具体实施方式

本发明的一种大中型固定翼无人机空投系统，如图1所示，包括飞控系统和空投任务系统，空投任务系统包括测风系统、近地告警系统和任务执行系统；

测风系统，用于获得当前风速和风向信息，并反馈至飞控系统；

近地告警系统，用于根据预设数据库信息和当前飞行数据信息判断是否存在近地危险，并依据判断结果输出报警信息至飞控系统，预设数据库包括地形数据库、机场跑道和障碍物数据库；

近地告警系统主要由CPU板、电源底板以及结构机箱组成，电源底板将外部的RS422数据转接到内部CPU板上，同时实现将28V输入电源转换成5V逻辑电源，提供给CPU板，CPU板采用PowerPC处理器P2020，利用机载数据、地形数据库、机场障碍物数据库进行计算，并对即将发生危险的区域进行告警或提醒，实现告警功能；近地告警系统通过RS422接口实时接收飞控系统的机载信息、控制指令等，并向飞控系统上报告警信息、实时设备状态和故障信息。

任务执行系统，用于依据飞控系统的投放指令执行投放任务；

飞控系统，用于根据风速和风向信息和报警信息输出投放指令。

测风系统为三维测风激光雷达，用于实时三维风场探测，获得风速、风向、风廓线；三维测风激光雷达装于机身下部。

三维测风激光雷达以大气中微型颗粒为示踪物进行风场探测，微型颗粒移动产生具有多普勒频移的后向散射信号，首先利用对微型颗粒的回波信号的探测测量出后向散射信号的多普勒频移，再利用多普勒频移与风速的关系，得到回波信号在不同方向上径向速度，矢量合成即可得到风速、风向、风廓线。

任务执行系统包括舱内伞降空投系统和外置在机翼的抛投吊舱系统；货舱内伞降空投系统包括货柜、投放装置、降落伞装置；投放装置用于固定货舱内的货柜、货柜的来回运动以及空中投放，每个货柜内配备降落伞装置。

任务执行系统的作用是完成空投空送任务，在货柜出舱过程中与货舱内触发机构实现联动开伞，保证货柜投放平稳落地；在机翼两侧外置抛投吊舱系统，为保证飞机重心平衡，两侧机翼下部对称安装抛投吊舱，在无人机进入投放航线后，飞控系统发出指令，吊舱安全离机，降落伞弹出，保证货物吊舱安全落地。

飞控系统包括计算模块，计算模块用于根据风速和风向信息获得投放信息，投放信息包括投放的时机，投放时飞机位置以及飞行速度；飞控系统依据投放信息和近地告警系统的判断结果输出投放指令。

空投任务系统还包括吊舱舱门控制系统，吊舱舱门控制系统基于飞控系统的舱门控制指令对舱门进行开关。

空投任务系统还包括空投监控系统，空投监控系统反馈监控信息至飞控系统用于舱门控制指令的下发。

空投监控系统主要是监控空投情况，包括在机内安装摄像头，监控货物的投送情况；在货舱地板安装压力传感器，通过感受货柜的压力变化来监控投送情况；智能货舱门的开启和关闭由吊舱舱门控制系统直接控制，可远程进行操作，实现空投前货舱门的开启操作和空投后的关闭操作。

如图2所示，为降低对飞控系统接口数量的要求，增设了任务计算机，任务计算机分别连接飞控系统和空投任务系统，用于获得飞控系统的飞行数据信息和飞控指令传输至空投任务系统中的相应系统，同时也用于将空投任务系统中产生的报警信息、监控信息、风场信息等传输至飞控系统。此外，任务计算机的设置有利于空投任务系统的扩展，避免了飞控系统现有接口数量的限制。

任务计算机为本发明的核心，任务计算机与三维测风激光雷达、近地告警系统、任务执行系统和空投监控系统交联，负责把告警信息和环境信息上报给飞控系统，并将飞控系统下发投送指令发送给任务执行系统，完成投送。

本发明的一种大中型固定翼无人机空投控制方法，具体操作步骤如下：

步骤1：利用三维测风激光雷达实时探测三维风场信息，获得风速、风向、风廓线，并将上述信息发送至飞控系统；

获得三维风场信息的方法如下：

三维测风激光雷达以大气中微型颗粒为示踪物进行风场探测，微型颗粒移动产生具有多普勒频移的后向散射信号，首先利用对微型颗粒的回波信号的探测测量出后向散射信号的多普勒频移，再利用多普勒频移与风速的关系，得到回波信号在不同方向上的径向速度，矢量合成即可得到风速、风向、风廓线。

步骤2：利用近地告警系统采集无人机上的相关飞行数据信息，利用自身的地形数据库、机场跑道/障碍物数据库，进行告警运算，来判断无人机是否存在可能的近地风险，若判断存在近地风险，将信息发送至飞控系统重新调整无人机飞行状态，若无近地风险，则将信息发送至飞控系统；

步骤3：飞控系统根据步骤1的三维风场信息、步骤2近地告警系统的近地风险信息以及投放信息，向任务执行系统下达投放指令；所述投放信息包括投放的时机，投放时飞机位置以及飞行速度；

步骤4：任务执行系统执行接收到步骤3的投放指令执行投放任务，在货柜出舱过程中与货舱内触发机构实现联动开伞，保证货柜投放平稳落地；在机翼两侧下部对称安装外置抛投吊舱系统，在无人机进入投放航线后，吊舱安全离机，降落伞弹出，保证货物吊舱安全落地。

为使本发明的技术方案和优点更加清楚明了，结合具体实施例本发明进一步详细说明。这些描述只是示例性的。

一种大中型固定翼无人机空投系统，包括任务计算机、三维测风激光雷达、近地告警系统、任务投送系统和空投监控系统。任务计算机下挂三维测风激光雷达、近地告警计算机、空投任务系统、机内摄像头、压力传感器、吊舱舱门控制系统等设备，负责与原机飞控系统进行通讯，将三维测风激光雷达和近地告警系统的数据上传给飞控系统，并将飞控系统下传给空投任务系统的指令转发给任务执行系统，完成精准投送功能。

在一个可选的空中投送实例中，利用三维测风激光雷达，精确测量投放点的风速、风向、风廓线等三维风场数据；根据飞机飞行速度，算出投放物离机时的矢量速度，综合三维风场数据、飞机速度和矢量速度，精确算出投放时机、投放高度、投放点坐标等参数，完成投放任务。

在一个可选的空中投送实例中，近地告警系统采集飞机上的相关飞行数据信息，利用自身的地形数据库、机场跑道/障碍物数据库，进行告警运算，来判断飞机是否存在可能的近地危险，通过提前向机组提醒或告警。降低投放高度。提高投放安全。

在一个可选的空中投送实例中，投放装置用于将货舱门处的空投货柜/货盘加速推出舱门实现空投功能。投放装置使用高压气瓶作为动力源，可重复多次使用，可满足3个空投货柜/货盘的空投出舱。为保证货柜/货盘空投出舱的精度，飞控系统应根据无人机地速、风速、高度及无人机和目标坐标等飞行参数，实时计算空投时机。

在一个可选的空中投送实例中，在空投前，飞控系统控制开启智能货舱门，通过摄像头和压力传感器监控货物的投送情况，投送完成，远程控制智能货舱门关闭。

本发明的上述实施方式仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。