一种防撞无人飞行器系统及其防撞方法技术方案

本发明专利技术公开了一种防撞无人飞行器系统及其防撞方法涉及无人飞行器技术领域。本发明专利技术包括无人飞行器、中央处理单元、地面控制单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块；所述无线通信模块包括机载部分和地面部分；所述中央处理单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块机载部分均安装在无人飞行器上；所述无线通信模块地面部分安装在地面控制单元上；所述地面控制单元通过无线通信模块与无人飞行器建立连接，并控制无人飞行器飞行。本发明专利技术目解决了现有技术中无人飞行器防撞系统结构复杂、制造成本高、安全性能低的问题。本发明专利技术制造成本低、结构简单、安全性能高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人飞行器
，更具体地说涉及一种防撞无人飞行器系统及其防撞方法。
技术介绍
无人飞行器是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人飞行器通过预设飞行指令或者遥控器执行飞行命令，广泛应用于监控、测绘、摄影、中继通讯等领域。无人飞行器系统一般由无人飞行器、地面站、遥控设备、通讯设备及辅助设备等多部分构成。其商业价值巨大，它可以提供良好的周边视界，可以进行广告展示、航拍、电视转播和安全监控等活动。由于室内空间存在大量设备、灯具、家具等障碍物，导致无人飞行器飞行空间狭小；室外无人飞行器所飞行的空间内不可避免的存在树木、高压线等较危险固定障碍以及人、车辆等不可预见的流动障碍，对无人飞行器驾驶的安全性要求大大增加。在遥控飞行过程中操控人员需要通过地面站来读取相应的飞行姿态参数，容易造成飞行事故和误操作延迟。因此，就需要一种自动防撞的无人飞行器系统及其自动防撞方法。例如申请号为201120124969.1的《电力巡线无人直升机超低空飞行障碍规避子系统》专利，提出运用测距传感器、视觉传感器和电磁场检测传感器相结合的方法进行电力巡线，提升巡线作业的可靠性。此技术针对电力巡线，对于采用视觉传感器，为了获取清晰的图像信息，需要有专业高分辨率影像设备，不仅增加了无人飞行器的负载，且对无人飞行器的控制和续航时间等有不利的影响；由于输电线路的特殊性，输电线路周围的电磁场异常复杂，且受环境等因素影响严重。现有的无人飞行器防撞技术仍然存在共同的技术问题：1、现有的无人飞行器防撞系统，结构复杂，制造成本高；2、现有的无人飞行器防撞系统，需要训练有素的专业飞行员或者操作员，不利于推广和普及；3、现有的无人飞行器防撞系统，在运行时，安全性低，并且难以兼顾安全性和灵活性，一旦出现事故，损失很大；现有的无人飞行器防撞系统，通常需要GPS、定位系统等设备协助完成防撞，导致其适应性差。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种防撞无人飞行器系统及其防撞方法。本专利技术目的旨在于解决现有技术中无人飞行器防撞系统结构复杂、制造成本高、安全性能低的问题。本专利技术制造成本低、结构简单、安全性能高。为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种防撞无人飞行器系统，其特征在于：包括无人飞行器、中央处理单元、地面控制单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块；所述无线通信模块包括机载部分和地面部分；所述中央处理单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块机载部分均安装在无人飞行器上；所述无线通信模块地面部分安装在地面控制单元上；所述地面控制单元通过无线通信模块与无人飞行器建立连接，并控制无人飞行器飞行。所述中央处理单元包括传感器数据采集、与地面控制单元数据交换、数据处理的中央处理器，用于存储数据的数据存储器，用于与外部设备连接的I/O接口。所述地面控制单元包括智能移动终端、控制模块、用于与外部设备连接的I/O接口。所述测距传感器、无线通信模块机载部分和惯性传感器分别与中央处理单元的I/O接口连接。所述的无线通信模块地面部分与地面控制单元的I/O接口连接。所述测距传感器的数量为6个，分别安装在无人飞行器的上方、下方、前方、后方、左方、右方。所述系统还包括报警单元；所述报警单元与中央处理单元的I/O接口连接；所述报警单元包括报警器和报警指示灯中的一种或两种的组合。所述系统还包括惯性传感器，所述惯性传感器安装在无人飞行器上，且与中央处理单元的I/O接口连接。所述无人飞行器包括机体、驱动装置和蓄电池，驱动装置与中央处理单元的I/O接口连接。所述驱动装置包括螺旋桨、无刷电机和电调；所述电调一端与无刷电机连接；另一端与中央处理单元的I/O接口连接。一种防撞无人飞行器系统的防撞方法，其特征在于其步骤如下：1)无人飞行器升空后，读取测距传感器数值；若在无人飞行器前进的方向上测距传感器的数值小于等于安全距离阈值，进入步骤2），否则进入步骤3）；2)无人飞行器以最大加速度减速到速度为0并立即撤销减速方向上的加速度，使其处于悬停状态，进入步骤4）；3)无人飞行器执行地面控制单元的飞行指令控制；4)等待新的飞行指令并返回步骤1）。所述的一种防撞无人飞行器系统的防撞方法，其特征在于：所述安全距离阈值具体是指：无人飞行器在某个方向上从当前速度开始减速到此方向上的速度为零的这段时间内所飞行的距离与余量距离的总和。所述的一种防撞无人飞行器系统的防撞方法，还包括获取无人飞行器最大加速度步骤：通过地面控制单元依次独立控制无人飞行器在每个方向上飞行状态，使其达到最大加速度，并用中央处理单元结合惯性传感器计算每个方向上的最大加速度，并存储在数据存储器中。与现有技术相比，本专利技术所带来的有益的技术效果表现在：1、本专利技术制造成本低，结构简单，操作方便，安全性高，设备少，方便携带可通过地面控制单元控制无人飞行器执行各种飞行姿态，利用中央处理单元实现自动防撞。2、本专利技术采用地面控制单元控制无人飞行器的飞行，中央处理单元实现自动防撞，对于突发情况的反应能力强，要求操作人员的反应低，从而大大增强其安全性。3、本专利技术在室内、室外都可使用，而无需GPS，高精度摄像机等设备，适应性强，节约了成本，减少了其重量，增加了续航时间。4、本专利技术所有的防撞操作均是由中央处理单元处理的，不需要对无人飞行器的驾驶操作进行专业学习，从而节约了操作人员的培训成本。附图说明图1为本专利技术无人飞行系统示意图；图2为本专利技术方法的控制流程图。具体实施方式实施例1作为本专利技术一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：一种防撞无人飞行器系统，包括无人飞行器、中央处理单元、地面控制单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块；所述无线通信模块包括机载部分和地面部分；所述中央处理单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块机载部分均安装在无人飞行器上；所述无线通信模块地面部分安装在地面控制单元上；所述地面控制单元通过无线通信模块与无人飞行器建立连接，并控制无人飞行器飞行。实施例2作为本专利技术又一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：一种防撞无人飞行器系统，包括无人飞行器、中央处理单元、地面控制单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块；所述无线通信模块包括机载部分和地面部分；所述中央处理单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块机载部分均安装在无人飞行器上；所述无线通信模块地面部分安装在地面控制单元上；所述地面控制单元通过无线通信模块与无人飞行器建立连接，并控制无人飞行器飞行。所述中央处理单元包括传感器数据采集、与地面控制单元数据交换、数据处理的中央处理器，用于存储数据的数据存储器，用于与外部设备连接的I/O接口。所述地面控制单元包括智能移动终端、控制模块、用于与外部设备连接的I/O接口。所述测距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防撞无人飞行器系统，其特征在于：包括无人飞行器、中央处理单元、地面控制单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块；所述无线通信模块包括机载部分和地面部分；所述中央处理单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块机载部分均安装在无人飞行器上；所述无线通信模块地面部分安装在地面控制单元上；所述地面控制单元通过无线通信模块与无人飞行器建立连接，并控制无人飞行器飞行。

【技术特征摘要】
1.一种防撞无人飞行器系统，其特征在于：包括无人飞行器、中央处理单元、地面控制单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块；所述无线通信模块包括机载部分和地面部分；所述中央处理单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块机载部分均安装在无人飞行器上；所述无线通信模块地面部分安装在地面控制单元上；所述地面控制单元通过无线通信模块与无人飞行器建立连接，并控制无人飞行器飞行。
2.如权利要求1所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于：所述中央处理单元包括传感器数据采集、与地面控制单元数据交换、数据处理的中央处理器，用于存储数据的数据存储器，用于与外部设备连接的I/O接口。
3.如权利要求1或2所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于：所述地面控制单元包括智能移动终端、控制模块、用于与外部设备连接的I/O接口。
4.如权利要求2所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于：所述测距传感器、无线通信模块机载部分和惯性传感器分别与中央处理单元的I/O接口连接。
5.如权利要求3所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于：所述的无线通信模块地面部分与地面控制单元的I/O接口连接。
6.如权利要求1所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于：所述测距传感器的数量为6个，分别安装在无人飞行器的上方、...

【专利技术属性】
技术研发人员：房之军，胡小伟，马方立，裴峥，孔明明，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51