一种无人机飞行状态在线监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机飞行状态在线监测系统，包括地面控制平台和无人机本体，所述地面控制平台的连接端与无人机本体的连接端双向无线连接，所述地面控制平台和无人机本体的输出端均连接有数据收集模块，所述数据收集模块的输出端连接有数据分析模块。本发明专利技术通过数据收集模块对无人机本体监测的数据建立分布式传感器网络，然后数据分析模块采用人工智能算法根据数据收集模块收集的数据计算无人机本体状态，并通过数据挖掘模块将无人机本体状态按照姿态控制模块、速度预测模块、位置预测模块和航迹规划模块相对应的进行分类，最终通过故障预测与诊断模块进行组合惯性导航系统的故障预测与诊断，实现了对整个无人机系统的评估和预判的目的。的评估和预判的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机飞行状态在线监测系统


[0001]本专利技术涉及无人机应用领域，具体为一种无人机飞行状态在线监测系统。

技术介绍

[0002]四旋翼无人机是一种能快速实现空中达到的新技术平台，它在军队、电力巡检、边防巡查、环境监测、地理遥感、测绘、交通指挥、通讯中继等领域着广泛的应用，四旋翼无人机具有使用成本低、技术灵活、不需人员直接到达第一现场等优点，可实现垂直起降、定点悬停、位置锁定、定时定点巡逻等功能。
[0003]但是现有技术在实际使用时，四旋翼无人机对自身工作状态的监测大多局限于控制系统运行的程序本身和各组件在启动之初的自检或运行时出现故障后的状态反馈，当系统本身出现故障时，也同时失去了对自身的状态监测功能；同时也缺乏对整个无人机系统的评估和预判能力，从而造成故障，甚至发生安全事故。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种无人机飞行状态在线监测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：包括地面控制平台和无人机本体，所述地面控制平台的连接端与无人机本体的连接端双向无线连接，所述地面控制平台和无人机本体的输出端均连接有数据收集模块，所述数据收集模块的输出端连接有数据分析模块，所述数据分析模块的输出端连接有数据挖掘模块，所述数据挖掘模块的输出端分别连接有失效评估指标和故障预测与诊断模块，所述失效评估指标的连接端和故障预测与诊断模块的连接端双向连接，所述故障预测与诊断模块的输出端连接有决策和维修管理模块，所述决策和维修管理模块的输入端连接有地面保障系统，且地面保障系统的连接端与地面控制平台的连接端双向连接，所述地面保障系统的输出端与无人机本体的输入端无线连接，所述数据收集模块包括行为控制模块、角运动监测模块、飞行监测模块、气压监测模块和GNSS模块，所述数据挖掘模块包括姿态控制模块、速度预测模块、位置预测模块和航迹规划模块，所述数据分析模块的分析方法为全面分析法与定量分析法相结合的方法。
[0006]优选的，所述行为控制模块为行为控制电路，所述角运动监测模块为陀螺仪，所述飞行监测模块为加速度计，所述气压监测模块为气压计，所述GNSS模块为GNSS天线。
[0007]优选的，所述姿态控制模块用于检测无人机本体的行为状态，所述速度预测模块用于检测无人机本体的速度，所述位置预测模块用于检测无人机本体的位置，所述航迹规划模块用于检测无人机本体的航迹。
[0008]优选的，所述无人机本体的输出端与数据收集模块的输入端连接方式为无线连接，所述地面控制平台用于与无人机本体进行人机交互同时进行信息共享，所述数据收集模块包括多个控制用传感器和多个检测用传感器建立的分布式传感器网络，且数据收集模块用于采用传感器技术进行动态数据的实时采集。
[0009]优选的，所述数据分析模块用于采用人工智能算法根据数据收集模块收集的数据进行分析处理并挖掘数据有关监测无人机本体状态的隐含信息。
[0010]优选的，所述数据挖掘模块用于高速回传数据分析模块分析处理所得的数据并分类存储，同时采用全面分析法与定量分析法相结合的方法进行数据清晰、数据融合和数据挖掘等步骤改善数据质量信息。
[0011]优选的，所述失效评估指标用于存储初始指标，并通过故障预测与诊断模块不断地增加指标数据，所述失效评估指标同时还用于与数据挖掘模块传递的数据作对比，并将相似特征传递至故障预测与诊断模块处，所述故障预测与诊断模块用于进行四旋翼无人机组合惯性导航系统的故障预测与诊断，同时并将故障预测与诊断的数据传递至失效评估指标处用作对比数据库实现深度网络学习。
[0012]优选的，所述决策和维修管理模块用于根据故障预测与诊断模块得出的信息结合地面控制平台的飞行任务，利用保障资源进行相对应调控，同时根据预测决策进行任务规划和任务降级，所述地面保障系统用于对地面控制平台实现物资保障，同时地面控制平台可对地面保障系统进行优化管理，所述地面保障系统还用于对无人机本体进行高效智能维护。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0014]1、本专利技术通过数据收集模块对无人机本体监测的数据建立分布式传感器网络，然后数据分析模块采用人工智能算法根据数据收集模块收集的数据计算无人机本体状态，并通过数据挖掘模块将无人机本体状态按照姿态控制模块、速度预测模块、位置预测模块和航迹规划模块相对应的进行分类，最终通过故障预测与诊断模块进行组合惯性导航系统的故障预测与诊断，实现了对整个无人机系统的评估和预判的目的；
[0015]2、本专利技术同时还通过故障预测与诊断模块将故障预测与诊断的数据传递至失效评估指标存储，长时间使用，会使得失效评估指标内存储的数据越来越多，同时数据的多样化也越来越丰富，这就使得失效评估指标中存储的数据会与数据挖掘模块传递的数据有更多的相似特征，即当数据挖掘模块传递至的数据与失效评估指标中存储的数据近乎相同时，则故障预测与诊断模块无需工作，预测结果直接为失效评估指标中记载对应的结果，进而实现可智能深度学习的目的。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一种无人机飞行状态在线监测系统整体结构控制框图；
[0017]图2为本专利技术一种无人机飞行状态在线监测系统数据收集模块结构系统框图；
[0018]图3为本专利技术一种无人机飞行状态在线监测系统数据挖掘模块结构系统框图。
[0019]图中：1、地面控制平台；2、无人机本体；3、数据收集模块；31、行为控制模块；32、角运动监测模块；33、飞行监测模块；34、气压监测模块；35、GNSS模块；4、数据分析模块；5、数据挖掘模块；51、姿态控制模块；52、速度预测模块；53、位置预测模块；54、航迹规划模块；6、失效评估指标；7、故障预测与诊断模块；8、决策和维修管理模块；9、地面保障系统。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]请参阅图1
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3，本专利技术提供一种技术方案：包括地面控制平台1和无人机本体2，地面控制平台1的连接端与无人机本体2的连接端双向无线连接，地面控制平台1和无人机本体2的输出端均连接有数据收集模块3，数据收集模块3的输出端连接有数据分析模块4，数据分析模块4的输出端连接有数据挖掘模块5，数据挖掘模块5的输出端分别连接有失效评估指标6和故障预测与诊断模块7，失效评估指标6的连接端和故障预测与诊断模块7的连接端双向连接，故障预测与诊断模块7的输出端连接有决策和维修管理模块8，决策和维修管理模块8的输入端连接有地面保障系统9，且地面保障系统9的连接端与地面控制平台1的连接端双向连接，地面保障系统9的输出端与无人机本体2的输入端无线连接，数据收集模块3包括行为控制模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机飞行状态在线监测系统，包括地面控制平台(1)和无人机本体(2)，其特征在于：所述地面控制平台(1)的连接端与无人机本体(2)的连接端双向无线连接，所述地面控制平台(1)和无人机本体(2)的输出端均连接有数据收集模块(3)，所述数据收集模块(3)的输出端连接有数据分析模块(4)，所述数据分析模块(4)的输出端连接有数据挖掘模块(5)，所述数据挖掘模块(5)的输出端分别连接有失效评估指标(6)和故障预测与诊断模块(7)，所述失效评估指标(6)的连接端和故障预测与诊断模块(7)的连接端双向连接，所述故障预测与诊断模块(7)的输出端连接有决策和维修管理模块(8)，所述决策和维修管理模块(8)的输入端连接有地面保障系统(9)，且地面保障系统(9)的连接端与地面控制平台(1)的连接端双向连接，所述地面保障系统(9)的输出端与无人机本体(2)的输入端无线连接，所述数据收集模块(3)包括行为控制模块(31)、角运动监测模块(32)、飞行监测模块(33)、气压监测模块(34)和GNSS模块(35)，所述数据挖掘模块(5)包括姿态控制模块(51)、速度预测模块(52)、位置预测模块(53)和航迹规划模块(54)，所述数据分析模块(4)的分析方法为全面分析法与定量分析法相结合的方法。2.根据权利要求1所述的一种无人机飞行状态在线监测系统，其特征在于：所述行为控制模块(31)为行为控制电路，所述角运动监测模块(32)为陀螺仪，所述飞行监测模块(33)为加速度计，所述气压监测模块(34)为气压计，所述GNSS模块(35)为GNSS天线。3.根据权利要求1所述的一种无人机飞行状态在线监测系统，其特征在于：所述姿态控制模块(51)用于检测无人机本体(2)的行为状态，所述速度预测模块(52)用于检测无人机本体(2)的速度，所述位置预测模块(53)用于检测无人机本体(2)的位置，所述航迹规划模块(54)用于检测无人机本体(2)的航迹。4.根据权利要求1所述的一种无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴恩铭，孙艺东，张超，程争，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：