狀態數據以及程控指令，通過安全控制邏輯，向起爆電路4發出引爆信號或向放氣閥6發出開啟信號。所述的安全控制邏輯為:Τ ^ Τ。或者Η ^ Η。或者D多D。時，發出引爆信號；2)T>TV或者H>HV或者D>DV時，發出放氣閥開啟信號，其中:!\、1；為時間設定值，民、氏為高度設定值，DpDv為水平距離設定值。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。T。、Tv、D。、Dv、H。、Hv為系統控制參數，Τ為無人浮空器的當前時間，Η為無人浮空器的實時高度，水平距離D是指應急控制模塊根據飛行過程中經瑋度與放飛點經瑋度進行計算得到的無人浮空器和放飛點之間的水平距離。
[0033]所述的無人浮空器應急控制系統的工作過程為:
[0034]1)采集電池電壓、電池溫度、囊體壓差等傳感器數據，從北斗衛星通信終端2獲取經度、瑋度以及高度等位置信息；
[0035]2)通過中斷接受北斗衛星通信終端2和外部通信接口 3獲得程控指令，即定時開啟火工品5使能或禁用、高度開啟火工品5使能或禁用、高度開啟放氣閥6使能或禁用、時間設定值T。和Τ v，高度設定值H。和Η ν，水平距離設定值D。和D ν、開啟火工品5、開啟氦氣閥6等；
[0036]3)當收到直接開啟火工品5或開啟放棄閥6指令時，應急控制模塊1向起爆電路4發出引爆信號或向放氣閥6發出開啟信號；
[0037]4)當通過安全控制邏輯自動開啟火工品5或放氣閥6時，北斗衛星通信終端2和外部通信接口 3，接收控制參數T。、Tv、D。、Dv、H。、扎并結合狀態參數，通過安全控制邏輯，自動引爆火工品5或開啟放氣閥6 ;
[0038]5)以1秒為周期，將狀態參數按照通信協議格式，定時發送至外部通信接口 3 ;
[0039]6)以1分鐘為周期，按照通信協議格式將狀態參數打包成北斗短報文，定時發送至北斗衛星通信終端2接口；
[0040]7)以1分鐘為周期，將狀態參數寫入應急控制模塊1存儲單元。
[0041]無人飛行器應急控制系統的控制步驟如下:
[0042]步驟1、無人浮空器在地面測試狀態，首先閉合第一手動開關7，無人浮空器應急控制系統通電，通過狀態信息判斷應急控制系統是否工作正常，此時安全控制邏輯處于禁用狀態；當確定系統正常后，閉合第二手動開關8，此時火工品5已經處于有效工作狀態，整個無人浮空器應急控制系統上電完畢；
[0043]步驟2、無人浮空器離地前，通過地面測控站由視距鏈接或北斗衛星鏈路發送遙控指令，定時或定高自動開啟火工品5或放氣閥6使能指令，并根據飛行試驗計劃，設定定時時間時考慮一定裕量，例如:計劃最長飛行時間為4小時，則可將時間設定參數值設置為245分鐘，設定完畢后，通過狀態數據指令回報確認程序控制已經處于使能狀態；
[0044]步驟3、浮空器離地進入飛行階段，可根據無人浮空器應急控制系統下傳的狀態數據判斷浮空定位器的位置及工作狀態，根據情況，可由通過地面測控站由視距鏈路或北斗衛星鏈路發送修改控制參數判據，或直接遙控啟動放氣閥6和引爆火工品5，保證飛行過程的安全性。
[0045]針對高空無人浮空器，其飛行高度為20Km，設計飛行時間不超過480min，允許飛行水平范圍為距離放飛點300Km區域內。所述導爆索長為設置為5m。所述的安全控制邏輯設定如下:定時開啟火工品使能，T。設為500min ;定時開啟放氣閥使能，Τ v設為480min ;超過高度開啟火工品禁用；超過高度開啟放氣閥禁用；超過水平距離開啟火工品使能，D。設置為290km ;超過水平距離開啟放氣閥使能，Dv設為260km。
[0046]針對系留無人浮空器，這種無人浮空器可連續駐留7天，最大系留高度為lKm，則導爆索長為3m，在環境風速15m/s的情況下，浮空器水平漂移距離為327m。所述的安全控制邏輯設定如下:定時開啟火工品禁用；定時開啟放氣閥禁用；超過高度開啟火工品使能，
H。設為1800m ;超過高度開啟放氣閥使能，Η v設為1800m ;超過水平距離開啟火工品使能，D。設為2.0km ;超過水平距離開啟放氣閥使能，Dv設為2.0km。
[0047]本發明與現有技術相比，環境適應性強，采用火工品割裂囊體方式能夠適應從低空到高空的環境溫度和壓力變化，鋰電池安裝于機箱內，通過主動加熱的方式，能夠適應高空低溫環境；超視距操控，采用北斗衛星通信終端，通過北斗短報文實現超視距操縱；可靠性尚，本系統具有獨立的供電電池、應急控制t旲塊以及超視距鏈路，火工品的起爆電路通過多路開關量比對實現，防止誤觸發，采用程序控制和遙控兩種模式。
【主權項】
1.一種無人浮空器應急控制系統，其特征在于，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； 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； 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； 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； 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)Τ彡Τ ν或者Η多Ην或者D多D 3寸，發出放氣閥開啟信號，其中:Τ。、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。2.根據權利要求1所述的無人浮空器應急控制系統，其特征是，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。3.根據權利要求1所述的無人浮空器應急控制系統，其特征是，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。4.根據任一權利要求3所述的無人浮空器應急控制系統，其特征是，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。5.根據權利要求1所述的無人浮空器應急控制系統，其特征是，所述的火工品為導爆索且鋪設于蒙皮頂部。6.根據權利要求1所述的無人浮空器應急控制系統，其特征是，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。7.一種用于任一權利要求所述的無人浮空器應急控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 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； 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； 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。
【專利摘要】一種無人浮空器應急控制系統及其方法，包括：設置于機箱中的應急控制模塊、起爆電路、北斗衛星通信終端和外部通信接口，其中：應急控制模塊連有放氣閥，且分別與起爆電路、北斗衛星通信終端以及外部通信接口相連，起爆電路與設置于浮空器蒙皮上的火工品相連，整個系統由設置于機箱中的鋰電池供電，能夠通過遙控指令或程序指令，起爆火工品或開啟放氣閥，本發明環境適應性強，能夠實現超視距操縱，可靠性高。
【IPC分類】G05D1/10
【公開號】CN105388912
【申請號】CN201510970389
【發明人】周平方, 王曰英, 龔德仁, 周狄
【申請人】上海交通大學
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月22日