本发明专利技术公开了一种无人机进出中继服务站的交互对接控制方法，包括无人机与中继服务站双方互相发现方法、进站过程交互控制方法、任务暂停与恢复控制方法和离站过程交互控制方法；本发明专利技术利用无线通讯技术和格式化的数据包协议，规定了无人机与中继服务站之间的通讯过程、双方在停靠期间的状态变化和控制流程；无人机可以像列车一样，在长距离执行任务时，各个站点依次停靠、补给并继续执行任务，即使各不同厂家的无人机或中继服务站，在遵守标准控制协议和流程的基础上，都可以进行对接中继服务，从而解决了旋翼无人机电池电力消耗快，使用距离和使用时间受限制的问题，为旋翼无人机的长距离全自动化执行任务，和负载接力中继服务提供了解决方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于旋翼无人机
，特别是涉及一种旋翼无人机进出中继换能服务站的交互对接控制方法。
技术介绍
现有无人机，特别是电池供电的旋翼无人机由于电量限制，飞行时间较短，目前也还没有出现无人机的补给站点和技术，因此难以完成长距离和长时间条件下的工作任务，故而一般独立工作，处于单机状态，没有办法形成无人机服务网络，使得其使用效率和使用范围大大受限。随着无线通讯技术的发展、机器视觉在旋翼无人机中的应用，以及导航精度、自动跟踪技术和自动避障的逐步提高，旋翼无人机其实已经基本具备了自动化飞行执行任务的技术条件，只要能解决电力供应难点，就可以大大拓宽旋翼无人机的用途，不仅降低使用者的劳动强度，而且可以大幅度减少使用成本，通过自动化规划任务，完全可以不再依赖飞控手的长时间人工干预。但单纯的依靠电池技术的发展，还需要解决电池的一些基础理论与技术问题，存在很大的不确定性。目前现有领域的相关技术仅仅主要集中在无人机的无线慢速充电方面，有的采用了太阳能电池面板作为电力供应来源，但是对于无人机的快速更换电池、或者更换存储卡片，以及未来更换燃料电池等均无能为力，对旋翼无人机组网服务的构想及创造目前也还处于空白阶段。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术利用无线通讯技术和格式化的数据包协议，规定了无人机与中继服务站之间的通讯过程、双方的数据交换信息内容、双方在停靠期间的状态变化和控制流程、包括无人机与中继服务站之间的相互发现与相互通讯机制、无人机安全进出中继服务站的流程、无人机在补给后恢复原被中断任务的机制、中继服务站在补给后的恢复机制。本专利技术所采用的技术方案是：一种无人机进出中继服务站的交互对接控制方法，其特征在于：包括无人机与中继服务站双方互相发现方法、进站过程交互控制方法、任务暂停与恢复控制方法和离站过程交互控制方法；所述无人机与中继服务站双方互相发现方法，包括以下子步骤：步骤A1：在无人机的飞行地图中标示出中继服务站的经纬度和高度，以便无人机在地图中检索和发现离自身最近的中继服务站点；步骤A2：设置中继服务站的内置通讯为无线广播机制，广播的名称集成到无人机的地图中；步骤A3：无人机定位到中继服务站位置并飞行靠近；步骤A4：当无人机进入中继服务站的无线广播空域，通过指定的无线id号发起与中继服务站的连接请求，或通过预置的频点以无线图传通讯方式连接，并在连接建立后进行各种数据传输；步骤A5：无人机接近中继服务站后，进行视觉定位，并根据中继服务站的方位要求，调整自身的飞行姿态，转动自身，对准进站角度，准确飞入中继服务站内；所述进站过程交互控制方法，包括以下子步骤：步骤B1：请求进入过程，具体实现包括以下子步骤；步骤B1.1：无人机与中继服务站建立无线通讯连接后，无人机向中继服务站发起请求服务指令包；步骤B1.2：中继服务站在接收到请求后，首先检查自身是否满足接待条件；其中不满足接待条件的情况包括以下两种：情况1：备件供应不满足条件，但等待一段时间后，备件可能满足条件；情况2：不满足进站条件也无法判断等待时间；步骤B1.3：中继服务站发出请求服务响应指令包；步骤B2：进入中过程，具体实现包括以下子步骤；步骤B2.1：无人机收到请求服务响应指令包后，对数据包内容进行解析；如果发现拒绝标识，且拒绝原因编码是情况2类型，则表明无法服务，无人机需要尽快飞离，并寻找下一个站点或者降落以避免坠机；如果是情况1类型，则继续解析预计等待时间字段，然后计算自身当前电量是否足够支撑到等待时间到来；若电量不足以支撑到等待时间结束，则寻找下一个站点或者降落以避免坠机；否则等待进入，并间断发出请求服务指令包，以维持双方通讯；中继服务站则不断更新自身状态和等待时间，并发回请求服务响应指令包通知无人机继续等待；步骤B2.2：中继服务站满足进站条件后，则将请求服务响应指令包中的批准标识设置为生效状态；然后打开舱门，等待并检查完舱门的打开状态后，发出进站许可指令包；步骤B2.3：无人机一旦解析发现请求服务响应指令包变为进站许可指令包，即表明可以开始进站了，则发出准备进站指令包；步骤B3：降落过程，具体实现包括以下子步骤；步骤B3.1：无人机下降过程中一边调整自身的方位，一边间断的发出进入状态指令包向中继服务站持续更新自身当前的各种状态；步骤B3.2：当降落到平台上后，无人机将进入状态指令包中的降落状态字段设置为已降落标识，并减速但暂时不要停机；步骤B3.3：中继服务站检查无人机降落的位置和姿态，确定是否会阻碍后续的维护行动；如果发现姿态不符合要求，则发出降落状态指令包；步骤B3.4：无人机收到需要调整的降落状态指令包后，即再次飞行微调整自身的位姿或降落位置，直到中继服务站发出的降落状态指令包中的降落就位指示转变为有效状态，则停止飞行，进入维护状态；所述任务暂停与恢复控制方法，包括以下子步骤：步骤C1：在维护任务执行之前以休眠方式保存无人机当前运行软件的所有进程信息，并设置自身进入维护休眠状态，在实际休眠之前向中继服务站发出系统休眠指令包；步骤C2：中继服务站收到系统休眠指令包后，按照等待时间字段等待后，即认为无人机已经休眠，则按照无人机请求的维护内容启动维护任务；步骤C3：在维护完成后，再由中继服务站唤醒无人机，使其重新启动并回到休眠前的状态；步骤C4：无人机重新启动过程中检测自身是否有维护休眠记录；如果有则说明自身是在一次维护后恢复的，则搜索自身提交的请求服务指令包，核对请求服务中的服务内容项目是否都已经得到了维护；若发现请求服务内容和已维护内容不一致，不满足离开条件，则再次发出请求服务指令包，并重复上述所有过程进行新的一轮维护；若发现请求服务内容已经全部得到维护，则无人机发出准备出站指令包，准备离开中继服务站；所述离站过程交互控制方法，包括以下子步骤：步骤D1：准备出站过程，具体实现包括以下子步骤；步骤D1.1：中继服务站在接收到准备出站指令包后，打开中继服务站舱门，升起无人机降落平台，发出出站许可指令包；步骤D1.2：中继服务站检侧到舱门完全打开后，将许可等待标识改为许可有效，将等待时间清零；步骤D1.3：无人机接收到出站许可指令包时，解析其中的许可或等待标识，一旦发现变为许可，即表示可以起飞了；步骤D1.4：无人机启动飞行装置，启动目标识别装置和定位装置，定位自身当前位置和定位降落平台位置，以便测量起飞过程中的相对位置，避免碰撞和坠机，准备离开；步骤D2：出站中过程，具体实现包括以下子步骤；步骤D2.1：无人机启动飞行装置，并发出出站状态指令包；步骤D2.2：在出站过程中，无人机间断的向中继服务站发出出站状态指令包，已维持及跟踪飞行状态；步骤D3：出站完成过程，具体实现包括以下子步骤；步骤D3.1：当无人机飞行到一定高度时，检测发现当前高度距离中继服务站已经超过中继本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无人机进出中继服务站的交互对接控制方法，其特征在于：包括无人机与中继服务站双方互相发现方法、进站过程交互控制方法、任务暂停与恢复控制方法和离站过程交互控制方法；所述无人机与中继服务站双方互相发现方法，包括以下子步骤：步骤A1：在无人机的飞行地图中标示出中继服务站的经纬度和高度，以便无人机在地图中检索和发现离自身最近的中继服务站点；步骤A2：设置中继服务站的内置通讯为无线广播机制，广播的名称集成到无人机的地图中；步骤A3：无人机定位到中继服务站位置并飞行靠近；步骤A4：当无人机进入中继服务站的无线广播空域，通过指定的无线id号发起与中继服务站的连接请求，或通过预置的频点以无线图传通讯方式连接，并在连接建立后进行各种数据传输；步骤A5：无人机接近中继服务站后，进行视觉定位，并根据中继服务站的方位要求，调整自身的飞行姿态，转动自身，对准进站角度，准确飞入中继服务站内；所述进站过程交互控制方法，包括以下子步骤：步骤B1：请求进入过程，具体实现包括以下子步骤；步骤B1.1：无人机与中继服务站建立无线通讯连接后，无人机向中继服务站发起请求服务指令包；步骤B1.2：中继服务站在接收到请求后，首先检查自身是否满足接待条件；其中不满足接待条件的情况包括以下两种：情况1：备件供应不满足条件，但等待一段时间后，备件可能满足条件；情况2：不满足进站条件也无法判断等待时间；步骤B1.3：中继服务站发出请求服务响应指令包；步骤B2：进入中过程，具体实现包括以下子步骤；步骤B2.1：无人机收到请求服务响应指令包后，对数据包内容进行解析；如果发现拒绝标识，且拒绝原因编码是情况2类型，则表明无法服务，无人机需要尽快飞离，并寻找下一个站点或者降落以避免坠机；如果是情况1类型，则继续解析预计等待时间字段，然后计算自身当前电量是否足够支撑到等待时间到来；若电量不足以支撑到等待时间结束，则寻找下一个站点或者降落以避免坠机；否则等待进入，并间断发出请求服务指令包，以维持双方通讯；中继服务站则不断更新自身状态和等待时间，并发回请求服务响应指令包通知无人机继续等待；步骤B2.2：中继服务站满足进站条件后，则将请求服务响应指令包中的批准标识设置为生效状态；然后打开舱门，等待并检查完舱门的打开状态后，发出进站许可指令包；步骤B2.3：无人机一旦解析发现请求服务响应指令包变为进站许可指令包，即表明可以开始进站了，则发出准备进站指令包；步骤B3：降落过程，具体实现包括以下子步骤；步骤B3.1：无人机下降过程中一边调整自身的方位，一边间断的发出进入状态指令包向中继服务站持续更新自身当前的各种状态；步骤B3.2：当降落到平台上后，无人机将进入状态指令包中的降落状态字段设置为已降落标识，并减速但暂时不要停机；步骤B3.3：中继服务站检查无人机降落的位置和姿态，确定是否会阻碍后续的维护行动；如果发现姿态不符合要求，则发出降落状态指令包；步骤B3.4：无人机收到需要调整的降落状态指令包后，即再次飞行微调整自身的位姿或降落位置，直到中继服务站发出的降落状态指令包中的降落就位指示转变为有效状态，则停止飞行，进入维护状态；所述任务暂停与恢复控制方法，包括以下子步骤：步骤C1：在维护任务执行之前以休眠方式保存无人机当前运行软件的所有进程信息，并设置自身进入维护休眠状态，在实际休眠之前向中继服务站发出系统休眠指令包；步骤C2：中继服务站收到系统休眠指令包后，按照等待时间字段等待后，即认为无人机已经休眠，则按照无人机请求的维护内容启动维护任务；步骤C3：在维护完成后，再由中继服务站唤醒无人机，使其重新启动并回到休眠前的状态；步骤C4：无人机重新启动过程中检测自身是否有维护休眠记录；如果有则说明自身是在一次维护后恢复的，则搜索自身提交的请求服务指令包，核对请求服务中的服务内容项目是否都已经得到了维护；若发现请求服务内容和已维护内容不一致，不满足离开条件，则再次发出请求服务指令包，并重复上述所有过程进行新的一轮维护；若发现请求服务内容已经全部得到维护，则无人机发出准备出站指令包，准备离开中继服务站；所述离站过程交互控制方法，包括以下子步骤：步骤D1：准备出站过程，具体实现包括以下子步骤；步骤D1.1：中继服务站在接收到准备出站指令包后，打开中继服务站舱门，升起无人机降落平台，发出出站许可指令包；步骤D1.2：中继服务站检侧到舱门完全打开后，将许可等待标识改为许可有效，将等待时间清零；步骤D1.3：无人机接收到出站许可指令包时，解析其中的许可或等待标识，一旦发现变为许可，即表示可以起飞了；步骤D1.4：无人机启动飞行装置，启动目标识别装置和定位装置，定位自身当前位置和定位降落平台位置，以便测量起飞过程中的相对位置，避免碰撞和坠机，准备离开；步骤D2：出站中过程，具体实现包括以下子步骤；步骤D2.1：无人机...
【技术特征摘要】
1.一种无人机进出中继服务站的交互对接控制方法，其特征在于：包括无
人机与中继服务站双方互相发现方法、进站过程交互控制方法、任务暂停与恢复
控制方法和离站过程交互控制方法；
所述无人机与中继服务站双方互相发现方法，包括以下子步骤：
步骤A1：在无人机的飞行地图中标示出中继服务站的经纬度和高度，以便
无人机在地图中检索和发现离自身最近的中继服务站点；
步骤A2：设置中继服务站的内置通讯为无线广播机制，广播的名称集成到
无人机的地图中；
步骤A3：无人机定位到中继服务站位置并飞行靠近；
步骤A4：当无人机进入中继服务站的无线广播空域，通过指定的无线id号
发起与中继服务站的连接请求，或通过预置的频点以无线图传通讯方式连接，并
在连接建立后进行各种数据传输；
步骤A5：无人机接近中继服务站后，进行视觉定位，并根据中继服务站的
方位要求，调整自身的飞行姿态，转动自身，对准进站角度，准确飞入中继服务
站内；
所述进站过程交互控制方法，包括以下子步骤：
步骤B1：请求进入过程，具体实现包括以下子步骤；
步骤B1.1：无人机与中继服务站建立无线通讯连接后，无人机向中继服务
站发起请求服务指令包；
步骤B1.2：中继服务站在接收到请求后，首先检查自身是否满足接待条件；
其中不满足接待条件的情况包括以下两种：
情况1：备件供应不满足条件，但等待一段时间后，备件可能满足条件；
情况2：不满足进站条件也无法判断等待时间；
步骤B1.3：中继服务站发出请求服务响应指令包；
步骤B2：进入中过程，具体实现包括以下子步骤；
步骤B2.1：无人机收到请求服务响应指令包后，对数据包内容进行解析；
如果发现拒绝标识，且拒绝原因编码是情况2类型，则表明无法服务，无人机需
要尽快飞离，并寻找下一个站点或者降落以避免坠机；如果是情况1类型，则继
续解析预计等待时间字段，然后计算自身当前电量是否足够支撑到等待时间到
\t来；若电量不足以支撑到等待时间结束，则寻找下一个站点或者降落以避免坠机；
否则等待进入，并间断发出请求服务指令包，以维持双方通讯；中继服务站则不
断更新自身状态和等待时间，并发回请求服务响应指令包通知无人机继续等待；
步骤B2.2：中继服务站满足进站条件后，则将请求服务响应指令包中的批
准标识设置为生效状态；然后打开舱门，等待并检查完舱门的打开状态后，发出
进站许可指令包；
步骤B2.3：无人机一旦解析发现请求服务响应指令包变为进站许可指令包，
即表明可以开始进站了，则发出准备进站指令包；
步骤B3：降落过程，具体实现包括以下子步骤；
步骤B3.1：无人机下降过程中一边调整自身的方位，一边间断的发出进入
状态指令包向中继服务站持续更新自身当前的各种状态；
步骤B3.2：当降落到平台上后，无人机将进入状态指令包中的降落状态字
段设置为已降落标识，并减速但暂时不要停机；
步骤B3.3：中继服务站检查无人机降落的位置和姿态，确定是否会阻碍后
续的维护行动；如果发现姿态不符合要求，则发出降落状态指令包；
步骤B3.4：无人机收到需要调整的降落状态指令包后，即再次飞行微调整自
身的位姿或降落位置，直到中继服务站发出的降落状态指令包中的降落就位指示
转变为有效状态，则停止飞行，进入维护状态；
所述任务暂停与恢复控制方法，包括以下子步骤：
步骤C1：在维护任务执行之前以休眠方式保存无人机当前运行软件的所有
进程信息，并设置自身进入维护休眠状态，在实际休眠之前向中继服务站发出系
统休眠指令包；
步骤C2：中继服务站收到系统休眠指令包后，按照等待时间字段等待后，
即认为无人机已经休眠，则按照无人机请求的维护内容启动维护任务；
步骤C3：在维护完成后，再由中继服务站唤醒无人机，使其重新启动并回
到休眠前的状态；
步骤C4：无人机重新启动过程中检测自身是否有维护休眠记录；如果有则
说明自身是在一次维护后恢复的，则搜索自身提交的请求服务指令包，核对请求
服务中的服务内容项目是否都已经得到了维护；若发现请求服务内容和已维护内
\t容不一致，不满足离开条件，则再次发出请求服务指令包，并重复上述所有过程
进行新的一轮维护；若发现请求服务内容已经全部得到维护，则无人机发出准备
出站指令包，准备离开中继服务站；
所述离站过程交互控制方法，包括以下子步骤：
步骤D1：准备出站过程，具体实现包括以下子步骤；
步骤D1.1：中继服务站在接收到准备出站指令包后，打开中继服务站舱门，
升起无人机降落平台，发出出站许可指令包；
步骤D1.2：中继服务站检侧到舱门完全打开后，将许可等待标识改为许可有
效，将等待时间清零；
步骤D1.3：无人机接收到出站许可指令包时，解析其中的许可或等待标识，
一旦发现变为许可，即表示可以起飞了；
步骤D1.4：无人机启动飞行装置，启动目标识别装置和定位装置，定位自身
当前位置和定位降落平...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。