多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置、方法及系统制造方法及图纸

技术编号:14747161 阅读:123 留言:0更新日期:2017-03-01 23:46
本发明专利技术公开了一种多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置、方法及系统。该外置式安全控制装置包括外置式异常飞行状况判断模块以及外置式报警模块。该外置式安全控制方法包括判断多旋翼无人机在当前飞行空域中是否处于异常飞行状况;若所述多旋翼无人机处于异常飞行状况,则发出报警信息,以使地面操控人员在收到所述报警信息后控制地面操作终端向所述多旋翼无人机的机载飞行控制子系统发出运动控制指令,所述运动控制指令用于指示所述多旋翼无人机降低飞行高度。该外置式安全控制系统包括安全控制装置、地面操作终端以及机载飞行控制子系统,安全控制装置为前述外置式安全控制装置。本发明专利技术使得外置式安全控制装置具有安装使用方便,通用性强的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无人机飞行控制领域,特别涉及一种多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置、方法及系统
技术介绍
近年来无人机系统在航空测绘、灾害救援信息收集,以及线路巡检方面得到越来越多的应用。旋翼无人机属于一类通过螺旋桨转动提供升力带动无人飞行器本体进行空中飞行的系统,与固定翼无人机相比,旋翼无人机可实现低速飞行和空中悬停,系统具有体积小、携带方便、制造成本低的特点。小型化多旋翼无人机固然携带和使用方便,然而小型化无人机在飞行过程中极易受近地风的影响导致飞行的异常,甚至发生坠机的状况。通常情况下,小型多旋翼无人机的飞行是通过地面操控人员手动操作的方式进行飞行控制的:有经验的操控人员通过目视观察的方式,根据无人机飞行的状态判断当前环境与无人机飞行姿态间的关系,并不断进行无人机姿态的调整,从而保证在有不确定近地风情况下控制无人机的安全飞行;没有经验的操控人员则不熟悉无人机的飞行状态,往往在无人机发生坠机事故的前几秒钟,无法根据无人机当前的异常姿态状况提前判断危险情况的发生并采取紧急的处理措施,因此有必要设计并开发一种多旋翼无人机飞行安全控制系统及方法进行无人机飞行异常的预警与控制。国内在无人机技术研发方面曾提出过一些通过在无人机上加装信息处理模块实现无人机安全飞行与姿态调控的方案。中国专利“无人机飞行防撞方法”(国内专利公开号CN103592948A)中曾提出一种防止无人机与有人机发生碰撞的方法,通过在无人机上加装ADS-B模块,搜索设定范围内有人机的相关信息,从而控制无人机有效避开有人机;中国专利“一种无人机飞行防撞方法及装置(国内专利公开号CN101714300A)”中提出在无人机上安装机载应答识别系统,通过判断无人机与其它飞机的安全距离,通过机载应答识别系统来控制无人机的导航飞行控制系统,进而自动控制该无人机躲避其它的飞行器;中国专利“无人机姿态控制系统”(国内专利公开号CN201004180Y)通过无人机三维航姿传感器以及GPS差分定位系统,实时判断无人机的当前飞行姿态,并进行无人机姿态的控制。由上述专利不难看出,通过在无人机上加装传感器的方式可以有效实现对无人机当前飞行状态的测量与估计,进一步的,如果将各传感器测量的数据作为一类输入与判据去直接影响无人机的飞行控制系统,则有可能提高无人机系统的飞行安全程度。然而,对于小型化的多旋翼无人机系统而言,通过上述方式除了要增加额外的外置传感器外,还需设计外置传感器与小型无人机飞行控制系统的通信与控制模块,这对于低成本的小型无人机系统而言,这种做法的性价比显然较低。
技术实现思路
为了解决上述问题,本专利技术实施例一方面提供了一种多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置,其不与所述多旋翼无人机已有的机载飞行控制子系统进行交互,包括:外置式异常飞行状况判断模块,用于判断所述多旋翼无人机在当前飞行空域中是否处于异常飞行状况;以及外置式报警模块,与所述外置式异常飞行状况判断模块连接,用于在所述外置式异常飞行状况判断模块判断所述多旋翼无人机处于异常飞行状况后,发出报警信息,以使地面操控人员在收到所述报警信息后控制地面操作终端向所述多旋翼无人机的机载飞行控制子系统发出运动控制指令,所述运动控制指令用于指示所述多旋翼无人机降低飞行高度。在如上所述的多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置中,优选,所述外置式异常飞行状况判断模块包括:第一获取单元,用于获取所述多旋翼无人机在当前飞行空域中的飞行高度;第一异常飞行状况判断单元,与所述第一获取单元连接,用于如果所述多旋翼无人机在当前飞行空域中的飞行高度大于预设的所述多旋翼无人机的高度阈值,则判断所述多旋翼无人机处于异常飞行状况,否则,判断所述多旋翼无人机处于正常飞行状况。在如上所述的多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置中,优选,所述外置式异常飞行状况判断模块包括:第二获取单元,用于获取所述多旋翼无人机在当前飞行空域中的风力;第二异常飞行状况判断单元,与所述第二获取单元连接,如果所述多旋翼无人机处于悬停飞行状态,且获取的所述多旋翼无人机的风力大于预设的所述多旋翼无人机的风力阈值,则判断所述多旋翼无人机处于异常飞行状况,否则,判断所述多旋翼无人机处于正常飞行状况。在如上所述的多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置中,优选,所述外置式异常飞行状况判断模块包括:第三获取单元,用于获取所述多旋翼无人机在当前飞行空域中的姿态角;第三异常飞行状况判断单元,与所述第三获取单元连接,如果所述多旋翼无人机处于悬停飞行状态或匀速巡航飞行状态,且所述多旋翼无人机的姿态角的波动性指标大于预设的姿态角阈值,则判断所述多旋翼无人机处于异常飞行状况,否则,判断所述多旋翼无人机处于正常飞行状况。在如上所述的多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置中,优选,所述外置式报警模块在所述多旋翼无人机处于异常飞行状况时,发出表征所述报警信息的闪烁光。在如上所述的多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置中,优选,所述多旋翼无人机通过全相机图像导航的方式进行飞行控制;所述闪烁光出现在所述多旋翼无人机的图像拍摄装置的视场里。本专利技术另一方面还提供了一种多旋翼无人机飞行用外置式安全控制方法,其包括:判断多旋翼无人机在当前飞行空域中是否处于异常飞行状况;若所述多旋翼无人机处于异常飞行状况,则发出报警信息,以使地面操控人员在收到所述报警信息后控制地面操作终端向所述多旋翼无人机的机载飞行控制子系统发出运动控制指令,所述运动控制指令用于指示所述多旋翼无人机降低飞行高度。在如上所述的用于多旋翼无人机飞行的安全控制方法中,优选,若所述多旋翼无人机处于异常飞行状况,则发出表征所述报警信息的闪烁光。本专利技术又一方面提供了一种多旋翼无人机飞行用外置式安全控制系统,其包括:安全控制装置、地面操作终端以及机载飞行控制子系统;所述安全控制装置挂载在所述多旋翼无人机上,所述安全控制装置为前述外置式安全控制装置;所述地面操作终端用于接收地面操控人员根据所述安全控制装置发出的报警信息做出的运动控制指令并将所述运动控制指令发送给所述机载飞行控制子系统,所述运动控制指令用于指示所述多旋翼无人机降低飞行高度;所述机载飞行控制子系统设置在所述多旋翼无人机内,与所述地面操作终端无线连接,用于在接收所述地面操作终端发送来的运动控制指令后,控制所述多旋翼无人机降低飞行高度。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是:(1)本专利技术设计了一种多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置,其挂载在多旋翼无人机上,属于外置式装置,该外置式安全控制装置无需与多旋翼无人机已有的机载飞行控制子系统进行交互;当预警到多旋翼无人机处于异常飞行状况时,自行进行灯的闪烁报警,闪烁报警的灯,例如红光灯或白光灯,可以被地面操控人员观察到、或是被多旋翼无人机所挂载的相机拍摄到,因此不需要多旋翼无人机的机载飞行控制子系统提供专门的系统通信接口与专门的地面通信链路,因此具有安装使用方便,通用性强的特点。(2)本专利技术所设计的多旋翼无人机飞行安全控制方法直接对多旋翼无人机当前的飞行姿态角信息、悬停飞行时的风力以及当前飞行高度的分析,来确定多旋翼无人机异常飞行状况是否发生,具有计算结果客观、可靠、有效的特点。(3)本专利技术所设计的外置式安全控制装置采用灯闪报警的方式,尤其红光灯灯闪报警本文档来自技高网
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多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置、方法及系统

【技术保护点】
一种多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置,其特征在于,所述外置式安全控制装置不与所述多旋翼无人机已有的机载飞行控制子系统进行交互,包括:外置式异常飞行状况判断模块,用于判断所述多旋翼无人机在当前飞行空域中是否处于异常飞行状况;以及外置式报警模块,与所述外置式异常飞行状况判断模块连接,用于在所述外置式异常飞行状况判断模块判断所述多旋翼无人机处于异常飞行状况后,发出报警信息,以使地面操控人员在收到所述报警信息后控制地面操作终端向所述多旋翼无人机的机载飞行控制子系统发出运动控制指令,所述运动控制指令用于指示所述多旋翼无人机降低飞行高度。

【技术特征摘要】
1.一种多旋翼无人机飞行用外置式安全控制装置,其特征在于,所述外置式安全控制装置不与所述多旋翼无人机已有的机载飞行控制子系统进行交互,包括:外置式异常飞行状况判断模块,用于判断所述多旋翼无人机在当前飞行空域中是否处于异常飞行状况;以及外置式报警模块,与所述外置式异常飞行状况判断模块连接,用于在所述外置式异常飞行状况判断模块判断所述多旋翼无人机处于异常飞行状况后,发出报警信息,以使地面操控人员在收到所述报警信息后控制地面操作终端向所述多旋翼无人机的机载飞行控制子系统发出运动控制指令,所述运动控制指令用于指示所述多旋翼无人机降低飞行高度。2.根据权利要求1所述的外置式安全控制装置,其特征在于,所述外置式异常飞行状况判断模块包括:第一获取单元,用于获取所述多旋翼无人机在当前飞行空域中的飞行高度;第一异常飞行状况判断单元,与所述第一获取单元连接,用于如果所述多旋翼无人机在当前飞行空域中的飞行高度大于预设的高度阈值,则判断所述多旋翼无人机处于异常飞行状况,否则,判断所述多旋翼无人机处于正常飞行状况。3.根据权利要求1所述的外置式安全控制装置,其特征在于,所述外置式异常飞行状况判断模块包括:第二获取单元,用于获取所述多旋翼无人机在当前飞行空域中的风力;第二异常飞行状况判断单元,与所述第二获取单元连接,用于如果所述多旋翼无人机处于悬停飞行状态,且获取的所述多旋翼无人机的风力大于预设的风力阈值,则判断所述多旋翼无人机处于异常飞行状况,否则,判断所述多旋翼无人机处于正常飞行状况。4.根据权利要求1所述的外置式安全控制装置,其特征在于,所述外置式异常飞行状况判断模块包括:第三获取单元,用于获取所述多旋翼无人机在当前飞行空域中的姿态角;第三异常飞行状况判断单元,与所述第三获取单元连接,用于如果所述多旋翼无人机处于悬停飞行状态或匀速巡...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈金宏郑静晨吕明刘皓挺
申请(专利权)人:中国人民武装警察部队总医院
类型:发明
国别省市:北京;11

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