CN104898653B - 一种飞行控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种飞行控制系统，包括：输电线路模型、无人机模型、任务设备吊舱模型、任务设备视场模型和控制单元；输电线路模型构建所述无人机模型飞行的三维环境；无人机模型依据真实无人机的飞行参数，在所述三维环境中与所述真实无人机进行同步飞行运动；任务设备吊舱模型设置在无人机模型上，与真实摄像设备进行同步运动；任务设备视场模型构建与真实摄像设备相适配的拍摄视场；控制单元依据所述无人机模型、任务设备吊舱模型和任务设备视场模型在所述三维环境中的运行状态，对所述无人机进行控制。本申请中通过构建无人机飞行的三维环境，在所述三维环境中直观的观察无人机飞行过程中的各个参数，及时的对无人机的飞行状态进行调整。

Description

一种飞行控制系统

技术领域

本申请涉及无人机电力巡线领域，特别涉及一种飞行控制系统。

背景技术

利用无人机进行电力巡线是近些年来诸多科研机构致力探索的重要课题，应用无人机进行电力巡线作业通常在现场操作完成，无法实现对无人机的远程飞行控制。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种飞行控制系统，用于对无人机进行控制。

为了解决上述问题，本申请公开了一种飞行控制系统，包括：

输电线路模型、无人机模型、任务设备吊舱模型、任务设备视场模型和控制单元；

所述输电线路模型用于构建所述无人机模型飞行的三维环境；

所述无人机模型用于依据真实无人机的飞行参数，在所述三维环境中与所述真实无人机进行同步飞行运动；

所述任务设备吊舱模型设置在所述无人机模型上，用于依据真实摄像设备的运动参数，与所述真实摄像设备进行同步运动；

所述任务设备视场模型用于依据真实摄像设备的工作参数，构建与所述真实摄像设备相适配的拍摄视场；

所述控制单元用于，依据所述无人机模型、任务设备吊舱模型和任务设备视场模型在所述三维环境中的运行状态，对所述无人机进行控制。

上述的系统，优选的，所述输电线路模型通过激光扫描仪获取输电线路的三维模型数据，依据所述三维模型数据构建输电线路的三维地貌图形和塔杆三维图形。

上述的系统，优选的，所述输电线路模型通过差分GPS获取输电线路中各个部件组成的坐标。

上述的系统，优选的，还包括：

通信接口单元，用于实时获取所述无人机飞行过程中的各种参数；

驱动接口单元，用于依据所述通信接口获取的无人机飞行过程中的各种参数，相对应的控制所述无人机模型、任务设备吊舱模型和任务设备视场模型进行相应的运动。

上述的系统，优选的，所述输电线路模型构建的所述无人机模型飞行的三维环境与真实无人机的飞行地理信息的缩放比例为1:2000。

上述的系统，优选的，所述无人机模型为旋翼无人机或固定翼无人机；所述无人机模型在所述三维环境中做矢量运动。

上述的系统，优选的，所述任务设备吊舱模型为球型模型，所述任务设备吊舱模型的转动范围为水平360度，垂直+20度～-60度。

上述的系统，优选的，所述任务设备视场模型为摄像机视场模型或相机视场模型；

所述任务设备视场模型的视线依据所述任务设备吊舱模型的设备架的偏转角度进行偏转；

所述任务设备视场模型的视距依据所述任务设备的焦距变化进行调整。

上述的系统，优选的，所述无人机模型具有模拟飞行和监控飞行两种工作状态；

所述任务设备吊舱模型具有模拟运动和监控运动两种工作状态；

所述任务设备视场模型具有模拟拍摄和监控拍摄两种工作状态。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：

在本申请中公开了一种飞行控制系统，包括：输电线路模型、无人机模型、任务设备吊舱模型、任务设备视场模型和控制单元；所述输电线路模型用于构建所述无人机模型飞行的三维环境；所述无人机模型用于依据真实无人机的飞行参数，在所述三维环境中与所述真实无人机进行同步飞行运动；所述任务设备吊舱模型设置在所述无人机模型上，用于依据真实摄像设备的运动参数，与所述真实摄像设备进行同步运动；所述任务设备视场模型用于依据真实摄像设备的工作参数，构建与所述真实摄像设备相适配的拍摄视场；所述控制单元用于，依据所述无人机模型、任务设备吊舱模型和任务设备视场模型在所述三维环境中的运行状态，对所述无人机进行控制。本申请中通过构建无人机飞行的三维环境，在所述三维环境中直观的观察无人机飞行过程中的各个参数，及时的对无人机的飞行状态进行调整。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一种飞行控制系统的结构示意图；

图2是本申请的飞行控制系统的应用场景图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请可用于众多通用或专用的计算装置环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器装置、包括以上任何装置或设备的分布式计算环境等等。

本申请提供了一种飞行控制系统，其结构示意图如图1所示，包括：

输电线路模型101、无人机模型102、任务设备吊舱模型103、任务设备视场模型104和控制单元105；

所述输电线路模型101用于构建所述无人机模型102飞行的三维环境；

所述无人机模型102用于依据真实无人机的飞行参数，在所述三维环境中与所述真实无人机进行同步飞行运动；

所述任务设备吊舱模型103设置在所述无人机模型上，用于依据真实摄像设备的运动参数，与所述真实摄像设备进行同步运动；

所述任务设备视场模型104用于依据真实摄像设备的工作参数，构建与所述真实摄像设备相适配的拍摄视场；

所述控制单元105用于，依据所述无人机模型102、任务设备吊舱模型103和任务设备视场模型104在所述三维环境中的运行状态，对所述无人机进行控制。

本申请中通过构建无人机飞行的三维环境，在所述三维环境中直观的观察无人机飞行过程中的各个参数，及时的对无人机的飞行状态进行调整。

本申请实施例提供的飞行控制系统，所述输电线路模型可以构建所述输电线路的三维真像图，通过构建三维真像图，所述输电线路三维真像图用于展示无人机飞行环境信息，无人机模型用于同步显示真实无人机飞行状态；任务设备吊舱模型用于同步显示真实吊舱的工作状态，任务设备视场模型用于同步显示摄像机/单反相机拍摄视线方向和视距。实现了无人机电力巡线全过程的三维可视化，解决了无人机电力巡线过程中实时可视化监控的具体问题

本申请实施例提供的系统中，输电线路三维真像图具有与真实输电线路相同的地貌特征，以及与其精密匹配的地理位置信息，无人机模型运动姿态能够与真实无人机保持同步运动，任务吊舱模型运动状态能够与真实吊舱保持同步，任务设备视场模型能够反映出真实摄像机/单反相机实际拍摄的方位及距离。

本申请实施例中，所述输电线路模型通过激光扫描仪获取输电线路的三维模型数据，依据所述三维模型数据构建输电线路的三维地貌图形和塔杆三维图形。

所述输电线路模型通过差分GPS获取输电线路中各个部件组成的坐标。

本申请实施例提供的飞行控制系统中，还包括：

通信接口单元，用于实时获取所述无人机飞行过程中的各种参数；

驱动接口单元，用于依据所述通信接口获取的无人机飞行过程中的各种参数，相对应的控制所述无人机模型、任务设备吊舱模型和任务设备视场模型进行相应的运动。

本申请实施例提供的飞行控制系统中，所述无人机模型、任务设备吊舱模型和任务设备视场模型可以分别单独具有通信接口和驱动接口，也可以共用通信接口和驱动接口。

本申请实施例中，所述通信接口采用RS232或RS422通信协议。

本申请实施例提供的飞行控制系统中，所述输电线路模型构建的所述无人机模型飞行的三维环境与真实无人机的飞行地理信息的缩放比例为1:2000。

所述无人机模型为旋翼无人机或固定翼无人机；所述无人机模型在所述三维环境中做矢量运动。

所述任务设备吊舱模型为球型模型，所述任务设备吊舱模型的转动范围为水平360度，垂直+20度～-60度。

所述任务设备视场模型为摄像机视场模型或相机视场模型；

所述任务设备视场模型的视线依据所述任务设备吊舱模型的设备架的偏转角度进行偏转；

所述任务设备视场模型的视距依据所述任务设备的焦距变化进行调整。

所述无人机模型具有模拟飞行和监控飞行两种工作状态；

所述任务设备吊舱模型具有模拟运动和监控运动两种工作状态；

所述任务设备视场模型具有模拟拍摄和监控拍摄两种工作状态

所述输电线路三维真线图与真实地理信息比例为1:2000。

所述无人机三维仿真模型包括旋翼无人机和固定翼无人机，无人机三维模型能够在三维真像图环境中做矢量运动。

所述任务吊舱三维模型为球型，能够在水平360°，和垂直+20°～-60°范围内受控转动。

所述任务设备视场三维模型包括摄像机和单反相机视场模型，其视线偏转受吊舱的设备架偏转角度控制，其视距受设备焦距变化控制。

本申请实施例提供的飞行控制系统中，输电线路三维真像图包括图像层和数据层，图像层反映真实地形地貌，数据层标定目标地理位置信息。

无人机模型具有模拟飞行和监控飞行两种工作状态，模拟飞行是指没有真实无人机飞行参数信号接入情况下，无人机模型利用控制器输入的模拟飞行参数进行仿真模拟飞行，监控飞行指在真实无人机飞行参数信号接入的情况下，无人机模型与真实无人机同步飞行。

任务设备吊舱模型具有模拟运动和监控运动两种工作状态，模拟运动是指没有真实吊舱运动参数信号接入情况下，吊舱模型利用控制器输入的模拟运动参数进行仿真模拟运动，监控运动指在真实吊舱运动参数信号接入的情况下，吊舱模型与真实吊舱同步运动。

任务设备三维视场模型具有模拟拍摄和监控拍摄两种工作状态，模拟拍摄是指没有摄像机/单反相机控制参数信号接入情况下，任务设备视场模型利用模拟控制器输入的模拟拍摄控制信号进行仿真模拟拍摄，监控拍摄指在真实摄像机/单反相机控制参数信号接入的情况下，任务设备视场模型与真实摄像机/单反相机视场同步变化。

结合图2，图2示出了本申请飞行控制系统的应用场景图，图2中，所述飞行控制系统，包括：

输电线路三维真像图11、无人机模型12、任务设备吊舱模型13、任务设备视场模型14。

其中，输电线路三维真像图包括三维地貌111和三维杆塔112。

本申请实施例提供的飞行控制系统，通过激光扫描数据获得输电线路三维真像图，通过差分GPS获得输电线路精确地理坐标信息，实现了输电线路的精确建模，解决了无人机巡线远程监控缺少精确参考环境信息的问题。

无人机模型能够在输电线路三维真像图环境中模拟飞行和监控飞行。

模拟飞行利用系统编制的无人机模拟飞行控制器实现，监控飞行通过真实无人机实时回传飞行参数数据实现。

任务设备吊舱模型能够在输电线路三维真像图环境中模拟工作和监控工作。

模拟工作利用系统编制的吊舱模拟控制器实现，监控飞行通过真实吊舱实时回传工作参数数据实现。

进一步的，无人机电力巡线三维可视化飞行控制系统还包括：摄像机/单反相机视场三维仿真模型。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本申请所提供的一种飞行控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种飞行控制系统，其特征在于，包括：

输电线路模型、无人机模型、任务设备吊舱模型、任务设备视场模型和控制单元；

所述输电线路模型用于构建所述无人机模型飞行的三维环境；

所述无人机模型用于依据真实无人机的飞行参数，在所述三维环境中与所述真实无人机进行同步飞行运动；

所述任务设备吊舱模型设置在所述无人机模型上，用于依据真实摄像设备的运动参数，与所述真实摄像设备进行同步运动；

所述任务设备视场模型用于依据真实摄像设备的工作参数，构建与所述真实摄像设备相适配的拍摄视场；

所述控制单元用于，依据所述无人机模型、任务设备吊舱模型和任务设备视场模型在所述三维环境中的运行状态，对所述无人机进行控制；

所述输电线路模型通过激光扫描仪获取输电线路的三维模型数据，依据所述三维模型数据构建输电线路的三维地貌图形和塔杆三维图形；

所述输电线路模型通过差分GPS获取输电线路中各个部件组成的坐标；

还包括：

通信接口单元，用于实时获取所述无人机飞行过程中的各种参数；

驱动接口单元，用于依据所述通信接口获取的无人机飞行过程中的各种参数，相对应的控制所述无人机模型、任务设备吊舱模型和任务设备视场模型进行相应的运动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输电线路模型构建的所述无人机模型飞行的三维环境与真实无人机的飞行地理信息的缩放比例为1:2000。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无人机模型为旋翼无人机或固定翼无人机；所述无人机模型在所述三维环境中做矢量运动。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述任务设备吊舱模型为球型模型，所述任务设备吊舱模型的转动范围为水平360度，垂直+20度～-60度。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述任务设备视场模型为摄像机视场模型或相机视场模型；

所述任务设备视场模型的视线依据所述任务设备吊舱模型的设备架的偏转角度进行偏转；

所述任务设备视场模型的视距依据所述任务设备的焦距变化进行调整。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无人机模型具有模拟飞行和监控飞行两种工作状态；

所述任务设备吊舱模型具有模拟运动和监控运动两种工作状态；

所述任务设备视场模型具有模拟拍摄和监控拍摄两种工作状态。