阅读说明：本技术 一种基于多旋翼无人机平台针对抛洒式地雷的自主排雷系统 (Autonomous mine clearance system for throwing type mines based on multi-rotor unmanned aerial vehicle platform ) 是由 曹燕军 朱秀锋 王敬平 张孟轲 宣驰策 于 2021-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种基于多旋翼无人机平台针对抛洒式地雷的自主排雷系统,包括多旋翼无人机排雷装置和与多旋翼无人机排雷装置通过无线电连接的指挥控制终端,其中,多旋翼无人机排雷装置包括多旋翼排雷无人机、导航模块,数字图像传输模块,固态激光雷达,机载电脑,第一相机,第二相机,三轴自稳定云台,激光测距模块和投放战斗部,多旋翼排雷无人机设置有第一悬臂、第二悬臂、第三悬臂、第四悬臂,最远端分别设置有第一螺旋桨、第二螺旋桨、第三螺旋桨、第四螺旋桨,多旋翼排雷无人机下方设置有第一降落支腿、第二降落支腿。本发明安全性高,操作简单,自主作业,智能化程度高,可以避免活地雷爆炸造成人员伤亡或仪器损坏。(The invention discloses an autonomous mine-clearing system for a throwing type mine based on a multi-rotor unmanned aerial vehicle platform, which comprises a multi-rotor unmanned aerial vehicle mine-clearing device and a command control terminal in wireless electrical connection with the multi-rotor unmanned aerial vehicle mine-clearing device, wherein the multi-rotor unmanned aerial vehicle mine-clearing device comprises a multi-rotor mine-clearing unmanned aerial vehicle, a navigation module, a digital image transmission module, a solid laser radar, an airborne computer, a first camera, a second camera, a triaxial self-stabilizing pan-tilt, a laser ranging module and a throwing fighting part, the multi-rotor mine-clearing unmanned aerial vehicle is provided with a first cantilever, a second cantilever, a third cantilever and a fourth cantilever, the farthest end is respectively provided with a first propeller, a second propeller, a third propeller and a fourth propeller, and a first landing leg and a second landing leg are arranged below the multi-rotor mine-clearing unmanned aerial vehicle. The invention has high safety, simple operation, autonomous operation and high intelligent degree, and can avoid casualties or instrument damage caused by live mine explosion.)

一种基于多旋翼无人机平台针对抛洒式地雷的自主排雷系统

技术领域

本发明涉及一种基于多旋翼无人机平台针对抛洒式地雷的自主排雷系统。

背景技术

当前现代化战争，因为抛洒式分布地雷独有的优势逐渐成为现代武器装备的主流，针对此种地雷，当前排雷采用单兵排雷和无人车排雷为主,单兵人工进行排雷风险大、速度慢；无人车排雷受一些地形条件的限制,地雷意外爆炸还可能损坏排雷无人车。当前无人机排雷为人工操控，携带销毁战斗部，速度慢，精准度无法保证，容易产生新未爆物。

申请号为201720931229.6的中国发明专利申请,公开了一种多旋翼无人机扫雷排雷装置,包括飞行扫雷器和与飞行扫雷器通过无线电连接的指挥控制终端,其中，飞行扫雷器包括多旋翼无人机、导航模块﹑数据传输模块、3D成像模块、磁探仪和机械爪,所述多旋翼无人机设置有第一悬臂、第二悬臂、第三悬臂﹑第四悬臂,最远端分别设置有第一螺旋桨、第二螺旋桨、第三螺旋桨、第四螺旋桨,所述多旋翼无人机下方设置有第一降落支腿、第二降落支腿、第三降落支腿、第四降落支腿,所述导航模块设置在所述第一悬臂上,所述数据传输模块设置在所述第三悬臂上,所述3D成像模块设置所述多旋翼无人机下方,所述磁探仪﹑所述机械爪可拆卸地悬挂在所述多旋翼无人机的下方,所述导航模块分别与所述数据传输模块和所述多旋翼无人机通过导线连接,所述数据传输模块分别与所述3D成像模块和所述多旋翼无人机通过导线连接；所述指挥控制终端包括主机和显示屏,所述显示屏固定在所述主机后边上部,所述主机上前部设置有电源开关按钮和显示屏开关按钮,所述主机后部设置有投影仪输出接口、控制手柄接口、HDMI(高清视频输出)接口和电源接口,所述指挥控制终端与所述数据传输模块通过无线电连接。

该专利申请存在的问题是:无人机作业离地只有10cm有引爆地雷风险，无法针对活雷进行作业，而活雷是排雷工作的主要痛点，定位地雷的方式只使用导航系统进行定位，无法保证排雷精准度，容易产生排爆事故。需要两次飞行作业，流程复杂，时效性差。

发明内容

为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出一种基于多旋翼无人机平台针对抛洒式地雷的自主排雷系统。

本发明可通过以下技术方案予以实现：

本发明的一种基于多旋翼无人机平台针对抛洒式地雷的自主排雷系统，包括多旋翼无人机排雷装置和与多旋翼无人机排雷装置通过无线电连接的指挥控制终端,其中,所述多旋翼无人机排雷装置包括多旋翼排雷无人机、导航模块,数字图像传输模块,固态激光雷达,机载电脑,第一相机,第二相机,三轴自稳定云台,激光测距模块和投放战斗部，所述多旋翼排雷无人机设置有第一悬臂、第二悬臂、第三悬臂、第四悬臂,最远端分别设置有第一螺旋桨、第二螺旋桨、第三螺旋桨、第四螺旋桨,所述多旋翼排雷无人机下方设置有第一降落支腿、第二降落支腿。

进一步地，所述第一降落支腿位于所述第一悬臂和所述第二悬臂之间，所述第二降落支腿位于所述第二悬臂和所述第三悬臂之间。

进一步地，所述导航模块,所述数字图像传输模块,机载电脑设置在多旋翼排雷无人机上方,所述固态激光雷达,所述三轴自稳定云台设置在所述多旋翼排雷无人机下方,所述第一相机、所述激光测距模块悬挂在所述三轴自稳定云台的下方,所述导航模块分别与所述多旋翼排雷无人机和所述数字图像传输模块通过导线连接,所述数字图像传输模块分别与所述固态激光雷达和所述多旋翼排雷无人机通过导线连接。

进一步地，所述指挥控制终端包括终端信号线和显示屏,所述显示屏固定在所述指挥控制终端上部,所述指挥控制终端上部设置有定位按钮,执行任务按钮，投放按钮,返航按钮开关，所述指挥控制终端后部设置有电源接口,HDMI接口,Type-C接口,所述指挥控制终端与所述数字图像传输模块通过无线电连接。

有益效果

本发明的自主排雷系统不需要依靠人工复杂控制,自主依靠导航系统进行大致定位地雷位置,依靠图像识别进行粗定位，依靠固态激光雷达进行精准定位,最终只需要人工确认即可,不仅适用于复杂地形,远程精准排雷,安全性高,操作简单,自主作业,智能化程度高，可以避免活地雷爆炸造成人员伤亡或仪器损坏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中指挥控制终端的示意图。

图3为本发明的俯视示意图。

图4为本发明投放战斗部的立体示意图。

图5为本发明中所述指挥控制终端的立体示意图。

图中标记所示:1-自主无人机排雷装置,2-多旋翼排雷无人机,2.1-第一悬臂,2.2-第二悬臂，2.3-第三悬臂,2.4-第四悬臂,2.5-第一降落支腿,2.6-第二降落支腿,3.1-第一螺旋桨,3.2-第二螺旋桨,3.3-第三螺旋桨,3.4-第四螺旋桨4-导航模块,5-数字图像传输模块,6-固态激光雷达,7-机载电脑,8.1-第一相机,8.2-第二相机,9-三轴自稳定云台,10-激光测距模块,11-投放战斗部,12-指挥控制终端,12.1-终端信号线,12.2-可操控显示屏,12.3-定位按钮,12.4-执行任务按钮，12.5-投放按钮,12.6-返航按钮,12.7-电源接口,12.8-HDMI(高清视频输出)接口,12.9-Type-C接口。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

如图1至图5所示,本发明的基于多旋翼无人机平台针对抛洒式地雷的自主排雷系统,包括自主无人机排雷装置l和与多旋翼无人机排雷装置1通过无线电连接的指挥控制终端12,其中,自主无人机排雷装置1包括多旋翼排雷无人机2、导航模块4,数字图像传输模块5,固态激光雷达6,机载电脑7,第一相机8.1,第二相机8.2,三轴自稳定云台9,激光测距模块10和投放战斗部11，多旋翼排雷无人机2设置有第一悬臂2.1、第二悬臂2.2、第三悬臂2.3、第四悬臂2.4,最远端分别设置有第一螺旋桨3.1、第二螺旋桨3.2、第三螺旋桨3.3、第四螺旋桨3.4,多旋翼排雷无人机2下方设置有第一降落支腿2.5、第二降落支腿2.6。其中，第一降落支腿2.5位于第一悬臂2.2和第二悬臂2.3之间，第二降落支腿2.6位于第二悬臂2.1和所述第三悬臂2.4之间。

其中，导航模块4,数字图像传输模块5,机载电脑7设置在多旋翼排雷无人机2上方,固态激光雷达6和三轴自稳定云台9设置在多旋翼排雷无人机2下方,第一相机8.1、激光测距模块10悬挂在三轴自稳定云台9的下方,导航模块4分别与多旋翼排雷无人机2和数字图像传输模块5通过导线连接,数字图像传输模块5分别与固态激光雷达6和多旋翼排雷无人机2通过导线连接。

其中，指挥控制终端12包括终端信号线12.1和显示屏12.2,显示屏12.2固定在指挥控制终端12上部,指挥控制终端12上部设置有定位按钮12.3,执行任务按钮12.4，投放按钮12.5,返航按钮开关12.6，指挥控制终端12后部设置有电源接口12.7,HDMI(高清视频输出)接口12.8,Type-C接口12.9,指挥控制终端12与数字图像传输模块5通过无线电连接。

本发明的基于多旋翼无人机平台针对抛洒式地雷的自主排雷系统工作过程如下：

1.大致确定雷区方向定位，粗略即可，定位目标点大致确定在雷50米之内。自主无人机排雷装置1通过导航，达到指定位置，自主开始对于附近区域按照固定路线对于指定区域，使用第一相机8.1进行扫描拍摄，传输给机载电脑7进行处理识别，在检测到目标后根据当前飞机的姿态、位置信息，按照相机成像原理获得目标的绝对位置，并储存下来。使用激光测距模块10进行高度控制，借助密度聚类对储存的数据进行处理，从而去除离群点并进行分类，获得对应不同目标的多个簇，最后通过对簇内点求平均获得目标的大致位置；

2.由粗定位模块与程序给出大致的定位点，有多旋翼自主无人机排雷装置飞到该点之后切入精定位程序，目标进入固体激光雷达6的探测范围，固体激光雷达传感器6将接收到的信息传递给机载电脑7，拟合出地面在雷达坐标系中的精确模型。运用滑动窗口算法筛选出置信度较高的目标点，通过对地面的实时拟合，抵消飞机姿态晃动造成的坐标变换矩阵的变动，实现基于固体激光雷达7的目标点精确定位。将精准定位发送给飞行控制器，抵达目标正上方；3.进入投放流程，第二相机8.2将目标视频实时传回，在控制终端12显示，由人工确认是否投放，投放完毕后飞机返航，由控制终端引爆战斗部以销毁地雷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。