一種多旋翼無(wú)人飛行器及遙測(cè)遙控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)人飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種多旋翼無(wú)人飛行器及遙測(cè)遙控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]旋翼無(wú)人飛行器是一種先進(jìn)的垂直起降微型自動(dòng)駕駛無(wú)人飛行器系統(tǒng)，適用于消防、交通、公安警用技偵等部門，可全地形起降，搭載任務(wù)載荷，用于執(zhí)行目標(biāo)偵察、跟蹤和實(shí)時(shí)情報(bào)收集等多種空中任務(wù)。
[0003]無(wú)人飛行器具有體積小巧、機(jī)動(dòng)靈活、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)便捷、攜行方便、可靠性及性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，另外還具有全地形起降能力以及高度智能化，能以各種姿態(tài)飛行，如懸停、前飛、側(cè)飛和倒飛等，具有固定翼無(wú)人機(jī)難以比擬的特殊使用價(jià)值。
[0004]現(xiàn)有的多旋翼無(wú)人飛行器，對(duì)定位信息的依賴性非常強(qiáng)，當(dāng)定位信息異常時(shí)，無(wú)人飛行器就無(wú)法知道自己所處位置，導(dǎo)致飛行異常，有的甚至?xí)霈F(xiàn)掉落情況。另一方面，無(wú)人飛行器一般飛行高度較低，而城市上空建筑物較多，如果僅僅通過(guò)人為操作，很難有效解決避障問(wèn)題，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)目前多旋翼無(wú)人飛行器在定位和避障方面的不足，本發(fā)明提供一種同時(shí)采用GPS與北斗系統(tǒng)獲取定位信息，并采用存儲(chǔ)歷史定位信息的方法，最大程度保證無(wú)人飛行器定位信息正常，同時(shí)在定位信息異常時(shí)，采用讀取歷史定位信息的方法，保證飛行器在定位信息異常時(shí)可以按照歷史軌跡返回到出發(fā)位置。本發(fā)明增加了雷達(dá)測(cè)距模塊，實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)人飛行器與障礙物的距離，在達(dá)到一定告警范圍時(shí)，通知飛控模塊使無(wú)人飛行器處于懸停狀態(tài)，有效避免無(wú)人飛行器遇到障礙物時(shí)發(fā)生意外事故。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種多旋翼無(wú)人飛行器，包括移動(dòng)端10和終端20，移動(dòng)端10安裝在多旋翼無(wú)人飛行器上，終端20安裝在地面接收站內(nèi):
所述的移動(dòng)端10包括移動(dòng)端中央處理器11、移動(dòng)端定位模塊12、移動(dòng)端數(shù)傳模塊13、移動(dòng)端存儲(chǔ)模塊14、云臺(tái)控制模塊15、飛控模塊16和雷達(dá)測(cè)距模塊17 ;其中，移動(dòng)端中央處理器11分別與移動(dòng)端定位模塊12、移動(dòng)端數(shù)傳模塊13、移動(dòng)端存儲(chǔ)模塊14、云臺(tái)控制模塊15、飛控模塊16、雷達(dá)測(cè)距模塊17連接；移動(dòng)端數(shù)傳模塊13、移動(dòng)端存儲(chǔ)模塊14、和飛控模塊16分別與移動(dòng)端中央處理器11雙向通信；移動(dòng)端定位模塊12、雷達(dá)測(cè)距模塊17分別向移動(dòng)端中央處理器11單向傳輸定位數(shù)據(jù)、雷達(dá)測(cè)距數(shù)據(jù)；云臺(tái)控制模塊15單向接收移動(dòng)端中央處理器11的控制指令；
所述的終端20包括終端中央處理器21、終端數(shù)傳模塊22、終端數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊23和終端存儲(chǔ)器24 ;其中，終端數(shù)傳模塊22、終端數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊23和終端存儲(chǔ)器24分別與終端中央處理器21連接，并雙向通信； 移動(dòng)端中央處理器11與終端中央處理器21之間通過(guò)移動(dòng)端數(shù)傳模塊13和終端數(shù)傳模塊22雙向通信。
[0007]飛控模塊16實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛機(jī)的飛行姿態(tài)和飛行位置，并把信號(hào)傳輸給電子調(diào)速器，保持飛行器飛行的穩(wěn)定性。
[0008]采用本發(fā)明所述多旋翼無(wú)人飛行器的遙測(cè)遙控方法，按如下步驟進(jìn)行:
步驟一:由終端數(shù)傳模塊22將地面站設(shè)計(jì)的飛行軌跡信息通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)送給移動(dòng)端的數(shù)傳模塊13，該飛行軌跡信息再經(jīng)過(guò)移動(dòng)端中央處理器11發(fā)送給飛控模塊16，飛控模塊16控制無(wú)人飛行器的飛行；
步驟二:由移動(dòng)端中央處理器11接收移動(dòng)端定位模塊12的定位數(shù)據(jù)；
所述定位數(shù)據(jù)為多旋翼無(wú)人飛行器在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的經(jīng)度信息X、瑋度信息y、高度信息Z的集合，記為{xt yt Zt);其中，
U1 Y1 Z1)為多旋翼無(wú)人飛行器在第I個(gè)時(shí)間點(diǎn)的經(jīng)度、瑋度、高度信息；
(x2 Y2 z2)為多旋翼無(wú)人飛行器在第2個(gè)時(shí)間點(diǎn)的經(jīng)度、瑋度、高度信息；
以此類推，(xtl ytl ztl)為多旋翼無(wú)人飛行器在第t-1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的的經(jīng)度、瑋度、高度信息；(xt yt zt)為多旋翼無(wú)人飛行器在第t個(gè)時(shí)間點(diǎn)的經(jīng)度、瑋度、高度信息；
相鄰兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的間隔取0.5至5.0秒；每個(gè)歷史定位數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在移動(dòng)端存儲(chǔ)模塊
(14)中；
將第t個(gè)時(shí)間點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)與第t-Ι個(gè)時(shí)間點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行比較:
若 xt-xt !< 0.0002，且 y t-yt 丨< 0.00018，且 z t_zt 丨< 20 米，
即經(jīng)度的差值不超過(guò)0.0002度，且瑋度的差值不超過(guò)0.00018度，高度的差值不超過(guò)20米時(shí)，判定第t個(gè)時(shí)間點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)屬于正常范圍，并將該第t個(gè)時(shí)間點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)存入移動(dòng)端存儲(chǔ)模塊14 ;
若x-xt ^ 0.0002，或y t-yt 0.00018，或z t-zt々20米;即經(jīng)度的差值、瑋度的差值、高度的差值中的任一個(gè)超出正常范圍，均判定第t個(gè)時(shí)間點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)發(fā)生了異常，也即認(rèn)為多旋翼無(wú)人飛行器的飛行發(fā)生了異常；
由移動(dòng)端中央處理器11將移動(dòng)端存儲(chǔ)模塊14中第t-Ι個(gè)時(shí)間點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)、第t-2
個(gè)時(shí)間點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)、......第2個(gè)時(shí)間點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)、第I個(gè)時(shí)間點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)逐次讀取并發(fā)送給飛控模塊14，使飛控模塊14控制無(wú)人飛行器按照原來(lái)的軌跡返回的出發(fā)地；步驟三:移動(dòng)端中央處理器11將采集到的移動(dòng)端定位模塊12的定位數(shù)據(jù)、雷達(dá)測(cè)距模塊17的障礙物距離數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)端數(shù)傳模塊13發(fā)送至終端數(shù)傳模塊22，終端中央處理器21將這些數(shù)據(jù)通過(guò)終端數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊23發(fā)送給地面站，地面人員實(shí)時(shí)了解無(wú)人飛行器的運(yùn)行軌跡、運(yùn)行狀態(tài)；
步驟四:飛控模塊16按照步驟一獲得的飛行軌跡信息，控制無(wú)人飛行器完成飛行，降落至飛行軌跡信息中指定的坐標(biāo)地點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:
一、本數(shù)傳方案具備GPS/北斗雙冗余定位功能，同時(shí)存儲(chǔ)歷史定位信息的方法，最大程度保證無(wú)人飛行器定位信息正常，同時(shí)在定位信息異常時(shí)，采用讀取歷史定位信息的方法，保證飛行器在定位信息異常時(shí)可以按照歷史軌跡返回到出發(fā)位置。
[0010]二、雷達(dá)測(cè)距模塊，實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)人飛行器與障礙物的距離，在達(dá)到一定告警范圍時(shí)，通知飛控模塊使無(wú)人飛行器處于懸停狀態(tài)，有效避免無(wú)人飛行器遇到障礙物時(shí)發(fā)生意外事故。
[0011]三、采用超遠(yuǎn)距離數(shù)傳模塊，有效保證數(shù)據(jù)的傳輸距離。
[0012]四、本數(shù)傳方案所采用的電源寬范圍，適用性好。
[0013]五、本數(shù)傳方案采用云臺(tái)控制相機(jī)的俯仰，有效增加攝像范圍，并可以有效鎖定攝像目標(biāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明提供一種同時(shí)采用GPS與北斗系統(tǒng)獲取定位信息，并采用存儲(chǔ)歷史定位信息的方法，最大程度保證無(wú)人飛行器定位信息正常，同時(shí)在定位信息異常時(shí)，采用讀取歷史定位信息的方法，保證飛行器在定位信息異常時(shí)可以按照歷史軌跡返回到出發(fā)位置。本發(fā)明增加了雷達(dá)測(cè)距模塊，實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)人飛行器與障礙物的距離，在達(dá)到一定告警范圍時(shí)，通知飛控模塊使無(wú)人飛行器處于懸停狀態(tài)，有效避免無(wú)人飛行器遇到障礙物時(shí)發(fā)生意外事故。
[0016]現(xiàn)結(jié)合【附圖說(shuō)明】詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
[0017]參見(jiàn)圖1，一種多旋翼無(wú)人飛行器，包括移動(dòng)端10和終端20，移動(dòng)端10安裝在多旋翼無(wú)人飛行器上，終端20安裝在地面接收站內(nèi):
所述的移動(dòng)端10包括移動(dòng)端中央處理器11、移動(dòng)端定位模塊12、移動(dòng)端數(shù)傳模塊13、移動(dòng)端存儲(chǔ)模塊14、云臺(tái)控制模塊15、飛控模塊16和雷達(dá)測(cè)距模塊17 ;其中，移動(dòng)端中央處理器11分別與移動(dòng)端定位模塊12、移動(dòng)端數(shù)傳模塊13、移動(dòng)端存儲(chǔ)模塊14、云臺(tái)控制模塊15、飛控模塊16、雷達(dá)測(cè)距模塊17連接；移動(dòng)端數(shù)傳模塊13、移動(dòng)端存儲(chǔ)模塊14、和飛控模塊16分別與移動(dòng)端中央處理器11雙向通信；移動(dòng)端定位模塊12、雷達(dá)測(cè)距模塊17分別向移動(dòng)端中央處理器11單向傳輸定位數(shù)據(jù)、雷達(dá)測(cè)距數(shù)據(jù)；云臺(tái)控制模塊15單向接收移動(dòng)端中央處理器11的控制指令；
所述的終端20包括終端中央處理器21、終端數(shù)傳模塊22、終端數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊23和終端存儲(chǔ)器24 ;其中，終端數(shù)傳模塊22、終端數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊23和終端存儲(chǔ)器24分別與終端中央處理器21連接，并雙向通信；
移動(dòng)端中央處理器11與終端中央處理器21之間通過(guò)移動(dòng)端數(shù)傳模塊13和終端數(shù)傳模塊22雙向通信。
[0018]飛控模塊16實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛機(jī)的飛行姿態(tài)和飛行位置，并把信號(hào)傳輸給電子調(diào)速器，保持飛行器飛行的穩(wěn)定性。
[0019]進(jìn)一步說(shuō)，定位模塊12接收GPS衛(wèi)星或北斗衛(wèi)星發(fā)送過(guò)來(lái)的定位數(shù)據(jù)，并將定位數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)端中央處理器11。
[0020]進(jìn)一步說(shuō)，雷達(dá)測(cè)距模塊17監(jiān)測(cè)多旋翼無(wú)人飛行器的周圍是否存在障礙物、以及該障礙物的距離；當(dāng)雷達(dá)測(cè)距模塊17監(jiān)測(cè)到障礙物時(shí)，將檢測(cè)到的障礙物距離信息發(fā)送給移動(dòng)端中央處理器11 ; 由移動(dòng)端中央處理器11對(duì)障礙物距離信息進(jìn)行第一次避讓判斷:若達(dá)到預(yù)設(shè)在移動(dòng)端10中的告警范圍時(shí)，則向飛控模塊16發(fā)送命令使多旋翼無(wú)人飛行器處于懸停狀態(tài)，避免碰到障礙物，并等待終端20的控制指令；
若未達(dá)到預(yù)設(shè)在移動(dòng)端10中的告警范圍時(shí)，則多旋翼無(wú)人飛行器保持原有的飛行狀態(tài)，并由移動(dòng)端中央處理器11將檢測(cè)到的障礙物距離信息