一种固定翼无人机舰船主动快速回收系统与方法与流程

本发明涉及舰船航空装备技术，尤其涉及一种固定翼无人机舰船主动快速回收系统与方法。

背景技术：

随着无人系统快速发展，陆基无人机已在消费、工业、公务执法、军事等领域得到广泛应用，取得良好使用收益，引发强劲军民市场需求，是世界主要工业国家竞相发展的技术和产业制高点。固定翼无人机具有航速高、续航时间长、效费比高、任务适应性强、可避免人员伤亡等潜在优势，受到世界各海洋强国的广泛认可。

要想在成千上万的水面战斗舰船、公务执法船或民用船舶上装备固定翼无人机，首先需突破固定翼无人机在水面舰船上的高效可靠回收技术。

目前，世界上主要的固定翼舰船回收技术有两种：撞网回收技术和天钩回收技术。这两种技术都基于无人机主动/船上回收装置被动的技术途径，虽然都已实现在舰船上回收固定翼无人机的功能，但仍具有以下缺陷：

1.占用直升机起降平台面积大、时间长，架设阻拦网或天钩回收装置需多人操作，整个直升机起降平台长时间无法正常起降直升机；

2.飞机与回收装置可靠接触区域小，对无人机飞行轨迹控制要求高，导致回收成功率低，复飞率高，尤其难以在高海况下实现回收作业；

3.撞网回收时，无人机进场航线会通过母舰投影面，存在机舰相撞风险；

4.被动回收装置的阻拦作用距离短，可回收无人机重量小，美海军长期研究后认为撞网回收回收50kg以上无人机非常危险，天钩技术目前也只能用来回收66kg级固定翼无人机；

5.对无人机飞机平台的性能，包括在舰尾紊流中的飞行品质、无人飞行控制能力、飞机结构和机电设备抗冲击性能等，要求高，占用无人机资源多，限制其任务执行能力。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种固定翼无人机舰船主动快速回收系统与方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种固定翼无人机舰船主动快速回收系统，包括：

无人机回收指挥控制工作站、观瞄发射装置和柔性机械捕捉装置；

所述无人机回收指挥控制工作站，包括无人机回收指挥工作台和无人机回收操作工作台，其中，无人机回收指挥工作台用于向无人机发送归航指令和母舰gps实时定位数据，并接收无人机gps实时定位数据，进行无人机归航引导；

无人机回收操作工作台用于生成回收进场航线，生成自动控制信号；

所述观瞄发射装置，包括高压氮气装置、无人机捕捉网发射装置、双镜3d相机和电控瞄准云台；

所述无人机捕捉网发射装置，用于发射无人机捕捉网；

所述双镜3d相机，用于测量回收进场无人机与发射装置之间的空间相对位置；

所述电控瞄准云台，用于保证无人机捕捉网发射装置瞄准无人机；

所述双镜3d相机和无人机捕捉网发射装置设置在电控瞄准云台上；

所述柔性机械捕捉装置，包括无人机捕捉网及吊线、卷扬电涡轮机构、吊杆滑轮机构和电控水平俯仰转台，用于实现在舷侧大的空间范围内接触和扣锁无人机，并在舷侧缓冲减速无人机，并将无人机从舷侧吊运至直升机飞行平台；所述卷扬电涡轮机构和吊杆滑轮机构设置在电控水平俯仰转台上，所述无人机捕捉网及吊线与吊杆滑轮机构一端连接。

按上述方案，所述无人机回收操作工作台生成回收进场航线是根据母舰实时差分gps定位、航向、航速、浮态、摇荡数据和无人机差分gps实时定位数据计算生成位于母舰舷侧的回收进场航线。

一种基于上述系统的固定翼无人机舰船主动快速回收方法，包括以下步骤：

1)无人机回收工作站指挥工作台接收无人机归航及快速回收指令后，无人机回收工作站指挥工作台向无人机发送归航指令和母舰gps实时定位数据，并接收无人机gps实时定位数据，同时向无人机回收工作站操作控制台发送开机工作信号；

2)根据gps实时数据判定无人机快要进入回收进场空域时，无人机回收操作控制台根据母舰实时差分gps定位、航向、航速、浮态、摇荡数据和无人机差分gps实时定位数据计算位于母舰舷侧的回收进场航线，并通过无人机回收工作站指挥工作台向无人机发送回收进场航线引导指令；

3)当无人机根据回收进场航线引导指令进入回收进场航线时，无人机回收操作控制台向高压氮气装置下达解除保险指令，向光电观瞄发射装置的电控瞄准云台、柔性捕捉机械装置的电控水平俯仰转台、卷扬电涡轮机构提供初始控制信号，向双镜3d相机下达目标无人机搜索指令；

4)双镜3d相机搜索并捕捉到回收进场航线内的无人机，将测量到的无人机与发射装置之间的实时空间相对位置发送给操作控制台。操作控制台根据实时空间相对位置，结合从作战系统网上下载的海上气象数据和母舰航向、航速、浮态、摇荡数据实时计算，生成光电观瞄发射装置的电控云台、柔性捕捉机械装置的电控水平俯仰转台和卷扬电涡轮机构的实时控制信号，直至无人机飞行至最佳捕捉发射位置，操作控制台向无人机捕捉网发射装置发送发射指令；

5)无人机捕捉网发射装置接收到发射指令后，用高压氮气将无人机捕捉网射向最佳捕捉回收位置，无人机捕捉网被发射后，在空中展开，至最佳捕捉回收位置与无人机接触、扣锁，当无人机捕捉网与无人机接触时，指挥工作台向无人机发射发动机停车指令；

6)操作控制台在人员指令下控制柔性捕捉机械装置的电控水平俯仰转台和卷扬电涡轮机构，对无人机阻拦缓冲，最终将无人机从母舰舷侧吊至直升机起降平台，在人员操作下将无人机放置在无人机转运车上，解除无人机与捕捉网的连接，无人机主动快速回收系统所有子系统复位，完成舰船对固定翼无人机的主动快速回收作业。

本发明产生的有益效果是：

使用本发明回收固定翼无人机，作业全流程占用直升机起降平台面积小、时间短，作业自动化程度高、人力需求少，回收成功率高、无人机复飞率低。

使用本发明回收无人机时阻拦缓冲距离长，对飞机的冲击小，可回收大质量高速度的固定翼无人机，降低了对无人机舰尾流飞行品质、无人飞行控制能力、导航精度、飞机结构和机电设备抗冲击性能等无人机性能的要求，利于总体设计提高无人机执行任务能力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的系统布置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种固定翼无人机舰船主动快速回收系统，包括：

无人机回收指挥控制工作站、观瞄发射装置和柔性机械捕捉装置；均设置在母舰1上；

所述无人机回收指挥控制工作站，包括无人机回收指挥工作台和无人机回收操作工作台10，其中，无人机回收指挥工作台用于无人机归航引导，无人机回收操作工作台用于生成回收进场航线，生成自动控制信号；

所述观瞄发射装置，包括高压氮气装置7、无人机捕捉网发射装置4、双镜3d相机3和电控瞄准云台2；用于测量回收进场无人机与发射装置之间的空间相对位置，保证发射装置瞄准无人机，并控制高压氮气发射无人机捕捉网；双镜3d相机3和无人机捕捉网发射装置4设置在电控瞄准云台2上；

高压氮气装置7，用于根据控制命令，配合无人机捕捉网射向最佳捕捉回收位置；

无人机捕捉网发射装置4，用于发射无人机捕捉网；

双镜3d相机3，用于目标无人机搜索并捕捉回收进场航线内的无人机，测量回收进场无人机与发射装置之间的空间相对位置；

电控瞄准云台2，用于保证无人机捕捉网发射装置瞄准无人机；

所述柔性机械捕捉装置，包括无人机捕捉网及吊线6、卷扬电涡轮机构9、吊杆滑轮机构5和电控水平俯仰转台8，用于实现在舷侧大的空间范围内接触和扣锁无人机，并在舷侧缓冲减速无人机，并将无人机从舷侧吊运至直升机飞行平台；所述卷扬电涡轮机构和吊杆滑轮机构设置在电控水平俯仰转台上，所述无人机捕捉网及吊线与吊杆滑轮机构一端连接。

无人机捕捉网及吊线6，用于接触和扣锁无人机；

卷扬电涡轮机构9和吊杆滑轮机构5，用于将无人机从舷侧吊运至直升机飞行平台；

基于上述系统，提供一种固定翼无人机舰船主动快速回收方法，包括以下步骤：

1.母舰作战系统下达无人机归航及快速回收指令，无人机回收工作站指挥工作台向无人机发送归航指令和母舰gps实时定位数据，并接收无人机gps实时定位数据，同时向无人机回收工作站操作控制台发送开机工作信号。

2.根据gps实时数据判定无人机快要进入回收进场空域时，操作控制台根据母舰实时差分gps定位、航向、航速、浮态、摇荡数据和无人机差分gps实时定位数据计算位于母舰舷侧的回收进场航线，并通过无人机回收工作站指挥工作台向无人机发送回收进场航线引导指令。

3.当无人机进入回收进场航线时，无人机回收操作控制台下高压氮气装置下达解除保险指令，向光电观瞄发射系统电控云台、柔性捕捉机械系统电控转台、步进卷扬机构提供初始控制信号，向双镜3d相机下达目标无人机搜索指令。

4.双镜3d相机搜索并捕捉到回收进场航线内的无人机，将测量到的无人机与发射装置之间的实时空间相对位置发送给操作控制台。操作控制台根据实时空间相对位置，结合从作战系统网上下载的海上气象数据和母舰航向、航速、浮态、摇荡数据实时计算，生成光电观瞄发射系统电控云台、柔性捕捉机械系统电控转台、步进卷扬机构实时控制信号，直至无人机飞行至最佳捕捉发射位置，操作控制台向无人机捕捉网发射装置发送发射指令。

5.无人机捕捉网发射装置接收到发射指令后，用高压氮气将无人机捕捉网射向最佳捕捉回收位置。无人机捕捉网被发射后，在空中展开，至最佳捕捉回收位置与无人机接触、扣锁。当无人机捕捉网与无人机接触时，指挥工作台向无人机发射发动机停车指令。

6.操作控制台在人员指令下控制柔性捕捉机械系统电控转台、吊线步进卷扬机构，对无人机阻拦缓冲，最终将无人机从母舰舷侧吊至直升机起降平台，在人员操作下将无人机放置在无人机转运车上，解除无人机与捕捉网的连接，无人机主动快速回收系统所有子系统复位，完成舰船对固定翼无人机的主动快速回收作业。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。