一种机载负载控制系统及控制方法
1.本发明涉及无人机控制技术领域，具体为一种机载负载控制系统及控制方法。
背景技术：
2.无人机技术近年来获得极大的发展，当前的无人机具有飞行稳定，操控灵活的特点。无人机的发展，除了飞控技术之外，还结合了gps定位技术，远程通信技术，以及高容量电池技术，视觉分析技术，图像编解码技术等。随着这些技术的不断进步，无人机的后续市场空间广阔。
3.目前，针对不同行业应用的解决方案，其无人机技术实现都有所不同，包括实现视距内的遥控飞行，并利用gps，图像技术，数据采集技术和控制电路等实现视频监控功能，视距内的数据监测功能，以及一些航点任务飞行。
4.当前基本上都是基于无人机飞行平台，在其上搭载基于行业应用的负载设备，解决特定的行业技术问题。无人机飞行器的机载负载设备都是基于各个行业的特点进行的定制性方案，其具有部分的共同点，也有行业的一些特殊性，如使用不同的特定的负载设备，定制性强，不具有适用性。因此从目前来看，当前无人机仍存在一些缺点：
5.(1)只能实现在视距内进行控制或自主飞行，无法进行超视距自主飞行的功能。
6.(2)机载负载通用性不够，无法大规模推广，不能有效降低硬件成本。
技术实现要素：
7.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种机载负载控制系统及控制方法，能够实现在视觉和声学探测范围之外的负载控制，完成无人机移动状态下的负载收回、固定或移动。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种机载负载控制系统，包括飞行器和负载线路，所述飞行器上设置有绞盘系统，所述绞盘系统上设置有控制器，所述负载线路的一端连接至绞盘系统，另一端连接有负载，所述负载线路上设置有线路传感器，所述线路传感器的控制端与控制器的输出端连接；
10.所述绞盘系统包括主卷轴，所述主卷轴上绕有全部或者部分的负载线路，所述主卷轴的两端分别连接有第一电机和第二电机，第一电机和第二电机的控制端均连接至所述控制器，所述第一电机用于控制主卷轴朝一方向转动，所述第二电机用于控制主卷轴朝相反方向转动。
11.优选地，所述第二电机一侧设置有夹送轮组，所述夹送轮组包括第一夹送轮和第二夹送轮，所述负载线路从第一夹送轮和第二夹送轮之间穿过缠绕在主卷轴上。
12.优选地，所述第一电机和第二电机均匹配设置有一个或多个光学编码器，所述光学编码器用于检测主卷轴上负载线路的信息。
13.优选地，所述绞盘系统还包括第一伺服电机，所述第一伺服电机连接有与所述主卷轴位置配合设置的锁定杆。
14.优选地，所述绞盘系统还包括第二伺服电机，所述第二伺服电机通过电机臂连接有移动轴，所述移动轴设置在主卷轴连接负载的一侧，所述移动轴上开设有通孔，负载线路穿过通孔连接负载。
15.优选地，所述绞盘系统设置在飞行器内或者所述绞盘系统通过安装板设置在飞行器的外墙上。
16.优选地，所述负载线路的一端通过磁铁、挂钩或吸盘与负载连接。
17.优选地，所述负载路线采用单股或编织的合成绳合或者鱼线。
18.一种机载负载控制系统的控制方法，包括如下步骤：
19.所述线路传感器监测飞机飞行信息和负载信息；
20.所述控制器根据所述线路传感器的监测结果计算控制因素；
21.所述控制器根据计算获得的控制因素向飞行器和绞盘系统发出指令，改变所述飞行器的飞行路线、速度和高度以及改变或维持负载路线的距离、速度、加速度和抖动；
22.所述负载路线对负载进行收回、固定或移动，实现机载负载控制。
23.优选地，所述控制器根据计算获得的控制因素向飞行器和绞盘系统发出指令中，所述控制器向绞盘系统发出指令的操作步骤包括：
24.所述控制器通过绞盘系统的第一电机或者第二电机以设定速度运行，并控制夹送轮组调整负载线路的张力，控制负载线路卷进或卷出至设定位置。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
26.本发明提供了一种机载负载控制系统，通过在负载线路上设置有线路传感器，能够接收监测关于负载线路的相关信息，并反馈至控制器中实时进行调整控制，同时负载线路包括缠绕在绞盘系统的主卷轴上的第一端和与其构成一对的连接负载的第二端，通过控制器接收到的相关信息向飞行器和绞盘系统提供指令，控制绞盘系统中第一电机和第二电机对负载线路进行调节，以便控制负载线路的第二端的位置。本发明所述的机载负载控制系统实现了一架移动的飞机能够控制一个负载在空间的任意位置，使得执行各种任务成为可能，完成在一个移动的飞机上做到收回、固定或移动负载。例如将使一架移动的飞机能够轻松小心地将一个易碎物体放在地面上。或者飞机在视觉和声学探测范围之外飞行时，也能将使一架正在飞行的飞机在地面上抓起一个传感器或其他负载物体等，实现机载负载控制。
附图说明
27.图1是本发明某一实例中的机载负载控制系统示意图；
28.图2是本发明某一实例中的绞盘系统的剖视图；
29.图3是本发明某一实例中的绞盘系统的后视图；
30.图4是图1中机载负载控制系统的操作方法流程图；
31.图5是图2中绞盘系统的操作方法流程图；
32.图6是本发明某一实例中的计算机系统框图。
33.图中，机载负载控制系统100，飞行器110，绞盘系统120，负载线路130，第一端130a，第二端130b，线路传感器140，控制器150，负载160，控制系统170，主卷轴210，第一电机220，夹送轮组230，第一夹送轮230a，第二夹送轮230b，第二电机240，安装板250，安装孔
252，安装眼260，第一伺服电机270，锁定杆272，第二伺服电机310，移动轴320，电机臂312，通孔330，计算机系统600，处理器610，内存620，存储器630，i/o接口640，通信接口650，总线660。
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明的原理和特征做进一步的详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
35.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
37.本发明提供一种机载负载控制系统，如图1和2所示，包括飞行器110和负载线路130，所述飞行器110上设置有绞盘系统120，所述绞盘系统120上设置有控制器150，所述负载线路130的一端连接至绞盘系统120，另一端连接有负载160，所述负载线路130上设置有线路传感器140，所述线路传感器140的控制端与控制器150的输出端连接；
38.所述绞盘系统120包括主卷轴210，所述主卷轴210上绕有全部或者部分的负载线路130，所述主卷轴210的两端分别连接有第一电机220和第二电机240，第一电机220和第二电机240的控制端均连接至所述控制器150，所述第一电机220用于控制主卷轴210朝一方向转动，所述第二电机240用于控制主卷轴210朝相反方向转动。
39.本发明设计了一种机载负载控制系统，通过在负载线路130上设置有线路传感器140，能够接收监测关于负载线路130的相关信息，并反馈至控制器150中实时进行调整控制，同时负载线路130包括缠绕在绞盘系统120的主卷轴210上的第一端和与其构成一对的连接负载160的第二端，通过控制器150接收到的相关信息向飞行器110和绞盘系统120提供指令，控制绞盘系统120中第一电机220和第二电机240对负载线路130进行调节，以便控制负载线路130的第二端的位置。本发明所述的机载负载控制系统实现了一架移动的飞机能够控制一个负载在空间的任意位置，使得执行各种任务成为可能，完成在一个移动的飞机上做到收回、固定或移动负载。例如将使一架移动的飞机能够轻松小心地将一个易碎物体放在地面上。或者飞机在视觉和声学探测范围之外飞行时，也能将使一架正在飞行的飞机在地面上抓起一个传感器或其他负载物体等，实现机载负载控制。
40.为了便于更好地理解本专利，给出了在特定情况下的示例。以下示例不用于限制或定义专利的范围。本发明的实例及其优点可通过参考图1至图6来理解，其中使用相似的数字来表示相似和相应的部分。
41.本发明所述的实例使用一个集成系统的方法支持负荷释放和拉取。本发明采用的控制方法可以允许固定翼飞机对负载线路进行类似直升机的控制。该控制方法还可以允许
自主无人驾驶飞机在飞行期间保持负载不动。将本发明描述的多个负载释放和回收系统集成在一起，可以允许机载负载控制系统在位置和高度上的稳定和控制负载线路的末端。
42.图1示出可用于维持负载线路末端的位置和高度的机载负载控制系统100。在一些实例中，机载负载控制系统100可包括飞行器110、绞盘系统120、负载线路130、线路传感器140和一个或多个控制器150。机载负载控制系统100的一个或多个组件以可通信的方式组合以确保对负载线路130的控制，负载线路130可用于释放、拉取和运输负载160。
43.其中，飞行器110可以是任何可以在空中飞行的飞行器。在一些实例中，飞行器110可以是一种无人驾驶飞行器，飞行器110也可以是任何固定翼飞机。本发明在某些实例中，飞行器110可能机外运输负载160，在一些实例中，负载160在飞行器110的机身内运输。在其他实例中，负载160可通过负载线路130传送。例如，负载160可以组合到负载线路130的一端，并且可以放入或取出飞行器110。
44.本实施例中飞行器110以飞机为例。
45.飞机可包括机载航空电子系统。在一些实例中，机载航空电子系统的特征可由一个或多个控制器(例如图1的控制器150)控制。例如，为响应从控制器150接收的指令，机载航空电子系统可调整或维持飞机的一个或多个飞行路径、速度、轨道和高度。在一些实例中，控制器150指示机载航空电子系统调整或维持飞机的一个或多个飞行路径、速度、轨道和/或高度，以便控制负载线路130末端的位置和高度。通过控制负载线路130末端的位置和高度，可以控制负载160的位置和高度。
46.维持对负载160的控制可能使执行各种任务成为可能，例如控制、回收、固定或移动负载。另一个例子是，维持对负载160的控制可以使在控制下释放负载成为可能(例如，小心地将脆弱的负载放在地面上)。又如，维持对负160的控制可以会使对不显眼的数据的获取成为可能(例如，当飞机在视觉和声学上无法探测到的高度飞行时，将传感器或摄像机等负载放在地面上)。
47.如上所述，机载负荷控制系统100也可以包括绞盘系统120和负载线路130。在一些实例中，绞盘系统120可能位于飞机110上(例如，在飞机110的机身内)。在其他实例中，绞盘系统120组合到飞机110的外墙。例如，如图1所示，绞盘系统120耦合到飞机110的下面。绞盘系统120可对负载线路130做线轴操作。因此，绞盘系统120是机载负载控制系统100的组成部分，负责绞入和绞出负载线路130。在一些实例中，负载线路130的第一端130a组合到绞盘系统120，负载线路130末端的第二端130b组合到绞盘系统120。例如，负载线路130的第一端130a可被固定至主卷轴210，负载线路130的第二端130b最初可能缠绕在主卷轴210上，然后主卷轴210朝向或远离飞机110。绞盘系统120的其他详细信息如上图2所示。
48.负载线路130末端的第二端130b组合到且可操作负载160。在一些实例中，负载160使用特定的组合机构(未描述)组合到负载线路130末端的第二端130b。在一些实例中，组合机构是磁铁、挂钩或吸盘。尽管该专利描述了特定类型的组合机构，但本专利识别了可用于组合有效负载160的任何合适的组合机构。在其他实例中，负载160组合到负载线路130末端的第二端130b，而不借助额外的组件。例如，负载线路130末端的第二端130b可以与移动的负载160一体化。
49.负载线路130可以包含任何合适的材料。例如，负载线路130可以包括单股或编织、成或非合成绳合、鱼线。建议负载线路130优先选择具有所需拉伸强度、直径、拉力和可形状
记忆的材料。
50.机载负载控制系统100也可包括如上所述的线路传感器140。在一些实例中，线路传感器140定位在负载线路130上。线路传感器140可用于检测关于负载线路130的信息。例如，线路传感器140可用于检测关于负载线路的一个或多个位置的信息(例如，空间中的负载线路130末端的第二端130b的位置)、负载线路的速度(例如，负载线路130的第二端130b的速度)和负载线路130的第二端130b的姿态。尽管本发明说明了线传感器140可能检测到的某些类型的信息，但本发明指出线传感器140可以检测到任何合适的信息。在本发明中，线路传感器140可以检测的合适信息包括机载负载系统150中的一个或多个控制器150需要使用的任何信息。在一些实例中，由线路传感器140检测到的信息被传递到机载负载控制系统100的其它组件。例如，线路传感器140检测到的信息可以发送到机载负载控制系统100的一个或多个控制器150。在一些实例中，控制器150可根据线路传感器140检测到的信息向飞机110和绞盘系统120提供指令。例如，为了响应线路传感器140检测到负载线路130的第二端130b的速度在向下增加，机载负载系统100的一个或多个控制器150可以指示绞盘系统120以相应的速度卷绕负载线路130，以校正向下运动。又如，响应线路传感器140检测到负载线路130的第二端130b正在下降的情况下，机载负载系统100的一个或多个控制器150可以指示飞机110增加飞机110的高度以维持期望的负载线路130的第二端130b的高度。
51.线传感器140可以连续或定期地检测关于负载线路130的信息。例如，线路传感器140可以连续检测关于负载线路130的信息，并将这种实时信息提供给机载负载控制系统100的一个或多个组件。作为另一个例子，线传感器140可以定期(例如，每一秒)检测关于负载线路130的信息。线传感器140检测并传递实时信息，与使用定期信息相比，对有效负载线路130和有效负载160的控制更加精确。
52.在一些实例中，线路传感器140在控制器150的控制下。例如，控制器150可以控制线路传感器140的操作。在这种实例中，控制器150可指示线路传感器140何时开始检测关于负载线路130的信息。例如，当负载160与飞行器110之间的达到特定距离时，控制器150可指示线路传感器140开始检测关于负载线路130的信息。控制器150还可以指示线路传感器何时或使用什么组件共享检测到的信息。例如，控制器150可以指示线路传感器140使用绞盘系统120连接的数据线路连续共享实时信息。
53.机载负载控制系统100也可包括如上所述的一个或多个控制器150。如图1所示，机载负载控制系统100包括单个控制器150。本发明承认机载负载控制系统100的一个或多个组件可以包括控制器150。例如，飞机11可与第一控制器150相关联，绞盘系统120可与第二控制器150相关联。在这样的示例中，第一控制器150和第二控制器150可以配置为从机载负载控制系统100的一个或多个其他组件接收数据。例如，第一控制器150和第二控制器150可以从线路传感器140接收关于负载线路130的信息，并且可以从跟踪和控制系统170接收关于负载160的信息。在一些实例中，一个或多个控制器150可被配置为彼此交换信息(例如，第一控制器将关于飞机的位置、飞行轨迹、速度、轨道和高度的信息传递给第二控制器)。在其他实例中，飞机110和/或绞盘系统120可通过数据线路相关联，所述数据线路可被配置为与一个或多个控制器150共享数据。
54.在一些实例中，控制器150包括计算机系统，例如下文所述的计算机系统600，参考图6。控制器150可用于从线路传感器140与跟踪和控制系统170中的一个或多个接收信息，
并为飞机110和绞盘系统120中的一个或多个提供操作说明。在一些实例中，配置一个或多个控制器150以分析接收到的信息并计算可以稳定负载线路130的第二端130b的各种因素。例如，最优航向，飞行路径，飞行速度，卷轴速度，卷轴方向，负载线路长度，和负载线路张力。在一些实例中，用于计算这些因子的逻辑存储在控制器150的存储器中(例如，图6的存储器620)。
55.机载负载控制系统100也可以包括其它组件，例如用于负载160的跟踪和控制系统170。负载160的跟踪和控制系统170可以配置为感知关于负载160的位置的信息，并将感知到的信息中继到机载负载控制系统100的其它组件。例如，跟踪和控制系统170可以向机载负载控制系统100的控制器150发送关于负载160的位置的信息。机载负载控制系统100可以反过来使用这些信息来指示飞机110和/绞盘系统120。尽管该发明描述了特定的机载负载控制系统100，包括某些组件，但机载负载控制系统100可能包括任何合适的组件。例如，该发明承认机载负载控制系统100可以包括可能与负载的跟踪、控制和运输联合使用的组件。
56.在运行中，绞盘系统120在控制器150的指示下，可能卷出负载线路130，按照期望拉取或释放负载160。举例来说，控制器150在确定需要拾取的负载160在一英里之外之后向绞盘系统120发送指令，绞盘系统120卷出负载线路130，以响应从控制器150接收到的指令，将负载线路130的长度增加300英尺。这种决策可能是基于从负载160的跟踪和控制系统170收到的信息。绞盘系统120根据控制器150的指令卷出负载线路130后，控制器150可以开始从线路传感器140接收关于负载线路130的数据。例如，控制器150可以从线路传感器140接收3d速度信息和3d位置信息。除了从线路传感器140接收信息外，控制器150还可以从负载160的跟踪和控制系统170接收或中继信息。例如，控制器150可能从跟踪和控制系统170接收3d速度信息和3d位置信息。控制器150可以使用收到的信息提供操作命令给一个或多个飞机110和绞盘系统120。例如，根据控制器150接收到的信息，控制器150可以指示绞盘系统调整负载线路130的长度。又如，控制器150可指示飞机110调整其飞行轨迹。在一些实例中，控制器150通过向机载航空电子系统提供指令来指示飞机110的操作。在一些实例中，控制器150通过向绞盘系统120的一个或多个组件(例如，第一电机220、第二电机240等)提供指令来指示绞盘系统120的操作。控制器150可以使用从线路传感器140和跟踪控制系统170中的一个或多个接收到的实时信息来计算各种因素，如最佳航向、飞行路径、飞行速度、卷轴速度、卷轴方向、负载线路长度和负载线路张力。然后，控制器150可以指示飞机110和绞盘系统120中的一个或多个根据命令进行操作调整。例如，控制器150可能指示飞机110根据命令改变其飞行路线。作为另一个例子，控制器150可以指示绞盘系统120在负载线路130上增加张力。在一些实例中，执行控制器150的指令可稳定负载线路130的第二端130b。例如，执行控制器150的指令可允许负载线路130的第二端130b在飞机110在空中飞行时维持特定的高度(例如，1000英尺msl)和特定的位置(例如，北纬35.3度，西经120.8度)。
57.现在对图2进行说明，绞盘系统120可包括主卷轴210、第一电机220、一组夹送轮组230(即第一夹送轮230a和第二夹送轮230b)和第二电机240。如上所述，绞盘系统120是负责负载线路130进出的组件。在本发明中，卷出负载线路130是指增加从飞机110上延伸的负载线路130的长度，卷入负载线路130是指缩短从飞机110上延伸的负载线路130的长度。主卷轴210是绕有负载线路130的卷轴。如上所述，负载线路130可以在第一端130a处连接至主卷轴210，并且负载线路130的全部或部分可以绕至主卷轴210。负载线路130的第二端130b可
被配置为放置在主卷轴210上。这在图3中得到了最好的说明，其中负载线路130的第二端130b穿过移动轴320中的通孔330。
58.在一些实例中，通过转动主卷轴210将负载线路130绕到主卷轴210上或从中取出。例如，在第一方向转动主卷轴210可能将负载线路130卷出，在第二方向转动主卷轴210可能将负载线路130卷入。在一些实例中，第一电机220可操作以在第一方向和第二方向上转动主卷轴210。第一电机220可接收来自机载负载控制系统100的一个或多个控制器的指令来转动主卷轴210。作为示例，图1中的控制器150可以向第一电机220发送指令，以便在第一方向转动主卷轴210，并且作为响应，第一电机220在第一方向转动主卷轴210。
59.如上所述，绞盘系统120可包括夹送轮组230。在一些实例中，负载线路130可以在第一夹送轮230a和第二夹送轮230b之间穿过。夹送轮组230可配置为维持有效负载线路130上的张力。在一些实例中，通过在主卷轴210和夹送轮组230之间保持传授有效负载线路维持有效负载线路130上的张力。这可以通过在第一和/或第二方向上转动夹送轮组230来实现。在一些实例中，一个或多个夹送轮组230由第二电机240旋转。
60.第二电机240可配置为转动一个或多个夹送轮组230。例如，可将第二电机240配置为转动第一夹送轮230a而非第二夹送轮230b。第二电机240可以配置为在第一方向和第二方向上转动一个或多个夹送轮组230。在一些实例中，第二电机240接收来自机载负载控制系统100的一个或多个控制器的指令。例如，图1的控制器150可以向第二电机240发送指令，以便在第一方向上转动第一夹送轮230a，并且作为响应，第二电机240可以在第一方向上转动第一夹送轮230a。
61.在一些实例中，机载负载控制系统100的一个或多个控制器可以向第一电机220和第二电机240的一个或多个发送指令。例如，为了将负载线路130卷出，图1的控制器150可指示第二电机240将一个或多个夹送轮组230转向第一方向(以将负载线路130送出)。作为另一个例子，为了将负载线路130卷入，图1的控制器150可指示第一电机220向着第二方向转动主卷轴210。除指示第一电机220和第二电机240的旋转方向外，控制器150还可指示第一电机220和第二电机240分别以特定速率旋转主卷轴210和夹送轮组230。在一些实例中，控制器150能够控制负载线路130的速度和长度和负载线路130上的张力。
62.控制器150可以向第一电机220和第二电机240发送指令，使主卷轴210和夹送轮组230能够配合卷入和卷出负载线路130。例如，为了卷进给负载线路，图1的控制器150可指示第一电机230在第二方向上转动主卷轴210并指示第二电机240不动。作为另一个例子，为了将负载线路130卷出，图1的控制器150可指示第二电机240在第二方向上转动一个或多个夹送轮组230并指示第一电机220不动。这样可允许负载线路130卷入卷出，同时保持负载线路130在主卷轴210和夹送轮组230之间传动，从而防止负载线路130缠绕(例如，当负载线路130高速卷入卷出时，可能发生这种情况，并且没有保持负载线路130传动)。在一些实例中，控制器150至第一电机220和第二电机240的指令可允许绞盘系统120将负载线路130的第二端130b维持在特定位置(例如，纬度、经度和高度)。
63.每个电机220和240可与一个或多个光学编码器(未说明)相关联。所述一个或多个光学编码器可以配置为检测关于负载线路130的信息并将该信息中继到机载负载控制系100的一个或多个控制器(例如控制器150)。例如，光学编码器检测到的信息可用于确定主卷轴210上负载线路130的长度。控制器150可以依次使用这些信息向机载负载控制系统100
的一个或多个组件(例如，第一电机220、第二电机240等)提供指令。例如，根据与第一电机220相关的光学编码器的信息，确定主卷轴210上的负载线路130几乎是空的，控制器150发送指令以降低第二电机240的速度，同时卷出负载线路130。
64.如上所述，来自控制器150的指令可以基于从线路传感器140收到的信息。例如，为了响应从线路传感器140接收的信息，控制器150可以向第一电机220和第二电机240中的一个或多个电机发送指令。通过这种方式，控制器150可以使用来自线路传感器140的反馈来控制负载线路130上的距离、速度、加速度和抖动。在一些实例中，控制有效负载线路130的距离、速度、加速度和抖动，在飞机110飞行期间以维持负载线路130的第二端130b的特定位置。
65.在一些实例中，绞盘系统120包含附加组件。例如，如图2所示，绞盘系统120包括安装板250。安装板250可配置为将绞盘系统120安装到飞机110上的构件。在一些实例中，安装板250包括为紧固件准备的安装孔252。紧固件可用于连接绞盘系统120和飞机110。绞盘系统120也可包括安装眼260。在一些实例中，负载线路130的第二端130b穿过安装眼260。可以配置安装眼260以限制负载线路130的移动。当限制负载线路130被绞盘系统120卷入和卷出时，这是合乎需要的。
66.绞盘系统120也可包括一个或多个伺服电机(例如，第一伺服电机270和第二伺服电机310)，以提供额外的功能。伺服电机270和310及其功能的最佳说明见图3。伺服电动机270可用于将锁定杆272从第一位置移动到第二位置。在一些实例中，当锁定杆272处于第一位置(未锁定位置)时，可以在第一或第二方向转动主卷轴210，当锁定杆272处于第二位置(锁定位置)时，可以防止主卷轴210转动。在一些实例中，第一伺服电机270配置为从机载负载控制系统100的一个或多个控制器(例如，图1的控制器150)接收指令，并在接收指令时将锁定杆272从第一位置移动到第二位置(或从第二位置移动到第一位置)。例如，在从控制器150处收到将锁定杆272移动到第二个位置的指令时，第一伺服电机270可将锁定杆272推入主卷轴210，从而防止主卷轴210转动。
67.第二伺服电机310可用于移动所述移动轴320。例如，第二伺服电机310可以将移动轴320从第一位置移动到第二位置。在一些实例中，通过组合到第二伺服电机310的电机臂312用于移动移动轴320。如上所述，移动轴320可包括通孔330，负载线路130的第二端130b穿过通孔330。在一些实例中，将移动轴320从第一位置移动到第二位置使负载线路130以基本均匀的方式分布在主卷轴210上。以“基本上均匀的方式”分布负载线路130以防止负载线路130集结在主卷轴210的侧面或中心。本发明认识到以基本均匀的方式跨主卷轴210分布负载线路130的某些益处。例如，这种分布可能降低缠结或卡住的可能性。尽管本发明描述和描绘了包含特定组件的绞盘系统120，但本发明承认绞盘系统120可以包含任何合适的组件。
68.图4展示了用于机载负载控制系统100的操作方法400。操作方法400可由机载负载控制系统100的一个或多个控制器执行。例如，图1中的控制器150可执行方法400。如上所述，可执行操作方法400的控制器可以是例如图6的计算机600。方法400可存储在控制器的存储器中(例如图6的存储器630)。
69.方法400可以从步骤405开始，进入步骤410。在步骤410，控制器150可以接收关于负载线路130的信息。如上所述，控制器150可以从线路传感器140接收关于负载线路130的
信息。控制器150接收到的信息可以包括一个或多个关于负载线路130的信息：负载线路130的速度、位置和负载线路130的第二端130b的高度。尽管本专利描述了线路传感器140可能感知到的特定类型的信息，但本发明认为线路传感器140可以检测到任何合适的信息(例如，有助于保持负载线路130的第二端130b位置的信息)。在一些实例中，在接收到关于负载线路130的信息后，方法400继续执行步骤420。
70.在步骤420，控制器150根据在步骤410收到的信息为飞机110和绞盘系统120提供指令。在一些实例中，控制器150在步骤420提供指令以维持负载线路130的第二端130b的位置。如上所述，控制器150可以向机载航空电子系统提供指令，所述机载航空电子系统可用于控制飞机110的飞行路径、速度、高度。控制器150也可以为第一电机220和第二电机240中的一个或多个提供指示。如上所述，第一电机220的指令可能包括旋转主卷轴210的方向、速度、调整有效负载线路130上的张力和制动的指令。对第二电机220的指示可包括转动一个或多个夹送轮130的一个或多个方向、速度、调整对负载线路130的张力和制动的指令。控制器150还可以为绞盘系统120的一个或多个伺服电机提供指令。例如，控制器150可以指示第一伺服电机270将锁定杆272从第一位置移动到第二位置。作为另一个例子，控制器150可以指示第二伺服电机310将移动轴320从第一位置移动到第二位置。在一些实例中，在进行步骤420后，方法400继续进行到结束步骤425。
71.图5举例说明绞盘系统120的操作方法500。方法500可由机载负载控制系统100的一个或多个控制器执行。例如，图1中的控制器150可执行方法500。如上所述，可操作以执行方法500的控制器可以是例如图6的计算机系统600的计算机。方法500可存储在控制器的存储器中(例如图6的存储器630)。
72.方法500可从步骤505开始，进入步骤510。在步骤510，第一电机220和第二电机240中的一个或多个接收到卷动负载线路130的指令。在一些实例中，接收到的指令指示第一电机220或第二电机240将负载线路130卷进或卷出。如上所述，负载线路130可通过在第一方向转动一个或多个主卷轴210或夹送轮组230进行绕线，负载线路130可通过在第二方向转动一个或多个主卷轴210或夹送轮组230进行绕线。
73.在一些实例中，通过指示第一电机220执行制动功能和指示第二电机240向第一方向转动将负载线路130绕出。在一些其它实例中，通过指示第一电机220沿第二方向转动和指示第二电机240施加制动功能将有效负载线路130绕入。在一些实例中，接收到的指令指示第一电机220或第二电机240以特定速度运行。在其它实例中，所述接收到的指令指示第一电机220或第二电机240拉动负载线路130。尽管本发明描述了可能从机载负载控制系统100的一个或多个控制器处收到的特定类型的指令，但本发明认识到所收到的指令可能包括可使绞盘系统120能够控制负载线路130的第二端130b位置的任何适当信息。在一些实例中，第一电机220或第二电机240接收到卷动负载线路130的指令后，方法500继续进行步骤520。
74.在第520步，第一电机220和/或第二电机240根据第510步收到的说明运行。例如，第一电机220可应用制动功能以响应于接收指令来执行制动功能。作为另一个例子，第二电机240可以在第一方向上以特定的速率(例如，150rpm)开始转动第一夹送轮230a，以增加负载线路130的长度。说明书可以串行执行，也可以同时执行。在一些实例中，执行在步骤510所接收到的指令将维持负载线路130的第二端130b的位置(例如，纬度、经度和高度)。
75.图6说明计算机系统600。图1的机载负载控制系统100可以使用计算机系统600。例如，图1的控制器150可以是计算机系统600。在具体实例中，一个或多个计算机系统600执行本文描述或说明的一个或多个方法的一个或多个步骤。在具体实例中，一个或多个计算机系统600提供了本文中描述或说明的功能。在具体实例中，在一个或多个计算机系统600上运行的软件执行本文描述或说明的一个或多个方法的一个或多个步骤，或提供本文描述或说明的功能。具体实例包括一个或多个计算机系统600的一个或多个部分。在此，对计算机系统的引用可以包括计算设备，反之亦然。此外，在适当的情况下，对计算机系统的引用可以包括一个或多个计算机系统。
76.该专利考虑了任何适当数量的计算机系统600。该专利设想计算机系统600可采取任何适当的物理形式。例如，计算机系统600可以是嵌入式计算机系统、单板计算机系统(sbc)、台式计算机系统、笔记本电脑或笔记本电脑系统、主机、计算机系统网格、移动电话、服务器、平板计算机系统或其中两种或两种以上系统的组合。在适当情况下，计算机系统600可包括一个或多个计算机系统600；单一或分散；跨越多个位置；跨越多台机器；跨越多个数据中心；或使用数据云。在适当的情况下，一个或多个计算机系统600可以在没有实质性的空间或时间限制的情况下执行本文描述或说明的一个或多个方法的一个或多个步骤。例如，一个或多个计算机系统600可以在实时或批量模式下执行本文描述或图示的一个或多个方法的一个或多个步骤，但不受限制。在适当的情况下，一个或多个计算机系统600可以在不同的时间或在不同的地点执行本文描述或说明的一种或多种方法的一个或多个步骤。
77.在具体实例中，计算机系统600包括处理器610、内存620、存储器630、输入/输出(i/o)接口640、通信接口650和总线660。尽管本发明描述和说明了在特定的布置中具有特定数量的特定组件的特定计算机系统，但是该发明考虑了在任何合适的布置中具有任何合适数量的任何合适的组件的任何合适的计算机系统。
78.在具体实例中，处理器610包括用于执行指令的硬件，例如组成计算机程序的硬件。例如，为了执行指令，处理器610可以从内部寄存器、内部缓存、内存620或存储器630中检索(或提取)指令；解码并执行；然后将一个或多个结果写入内部寄存器、内部缓存、内存620或存储器630。在具体实例中，处理器610可包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部缓存。该专利考虑了处理器610，包括任何合适数量的合适的内部缓存(如适用)。例如，处理器610可以包括一个或多个指令缓存、一个或多个数据缓存和一个或多个转换后备缓冲区(tlb)。指令缓存中的指令可以是内存620或存储器630中指令的副本，并且指令缓存可以通过处理器610加速这些指令的检索。数据缓存中的数据可以是内存620或存储器630中的数据副本，用于在处理器610上运行的指令；在处理器610执行的、供后续指令访问的、在处理器610执行的、或写入内存620或存储器630的先前指令的结果；或其他合适的数据。数据缓存可以加速处理器610的读写操作。tlb可以加快处理器610的虚拟地址转换。在具体实例中，处理器610可包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部寄存器。本专利规定了处理器610，包括任何适当数量的适当的内部寄存器(如适用)。在适当的情况下，处理器610可以包括一个或多个算术逻辑单元(alu)；是一个多核处理器；或包含一个或多个处理器610。虽然本专利描述和说明了一个特定的处理器，但是本专利考虑了任何合适的处理器。
79.在具体实例中，内存620用于存储处理器610执行的指令或处理器610操作的数据。
例如，计算机系统600可以将指令从存储器630或另一个源(例如，另一个计算机系统600)加载到内存620。然后，处理器610可以将内存620中的指令加载到内部寄存器或内部缓存中。为了执行指令，处理器610可以从内部寄存器或内部缓存中检索指令并解码它们。在执行指令期间或之后，处理器610可以将一个或多个结果(可能是中间结果或最终结果)写入内部寄存器或内部缓存。处理器610然后可以将所述结果中的一个或多个写入内存620。在具体实例中，处理器610仅在一个或多个内部寄存器或内部缓存中或在内存620中(相对于存储器630或其它地方)执行指令，并且仅在一个或多个内部寄存器或内部缓存中或在内存620中(相对于存储器630或其它地方)操作数据。一个或多个总线(可以分别包括地址总线和数据总线)可以将处理器610耦合到内存620。总线660可以包括一个或多个内存总线，如下所述。在具体实例中，一个或多个内存管理单元(mmu)驻留在处理器610和内存620之间，并便于访问处理器610请求的内存620。在具体实例中，内存620包括随机存取内存(ram)。该ram可以是易失性内存，在适当的情况下，该ram可以是动态ram(dram)或静态ram(sram)。此外，在适当的情况下，该ram可以是单端口或多端口ram。该专利考虑了任何合适的ram。如适用，内存620可包括一个或多个内存620。尽管本专利描述和说明了特定的内存，但本专利考虑了任何合适的内存。
80.在具体实例中，存储器630是数据或指令的大容量存储。例如，存储器630可能包括硬盘驱动器(hdd)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或usb驱动器，或者这两种或多种驱动器的组合。存储器630可能包括可移动或不可移动(或固定)的介质(如适用)。如适用，存储器630可以在计算机系统600的内部或外部。在具体实例中，存储器630是非挥发性、固态存储器。在具体实例中，存储器630包括只读存储器(rom)。在适当的情况下，该rom可以是掩模编程rom、可编程rom(prom)、可擦除prom(eprom)、电可擦prom(eeprom)、电可变rom(earom)或闪存或其中两种或多种的组合。本发明设想了采用任何合适的物理形式的大量存储器630。存储器630可包括一个或多个存储控制单元，以便于处理器610和存储器630之间的通信(如适用)。在适当情况下，存储器630可包括一个或多个存储器630。尽管本发明描述和说明了特定的存储器，但是本发明考虑了任何合适的存储器。
81.在具体实例中，i/o接口640包括硬件、软件或两者都有，提供一个或多个接口用于计算机系统600与一个或多个i/o设备之间的通信。在具体实例中，通信接口650包括硬件、软件或两者都有提供用于通信的一个或多个接口(例如，计算机系统600与一个或多个其他计算机系统600或一个或多个网络之间的通信。)在具体实例中，总线660包括计算机系统600的硬件、软件或两者相互耦合组件。
82.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
技术特征：
1.一种机载负载控制系统，其特征在于，包括飞行器(110)和负载线路(130)，所述飞行器(110)上设置有绞盘系统(120)，所述绞盘系统(120)上设置有控制器(150)，所述负载线路(130)的一端连接至绞盘系统(120)，另一端连接有负载(160)，所述负载线路(130)上设置有线路传感器(140)，所述线路传感器(140)的控制端与控制器(150)的输出端连接；所述绞盘系统(120)包括主卷轴(210)，所述主卷轴(210)上绕有全部或者部分的负载线路(130)，所述主卷轴(210)的两端分别连接有第一电机(220)和第二电机(240)，第一电机(220)和第二电机(240)的控制端均连接至所述控制器(150)，所述第一电机(220)用于控制主卷轴(210)朝一方向转动，所述第二电机(240)用于控制主卷轴(210)朝相反方向转动。2.根据权利要求1所述的一种机载负载控制系统，其特征在于，所述第二电机(240)一侧设置有夹送轮组(230)，所述夹送轮组(230)包括第一夹送轮(230a)和第二夹送轮(230b)，所述负载线路(130)从第一夹送轮(230a)和第二夹送轮(230b)之间穿过缠绕在主卷轴(210)上。3.根据权利要求1所述的一种机载负载控制系统，其特征在于，所述第一电机(220)和第二电机(240)均匹配设置有一个或多个光学编码器，所述光学编码器用于检测主卷轴(210)上负载线路(130)的信息。4.根据权利要求1所述的一种机载负载控制系统，其特征在于，所述绞盘系统(120)还包括第一伺服电机(270)，所述第一伺服电机(270)连接有与所述主卷轴(210)位置配合设置的锁定杆(272)。5.根据权利要求1所述的一种机载负载控制系统，其特征在于，所述绞盘系统(120)还包括第二伺服电机(310)，所述第二伺服电机(410)通过电机臂(312)连接有移动轴(320)，所述移动轴(320)设置在主卷轴(210)连接负载(160)的一侧，所述移动轴(320)上开设有通孔(330)，负载线路(130)穿过通孔(330)连接负载(160)。6.根据权利要求1所述的一种机载负载控制系统，其特征在于，所述绞盘系统(120)设置在飞行器(110)内或者所述绞盘系统(120)通过安装板(250)设置在飞行器(110)的外墙上。7.根据权利要求1所述的一种机载负载控制系统，其特征在于，所述负载线路(130)的一端通过磁铁、挂钩或吸盘与负载(160)连接。8.根据权利要求1所述的一种机载负载控制系统，其特征在于，所述负载路线(130)采用单股或编织的合成绳合或者鱼线。9.一种机载负载控制系统的控制方法，其特征在于，基于权利要求1-8任一项的机载负载控制系统，包括如下步骤：所述线路传感器(140)监测飞机飞行信息和负载信息；所述控制器(150)根据所述线路传感器(140)的监测结果计算控制因素；所述控制器(150)根据计算获得的控制因素向飞行器(110)和绞盘系统(120)发出指令，改变所述飞行器(110)的飞行路线、速度和高度以及改变或维持负载路线(130)的距离、速度、加速度和抖动；所述负载路线(130)对负载(160)进行收回、固定或移动，实现机载负载控制。10.根据权利要求9所述的一种机载负载控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制器(150)根据计算获得的控制因素向飞行器(110)和绞盘系统(120)发出指令中，所述控制
器(150)向绞盘系统(120)发出指令的操作步骤包括：所述控制器(150)通过绞盘系统(120)的第一电机(220)或者第二电机(240)以设定速度运行，并控制夹送轮组(230)调整负载线路(130)的张力，控制负载线路(130)卷进或卷出至设定位置。
技术总结
本发明公开了一种机载负载控制系统及控制方法，能够实现在视觉和声学探测范围之外的负载控制，完成无人机移动状态下的负载收回、固定或移动。系统包括飞行器和负载线路，所述飞行器上设置有绞盘系统，所述绞盘系统上设置有控制器，所述负载线路的一端连接至绞盘系统，另一端连接有负载，所述负载线路上设置有线路传感器，所述线路传感器的控制端与控制器的输出端连接；所述绞盘系统包括主卷轴，所述主卷轴上绕有全部或者部分的负载线路，所述主卷轴的两端分别连接有第一电机和第二电机，第一电机和第二电机的控制端均连接至所述控制器，所述第一电机用于控制主卷轴朝一方向转动，所述第二电机用于控制主卷轴朝相反方向转动。动。动。
