一种基于PWM的无人机自动取证控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PWM的无人机自动取证控制系统及其方法，具体涉及无人机控制领域，包括无人机飞行区域划分模块、无人机信息采集模块、无人机信息预处理模块、无人机信息处理模块、无人机信息动态控制模块、无人机信息分析模块、无人机信息评估模块、无人机信息数据库模块。本发明专利技术通过采集目标无人机飞行区域各监测子区域的状态参数值，将数据进行处理分析后无人机控制安全评估系数，对比分析后进行对应的处理，同时实时反馈无人机飞行存在异常风险、能源使用存在异常、所处环境存在异常，帮助操作人员对无人机飞行参数进行相应的调整，实现无人机控制系统的高效性、准确性和安全性，保障无人机控制系统的正常运行和无人机的安全飞行。的安全飞行。的安全飞行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PWM的无人机自动取证控制系统及其方法


[0001]本专利技术涉及无人机控制
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于PWM的无人机自动取证控制系统及其方法。

技术介绍

[0002]PWM
‑‑
脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形，PWM控制技术广泛应用在测量、通信、功率控制与变换的许多领域中，在无人机控制系统应用中，无人机系统具备环境感知能力和态势认知能力，可以在人们到达不了的环境下对目标进行感知和识别，自主能力高，可以在复杂环境下自我决策，对目标进行精准的定位，进而完成无人机自动取证任务，实现无人机控制系统的高效性、准确性和安全性。
[0003]但是其在实际使用时，仍旧存在一些缺点，如现有的无人机控制系统处于半智能化系统，无法对无人机飞行的性能、影响信号接收因素及姿态的调节做出合理的处理分析，进而影响无人机在飞行的过程中根据环境的不同进行优化和参数的调整；
[0004]对无人机的合理控制能够有效地识别和规避一些特殊的障碍，以提高无人机的飞行效率，但是对于没有无人机操作经验的操作人员首次使用无人机是有一定的复杂性，无法保障系统的正常运行和无人机的安全飞行，而通过传感器采集无人机的飞行数据进行处理和分析，实时准确的将监测数据反馈给操作端，操作人员在运行范围内进行调整。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种基于PWM的无人机自动取证控制系统及其方法，用于解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]无人机飞行区域划分模块：用于获取目标无人机飞行区域，将目标无人机飞行区域按照等面积划分方式划分为各监测子区域，并将目标无人机飞行区域各监测子区域依次标记为1、2
……
n。
[0008]无人机信息采集模块：用于采集目标无人机飞行区域各监测子区域的状态参数值。
[0009]所述无人机信息采集模块包括无人机飞行性能采集单元，无人机信号安全采集单元及飞行环境采集单元。
[0010]无人机信息预处理模块：用于接收无人机信息采集模块传输的状态参数值，消除数据中的异常值，计算出各单元的权重。
[0011]无人机信息处理模块：用于接收无人机信息预处理模块传输的数据信息，通过无人机飞行时速、无人机飞行调整时速及无人机飞行高度，计算得出无人机飞行性能调节指数，通过无人机电池电量和无人机电池电压计算得出无人机信号安全影响指数，通过环境空气压力、风速计算得出飞行姿态调节指数。
[0012]无人机信息动态控制模块：用于提取目标无人机飞行区域各监测子区域的无人机
飞行性能调节指数、无人机信号安全影响指数及飞行姿态调节指数，分别分析对应的变化波动，通过终端进行无人机自动取证的动态控制。
[0013]所述无人机信息动态控制模块包括无人机飞行性能控制单元、无人机信号安全控制单元及飞行环境控制单元。
[0014]无人机信息分析模块：用于接收无人机信息处理模块传输的数据信息，通过无人机飞行性能调节指数、无人机信号安全影响指数及飞行姿态调节指数计算得出无人机控制安全评估系数。
[0015]无人机信息评估模块：用于获取目标无人机飞行区域各监测子区域的无人机控制安全评估系数，与预设的无人机控制安全评估系数进行对比，若大于预设的无人机控制安全评估系数，则说明无人机在自动取证飞行过程中出现控制异常情况，应立即将异常区域进行编号显示，并将处理措施发送至管理终端，反之则说明无人机安全飞行，无异常风险。
[0016]无人机信息数据库模块：用于储存目标无人机飞行区域各监测子区域采集到的状态参数值和历史无人机控制安全评估系数。
[0017]所述无人机飞行区域划分模块的具体划分方式为：
[0018]将无人机自动取证飞行区域确定为目标区域，将目标区域按照等面积划分方式划分为各监测子区域，划分区域不少于两份，并将目标无人机飞行区域各监测子区域依次标记为1、2
……
n。
[0019]所述无人机信息采集模块的具体采集方式为：
[0020]无人机飞行性能采集单元：通过设置传感器，采集目标无人机飞行区域各监测子区域的无人机飞行时速、无人机飞行调整时速及无人机飞行高度，分别标记为xv
i
、xt
i
、xh
i
，其中i＝1、2
……
n，i表示为第i个监测子区域编号。
[0021]无人机信号安全采集单元：通过设置传感器，采集目标无人机飞行区域各监测子区域的无人机电池电量和无人机电池电压，分别标记为al
i
、ay
i
，其中i＝1、2
……
n，i表示为第i个监测子区域编号。
[0022]飞行环境采集单元：通过设置传感器，采集目标无人机飞行区域各监测子区域的环境空气压力、风速，分别标记为hp
i
、hv
i
，其中i＝1、2
……
n，i表示为第i个监测子区域编号。
[0023]所述无人机信息预处理模块具体为：
[0024]将目标无人机飞行区域各监测子区域采集的状态参数值代入公式：其中k为权重系数，k的计算公式为
[0025]所述无人机信息处理模块具体为：
[0026]所述无人机飞行性能调节指数计算公式为：
[0027]其中α表示为无人机飞行性能调节指数，xv表示为无人机飞行时速，xt表示为无人机飞行调整时速，x
预
表示为预设的无人机时速调整范围，xh表示为无人机飞行高度，xh
预
表示为预设的无人机飞行高度，λ1、λ2分别表示为无人机飞行时速、无人机飞行高度的其他影响因子。
[0028]所述无人机信号安全影响指数计算公式为：
[0029]其中β表示为无人机信号安全影响指数，al表示为无人机电池电量，al
预
表示为预设的无人机电池电量，ay表示为无人机电池电压，ay
预
表示为预设的无人机电池电压，μ1、μ2分别表示为无人机电池、电压的其他影响因子。
[0030]所述飞行姿态调节指数计算公式为：
[0031]其中γ表示为飞行姿态调节指数，e表示为自然常数，hp表示为环境空气压力，hp
标
表示为标准状态下环境空气压力，hv表示为风速，hv
标
表示为标准状态下风速，ε1、ε2分别表示为环境空气压力、风速的其他影响因子。
[0032]所述无人机信息动态控制模块具体为：
[0033]无人机飞行性能控制单元：用于提取目标无人机飞行区域各监测子区域的无人机飞行性能调节指数，得到目标无人机飞行区域各监测子区域的无人机飞行性能变化波动调节指数公式：若目标无人机飞行区域各监测子区域的ω
αi
>Δω
αi...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PWM的无人机自动取证控制系统，其特征在于，包括：无人机飞行区域划分模块：用于获取目标无人机飞行区域，将目标无人机飞行区域按照等面积划分方式划分为各监测子区域，并将目标无人机飞行区域各监测子区域依次标记为1、2
……
n；无人机信息采集模块：用于采集目标无人机飞行区域各监测子区域的状态参数值；所述无人机信息采集模块包括无人机飞行性能采集单元，无人机信号安全采集单元及飞行环境采集单元；无人机信息预处理模块：用于接收无人机信息采集模块传输的状态参数值，消除数据中的异常值，计算出各单元的权重；无人机信息处理模块：用于接收无人机信息预处理模块传输的数据信息，通过无人机飞行时速、无人机飞行调整时速及无人机飞行高度，计算得出无人机飞行性能调节指数，通过无人机电池电量和无人机电池电压计算得出无人机信号安全影响指数，通过环境空气压力、风速计算得出飞行姿态调节指数；无人机信息动态控制模块：用于提取目标无人机飞行区域各监测子区域的无人机飞行性能调节指数、无人机信号安全影响指数及飞行姿态调节指数，分别分析对应的变化波动，通过终端进行无人机自动取证的动态控制；所述无人机信息动态控制模块包括无人机飞行性能控制单元、无人机信号安全控制单元及飞行环境控制单元；无人机信息分析模块：用于接收无人机信息处理模块传输的数据信息，通过无人机飞行性能调节指数、无人机信号安全影响指数及飞行姿态调节指数计算得出无人机控制安全评估系数；无人机信息评估模块：用于获取目标无人机飞行区域各监测子区域的无人机控制安全评估系数，与预设的无人机控制安全评估系数进行对比，若大于预设的无人机控制安全评估系数，则说明无人机在自动取证飞行过程中出现控制异常情况，应立即将异常区域进行编号显示，并将处理措施发送至管理终端，反之则说明无人机安全飞行，无异常风险；无人机信息数据库模块：用于储存目标无人机飞行区域各监测子区域采集到的状态参数值和历史无人机控制安全评估系数。2.根据权利要求1所述的一种基于PWM的无人机自动取证控制系统，其特征在于：所述无人机飞行区域划分模块的具体划分方式为：将无人机自动取证飞行区域确定为目标区域，将目标区域按照等面积划分方式划分为各监测子区域，划分区域不少于两份，并将目标无人机飞行区域各监测子区域依次标记为1、2
……
n。3.根据权利要求1所述的一种基于PWM的无人机自动取证控制系统，其特征在于：所述无人机信息采集模块的具体采集方式为：无人机飞行性能采集单元：通过设置传感器，采集目标无人机飞行区域各监测子区域的无人机飞行时速、无人机飞行调整时速及无人机飞行高度，分别标记为xv
i
、xt
i
、xh
i
，其中i＝1、2
……
n，i表示为第i个监测子区域编号；无人机信号安全采集单元：通过设置传感器，采集目标无人机飞行区域各监测子区域的无人机电池电量和无人机电池电压，分别标记为al
i
、ay
i
，其中i＝1、2
……
n，i表示为第i
个监测子区域编号；飞行环境采集单元：通过设置传感器，采集目标无人机飞行区域各监测子区域的环境空气压力、风速，分别标记为hp
i
、hv
i
，其中i＝1、2
……
n，i表示为第i个监测子区域编号。4.根据权利要求1所述的一种基于PWM的无人机自动取证控制系统，其特征在于：所述无人机信息预处理模块具体为：将目标无人机飞行区域各监测子区域采集的状态参数值代入公式：其中k为权重系数，k的计算公式为5.根据权利要求1所述的一种基于PWM的无人机自动取证控制系统，其特征在于：所述无人机信息处理模块具体为：所述无人机飞行性能调节指数计算公式为：其中α表示为无人机飞行性能调节指数，xv表示为无人机飞行时速，xt表示为无人机飞行调整时速，x
预
表示为预设的无人机时速调整范围，xh表示为无人机飞行高度，xh
预
表示为预设的无人机飞行高度，λ1、λ2分别表示为无人机飞行时速、无人机飞行高度的其他影响因子；所述无人机信号安全影响指数计算公式为：其中β表示为无人机信号安全影响指数，al表示为无人机电池电量，al
预
表示为预设的无人机电池电量，ay表示为无人机电池电压，ay
预
表示为预设的无人机电池电压，μ1、μ2分别表示为...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭良超，
申请(专利权)人：郑州豫超电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：