一种无人机飞行控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种无人机飞行控制系统及方法，涉及无人机控制技术领域，包括：控制终端，用于生成配置有各飞行任务对应的执行位置节点的期望飞行路径；无人机，用于沿期望飞行路径飞行过程中实时调整无人机的飞行参数；在每次到达执行位置节点时，绕点旋转飞行并拍摄多张环境图像；根据各环境图像判断满足对应的飞行任务的执行条件时，执行对应的飞行任务，以及在判断不满足执行条件时，悬停等待并向控制终端发送任务中断信号；在预设时间段内接收到控制终端基于任务中断信号给出的反馈指令时执行反馈指令，以及在未接收到反馈指令时继续朝向目的地飞行。有益效果是有效提升期望飞行路径上的各飞行任务的完成率及时效性，保证飞行控制的稳定性。行控制的稳定性。行控制的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机飞行控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及无人机控制
，尤其涉及一种无人机飞行控制系统及方法。

技术介绍

[0002]无人机是无人驾驶飞机的简称(Unmanned Aerial Vehicle)，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。广义地看也包括临近空间飞行器(20
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100公里空域)，如平流层飞艇、高空气球、太阳能无人机等。
[0003]无人机可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务，现有的无人机在飞行过程中通常需要控制终端实时控制，对操作人员的操作技巧的依赖性较强，但是在无人机执行各种飞行任务过程中，特别是执行路程较远的飞行任务时，可能由于通信中断或者通信信号差等原因无法实现实时控制，造成无人机无法很好完成飞行任务。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种无人机飞行控制系统，包括：
[0005]控制终端，用于根据外部配置的一起始点、一目的地、至少一飞行任务和预先获取的一三维地图生成一期望飞行路径，所述期望飞行路径上配置有各所述飞行任务对应的执行位置节点；
[0006]无人机，包括一飞行控制器，所述飞行控制器通过连接的一通信模块与所述控制终端建立无线通信，所述飞行控制器包括：
[0007]第一控制模块，用于控制所述无人机沿所述通信模块传输的所述期望飞行路径飞行，并在飞行过程中持续获取飞行环境数据，并根据所述飞行环境数据实时调整所述无人机的飞行参数；
[0008]第二控制模块，用于在所述无人机每次到达对应的所述执行位置节点时，控制所述无人机绕点旋转飞行并拍摄得到所述执行位置节点周围的多张环境图像；
[0009]条件判断模块，连接所述第二控制模块，用于在判断各所述环境图像表示满足对应的所述飞行任务的执行条件时，控制所述无人机执行对应的所述飞行任务并在执行完成时继续朝向所述目的地飞行，以及在判断各所述环境图像表示不满足对应的所述飞行任务的执行条件时，控制所述无人机悬停等待，并向所述控制终端发送一任务中断信号；
[0010]第三控制模块，连接所述条件判断模块，用于在所述无人机悬停等待的一预设时间段内接收到所述控制终端基于所述任务中断信号给出的反馈指令时，执行所述反馈指令，以及在所述预设时间段内未接收到所述反馈指令时继续朝向所述目的地飞行。
[0011]优选的，所述三维地图上标注有包含的各障碍物的尺寸数据，所述控制终端包括：
[0012]生成单元，用于根据所述起始点、所述目的地和预先配置的一标准飞行高度于所述三维地图上生成一直线三维路径；
[0013]获取单元，连接所述生成单元，用于由三维地图上依次获取所述直线三维路径途
径的各所述障碍物的所述尺寸数据；
[0014]调整单元，分别连接所述生成单元和所述获取单元，用于在对应的所述尺寸数据表示所述障碍物高于所述标准飞行高度且高度差值大于一预设值时，对所述障碍物对应的路径段进行调整以绕过所述障碍物，以及在所述高度差值不大于所述预设值时，对所述障碍物对应的路径段的所述标准飞行高度进行调整以越过所述障碍物，得到调整后三维路径；
[0015]配置单元，连接所述调整单元，用于获取各所述飞行任务的执行位置节点，并于所述调整后三维路径上配置相应的各所述执行位置节点得到所述期望飞行路径。
[0016]优选的，所述无人机上还配置有多个采集传感器，连接所述飞行控制器；则所述第一控制模块包括：
[0017]第一控制单元，用于控制所述无人机由所述起始点沿所述期望飞行路径飞行，并在飞行过程中检测到所述无人机的飞行姿态发生变化时，控制各所述采集传感器采集得到所述飞行环境数据；
[0018]第一存储单元，用于保存多组标准环境数据，每组所述标准环境数据关联有对应的标准参数；
[0019]第一处理单元，分别连接所述第一控制单元和所述第一存储单元，用于分别计算所述飞行环境数据与各组所述标准环境数据之间的相似度，并选取最高所述相似度的所述标准环境数据对应的所述标准参数作为调整的所述飞行参数；
[0020]所述第一控制单元根据所述飞行参数控制所述无人机飞行。
[0021]优选的，所述第一控制模块还包括一交互单元，分别连接所述第一控制单元和所述第一处理单元，用于每次调整所述飞行参数时，将所述飞行环境数据和调整后的所述飞行参数发送至所述控制终端；
[0022]则所述交互单元还用于根据所述控制终端基于所述飞行环境数据和所述飞行参数给出的参数修正指令对所述飞行参数进行修正得到修正后飞行参数，并将所述修正后飞行参数发送至所述第一控制单元；
[0023]所述第一控制单元根据所述修正后飞行参数控制所述无人机飞行。
[0024]优选的，所述条件判断模块包括：
[0025]图像拼接单元，用于将各所述环境图像进行拼接处理以得到所述执行位置节点周围的一拼接图像；
[0026]第二存储单元，用于保存各所述执行位置节点对应的所述飞行任务的所述执行条件，所述执行条件包括预先配置的若干标准特征以及各所述标准特征的权重；
[0027]特征提取单元，分别连接所述图像拼接单元和所述第二存储单元，用于对所述拼接图像进行特征提取得到相应的若干特征参数，并提取出与对应的所述执行条件中的各所述标准特征具有相同类型的各所述特征参数；
[0028]特征评价单元，分别连接所述第二存储单元和所述特征提取单元，用于分别处理得到提取出的各所述特征参数与对应的所述标准特征之间的匹配比例，并根据所述匹配比例和对应的权重进行加权计算得到一特征评分；
[0029]特征判断单元，连接所述特征评价单元，用于在所述特征评分大于一阈值时，控制所述无人机执行对应的所述飞行任务并在执行完成时继续朝向所述目的地飞行，以及在所
述特征评分不大于所述阈值时，控制所述无人机悬停等待，并向所述控制终端发送所述任务中断信号。
[0030]优选的，所述任务中断信号中包含提取出的各所述特征参数以及对应的所述匹配比例。
[0031]本专利技术还提供一种无人机飞行控制方法，应用于上述的无人机飞行控制系统，所述无人机飞行控制方法包括：
[0032]步骤S1，控制终端根据外部配置的一起始点、一目的地、至少一飞行任务和预先获取的一三维地图生成一期望飞行路径，所述期望飞行路径上配置有各所述飞行任务对应的执行位置节点；
[0033]步骤S2，无人机的飞行控制器控制所述无人机沿所述期望飞行路径飞行，并在飞行过程中持续获取飞行环境数据，并根据所述飞行环境数据实时调整所述无人机的飞行参数；
[0034]步骤S3，所述飞行控制器在所述无人机每次到达对应的所述执行位置节点时，控制所述无人机绕点旋转飞行并拍摄得到所述执行位置节点周围的多张环境图像；
[0035]步骤S4，所述飞行控制器判断各所述环境图像是否表示满足对应的所述飞行任本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机飞行控制系统，其特征在于，包括：控制终端，用于根据外部配置的一起始点、一目的地、至少一飞行任务和预先获取的一三维地图生成一期望飞行路径，所述期望飞行路径上配置有各所述飞行任务对应的执行位置节点；无人机，包括一飞行控制器，所述飞行控制器通过连接的一通信模块与所述控制终端建立无线通信，所述飞行控制器包括：第一控制模块，用于控制所述无人机沿所述通信模块传输的所述期望飞行路径飞行，并在飞行过程中持续获取飞行环境数据，并根据所述飞行环境数据实时调整所述无人机的飞行参数；第二控制模块，用于在所述无人机每次到达对应的所述执行位置节点时，控制所述无人机绕点旋转飞行并拍摄得到所述执行位置节点周围的多张环境图像；条件判断模块，连接所述第二控制模块，用于在判断各所述环境图像表示满足对应的所述飞行任务的执行条件时，控制所述无人机执行对应的所述飞行任务并在执行完成时继续朝向所述目的地飞行，以及在判断各所述环境图像表示不满足对应的所述飞行任务的执行条件时，控制所述无人机悬停等待，并向所述控制终端发送一任务中断信号；第三控制模块，连接所述条件判断模块，用于在所述无人机悬停等待的一预设时间段内接收到所述控制终端基于所述任务中断信号给出的反馈指令时，执行所述反馈指令，以及在所述预设时间段内未接收到所述反馈指令时继续朝向所述目的地飞行。2.根据权利要求1所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述三维地图上标注有包含的各障碍物的尺寸数据，所述控制终端包括：生成单元，用于根据所述起始点、所述目的地和预先配置的一标准飞行高度于所述三维地图上生成一直线三维路径；获取单元，连接所述生成单元，用于由三维地图上依次获取所述直线三维路径途径的各所述障碍物的所述尺寸数据；调整单元，分别连接所述生成单元和所述获取单元，用于在对应的所述尺寸数据表示所述障碍物高于所述标准飞行高度且高度差值大于一预设值时，对所述障碍物对应的路径段进行调整以绕过所述障碍物，以及在所述高度差值不大于所述预设值时，对所述障碍物对应的路径段的所述标准飞行高度进行调整以越过所述障碍物，得到调整后三维路径；配置单元，连接所述调整单元，用于获取各所述飞行任务的执行位置节点，并于所述调整后三维路径上配置相应的各所述执行位置节点得到所述期望飞行路径。3.根据权利要求1所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述无人机上还配置有多个采集传感器，连接所述飞行控制器；则所述第一控制模块包括：第一控制单元，用于控制所述无人机由所述起始点沿所述期望飞行路径飞行，并在飞行过程中检测到所述无人机的飞行姿态发生变化时，控制各所述采集传感器采集得到所述飞行环境数据；第一存储单元，用于保存多组标准环境数据，每组所述标准环境数据关联有对应的标准参数；第一处理单元，分别连接所述第一控制单元和所述第一存储单元，用于分别计算所述飞行环境数据与各组所述标准环境数据之间的相似度，并选取最高所述相似度的所述标准
环境数据对应的所述标准参数作为调整的所述飞行参数；所述第一控制单元根据所述飞行参数控制所述无人机飞行。4.根据权利要求3所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述第一控制模块还包括一交互单元，分别连接所述第一控制单元和所述第一处理单元，用于每次调整所述飞行参数时，将所述飞行环境数据和调整后的所述飞行参数发送至所述控制终端；则所述交互单元还用于根据所述控制终端基于所述飞行环境数据和所述飞行参数给出的参数修正指令对所述飞行参数进行修正得到修正后飞行参数，并将所述修正后飞行参数发送至所述第一控制单元；所述第一控制单元根据所述修正后飞行参数控制所述无人机飞行。5.根据权利要求1所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述条件判断模块包括：图像拼接单元，用于将各所述环境图像进行拼接处理以得到所述执行位置节点周围的一拼接图像；第二存储单元，用于保存各所述执行位置节点对应的所述飞行任务的所述执行条件，所述执行条件包括预先配置的若干标准特征以及各所述标准特征的权重；特征提取单元，分别连接所述图像拼接单元和所述第二存储单元，用于对所述拼接图像进行特征提取得到相应的若干特征参数，并提取出与对应的所述执行条件中的各所述标准特征具有相同类型的各所述特征参数；特征评价单元，分别连接所述第二存储单元和所述特征提取单元，用于分别处理得到提取出的各所述特征参数与对应的所述标准特征之间的匹配比例，并根据所述匹配比例和对应的权重进行加权计算得到一特征评分；特征判断单元，连接所述特征评价单元，用于在所述特征评分大于一阈值时，控制所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡健，张锴成，
申请(专利权)人：上海市格致中学，
类型：发明
国别省市：