一種無人機(jī)的安全控制系統(tǒng)及控制方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種無人機(jī)的安全控制系統(tǒng)及控制方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
無人飛行器又被稱為空中機(jī)器人。其具有機(jī)動(dòng)靈活、反應(yīng)快速、無人飛行、操作要求低等優(yōu)點(diǎn)，不僅在軍用領(lǐng)域大顯身手，在民用領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛，例如在無人飛行器上裝載各種傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)指定區(qū)域的巡航拍攝和監(jiān)視。
[0003]現(xiàn)有的無人機(jī)飛行時(shí)都是人工在地面遙控，通過目測(cè)憑感覺控制開傘、打開氣囊等，易產(chǎn)生誤判斷和誤操作，造成損失。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種控制準(zhǔn)確，可自動(dòng)檢測(cè)、判斷、執(zhí)行安全措施時(shí)間的無人機(jī)的安全控制系統(tǒng)及控制方法。
[0005]上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:它包括中央計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)計(jì)量器、通訊模塊、飛行自駕儀、安全執(zhí)行伺服器、油門伺服器、差分定位模塊、單片計(jì)算機(jī)、變距伺服器；
中央計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)記錄器的輸入端通過信號(hào)線連接，中央計(jì)算機(jī)的安全執(zhí)行輸出端與安全執(zhí)行伺服器的輸入端通過信號(hào)線連接，中央計(jì)算機(jī)的交換接口與飛行自駕儀的交換接口通過信號(hào)線連接，飛行自駕儀的通訊交換端與通訊模塊的通訊交換端通過信號(hào)線連接，飛行自駕儀的差分信號(hào)交換端與差分定位模塊的差分信號(hào)交換端通過信號(hào)線連接，飛行自駕儀的信號(hào)輸出端與單片計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸入端通過信號(hào)線連接，單片計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸出端與油門伺服器的輸入端及變距伺服器的輸入端通過信號(hào)線連接。數(shù)據(jù)記錄器的輸入端及中央計(jì)算機(jī)的傳感器信號(hào)輸入端均通過信號(hào)線與安裝在無人機(jī)上的各傳感器的輸出端連接，所述的各傳感器為發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、飛行狀態(tài)傳感器、溫度傳感器、燃料傳感器、潤滑油傳感器、氣壓傳感器、超聲波傳感器、GPS傳感器、空速傳感器、電壓電流傳感器。
[0006]控制方法:由所有傳感器檢測(cè)無人機(jī)的姿態(tài)和所有系統(tǒng)的工作狀態(tài)，由各傳感器的輸出端輸入到數(shù)據(jù)記錄器和中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)記錄器記錄所有的數(shù)據(jù)以便后期檢查分析，中央計(jì)算機(jī)對(duì)比檢測(cè)所有數(shù)據(jù)是否在正常范圍內(nèi)，如果檢測(cè)到姿態(tài)錯(cuò)誤和某傳感器數(shù)據(jù)異常，計(jì)算機(jī)會(huì)判斷是哪個(gè)部位出了故障，發(fā)出相應(yīng)的處理信號(hào)。
起飛前如果燃料或潤滑油量過低，計(jì)算機(jī)根據(jù)燃料傳感器或潤滑油傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)到燃料或潤滑油量過低，會(huì)通過通訊模塊啟動(dòng)地面站聲光報(bào)警，同時(shí)切斷啟動(dòng)電路，飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)將不能啟動(dòng)。
行中計(jì)算機(jī)可以通過燃料傳感器、差分傳感器和空速傳感器計(jì)算出飛行距離的燃料用量，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)到燃料或潤滑油量不能完成任務(wù)時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令拒絕任務(wù)同時(shí)聲光報(bào)警，如在飛行中加大任務(wù)距離，計(jì)算機(jī)控制飛行自駕儀啟動(dòng)返航程序同時(shí)控制地面站聲光報(bào)警。
飛行中如果計(jì)算機(jī)通過燃料傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器、電壓電流傳感器監(jiān)測(cè)到燃料量快速減少，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度異常，電壓電流異常，地面控制信號(hào)丟失，差分信號(hào)丟失等，計(jì)算機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)降落程序，啟動(dòng)飛行器上的聲光報(bào)警提示下方單位躲避，加速降落，超聲波傳感器檢測(cè)到地面后，減速降落，如果檢測(cè)到有障礙物，計(jì)算機(jī)通過飛行自駕儀控制飛行器躲避，然后降落停車，通過氣壓傳感器檢測(cè)下降速度。
計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)通過飛行狀態(tài)傳感器檢測(cè)到A軸姿態(tài)異常，同時(shí)通過發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到A軸發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，計(jì)算機(jī)會(huì)輸出一個(gè)繼續(xù)加大油門的信號(hào)給飛行自駕儀，通過飛行自駕儀控制的油門伺服器加大節(jié)氣門角度來增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在一定時(shí)間內(nèi)如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有增加，計(jì)算機(jī)會(huì)判定A軸發(fā)動(dòng)機(jī)故障，啟動(dòng)安全保護(hù)程序，地面站聲光報(bào)警同時(shí)控制與A軸相鄰兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)提供升力，A軸對(duì)角發(fā)動(dòng)機(jī)保持飛行器姿態(tài)，進(jìn)行安全降落，如果檢測(cè)姿態(tài)繼續(xù)不正常，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)氣壓傳感器及差分傳感器的高度信號(hào)，高度允許將發(fā)出指令控制安全執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉所有發(fā)動(dòng)機(jī)，開傘迫降，高度較低的情況下，控制關(guān)閉所有發(fā)動(dòng)機(jī)，打開緩沖氣囊迫降。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、檢測(cè)、判斷、執(zhí)行安全措施時(shí)間，判斷精準(zhǔn)，執(zhí)行準(zhǔn)確。
[0008]【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明中無人機(jī)的安全控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]【具體實(shí)施方式】:
參照附圖1，它包括中央計(jì)算機(jī)1、數(shù)據(jù)計(jì)量器2、通訊模塊3、飛行自駕儀4、安全執(zhí)行伺服器5、油門伺服器6、差分定位模塊7、單片計(jì)算機(jī)8、變距伺服器9 ;
中央計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)記錄器的輸入端通過信號(hào)線連接，中央計(jì)算機(jī)的安全執(zhí)行輸出端與安全執(zhí)行伺服器的輸入端通過信號(hào)線連接，中央計(jì)算機(jī)的交換接口與飛行自駕儀的交換接口通過信號(hào)線連接，飛行自駕儀的通訊交換端與通訊模塊的通訊交換端通過信號(hào)線連接，飛行自駕儀的差分信號(hào)交換端與差分定位模塊的差分信號(hào)交換端通過信號(hào)線連接，飛行自駕儀的信號(hào)輸出端與單片計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸入端通過信號(hào)線連接，單片計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸出端與油門伺服器的輸入端及變距伺服器的輸入端通過信號(hào)線連接。數(shù)據(jù)記錄器的輸入端及中央計(jì)算機(jī)的傳感器信號(hào)輸入端均通過信號(hào)線與安裝在無人機(jī)上的各傳感器的輸出端連接，所述的各傳感器為發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、飛行狀態(tài)傳感器、溫度傳感器、燃料傳感器、潤滑油傳感器、氣壓傳感器、超聲波傳感器、GPS傳感器、空速傳感器、電壓電流傳感器。
[0010]控制方法:由所有傳感器檢測(cè)無人機(jī)的姿態(tài)和所有系統(tǒng)的工作狀態(tài)，由各傳感器的輸出端輸入到數(shù)據(jù)記錄器和中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)記錄器記錄所有的數(shù)據(jù)以便后期檢查分析，中央計(jì)算機(jī)對(duì)比檢測(cè)所有數(shù)據(jù)是否在正常范圍內(nèi)，如果檢測(cè)到姿態(tài)錯(cuò)誤和某傳感器數(shù)據(jù)異常，計(jì)算機(jī)會(huì)判斷是哪個(gè)部位出了故障，發(fā)出相應(yīng)的處理信號(hào)。
起飛前