一种无人机遮阳系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种无人机遮阳系统，还涉及一种无人机遮阳系统的控制方法，其特征在于：遮阳系统包括移动客户端、地面控制站、无人机，所述移动客户端包括移动端无线通讯单元和移动端GPS分差定位模块；所述无人机具有一个用于测量太阳照射角度的日晷仪和一用于检测日晷针阴影的日晷阴影检测单元；无人机下方设用于遮挡太阳光线的遮阳布以及多个用于控制遮阳布动作的遮阳布升降机构。本发明专利技术优点是：移动客户端由需要遮阳的高尔夫球手随身携带，无人机通过日晷仪、日晷检测单元和电子罗盘配合，再利用移动客户端的实时三维坐标结合控制无人机进行移动实现遮阳。控制模块的耗电少，定位准确可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机遮阳系统及其控制方法
本专利技术涉及一种无人机遮阳系统，特别涉及一种采用该控制系统的控制方法。
技术介绍
“高尔夫”原意为“在绿地和新鲜空气中的美好生活”，它是一种把享受大自然乐趣、体育锻炼和游戏集于一身的运动。在现代经济化一体化发展的潮流下，高尔夫运动已不再体现单一的体育运动的竞技、娱乐、健康和休闲的功能，而是以其特殊的文化表现形式，迅速成为社会产业结构中一种新兴的具有高附加值的产业形式，涵盖了生产、消费、营销、旅游、教育等多个方面。高尔夫球运动是在一个视野宽阔的环境下进行，当在夏天之时高尔夫运动员将会在太阳光照射下连续运动4个小时左右，这是对运动员的一个极大挑战，也会造成运动员的不舒服，就算旁边有高尔夫球童也会造成各种的不方便。专利公布号CN106444816A公开了一种无人机遮阳布的控制系统及其控制方法，包括人的穿戴设备、无人机和遮阳布，穿戴设备包括CPU主控模块、差分GPS定位模块、无线通信模块；无人机包括CPU主控模块、差分GPS定位模块、陀螺仪、无线通信模块、光敏模块、高度计；其控制方法是判断太阳光束、无人机以及人之间的夹角，无人机和无人机上的遮阳布运动到与太阳光、人处于一条线上，达到遮阳的目的。该系统与方法能够将高尔夫运动员始终保持在阴影下避免阳光直射，大大改善高尔夫运动员自身的运动环境。但其也存在一些问题：其在控制遮阳布移动至太阳光——人所在的路径上时，采用了两种控制方式：控制方式一：利用人与无人机的定位信息，再根据时间计算得到无人机与太阳光束之间的夹角以及人——无人机与太阳光束之间的夹角，无人机再根据测得的夹角计算出无人机将要运动到的地理坐标，当两个夹角都为0°时，实现这样说明太阳、无人机和人在一条直线上，实现遮阳。该方式中，不同时区甚至同一时区内，不同时间、经纬度对应的太阳光束照射角度不同，需要制作对应复杂计算公式，较为麻烦，较大计算量增加了控制模块的工作量，耗电增多，影响无人机的滞空时间。控制方式二：光敏模块根据感应到的太阳光强度和位置判断无人机与太阳光束之间的夹角，再通过人和无人机的定位信息和时间得到人——无人机与太阳光束之间的夹角，无人机再根据测得的夹角计算出无人机将要运动到的地理坐标，当两个夹角都为0°时，实现这样说明太阳、无人机和人在一条直线上，实现遮阳。阳光强度与太阳光束的照射方向虽有较大的关联性，但在复杂多变的环境下，阳光强度变化与照射方向并非完全对应，因此基于光敏传感器检测光线强度来判断无人机与太阳光束之间的夹角，存在误判的可能性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种定位可靠且耗电少的无人机遮阳控制系统，还提供一种采用该无人机控制系统的控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种无人机遮阳系统，包括移动客户端、地面控制站、无人机，所述移动客户端包括移动端无线通讯单元和移动端GPS分差定位模块；所述无人机包括无人机载体、设置在无人机载体内的飞行控制系统，以及安装在无人机载体下方的任务设备，所述飞行控制系统具有一个用于测量太阳照射角度的日晷仪和一用于检测日晷针阴影的日晷阴影检测单元，该日晷仪安装在无人机载体上部，日晷阴影检测单元设置在日晷仪的下方设置；任务设备包括一用于遮挡太阳光线的遮阳布以及多个用于控制遮阳布动作的遮阳布升降机构，所述各遮阳布升降机构安装在无人机载体上并与遮阳布的边缘连接。所述无人机载体为多旋翼无人机，所述多旋翼无人机包括机架、电源、电机和旋翼，机架上安装若干个由电机驱动的旋翼，所述电机由电源进行供电。所述飞行控制系统包括主控单元、无人机无线通讯单元、IMU惯性测量单元、导航定位模块、电子调速器、日晷仪和日晷阴影检测单元，所述主控单元与无人机无线通讯单元通讯，所述主控单元的信号输入端与IMU惯性测量单元、导航定位模块、日晷阴影检测单元连接，主控单元的控制信号输出端与电子调速器以及任务设备的遮阳布升降机构连接。所述IMU惯性测量单元包括速度传感器、高度传感器和陀螺仪。所述导航定位模块包括无人机GPS分差定位模块和数字罗盘。所述日晷阴影检测单元包括一设置在日晷仪表盘背面的光敏传感器或影像测量模块。所述光敏传感器为具有圆形光敏单元阵列的CCD或CMOS图像传感器。一种无人机遮阳系统的控制方法，步骤S0：初始状态下，无人机任务设备的遮阳布处于水平状态，遮阳布升降机构处于上限位；步骤S1：移动客户端向地面控制站发出遮阳请求，同时，移动客户端通过内置的移动端GPS分差定位模块检测得到自身实时GPS定位信息，即移动客户端的实时三维坐标，并将移动客户端的实时三维坐标发送给地面控制站；该移动客户端的实时三维坐标记做X1、Y1、Z1；步骤S2：地面控制站接受移动客户端的遮阳请求信号并验证权限，验证通过后发送遮阳控制指令给无人机，并共享移动客户端的实时三维坐标；步骤S3：无人机的飞行控制系统控制无人机启动，无人机通过内置的无人机GPS分差定位模块检测得到自身实时GPS定位信息，即无人机的实时三维坐标；该无人机的实时三维坐标记做X2、Y2、Z2；步骤S4：初定位，无人机的飞行控制系统根据已知的无人机实时三维坐标与移动客户端实时三维坐标信息对比，控制无人机电子调速器动作，将无人机移动至移动客户端的正上方，使得X1＝X2，Y1＝Y2，Z2＝Z1+H，H为无人机高于移动客户端的高度，且H为在1.5～3m范围内的可设定值；将此时的无人机实时三维坐标称为无人机初定位三维坐标，该无人机的初定位三维坐标记做X1、Y1、Z1+H；步骤S5：检测并计算太阳光线照射角度；在三维空间内，设定太阳与移动客户端连线形成的直线为待遮挡太阳光线，太阳光线照射在日晷仪的日晷针上，在日晷针的表面上形成阴影，通过日晷阴影检测单元检测日晷仪表盘上的阴影信息，并将阴影信息传输给主控单元，由主控单元计算出阴影的长度，阴影长度记做L，通过阴影长度与日晷针高度计算出太阳高度角α，tanα＝h/L，h为日晷针高度；该太阳高度角α等于待遮挡太阳光线与地平面之间的夹角；同时，主控单元根据阴影信息与数字罗盘的信息配合计算出日晷仪的日晷针阴影角度，得到太阳方位角β；该太阳方位角β等于待遮挡太阳光线在地平面上的投影与当地经线的夹角；步骤S6：待遮挡太阳光线路径上的无人机三维坐标设定为无人机遮挡坐标，将该无人机遮挡坐标记做X4、Y4、Z4；无人机通过待遮挡太阳光线的太阳高度角α、太阳方位角β、无人机高于移动客户端的高度H、移动客户端的实时三维坐标X1、Y1、Z1，计算出若无人机需要平行移动至待遮挡太阳光线路径上所需的具体无人机遮挡坐标数值；步骤S7：修正遮阳偏移位置，无人机的主控单元根据已知的无人机初定位三维坐标与无人机遮挡坐标对比，判定无人机是否需要动作；若无人机的初定位三维坐标与无人机遮挡坐标差在误差范围之内，则无人机通过飞行控制系统保持悬停状态；若无人机的初定位三维坐标与无人机遮挡坐标差在误差范围之外，则无人机通过主控单元控制电子调速器动作，使得无人机平移至待遮挡太阳光线路径上，实现对移动客户端的遮阳；在修正遮阳偏移位置的同时，无人机的主控单元根据计算出的太阳高度角α判断遮阳布升降机构是否动作；若太阳光线与水平面的夹角小于或等于10°，那么遮阳布升降机构均不动作；若太阳光线与水平面的夹角大于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机遮阳系统，其特征在于：包括移动客户端、地面控制站、无人机，所述移动客户端包括移动端无线通讯单元和移动端GPS分差定位模块；所述无人机包括无人机载体、设置在无人机载体内的飞行控制系统，以及安装在无人机载体下方的任务设备，所述飞行控制系统具有一个用于测量太阳照射角度的日晷仪和一用于检测日晷针阴影的日晷阴影检测单元，该日晷仪安装在无人机载体上部，日晷阴影检测单元设置在日晷仪的下方设置；任务设备包括一用于遮挡太阳光线的遮阳布以及多个用于控制遮阳布动作的遮阳布升降机构，所述各遮阳布升降机构安装在无人机载体上并与遮阳布的边缘连接。

【技术特征摘要】
1.一种无人机遮阳系统，其特征在于：包括移动客户端、地面控制站、无人机，所述移动客户端包括移动端无线通讯单元和移动端GPS分差定位模块；所述无人机包括无人机载体、设置在无人机载体内的飞行控制系统，以及安装在无人机载体下方的任务设备，所述飞行控制系统具有一个用于测量太阳照射角度的日晷仪和一用于检测日晷针阴影的日晷阴影检测单元，该日晷仪安装在无人机载体上部，日晷阴影检测单元设置在日晷仪的下方设置；任务设备包括一用于遮挡太阳光线的遮阳布以及多个用于控制遮阳布动作的遮阳布升降机构，所述各遮阳布升降机构安装在无人机载体上并与遮阳布的边缘连接。2.根据权利要求1所述的无人机遮阳系统，其特征在于：所述无人机载体为多旋翼无人机，所述多旋翼无人机包括机架、电源、电机和旋翼，机架上安装若干个由电机驱动的旋翼，所述电机由电源进行供电。3.根据权利要求1所述的无人机遮阳系统，其特征在于：所述飞行控制系统包括主控单元、无人机无线通讯单元、IMU惯性测量单元、导航定位模块、电子调速器、日晷仪和日晷阴影检测单元，所述主控单元与无人机无线通讯单元通讯，所述主控单元的信号输入端与IMU惯性测量单元、导航定位模块、日晷阴影检测单元连接，主控单元的控制信号输出端与电子调速器以及任务设备的遮阳布升降机构连接。4.根据权利要求3所述的无人机遮阳系统，其特征在于：所述IMU惯性测量单元包括速度传感器、高度传感器和陀螺仪。5.根据权利要求3所述的无人机遮阳系统，其特征在于：所述导航定位模块包括无人机GPS分差定位模块和数字罗盘。6.根据权利要求3所述的无人机遮阳系统，其特征在于：所述日晷阴影检测单元包括一设置在日晷仪表盘背面的光敏传感器或影像测量模块。7.根据权利要求6所述的无人机遮阳系统，其特征在于：所述光敏传感器为具有圆形光敏单元阵列的CCD或CMOS图像传感器。8.一种无人机遮阳系统的控制方法，其特征在于：步骤S0：初始状态下，无人机任务设备的遮阳布处于水平状态，遮阳布升降机构处于上限位；步骤S1：移动客户端向地面控制站发出遮阳请求，同时，移动客户端通过内置的移动端GPS分差定位模块检测得到自身实时GPS定位信息，即移动客户端的实时三维坐标，并将移动客户端的实时三维坐标发送给地面控制站；该移动客户端的实时三维坐标记做X1、Y1、Z1；步骤S2：地面控制站接受移动客户端的遮阳请求信号并验证权限，验证通过后发送遮阳控制指令给无人机，并共享移动客户端的实时三维坐标；步骤S3：无人机的飞行控制系统控制无人机启动，无人机通过内置的无人机GPS分差定位模块检测得到自身实时GPS定位信息，即无人机的实时三维坐标；该无人机的实时三维坐标记做X2、Y2、Z2；步骤S4：初定位，无人机的飞行控制系统根据已知的无人机实时三维坐标与移动客户端实时三维坐标信息对比，控制无人机电子调速器动作，将无人机移动至...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宏，
申请(专利权)人：如皋千骏工具有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32