逸。逃逸的浮空器會(huì)干擾其它航空器的飛行，并對地面人員、設(shè)施、財(cái)產(chǎn)等造成威脅。尤其是大型無人浮空器或高空浮空器，由于飛行范圍大，發(fā)生逃逸后產(chǎn)生的威脅更大。因此，在無人浮空器發(fā)生逃逸時(shí)，應(yīng)采取措施快速釋放氦氣，實(shí)現(xiàn)盡快著陸。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號(hào)CN103847949A，公開日為2014年06月11日，公開了一種新型電動(dòng)浮空器應(yīng)急放氦裝置，浮空器的囊體上設(shè)有撕裂幅開口，撕裂幅粘貼在浮空器的撕裂幅開口處，并保持密封，電機(jī)安裝在浮空器的頭錐處，絞盤的轉(zhuǎn)軸與電機(jī)的動(dòng)力輸出軸傳動(dòng)相連，鋼絲繩一端繞在絞盤上，另一端與撕裂幅相連。但該技術(shù)只是涉及撕裂的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，難以適應(yīng)從低空到高空的環(huán)境大幅度變化，并且沒有完整有效的控制系統(tǒng)以保證有效及時(shí)的釋放浮升氣體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種無人浮空器應(yīng)急控制系統(tǒng)及其方法，能夠?qū)崿F(xiàn)超視距操縱，可靠性高。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明涉及一種無人浮空器應(yīng)急控制系統(tǒng)，包括:設(shè)置于機(jī)箱中的應(yīng)急控制模塊、起爆電路和北斗衛(wèi)星通信終端，其中:應(yīng)急控制模塊分別與放氣閥、起爆電路、北斗衛(wèi)星通信終端相連，起爆電路與設(shè)置于浮空器蒙皮上的火工品相連。
[0008]所述的應(yīng)急控制模塊接收狀態(tài)數(shù)據(jù)以及地面發(fā)出的程控指令，通過安全控制邏輯對當(dāng)前的時(shí)間T、高度Η或水平距離D進(jìn)行判斷，并向起爆電路發(fā)出引爆信號(hào)或向放氣閥發(fā)出開啟信號(hào)。
[0009]所述的應(yīng)急控制模塊接收來自北斗衛(wèi)星通信終端或來自地面的遙控指令，向起爆電路發(fā)出引爆信號(hào)或向放氣閥發(fā)出開啟信號(hào)。
[0010]所述的狀態(tài)數(shù)據(jù)包括:電池電壓、電池溫度、囊體壓差、經(jīng)度、瑋度、高度以及水平距離，應(yīng)急控制模塊以固定周期將狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至北斗衛(wèi)星通信終端和外部通信接口，并寫入應(yīng)急控制模塊自帶的儲(chǔ)存單元中。
[0011]所述的安全控制邏輯為:1)Τ彡Τ?；蛘擀п軎?。或者D彡D。時(shí)，發(fā)出引爆信號(hào)；2)T彡Τν或者Η多Ην或者D多0￥時(shí)，發(fā)出放氣閥開啟信號(hào)，其中:T。、1；為時(shí)間設(shè)定值，Η。、Ην為高度設(shè)定值，D。、Dv為水平距離設(shè)定值。
[0012]所述的無人浮空器應(yīng)急控制系統(tǒng)通過設(shè)置于機(jī)箱中的電池供電。
[0013]所述的電池為鋰電池，其底部設(shè)有用于加熱鋰電池的加熱片。
[0014]所述的外部通信接口為RS422接口和CAN接口，用于外接主計(jì)算機(jī)或視距鏈路。
[0015]所述的火工品為導(dǎo)爆索且鋪設(shè)于蒙皮頂部。
[0016]所述的起爆電路包括:正極控制電路和負(fù)極控制電路，其中:正極控制電路和負(fù)極控制電路的一端通過繼電器與火工品相連，其另一端分別設(shè)有兩路開關(guān)量輸入通道，當(dāng)四路開關(guān)量與設(shè)定條件完全匹配時(shí)，起爆火工品。
[0017]本發(fā)明涉及上述無人浮空器應(yīng)急控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0018]步驟1、為無人浮空器應(yīng)急控制系統(tǒng)上電，通過狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷應(yīng)急控制系統(tǒng)工作是否正常，此時(shí)安全控制邏輯處于禁用狀態(tài)；當(dāng)確定系統(tǒng)正常后，使火工品能夠有效工作，無人浮空器應(yīng)急控制系統(tǒng)全部上電完畢；
[0019]步驟2、無人浮空器離地前，地面測控站發(fā)出程控指令，并設(shè)定高度設(shè)定值、時(shí)間設(shè)定值以及水平距離設(shè)定值；
[0020]步驟3、無人浮空器進(jìn)入飛行階段，根據(jù)無人浮空器應(yīng)急控制系統(tǒng)下傳的狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷無人浮空器工作狀態(tài)，可發(fā)送遙控指令控制應(yīng)急控制模塊向起爆電路發(fā)出引爆信號(hào)或向放氣閥發(fā)出開啟信號(hào)，以及修改控制參數(shù)。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為起爆電路結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖中:1應(yīng)急控制模塊；2北斗衛(wèi)星通信終；3外部通信接口 3 ；4起爆電路；5火工品；6放氣閥；7第一手動(dòng)開關(guān)；8第二手動(dòng)開關(guān)；9鋰電池；10溫度檢測器；11第一繼電器；12加熱片；13機(jī)箱；14第二繼電器；15第三繼電器。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0025]如圖1所示，本實(shí)施例包括:設(shè)置于機(jī)箱13中的應(yīng)急控制模塊1、起爆電路4、北斗衛(wèi)星通信終端2和外部通信接口 3，其中:應(yīng)急控制模塊1連有放氣閥6，且分別與起爆電路
4、北斗衛(wèi)星通信終端2以及外部通信接口 3相連，起爆電路4與設(shè)置于浮空器蒙皮上的火工品5相連，整個(gè)系統(tǒng)由設(shè)置于機(jī)箱13中的鋰電池9供電，能夠通過遙控模式或程序控制模式，起爆火工品5或開啟放氣閥6。
[0026]所述的應(yīng)急控制模塊1為緊湊型嵌入式計(jì)算機(jī)，輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)火工品5起爆和放氣閥6的開閉，且能通過北斗衛(wèi)星通信終端2和外部通信接口 3實(shí)現(xiàn)與地面遙測遙控的交互，與北斗衛(wèi)星通信終端2之間的接口為RS232，通過多通道開關(guān)量輸出與起爆電路4相連。該外部通信接口 3為RS422接口和CAN接口，其直接接入視距通信鏈路。該北斗衛(wèi)星通信終端2為北斗導(dǎo)航通信一體機(jī)，融合北斗一代、北斗二代通信終端以及GPS接收機(jī)，支持北斗短報(bào)文通信服務(wù)。
[0027]所述的火工品5為導(dǎo)爆索切割機(jī)構(gòu)，其中的導(dǎo)爆索沿?zé)o人浮空器的囊體裁片的方向鋪設(shè)于蒙皮的頂部上表面，能夠起爆并一次性切割囊體，實(shí)現(xiàn)快速釋放浮升氣體，通常為氦氣。放氣閥6為開閉式閥門，通過法蘭盤固定于無人浮空器的上表面，通過多次打開和閉合操作，調(diào)節(jié)浮升氣體即氦氣的釋放量，實(shí)現(xiàn)釋放氦氣的目的。
[0028]所述的機(jī)箱13內(nèi)設(shè)有第一手動(dòng)開關(guān)7，連接在鋰電池9和應(yīng)急控制模塊1之間，用于無人浮空器離地前接通系統(tǒng)中除了火工品5以外的其他設(shè)備電源。機(jī)箱13外壁還設(shè)有第二手動(dòng)開關(guān)8，使得起爆電路4與鋰電池9相連，用于無人浮空器離地前接通系統(tǒng)中火工品5電源。
[0029]所述的鋰電池9為整個(gè)無人浮空器應(yīng)急控制系統(tǒng)提供電源，其充滿電后的電壓為25.2V，放電截止電壓為22.2V，并且經(jīng)過封裝后能夠適應(yīng)真空環(huán)境。鋰電池9的底部表面粘貼有加熱片12，該加熱片12通過第一繼電器11與應(yīng)急控制模塊1相連，在低溫環(huán)境下時(shí)，通過繼電器11向加熱片12供電，從而加熱鋰電池9。該鋰電池9還包有保溫材料，如棉絮等。
[0030]所述的機(jī)箱13中設(shè)置有溫度檢測器10，該溫度檢測器10為鉑電阻PT1000且與應(yīng)急控制模塊1相連，實(shí)時(shí)傳送溫度信號(hào)。當(dāng)檢測到溫度低于10°c時(shí)，自動(dòng)開啟加熱片12，加熱至15°C自動(dòng)停止。
[0031]如圖2所示，所述的起爆電路4包括:正極控制電路和負(fù)極控制電路，其中:正極控制電路一端連有兩路開關(guān)量輸入通道CH1和CH2，其另一端通過第二繼電器14連有限流電阻和第二手動(dòng)開關(guān)8，第二手動(dòng)開關(guān)8的另一端連接在鋰電池9的正極，其另一端還與火工品5相連。負(fù)極控制電路的一端連有兩路開關(guān)量輸入通道CH3和CH4，其另一端通過第三繼電器15與鋰電池9的負(fù)極和火工品5相連，當(dāng)四路開關(guān)量與設(shè)定條件完全匹配時(shí)，起爆火工品5。
[0032]所述的應(yīng)急控制模塊1可以通過遙控模式和程序控制模式引爆火工品5或開閉放氣閥6。所述的遙控模式指應(yīng)急控制模塊1能夠通過北斗衛(wèi)星通信終端2或外部通信接口3直接接收指令并執(zhí)行引爆火工品5或開啟放氣閥6操作。所述的程序控制模式指應(yīng)急控制模塊1接收