一种基于无人机空中管理平台的无人机控制系统技术方案

本发明专利技术一种基于无人机空中管理平台的无人机控制系统，其包括：无人机空中管理平台；无线通讯系统；飞行控制系统和监管系统。其中，无线通讯系统与无人机空中管理平台双向连接；监管系统与飞行控制系统双向连接。本发明专利技术将飞行任务分为上下两层，上层的决策任务由无人机空中管理平台负责，而下层的执行任务则由无人机控制系统负责，并由监管系统实时监测，能够进一步提高无人机的自主性，实现对无人机的统一调度和管理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种基于无人机空中管理平台的无人机控制系统，具体涉及无人机飞行控制与管理领域。
技术介绍
随着无人机硬件研制和生产技术的不断提高，使得设计高精度、高性能的无人机控制系统的门槛逐渐降低。而随着无人机领域本身的不断发展，在航拍、表演、测绘、电力巡线等领域无人机得到了越来越多的应用，随之而来的无人机飞行安全的重要性也日益凸显。由于在飞行过程中没有人的直接操纵，所以要求无人机能自动调整其姿态、速度、航迹，甚至还要求无人机在飞行过程中能根据任务需求自主进行飞行调度和航迹规划，在保障飞行安全的前提下尽量多地执行任务。目前，大部分的无人机自主飞行都是根据和地面操作人员的不断沟通实现的，当无人机数量不断增加时，会造成地面操作人员很大的工作负荷，而人员疲劳是引发无人机飞行事故的一个重要因素。因此，目前亟需提供一种统一的管理系统，以减轻地面操作人员的工作负荷，增强无人机的飞行安全性，继而有效克服上述现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供了一种基于无人机空中管理平台的无人机控制系统，该系统通过一个统一的无人机空中管理平台和无人机控制系统建立联系，利用平台对无人机的自主飞行进行统一管理，能够进一步增加现有无人机的自主性，同时可减轻地面操作人员的工作负荷，增强无人机的飞行安全性。无人机在飞行过程中的航路规划、自主飞行控制、紧急情况处理等都可以通过和本专利技术的无人机空中管理平台的沟通形成解决方案，继而有效克服了上述现有技术中存在的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术手段如下所述。一种无人机控制系统，包括：无人机空中管理平台；无线通讯系统，其与所述无人机空中管理平台实时进行通讯，并将至少包括位置和速度的无人机状态参数发送给所述无人机空中管理平台，同时接收所述无人机空中管理平台发送的航点指令；飞行控制系统，其接收所述无线通讯系统传输的航点指令，并结合无人机自身的传感器信息，控制所述无人机按照预定的航线飞行；监管系统，其用于监测所述无人机执行所述无人机空中管理平台发送的航点指令的情况，当所述无人机出现失控或者偏离航线时，所述监管系统向所述飞行控制系统发送紧急处理指令，并通过所述无线通讯系统向无人机空中管理平台报警。其中，所述无线通讯系统支持4G网络和WiFi通讯协议，其能够和所述无人机空中管理平台建立紧密的联系，确保执行任务的过程中所述无人机始终服从所述无人机空中管理平台的统一调度和规划，保证无人机飞行任务的顺利完成。其中，所述无人机起飞之前，利用所述无线通讯系统和所述无人机空中管理平台建立连接，所述无人机空中管理平台为所述无人机分配一个ID，并根据分配的ID对所述无人机进行管理；地面操作人员根据需要执行的任务，通过所述无人机空中管理平台选择所述无人机的飞行目的地，所述无人机空中管理平台即可不断向所述无人机发送下一个航点指令，直到所述无人机到达目的地。其中，所述无人机分配的ID号可通过所述无人机空中管理平台自动识别；当采用4G网络和所述无人机空中管理平台建立连接时，所述无人机空中管理平台可通过手机号对所述无人机进行识别；当采用Wifi通讯协议和无人机空中管理平台建立连接时，所述无人机空中管理平台可通过Mac地址对所述无人机进行识别。其中，所述无人机飞行过程中，所述监管系统不断监测所述无人机执行所述无人机空中管理平台发送的航点指令的情况；在正常飞行时利用所述无线通讯系统定期向所述无人机空中管理平台反馈所述无人机当前的位置和速度信息；当所述无人机出现紧急状况时，所述监管系统向所述飞行控制系统发送紧急处理指令，并向无人机空中管理平台报警，等待救援。其中，所述飞行控制系统配有距离传感器和惯性传感器，所述飞行控制系统利用所述距离传感器探测离四周障碍物的距离，并利用所述惯性传感器计算的飞行姿态并对所述距离传感器的信息进行校正，在飞行过程中根据正确的距离信息来避开障碍物，保证飞行安全。本专利技术所产生的有益效果如下所述。第一，本专利技术将无线通讯、嵌入式系统方面的技术融入到飞行控制系统，将飞行任务分为上下两层，上层的决策任务由无人机空中管理平台负责，而下层的执行任务则由无人机控制系统负责，并由监管系统进行实时监测，减轻了飞行控制系统的负担，增加飞行安全性。第二，本专利技术记载的无人机控制系统是一种基于无线通讯和监管系统的分层高性能控制结构，无线通讯提供了上层和下层之间的实时沟通，同时监管系统对下层的实际执行情况实时监测，当出现紧急情况时向飞行控制系统发送紧急处理指令，并向无人机空中管理平台报警，等待平台的救援方案。第三，本专利技术的系统的设计思路满足了无人机自主飞行的要求，上层的调度和任务分配统一通过无人机空中管理平台进行处理，减轻了无人机飞行控制系统的计算负荷。第四，本专利技术的无人机控制系统将任务的执行细分为三个阶段，按照时间顺序依次为任务准备、任务执行和紧急处理。在任务准备阶段，无人机处于待飞状态，无人机控制系统利用无线通讯系统，通过4G网络或者WiFi通讯协议和无人机空中管理平台建立连接，当连接成功后，平台为无人机分配一个ID，根据分配的ID对无人机进行管理。地面操作人员可根据需要执行的任务，通过无人机空中管理平台选择无人机的飞行目的地，平台根据无人机当前的位置和最终的目的地生成一条可行的航线，航线上分配有多个航点位置信息。在任务执行阶段，无人机起飞，监管系统不断获取无人机的位置速度等信息，并利用无线通讯系统向无人机空中管理平台反馈无人机当前的状态，无人机空中管理平台根据无人机当前的状态，不断向无人机发送航点指令，飞行控制系统接收平台发送的航点指令，结合无人机自身的传感器信息，控制无人机飞往指定的航点，当无人机到达该航点后，继续执行飞往下一个航点的任务，直到无人机到达航线上最后的航点，完成本次飞行任务。飞行控制系统在执行任务的过程中，利用配备的距离传感器对飞行航线附近的障碍物进行实时规避，保障飞行的安全性。在紧急处理阶段，当无人机由于外部干扰等意外因素出现失控、偏离航线等情况时，监管系统暂时接管无人机，向飞行控制系统发送紧急处理指令，根据实际的飞行状况，选择就近降落等处理方式，并通过无线通讯系统向无人机空中管理平台报警，实时反馈无人机当前的状态信息，待紧急处理完成后，监管系统取消接管无人机，等待无人机空中管理平台的进一步救援。本专利技术的系统并不限制所使用的无线通讯系统的具体形式。为保证通讯的实时性和畅通性，在通讯过程中可根据距离空中管理平台的远近来选择合适的通讯方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机控制系统，其特征在于，包括：无人机空中管理平台；无线通讯系统，其与所述无人机空中管理平台实时进行通讯，并将至少包括位置和速度的无人机状态参数发送给所述无人机空中管理平台，同时接收所述无人机空中管理平台发送的航点指令；飞行控制系统，其接收所述无线通讯系统传输的航点指令，并结合无人机自身的传感器信息，控制所述无人机按照预定的航线飞行；监管系统，其用于监测所述无人机执行所述无人机空中管理平台发送的航点指令的情况，当所述无人机出现失控或者偏离航线时，所述监管系统向所述飞行控制系统发送紧急处理指令，并通过所述无线通讯系统向无人机空中管理平台报警。

【技术特征摘要】
1.一种无人机控制系统，其特征在于，包括：
无人机空中管理平台；
无线通讯系统，其与所述无人机空中管理平台实时进行通讯，并将至少包括位置和速度
的无人机状态参数发送给所述无人机空中管理平台，同时接收所述无人机空中管理平台发送
的航点指令；
飞行控制系统，其接收所述无线通讯系统传输的航点指令，并结合无人机自身的传感器
信息，控制所述无人机按照预定的航线飞行；
监管系统，其用于监测所述无人机执行所述无人机空中管理平台发送的航点指令的情况，
当所述无人机出现失控或者偏离航线时，所述监管系统向所述飞行控制系统发送紧急处理指
令，并通过所述无线通讯系统向无人机空中管理平台报警。
2.根据权利要求1所述的无人机控制系统，其特征在于：所述无线通讯系统支持4G网
络和WiFi通讯协议，其能够和所述无人机空中管理平台建立紧密的联系，确保执行任务的过
程中所述无人机始终服从所述无人机空中管理平台的统一调度和规划，保证无人机飞行任务
的顺利完成。
3.根据权利要求2所述的无人机控制系统，其特征在于：所述无人机起飞之前，利用所
述无线通讯系统和所述无人机空中管理平台建立连接，所述无人机空中管理平台为所述无人
机分配一个ID，并根据分配的ID对所述无人机进行管理；地面操作人员根据需要执行的任
务，通过所述无人机空中管理平台选择所述无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐利杰，龚立纲，董朝阳，
申请(专利权)人：赛度科技北京有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11