無人浮空器應急控制系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種航空電子控制領域的技術，具體是一種無人浮空器應急控制系統及其方法。
【背景技術】
[0002]浮空器是指依靠輕于空氣的浮升氣體產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、程序控制或自動飛行控制等方法由地面人員進行操縱。根據有無動力推進，可劃分為飛艇和氣球；根據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，可能由于動力系統、控制系統以及系留纜繩等故障導致失控，造成浮空器逃逸。逃逸的浮空器會干擾其它航空器的飛行，并對地面人員、設施、財產等造成威脅。尤其是大型無人浮空器或高空浮空器，由于飛行范圍大，發生逃逸后產生的威脅更大。因此，在無人浮空器發生逃逸時，應采取措施快速釋放氦氣，實現盡快著陸。
[0004]經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN103847949A，公開日為2014年06月11日，公開了一種新型電動浮空器應急放氦裝置，浮空器的囊體上設有撕裂幅開口，撕裂幅粘貼在浮空器的撕裂幅開口處，并保持密封，電機安裝在浮空器的頭錐處，絞盤的轉軸與電機的動力輸出軸傳動相連，鋼絲繩一端繞在絞盤上，另一端與撕裂幅相連。但該技術只是涉及撕裂的執行機構，該機構較為復雜，難以適應從低空到高空的環境大幅度變化，并且沒有完整有效的控制系統以保證有效及時的釋放浮升氣體。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種無人浮空器應急控制系統及其方法，能夠實現超視距操縱，可靠性高。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0007]本發明涉及一種無人浮空器應急控制系統，包括:設置于機箱中的應急控制模塊、起爆電路和北斗衛星通信終端，其中:應急控制模塊分別與放氣閥、起爆電路、北斗衛星通信終端相連，起爆電路與設置于浮空器蒙皮上的火工品相連。
[0008]所述的應急控制模塊接收狀態數據以及地面發出的程控指令，通過安全控制邏輯對當前的時間T、高度Η或水平距離D進行判斷，并向起爆電路發出引爆信號或向放氣閥發出開啟信號。
[0009]所述的應急控制模塊接收來自北斗衛星通信終端或來自地面的遙控指令，向起爆電路發出引爆信號或向放氣閥發出開啟信號。
[0010]所述的狀態數據包括:電池電壓、電池溫度、囊體壓差、經度、瑋度、高度以及水平距離，應急控制模塊以固定周期將狀態數據發送至北斗衛星通信終端和外部通信接口，并寫入應急控制模塊自帶的儲存單元中。
[0011]所述的安全控制邏輯為:1)Τ彡Τ。或者Η彡Η。或者D彡D。時，發出引爆信號；2)T彡Τν或者Η多Ην或者D多0￥時，發出放氣閥開啟信號，其中:T。、1；為時間設定值，Η。、Ην為高度設定值，D。、Dv為水平距離設定值。
[0012]所述的無人浮空器應急控制系統通過設置于機箱中的電池供電。
[0013]所述的電池為鋰電池，其底部設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，用于外接主計算機或視距鏈路。
[0015]所述的火工品為導爆索且鋪設于蒙皮頂部。
[0016]所述的起爆電路包括:正極控制電路和負極控制電路，其中:正極控制電路和負極控制電路的一端通過繼電器與火工品相連，其另一端分別設有兩路開關量輸入通道，當四路開關量與設定條件完全匹配時，起爆火工品。
[0017]本發明涉及上述無人浮空器應急控制系統的控制方法，包括以下步驟:
[0018]步驟1、為無人浮空器應急控制系統上電，通過狀態數據判斷應急控制系統工作是否正常，此時安全控制邏輯處于禁用狀態；當確定系統正常后，使火工品能夠有效工作，無人浮空器應急控制系統全部上電完畢；
[0019]步驟2、無人浮空器離地前，地面測控站發出程控指令，并設定高度設定值、時間設定值以及水平距離設定值；
[0020]步驟3、無人浮空器進入飛行階段，根據無人浮空器應急控制系統下傳的狀態數據判斷無人浮空器工作狀態，可發送遙控指令控制應急控制模塊向起爆電路發出引爆信號或向放氣閥發出開啟信號，以及修改控制參數。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明結構示意圖；
[0022]圖2為起爆電路結構不意圖；
[0023]圖中:1應急控制模塊；2北斗衛星通信終；3外部通信接口 3 ；4起爆電路；5火工品；6放氣閥；7第一手動開關；8第二手動開關；9鋰電池；10溫度檢測器；11第一繼電器；12加熱片；13機箱；14第二繼電器；15第三繼電器。
【具體實施方式】
[0024]下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0025]如圖1所示，本實施例包括:設置于機箱13中的應急控制模塊1、起爆電路4、北斗衛星通信終端2和外部通信接口 3，其中:應急控制模塊1連有放氣閥6，且分別與起爆電路
4、北斗衛星通信終端2以及外部通信接口 3相連，起爆電路4與設置于浮空器蒙皮上的火工品5相連，整個系統由設置于機箱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]所述的應急控制模塊1為緊湊型嵌入式計算機，輸出控制信號驅動火工品5起爆和放氣閥6的開閉，且能通過北斗衛星通信終端2和外部通信接口 3實現與地面遙測遙控的交互，與北斗衛星通信終端2之間的接口為RS232，通過多通道開關量輸出與起爆電路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。該北斗衛星通信終端2為北斗導航通信一體機，融合北斗一代、北斗二代通信終端以及GPS接收機，支持北斗短報文通信服務。
[0027]所述的火工品5為導爆索切割機構，其中的導爆索沿無人浮空器的囊體裁片的方向鋪設于蒙皮的頂部上表面，能夠起爆并一次性切割囊體，實現快速釋放浮升氣體，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，調節浮升氣體即氦氣的釋放量，實現釋放氦氣的目的。
[0028]所述的機箱13內設有第一手動開關7，連接在鋰電池9和應急控制模塊1之間，用于無人浮空器離地前接通系統中除了火工品5以外的其他設備電源。機箱13外壁還設有第二手動開關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中火工品5電源。
[0029]所述的鋰電池9為整個無人浮空器應急控制系統提供電源，其充滿電后的電壓為25.2V，放電截止電壓為22.2V，并且經過封裝后能夠適應真空環境。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與應急控制模塊1相連，在低溫環境下時，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]所述的機箱13中設置有溫度檢測器10，該溫度檢測器10為鉑電阻PT1000且與應急控制模塊1相連，實時傳送溫度信號。當檢測到溫度低于10°c時，自動開啟加熱片12，加熱至15°C自動停止。
[0031]如圖2所示，所述的起爆電路4包括:正極控制電路和負極控制電路，其中:正極控制電路一端連有兩路開關量輸入通道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開關8，第二手動開關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。負極控制電路的一端連有兩路開關量輸入通道CH3和CH4，其另一端通過第三繼電器15與鋰電池9的負極和火工品5相連，當四路開關量與設定條件完全匹配時，起爆火工品5。
[0032]所述的應急控制模塊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急控制模塊1能夠通過北斗衛星通信終端2或外部通信接口3直接接收指令并執行引爆火工品5或開啟放氣閥6操作。所述的程序控制模式指應急控制模塊1接收