一种无人机机巢控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种无人机机巢控制系统及方法，无人机机巢包括与用于与控制终端通信的机巢控制器，机巢控制器与无人机遥控器通信，无人机遥控器与无人机通信，机巢控制器与机巢动力模块通信；视频监控模块与微气象模块均与机巢控制器通信，机巢控制器用于将机巢状态数据、无人机状态数据、视频数据和气象数据发送给控制终端；机巢控制器根据获取的数据生成机巢动力模块的控制指令，或者机巢控制器根据接收到的控制终端的指令控制机巢动力模块的动作；机巢控制器与无人机电池管理模块通信，机巢控制器用于根据接收到的无人机电池状态数据进行柔性充电控制。本发明专利技术保证了无人机的起降控制精度，提高了无人机起降控制的安全性和稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机机巢控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及无人机
，特别涉及一种无人机机巢控制系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]无人机机巢负责存储保管无人机，用于对无人机进行充电以及监控采集无人机各项信息数据。无人机机巢作为后台管控系统和无人机之间重要的枢纽，起到了接收后台管控系统下发的航线任务，并实时上传机巢及无人机的所有遥信遥测状态数据，同时机巢将后台管控的命令和任务通过无人机遥控器转发给无人机。
[0004]专利技术人发现，现有的无人机机巢存在如下问题：
[0005](1)无人机机巢大多直接根据后台控制终端的指令进行无人的起飞和降落控制，往往无法实现基于机巢控制器的无人机精密起降控制，即无法有效的结合机巢附近实时的环境数据、监控数据以及无人机状态数据进行机巢控制和无人机起降控制；而且无人机在遇到环境较差无法精准降落时，机巢控制器也无法实现无人机的安全备降控制。
[0006](2)当前的无人机机巢所采用的大多是井字回中装置，需要将无人机进行改装，然后通过改装后的脚架进行充电，而无人机本身由于尺寸重量方面因素，过多的改装会带来未知的风险。
[0007](3)无人机智能机巢能够实现与后台监控中心的互联互通，通过现场监控飞行环境后，大多由后台监控中心的操作人员主观判断现场飞行条件，智能化程度低，主观性强且存在一定的误判可能性，给飞行任务造成一定的安全隐患；或对飞行条件的判断只做简单拼凑，设备数量多，体积庞大，不易与小型化机巢系统集成，且判断条件单一，智能化程度低。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种无人机机巢控制系统及方法，实现了无人机机巢根据后台控制终端和自身判断的双重控制，保证了无人机的起降控制精度，提高了无人机起降控制的安全性和稳定性。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]本专利技术第一方面提供了一种无人机机巢控制系统。
[0011]一种无人机机巢控制系统，包括：无人机机巢、视频监控模块和微气象模块，无人机机巢用于容纳至少一台无人机；
[0012]无人机机巢包括与用于与控制终端通信的机巢控制器，机巢控制器与无人机遥控器通信，无人机遥控器与无人机通信，机巢控制器与机巢动力模块通信；
[0013]视频监控模块与微气象模块均与机巢控制器通信，机巢控制器用于将机巢状态数据、无人机状态数据、视频数据和气象数据发送给控制终端；
[0014]机巢控制器根据获取的数据融合生成机巢动力模块的控制指令，或者机巢控制器
根据接收到的控制终端的指令控制机巢动力模块的动作；
[0015]机巢控制器与无人机电池管理模块通信，机巢控制器用于根据接收到的无人机电池状态数据进行柔性充电控制。
[0016]进一步的，所述无人机机巢内设有无人机上倾式复位充电平台，包括：支撑面、复位侧推杆、充电推杆、上倾推板和驱动单元；
[0017]复位侧推杆、充电推杆和上倾推板均设置在支撑面上，上倾推板设置在支撑面的两侧，且与支撑面之间转动连接，充电推杆与上倾推板垂直设置，充电推杆设置在支撑面的另外两侧，且与复位侧推杆之间转动连接；
[0018]每个上倾推板与一驱动单元相连，驱动单元用于驱动上倾推板向上倾转设定角度，上倾推板用于利用无人机自身重力而分解的水平方向的力，以推动无人机向所述支撑面的中心位置移动；
[0019]驱动单元还用于驱动复位侧推杆带动充电推杆运动，以推动无人机完成充电方向的复位。
[0020]进一步的，所述柔性充电控制，包括：
[0021]当无人机电池为存储模式时电量充至第一电量，当无人机电池为充电模式时电量充至第二电量；
[0022]如果是存储模式，则判断当前电量SOC(荷电状态)是否超过第一电量，如是则无需充电，否则进行充电直至第一电量；
[0023]如果是充电模式，则判断当前电量SOC是否等于或大于第二电量，如是则无需充电，否则进行充电直至第二电量；
[0024]无人机电池在充电过程中，当SOC小于第一预设值时，采用恒流充电方式，当SOC大于或等于第一预设值时，采用涓流充电，当电池温度大于预设值时，出发报警信息。
[0025]本专利技术第二方面提供了一种无人机机巢控制方法，包括：
[0026]机巢控制器接收到航线任务进行航线自检，当航线的完整性和关键内容的数据正确性满足预设要求时，执行下一步；
[0027]机巢控制器进行无人机起飞环境判断，当起飞环境满足预设要求时，进入下一步，否则，向控制终端反馈起飞失败原因；
[0028]机巢控制器同时执行开舱门、回中杆释放以及无人机和遥控器开机动作，当上述操作均执行完毕并反馈后，机巢控制器将航线任务传给无人机遥控器；
[0029]无人机遥控器将航线任务上传至无人机，无人机遥控器对无人机进行状态自检，当无人机状态自检完成后，进入下一步；
[0030]无人机RTK模块在机巢设定的倒计时内搜星成功，无人机起飞并按照预设航线任务和动作执行本次飞行，当机巢控制器检测到无人机起飞成功后，控制舱门关闭并检测是否关闭舱门成功；
[0031]如果无人机RTK模块在机巢设定的倒计时内没有搜星成功，认为任务失败，执行无人机和无人机遥控器关机、回中杆归中和机巢舱门关闭动作，并上报RTK搜星超时失败。
[0032]进一步的，当无人机返航且位于机巢附近预设位置时，无人机机巢舱门打开，无人机根据定位数据悬停到机巢正上方，无人机的摄像模块朝向正下方，无人机执行精降策略；
[0033]当无人机降落到机巢内，会同步执行关闭舱门、无人机电池充电和拍摄图片上传
控制终端三个操作，当舱门关闭成功、无人机电池开始充电、拍摄照片上传控制终端成功后，机巢控制器关闭无人机和无人机遥控器，并对无人机电池进行充电。
[0034]更进一步的，如果无人机精降因为受到外界环境，触发降落超时机制时，执行备降策略，并上传控制终端降落失败原因，包括：
[0035]关闭机巢舱门，无人机拉高到指定高度，无人机飞到机巢旁边且视频监控模块能够看到的预先标定好坐标位置的一个可充电平台上；
[0036]当机巢控制器检测到外部环境满足条件时，无人机机巢舱门打开，无人机起飞悬停到机巢上方，执行无人机精降策略。
[0037]更进一步的，所述精降策略，包括：
[0038]获取无人机的定位数据；
[0039]根据获取的定位数据，判断无人机是否位于预设降落范围内，当无人机位于预设降落范围内时，执行下一步；否则控制无人机移动直至满足位置要求；
[0040]当无人机位于距离降落点第一预设距离的位置时，获取无人机下方的图像数据或者视频数据，当根据获取的图像数据或者视频数据识别到精降范围码时，控制无人机下降第二预设距离，执行下一步；否则，控制无人机下降第三预设距离，再次进行精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机机巢控制系统，其特征在于：包括：无人机机巢、视频监控模块和微气象模块，无人机机巢用于容纳至少一台无人机；无人机机巢包括与用于与控制终端通信的机巢控制器，机巢控制器与无人机遥控器通信，无人机遥控器与无人机通信，机巢控制器与机巢动力模块通信；视频监控模块与微气象模块均与机巢控制器通信，机巢控制器用于将机巢状态数据、无人机状态数据、视频数据和气象数据发送给控制终端；机巢控制器根据获取的数据融合生成机巢动力模块的控制指令，或者机巢控制器根据接收到的控制终端的指令控制机巢动力模块的动作；机巢控制器与无人机电池管理模块通信，机巢控制器用于根据接收到的无人机电池状态数据进行柔性充电控制。2.如权利要求1所述的无人机机巢控制系统，其特征在于：机巢控制器与通信模块有线连接，通信模块与控制终端有线或无线连接，机巢控制器与机巢内的至少一个环境检测元件通信。3.如权利要求1所述的无人机机巢控制系统，其特征在于：所述机巢，包括：机巢主体，以及设于机巢主体内的承载机构、竖向固定机构和横向固定机构，所述承载机构包括可伸缩的降落平台和第一电机，所述降落平台由第一电机驱动；所述竖向固定机构包括第一回中杆，所述第一回中杆的一端通过转动轴设于机巢主体的侧壁上，第一回中杆上设有齿轮，降落平台上设有与齿轮啮合的齿条，通过齿轮和齿条的啮合驱动第一回中杆绕转动轴转动；所述横向固定机构包括转动杆、第二回中杆和第二电机，所述转动杆的两端设于机巢主体的侧壁上，所述第二回中杆设于转动杆上；转动杆由第二电机驱动，以相对机巢主体，沿降落平台移动方向的反方向转动，从而驱动第二回中杆沿降落平台移动方向的垂直方向移动。4.如权利要求1所述的无人机机巢控制系统，其特征在于：所述无人机机巢内设有无人机上倾式复位充电平台，包括：支撑面、复位侧推杆、充电推杆、上倾推板和驱动单元；所述复位侧推杆、充电推杆和上倾推板均设置在支撑面上；所述上倾推板设置在支撑面的两侧，且与支撑面之间转动连接；所述充电推杆与上倾推板垂直设置，充电推杆设置在支撑面的另外两侧，且与复位侧推杆之间转动连接；每个上倾推板与一驱动单元相连，所述驱动单元用于驱动上倾推板向上倾转设定角度，所述上倾推板用于利用无人机自身重力而分解的水平方向的力，以推动无人机向所述支撑面的中心位置移动；所述驱动单元还用于驱动复位侧推杆带动充电推杆运动，以推动无人机完成充电方向的复位。5.如权利要求1所述的基于网格化机巢的无人机巡检系统，其特征在于：所述柔性充电控制，包括：当无人机电池为存储模式时电量充至第一电量，当无人机电池为充电模式时电量充至第二电量；
如果是存储模式，则判断当前电量SOC是否超过第一电量，如是则无需充电，否则进行充电直至第一电量；如果是充电模式，则判断当前电量SOC是否等于或大于第二电量，如是则无需充电，否则进行充电直至第二电量；无人机电池在充电过程中，当SOC小于第一预设值时，采用恒流充电方式，当SOC大于或等于第一预设值时，采用涓流充电，当电池温度大于预设值时，发出报警信息。6.一种无人机机巢控制方法，其特征在于：机巢控制器接收到航线任务进行航线自检，当航线的完整性和关键内容的数据正确性满足预设要求时，执行下一步；机巢控制器进行无人机起飞环境判断，当起飞环境满足预设要求时，进入下一步，否则，向控制终端反馈起飞失败原因；机巢控制器同时执行开舱门、回中杆释放以及无人机和遥控器开机动作，当上述操作均执行完毕并反馈后，机巢控制器将航线任务传给无人机遥控器；无人机遥控器将航线任务上传至无人机，无人机遥控器对无人机进行状态自检，当无人机状态自检完成后，进入下一步；无人机RTK模块在机巢设定的倒计时内搜星成功，无人机起飞并按照预设航线任务和动作执行本次飞行，当机巢控制器检测到无人机起飞成功后，控制舱门关闭并检测是否关闭舱门成功；如果无人机RTK模块在机巢设定的倒计时内没有搜星成功，认为任务失败，执行无人机和无人机遥控器关机、回中杆归中和机巢舱门关闭动作，并上报RTK搜星超时失败。7.如权利要求6所述的无人机机巢控制方法，其特征在于：当无人机返航且位于机巢附近预设位置时，无人机机巢舱门打开，无人机根据定位数据悬停到机巢正上方，无人机的摄像模块朝向正下方，无人机执行精降策略；当无人机降落到机巢内，会同步执行关闭舱门、无人机电池充电和拍摄图片上传控制终端三个操作，当舱门关闭成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春飞，张飞，刘越，邹慧，孙磊，杨朝，许乃媛，刘丕玉，刘敦秀，李豹，颜家栋，张毅，董庆，
申请(专利权)人：国网智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：