提高无人机稳定性的方法及基于航拍的区域动态巡逻系统技术方案

提高无人机稳定性的方法及基于航拍的区域动态巡逻系统，涉及无人机技术领域，上述提高无人机稳定性的方法包括以下步骤：步骤一、测定所述无人机在执行各种飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值以及对应的油门值；步骤二、在所述无人机的电池与电调之间连接可调电压的稳压单元；步骤三、根据无人机当前执行的飞行动作，控制所述稳压单元输出至电调的电压，使得所述电调的输入电压值与步骤一中测得的无人机在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值相一致，同时让所述无人机的飞控参照步骤一中测得的在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的油门值对电调进行控制。

Method for improving stability of unmanned aerial vehicle and regional dynamic patrol system based on aerial photography

Methods to improve the stability of UAV Based on dynamic and regional aerial patrol system, relates to the field of UAV technology, improve the stability of UAV method comprises the following steps: step one, determination of the UAV in the implementation of various flight maneuvers and keep the electrically adjustable input voltage value and the corresponding steady state when the throttle value of flight connection; adjustable voltage unit between the battery and the power transfer in step two, the UAV; step three, according to the current implementation of the UAV flight, the unit output voltage control voltage to power transfer, the input voltage to the power transfer value and measured in step one UAV in the implementation of the flight and keep the electrically adjustable input voltage flight steady state values coincide, while the UAV flight control according to the measured steps in the execution of the flying action Throttle value is controlled by the throttle value when the flight is stable.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机
，特别涉及一种提高无人机稳定性的方法及基于航拍的区域动态巡逻系统。
技术介绍
传统的多旋翼无人机一般采用人工遥控方式进行控制。为了顺利飞行，无人机需要平稳起飞过程，这需要操控者具有一定的驾驶专业技能，很多不具备专业驾驶技能的普通人群不能很快上手，无法安全操作多旋翼无人机起飞。申请号为2015102434546的中国专利技术专利公开了一种无人机自动起降方法及系统，其解决办法是让多旋翼无人机自动平稳起飞到一定的安全距离高度（通过定高单元，例如超声波测距传感器或者气压传感器来确定起飞高度）后，机身程序才授权遥控操作人员采用遥控方式来遥控操作无人机，从而降低起飞难度。然而在无人机的自主起飞过程中，随着飞行次数的增多，电池电压下降，电调对电机的驱动能力下降，电机的转速有所下降，使得无人机在起飞过程中出现升力不足，控制效果差，不能平稳起飞（特别是周围环境中风力较大的情况下尤为明显，飞行过程中电压降低也有可能出现无人机不稳定的情况），甚至机身忽上忽下的现象，若起飞过程中有人工监控，操作员还可以根据实际情况进行调整，然而对于整个飞行过程（包括起飞及降落过程）无人工干预的自主无人机将有可能出现起飞失败、无人机坠毁的情况。当前消费级多旋翼无人机主要用在视频航拍、电力线路巡查、交通监测和信息采集以及警用跟踪方面，在上述应用场合中，无人机通常采用GPS及地图导航，无人机控制算法相对复杂并且对续航能力的要求较高，当飞行路线较长时，还需要人工在终点对无人机进行回收。此外，对于在城市密集建筑物间飞行的多旋翼无人机，由于GPS定位精度一般在5米左右（定位精度跟通信的卫星数量相关），若受建筑物遮挡，精度会更低，故必须要求地图精度能够满足精确导航要求，当前普遍应用的百度/高德地图的误差一般在3米左右，并且对于某些新的建筑物、树木及一些小型建筑甚至有可能并未在地图导航系统中标示出来（当然在此情况下也可以不利于当前市面上现有的百度/高德地图，而采用自绘地图，但自绘地图工作量较大且对于一些小企业/个人来说有一定的技术难度），这就需要给无人及搭载防撞系统（例如大疆的室内无人机上就搭载了障碍物自主识别系统）以避免其撞上建筑物或树木，如此一来无人机的控制算法就会更加复杂，制造成本也变得更高，从而在一定程度上限制了无人机在大型小区、大学校园、大型工业园及厂区等复杂地面环境中的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种提高多旋翼无人机稳定性的方法。另一方面，本专利技术还提供一种利用上述方法改进后的无人机在固定区域（可以是大型小区、大学校园、大型工业园或厂区）内基于航拍方式进行巡逻的区域动态巡逻系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种提高无人机稳定性的方法，包括：步骤一、测定所述无人机在执行各种飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值以及对应的油门值步骤二、在所述无人机的电池与电调之间连接可调电压的稳压单元；步骤三、根据无人机当前执行的飞行动作，控制所述稳压单元输出至电调的电压，使得所述电调的输入电压值与步骤一中测得的无人机在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值相一致，同时让所述无人机的飞控参照步骤一中测得的在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的油门值对电调进行控制。其中，所述稳压单元包括Sepic斩波电路、光耦合电路及采样电路；所述Sepic斩波电路连接光耦合电路、采样电路以及无人机的电池与电调，所述光耦合电路连接无人机的飞控和Sepic斩波电路，所述采样电路连接Sepic斩波电路和无人机的飞控；将所述无人机执行各种飞行动作并保持飞行稳定状态所对应的电调输入电压值预设在无人机的飞控中，所述采样电路将Sepic斩波电路输出给电调的电压值反馈给飞控，所述飞控将其与当前飞行动作所对应的预设电压值比较并根据比较结果控制输出相应的PWM控制信号，所述PWM控制信号经光耦合电路提高幅值后对Sepic斩波电路开关管的截止和导通进行控制，从而实现根据无人机当前执行的飞行动作控制所述Sepic斩波电路输出至电调的电压，使得所述电调的输入电压值与预设的无人机在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值相一致。或者，所述稳压单元包括单片机、Sepic斩波电路、光耦合电路及采样电路；所述Sepic斩波电路连接光耦合电路、采样电路以及无人机的电池与电调，所述光耦合电路连接单片机和Sepic斩波电路，所述采样电路连接Sepic斩波电路和单片机，所述单片机由无人机的系统供电电路供电并连接至无人机的飞控以获取当前飞行动作信息；将所述无人机执行各种飞行动作并保持飞行稳定状态所对应的电调输入电压值预设在单片机中，所述采样电路将Sepic斩波电路输出给电调的电压值反馈给单片机，所述单片机将其与当前飞行动作所对应的预设电压值比较并根据比较结果控制输出相应的PWM控制信号，所述PWM控制信号经光耦合电路提高幅值后对Sepic斩波电路开关管的截止和导通进行控制，从而实现根据无人机当前执行的飞行动作控制所述Sepic斩波电路输出至电调的电压，使得所述电调的输入电压值与预设的无人机在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值相一致。基于上述构思，本专利技术还提供一种基于航拍的区域动态巡逻系统，包括巡逻监控站、由多架多旋翼无人机组成的无人机集群、与所述多旋翼无人机相同数量的起降平台、用于给所述多旋翼无人机提供导航的地面标识以及设置在所述起降平台上且与巡逻监控站通信连接的无线数据收发器；所述多旋翼无人机采用上述方法提高其自主飞行稳定性，所述起降平台可停靠多旋翼无人机并给其提供充电，每个起降平台均停靠一架多旋翼无人机；所述地面标识在地面上标记出巡逻路线，所述巡逻路线呈首尾相接的封闭图形，所述起降平台间隔设置在巡逻路线上；所述多旋翼无人机包括航拍摄像单元、标识识别单元及无线通信模块，所述标识识别单元识别地面标识保证多旋翼无人机从当前起降平台起飞后可沿巡逻路线自主飞行并降落至下一起降平台；巡逻时，所述巡逻监控站通过无线数据收发器向多旋翼无人机上的无线通信模块发出起飞指令，所有多旋翼无人机同时从其所在起降平台起飞，飞行过程中，所述航拍摄像单元拍摄对应巡逻区域的视频图像，所述无线通信模块将拍摄的视频信息实时发送至相应的无线数据收发器，所述无线数据收发器将接收的视频信息传送到巡逻监控站，所述多旋翼无人机按上述方式沿巡逻路线依次从一个起降平台飞往下一起降平台，从而实现在固定区域内巡逻。其中，所述地面标识包括施涂于道路表面的路面标识线条以及施涂在起降平台上的降落标记符号；所述标识识别单元包括用于获取位于多旋翼无人机前下方地面标识图像的第一摄像头以及用于获取位于多旋翼无人机正下方地面标识图像的第二摄像头；所述第一摄像头获取的图像经处理后分离出前方路线信号，所述第二摄像头获取的图形经处理后分离出当前位置信号，所述多旋翼无人机的飞控单元结合前方路线信号及当前位置信号的变化对应控制该多旋翼无人机沿巡逻路线往前飞行或转弯或往下降落至起降平台。优选的，所述路面标识线条为施涂于路面的黄色/白色交通标线，所述黄色/白色交通标线及降落标记符号的表面涂覆有一层反光材料，所述多旋翼无人机上安装有用于照射前下方及正下方路面的LED射灯，所述起降平台本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高无人机稳定性的方法，其特征在于，包括：步骤一、测定所述无人机在执行各种飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值以及对应的油门值；步骤二、在所述无人机的电池与电调之间连接可调电压的稳压单元；步骤三、根据无人机当前执行的飞行动作，控制所述稳压单元输出至电调的电压，使得所述电调的输入电压值与步骤一中测得的无人机在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值相一致，同时让所述无人机的飞控参照步骤一中测得的在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的油门值对电调进行控制。

【技术特征摘要】
1.提高无人机稳定性的方法，其特征在于，包括：步骤一、测定所述无人机在执行各种飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值以及对应的油门值；步骤二、在所述无人机的电池与电调之间连接可调电压的稳压单元；步骤三、根据无人机当前执行的飞行动作，控制所述稳压单元输出至电调的电压，使得所述电调的输入电压值与步骤一中测得的无人机在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值相一致，同时让所述无人机的飞控参照步骤一中测得的在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的油门值对电调进行控制。2.根据权利要求1所述的提高无人机稳定性的方法，其特征在于：所述稳压单元包括Sepic斩波电路、光耦合电路及采样电路；所述Sepic斩波电路连接光耦合电路、采样电路以及无人机的电池与电调，所述光耦合电路连接无人机的飞控和Sepic斩波电路，所述采样电路连接Sepic斩波电路和无人机的飞控；将所述无人机执行各种飞行动作并保持飞行稳定状态所对应的电调输入电压值预设在无人机的飞控中，所述采样电路将Sepic斩波电路输出给电调的电压值反馈给飞控，所述飞控将其与当前飞行动作所对应的预设电压值比较并根据比较结果控制输出相应的PWM控制信号，所述PWM控制信号经光耦合电路提高幅值后对Sepic斩波电路开关管的截止和导通进行控制，从而实现根据无人机当前执行的飞行动作控制所述Sepic斩波电路输出至电调的电压，使得所述电调的输入电压值与预设的无人机在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值相一致。3.根据权利要求1所述的提高无人机稳定性的方法，其特征在于：所述稳压单元包括单片机、Sepic斩波电路、光耦合电路及采样电路；所述Sepic斩波电路连接光耦合电路、采样电路以及无人机的电池与电调，所述光耦合电路连接单片机和Sepic斩波电路，所述采样电路连接Sepic斩波电路和单片机，所述单片机由无人机的系统供电电路供电并连接至无人机的飞控以获取当前飞行动作信息；将所述无人机执行各种飞行动作并保持飞行稳定状态所对应的电调输入电压值预设在单片机中，所述采样电路将Sepic斩波电路输出给电调的电压值反馈给单片机，所述单片机将其与当前飞行动作所对应的预设电压值比较并根据比较结果控制输出相应的PWM控制信号，所述PWM控制信号经光耦合电路提高幅值后对Sepic斩波电路开关管的截止和导通进行控制，从而实现根据无人机当前执行的飞行动作控制所述Sepic斩波电路输出至电调的电压，使得所述电调的输入电压值与预设的无人机在执行该飞行动作并保持飞行稳定状态时的电调输入电压值相一致。4.一种基于航拍的区域动态巡逻系统，其特征在于：包括巡逻监控站、由多架多旋翼无人机组成的无人机集群、与所述多旋翼无人机相同数量的起降平台、用于给所述多旋翼无人机提供导航的地面标识以及设置在所述起降平台上且与巡逻监控站通信连接的无线数据收发器；所述多旋翼无人机采用权利要求1-3中任意一项所述的方法提高其稳定性，所述起降平台可停靠多旋翼无人机并给其提供充电，每个起降平台均停靠一架多旋翼无人机；所述地面标识在地面上标记出巡逻路线，所述巡逻路线呈首尾相接的封闭图形，所述起降平台间隔设置在巡逻路线上；所述多旋翼无人机包括航拍摄像单元、标识识别单元及无线通信模块，所述标识识别单元识别地面标识保证多旋翼无人机从当前起降平台起飞后可沿巡逻路线自主飞行并降落至下一起降平台；巡逻时，所述巡逻监控站通过无线数据收发器向多旋翼无人机上的无线通信模块发出起飞指令，所有多旋翼无人机同时从其所在起降平台起飞，飞行过程中，所述航拍摄像单元拍摄对应巡逻区域的视频图像，所述无线通信模块将拍摄的视频信息实时...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚胜兴，李祖林，肖冬瑞，王韧，王小虎，严亚周，张文祥，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43