【技术实现步骤摘要】
一种无人机的控制方法和系统
本专利技术属于无人机控制
，具体涉及一种无人机的控制方法和系统。
技术介绍
近年来，无人机(unmannedaerialvehicle，UAV)技术飞速发展，被广泛应用于军事侦察、物流运输、抢险救灾等领域，为人们生产和生活带来了极大的便利。然而，无人机组网也面临着不可忽视的安全问题，与无人机通信对抗相关的研究已经成为无人机应用研究中的热点。为了保障无人机的安全通信，密钥管理作为密码体制的核心之一，是无人机网络安全目标实现的前提和关键。无人机网络是一个典型的移动自组织网络，该网络中的密钥管理主要面临以下问题：首先，无人机使用无线通信，节点通信内容极易被攻击者窃取；其次，该网络缺乏基础设施，无法使用传统有线网络中的密钥管理手段；此外，由于无人机存储和计算能力有限，复杂的密码算法会因为资源消耗大、响应时间长而无法部署；最后，无人机相对移动速度快，导致网络的拓扑结构频繁变化，节点间的信任关系复杂。除了上述无人机网络安全问题，受负重能力的限制，无人机搭载电池容量有限，续航能力不足、巡航范围受限成为限制无人机进一步发展的另一个瓶颈问题。目前，无人机充电主要依赖于人工手动插拔插头的方式，这种方式降低了无人机的作业范围，即使利用中继充电站对无人机进行电能补给也无法摆脱充电过程中人的作用。而且，传统接触式充电方式自动化程度低，降低了无人机的工作效率，也无法实现无人机无人值守的目标。如何在扩大无人机巡航范围的同时增强网络安全性已经成为了目前无人机
亟需解决的技术问题。
【技术保护点】
1.一种无人机的控制系统，其特征在于，该控制系统包括至少一个无人机、至少一个控制站节点、控制中心、远程数据库以及后台计算机；/n所述控制站节点、所述控制中心以及所述远程数据库之间通过通信网络建立连接；所述无人机经过初始化配置后，与所述控制中心建立无线通信连接，并接收所述控制中心发送的飞行任务；无人机通过GPS导航模块，按照所述飞行任务所指定的飞行路线，进行导航飞行，所述后台计算机通过控制中心与无人机进行无线通信；/n所述无人机包括无人机锂电池、充放电模块、无线充电接收模块、处理器模块、飞行控制模块、GPS导航模块、传感器模块以及通信模块，所述传感器模块中包括图像采集单元、超声测距单元；/n所述无人机的控制通过处理器模块和飞行控制模块来实现，所述飞行控制模块用于控制无人机的飞行与姿态调整，处理器模块通过其I/O接口收发信息与指令，以给飞行控制模块以及其他部件发送控制命令；所述处理器模块采用低功耗的STM32系列单片机来实现；/n无人机锂电池包括锂电池组和电能传输单元，锂电池用于储存电能同时也给无人机各个模块提供电能，还能接收所述电能传输单元中的充电电能，所述电能传输单元连接锂电池和充放电...
【技术特征摘要】
1.一种无人机的控制系统，其特征在于，该控制系统包括至少一个无人机、至少一个控制站节点、控制中心、远程数据库以及后台计算机；
所述控制站节点、所述控制中心以及所述远程数据库之间通过通信网络建立连接；所述无人机经过初始化配置后，与所述控制中心建立无线通信连接，并接收所述控制中心发送的飞行任务；无人机通过GPS导航模块，按照所述飞行任务所指定的飞行路线，进行导航飞行，所述后台计算机通过控制中心与无人机进行无线通信；
所述无人机包括无人机锂电池、充放电模块、无线充电接收模块、处理器模块、飞行控制模块、GPS导航模块、传感器模块以及通信模块，所述传感器模块中包括图像采集单元、超声测距单元；
所述无人机的控制通过处理器模块和飞行控制模块来实现，所述飞行控制模块用于控制无人机的飞行与姿态调整，处理器模块通过其I/O接口收发信息与指令，以给飞行控制模块以及其他部件发送控制命令；所述处理器模块采用低功耗的STM32系列单片机来实现；
无人机锂电池包括锂电池组和电能传输单元，锂电池用于储存电能同时也给无人机各个模块提供电能，还能接收所述电能传输单元中的充电电能，所述电能传输单元连接锂电池和充放电模块，用于在充电过程中产生的无线电能传输给锂电池；
无人机的无线充电接收模块装设在两个起落架底端之间，通过设置在空心连接管中的导线与所述充放电模块相连，所述无线充电接收模块采用了I型铁氧体磁芯，外侧横向绕制接收线圈；
控制站节点包含无线充电模块、太阳能充电模块、主控模块、储能电池以及无线通信单元；
所述太阳能充电模块包括太阳能电池板，所述太阳能电池板呈回字型设置在控制站节点的顶部，在所述太阳能电池板上表面的中间位置设置有对接标志；
所述双极性耦合装置中的发射模块由发射线圈以及放置在发射线圈下的铁氧体磁芯构成，铁氧体磁芯的横向切面呈凹字型，发射线圈分成2个平面螺旋线圈，并且2个线圈的电流走向相反，所述2个平面螺旋线圈分别以凹字型铁氧体磁芯的两个向上凸起的侧边为轴心进行纵向缠绕；
无人机的两个所述起落架的底端安装有铁氧体磁芯，当无人机根据所述对接标志，完成与所述控制站节点的对接并停在所述太阳能电池板上后，所述起落架底端的铁氧体磁芯与所述凹字型铁氧体磁芯的两个向上凸起的侧边相重合。
2.根据权利要求1所述的无人机的控制系统，其特征在于：控制站节点中的所述无线通信单元采用NB-IoT无线通信方式与控制中心建立连接，并进行数据传输，充电无人机的无人机标识ID、无人机设备信息、充电状态信息都采用基于NB-IoT的无线通信方式传输到所述控制中心，由控制中心进行关联存储以及大数据分析。
3.根据权利要求2所述的无人机的控制系统，其特征在于：所述传感器模块中的图像采集单元用于采集图像，所述超声测距单元用于超声波测距，并发送给处理器模块进行数据处理。
4.根据权利要求1所述的无人机的控制系统，其特征在于：
所述GPS导航模块，用于获取当前无人机的位置信息，当无人机需要充电时，利用所述GPS导航模块导航至目标控制站节点附近。
5.根据权利要求1至4之一所述的无人机的控制系统，其特征在于：所述无线充电模块中还包括电流检测电路、电压检测电路；
所述电流检测电路，采用检流芯片INA282进行电流检测；
所述电压检测电路为电阻分压，将输出电压按一定分压比转换为主控模块的ADC可读取的电平，通过检测锂电池的电压大小，主控模块是否对无人机锂电池进行涓流充电、恒流充电或脉冲充电，当锂电池电压达到4.2V时，开启充电平衡电路。
6.一种无人机的控制方法，该方法应用于如权利要求1至5之一所述的无人机的控制系统中，其特征在于，该方法包括：
步骤101、在飞行过程中无人机的充放电模块实时监测无人机锂电池的剩余电量，并将GPS导航模块获取的当前无人机的自身地理坐标位置发送给控制中心；
步骤102、所述控制中心通过计算后返回与无人机相邻的控制站节点列表，在所述控制站节点列表中包含了各所述控制站节点的地理位置坐标信息，各所述控制站节点按照与无人机之间的距离由近到远依次排序，无人机从所述控制站节点列表中选择一个控制站节点作为目的控制站节点，通过所述GPS导航模块飞往所述目的控制站节点；
所述无人机从所述控制站节点列表中选择一个控制站节点作为目的控制站节点，具体包括：
无人机根据自身剩余电量来判断能否到达距离自己最近的控制站节点；
如果能飞到距离自己最近的控制站节点但飞不到距离自己第二近的控制站节点，则无人机将距离自己最近的控制站节点作为目的控制站节点；
如果无人机能飞到距离自己第二近的控制站节点，则待无人机飞过距离自己最近的控制站节点后再计算能否飞到第二近的控制站节点，以此类推；
如果无人机无法飞到距离自己最近的控制站节点，则无人机关闭自身中除了飞行控制、导航这些必要功能之外的其他功能模块，节省电量飞往最近的控制站节点，或就地降落并发给控制中心后台定位信息；
步骤103、当无人机利用所述GPS导航模块飞到所述目的控制站节点附近后，利用所述传感器模块完成与所述控制站节点的对接；在无人机与控制站节点对接完成后，无人机通过通信模块与控制站节点的无线通信单元建立无线通信连接，连接完成后控制站节点对无人机进行身份认证，如果身份认证通过则通过无线充电模块给无人机锂电池进行充电；
步骤104、在充电过程中，无人机实时监测自...
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