CN105118220B - 一种无人飞行器温度预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人飞行器温度预警系统及方法，属于无人机领域。该系统包括无人飞行器和飞控台、信号处理模块、数据通信模块，无人飞行器包括温度检测模块和飞行控制模块，飞控台包括预警模块，温度检测模块检测环境温度；飞行控制模块采集温度信息，控制飞行；信号处理模块对温度信息进行处理，判断所处的预设温度范围，并将判断结果发送给预警模块；预警模块适用于根据判断结果，发出相应的控制信息。本发明采用温度传感器来预先感知周边环境条件，从而通过无线方式给予飞手提醒；针对不同的温度范围给出不同的飞行器管理策略，进一步降低了飞行风险，并提高了在安全距离范围内航拍现场图像的清晰度。

Description

一种无人飞行器温度预警系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人飞行器温度预警系统及方法。

背景技术

当前无人飞行器应用的场景越来越丰富，尤其包括对于灾害现场的侦测，由于往往这些地方很难由工作人员亲身进入进行调查，因此，采用无人飞行器进行飞行调查，是一种很好的选择。

例如：申请号为201020634765.8、发明名称为《森林防火无人机预警装置》的中国实用新型公开了一种森林防火无人机预警装置，包括单片机、三轴陀螺、图像、光、烟、温度、红外传感器。所述无人机作为当前林火监测手段的有力补充，能够在森林防火和森林消防等方面得到长久的发展。

再例如，申请号为201210248510.1、发明名称为《一种管式发射灭火无人机及灭火控制方法》的中国发明专利申请公开一种管式发射灭火无人机及灭火控制方法，包括：动力系统、摄像头或探测及制导飞行控制组件、折叠前翼组件、灭火剂及抛撒装置、折叠后翼组件、折叠尾翼组件；管式发射灭火无人机折叠后放入管式发射组件内。本发明有四种灭火控制方法，能够快速准确的应对多种高层建筑火情，具有成本低、命中精度高、使用灵活、次生损伤可控等优点。

但是，现有技术中，均是利用无人飞行器监控是否发生火灾、以及如何利用无人飞行器辅助灭火。由于无人飞行器属于精密的电子设备，在高温环境下工作，存在故障风险，因此，无人飞行器在接近高温或者低温环境时，应该能够提供报警功能，当无人飞行器进入无法工作的温度环境时，存在较高风险，应该及时向飞手提供报警。

以山林大火的火场举例，飞手想控制无人飞行器尽可能接近火场中心，去获取更多的信息，以便于抗灾救险。但是飞手往往顾虑到无人飞行器本身不能工作于高温环境下，甚至在高温环境下，可能部分器件失灵而导致无人飞行器坠毁。再例如，无人飞行器在穿过含过冷水滴的云层时，许多部件都可能出现结冰，如机翼、尾翼的前缘、螺旋桨、旋翼叶片、发动机进气口、空速管、挡风玻璃等。

但是，现有的无人飞行器控制方式，往往是靠飞手根据其经验来做估算，判断究竟能够飞到何种相对距离来实现对火场的侦测。那么保守型的飞手，就可能远远的拍摄些照片就返回，这样信息的准确性不够；而激进型的飞手，可能愿意冒险飞得更近去采集图像，但是，对应地也增加飞行器坠毁的可能性。

在某些情况下，温度还会影响无人飞行器的工作，比如在山林大火监测的现场，飞手想操控无人飞行器尽可能接近火场去获取第一手信息，但是如何判断一个安全的观察距离，是个问题。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种无人飞行器温度预警系统及方法，能够实现无人飞行器在航拍时既处于安全距离范围内，又能获得尽可能距离灾害现场近的清晰航拍图像，并且这种操作不是基于操作人员的经验而是智能、自动、实时实现的，尤其适于使用在山林失火的火场监测、再比如近期天津发生化学品爆炸后的火场监测等。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种无人飞行器温度预警系统，包括无人飞行器和飞控台、信号处理模块、数据通信模块，所述无人飞行器和所述飞控台通过所述数据通信模块能够双向通信，所述无人飞行器进一步包括温度检测模块和飞行控制模块，所述飞控台进一步包括预警模块，所述飞行控制模块分别与所述温度检测模块和所述数据通信模块连接，所述数据通信模块分别与所述预警模块和所述信号处理模块连接，其中，

所述温度检测模块适用于检测所述无人飞行器的环境温度；

所述飞行控制模块适用于采集所述温度信息，控制所述无人飞行器的飞行；

所述信号处理模块适用于对所述温度信息进行处理，判断所述温度信息处于的预设温度范围，并将所述判断结果发送给所述预警模块；

所述预警模块适用于根据所述判断结果，发出相应的控制信息。

进一步的，还包括存储模块，所述存储模块与所述信号处理模块连接，所述存储模块适用于存储预先设置的所述无人飞行器的温度范围和/或预设温度阈值，其中，所述预设温度范围包括第一预设温度范围、第二预设温度范围和第三预设温度范围；所述预设温度阈值包括高温预警阈值和低温预警阈值。

进一步的，所述预警模块包括高温预警触发器和低温预警触发器，其中，

所述高温预警触发器适用于在所述无人飞行器的温度超过所述高温预警阈值时，发出高温预警信号；

所述低温预警触发器适用于在所述无人飞行器的温度低于所述低温预警阈值时，发出低温预警信号。

进一步的，所述无人飞行器还包括图像传感模块，所述图像传感模块连接所述飞行控制模块和所述数据通信模块，其适用于采集所述无人飞行器周围环境图像和/或视频信息，并发送至所述飞控台。

进一步的，所述飞控台还包括显示设备，所述显示设备连接所述预警模块和所述数据通信模块，其适用于显示所述温度信息和/或预警信息。

根据本发明的另一个方面，提供了一种无人飞行器温度预警方法，包括以下步骤：

检测无人飞行器的环境温度；

根据所述温度信息，判断所处的预设温度范围；

根据所述判断结果，给出相应的控制信息。

进一步的，所述检测无人飞行器的环境温度步骤之前，还包括预设步骤，具体包括：

预先设置所述无人飞行器的温度范围和/或预设温度阈值，其中，所述预设温度范围包括第一预设温度范围、第二预设温度范围和第三预设温度范围，所述预设温度阈值包括高温预警阈值和低温预警阈值；

将所述预设温度范围和/或预设温度阈值存储。

进一步的，所述根据所述判断结果，给出相应的控制信息步骤，具体包括：

当所述无人飞行器的温度超过所述高温预警阈值时，发出高温预警信号；

当所述无人飞行器的温度低于所述低温预警阈值时，发出低温预警信号。

进一步的，还包括强制返航步骤，即当所述无人飞行器的温度处于所述第三预设温度范围时，发出强制返航指令，控制所述无人飞行器安全返航。

进一步的，还包括航拍步骤，即当所述无人飞行器的温度处于所述第一预设温度范围时，发出航拍指令，控制所述无人飞行器航拍图像和/或录制视频。

本发明公开了一种无人飞行器温度预警系统及方法，采用温度传感器来预先感知周边环境条件，从而通过无线方式给予飞手提醒。对于飞手而言，即使是远程控制无人飞行器，也能利用飞行器所给出的温度警示信息，有效的规避飞行器飞行的温度安全隐患。另一方面，本发明针对不同的温度范围给出不同的飞行器管理策略，进一步降低了飞行风险，并提高了在安全距离范围内航拍现场图像的清晰度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例一的无人飞行器温度预警系统结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例二的无人飞行器温度预警系统结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例三的无人飞行器温度预警方法流程图；

图4示出了根据本发明实施例四的无人飞行器温度预警方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

无人飞行器简称“无人机”，英文缩写为“UAV(unmanned aerial vehicle)”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。近年来，随着传感器工艺的提高、微处理器技术的进步、动力装置的改善以及电池续航能力的增加，使其在军事、民用方面的用途不断高速拓展，无人机市场具有广阔前景。

本发明实施例中优选的无人机为多旋翼无人飞行器(或称为多旋翼飞行器)，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六的无人飞行器。优选的，机身由碳纤维材料制成，在满足较高使用强度和刚度的前提下，可大幅减轻机身的重量，从而降低多旋翼无人飞行器的动力需求以及提高多旋翼无人飞行器的机动性。当然，在本发明的其他实施例中，机身还可以由塑料或者其他任意使用的材料制成。机身上设有多个相对于所述机身中的对称平面呈对称分布的浆臂，每一个浆臂远离所述机身的一端设有桨叶组件，所述桨叶组件包括安装在所述浆臂上的电机和连接在所述电机的输出轴上的桨叶，每一片桨叶的旋转轴线均位于同一圆柱面上。

本发明技术方案采用的无人机主要是指小、微型多旋翼无人飞行器，这种无人飞行器体积小、成本低、飞行稳定性较好，飞行成本低等。本发明使用的飞行器，典型的以四轴多旋翼飞行器为代表。

实施例一、一种无人飞行器温度预警系统。

现有技术中，应用无人机对灾害现场的侦测还处于比较初级的阶段，因此在远远取得俯视航拍场景就已经满足了，并未有关注到存在从空中进行近距离观测和侦测的需求；同时，现有技术并未真正认识到极端温度环境对飞行器可能产生的影响。因为无人飞行器被广泛应用于的场景也仅是一般环境，还没有人发现在高温火场或者低温环境这类的极端环境下，应用无人机去进行侦测的情形下的，无人飞行器既要保证自身安全距离，又要尽可能接近灾害现场取得清晰航拍图像的特殊需求。

图1为本发明实施例一的无人飞行器温度预警系统结构示意图，本发明实施例将结合图1进行具体说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种无人飞行器温度预警系统，包括无人飞行器101和飞控台102、信号处理模块104、数据通信模块103，所述无人飞行器101和所述飞控台102通过所述数据通信模块103能够双向通信，所述无人飞行器101进一步包括温度检测模块106和飞行控制模块105，所述飞控台102进一步包括预警模块107，所述飞行控制模块105分别与所述温度检测模块106和所述数据通信模块103连接，所述数据通信模块103分别与所述预警模块107和所述信号处理模块104连接，其中，

所述温度检测模块106适用于检测所述无人飞行器101的环境温度；

所述飞行控制模块105适用于采集所述温度信息，控制所述无人飞行器101的飞行；

所述信号处理模块104适用于对所述温度信息进行处理，判断所述温度信息处于的预设温度范围，并将所述判断结果发送给所述预警模块107；

所述预警模块107适用于根据所述判断结果，发出相应的控制信息。

本发明实施例中优选的，所述信号处理模块104可以内置于所述无人飞行器101中，也可以设置在所述飞控台102上，还可以是一个单独的物理模块，也可以利用所述无人飞行器101的所述飞行控制模块105实现信号处理功能。在另一实施例中，考虑到无人飞行器的负重问题，将所述信号处理模块104设置在所述飞控台102中，所述无人飞行器101采集的信息通过所述数据通信模块104传输至所述飞控台102中进行处理。

本发明实施例中优选的，还包括信号预处理模块，所述信号预处理模块用于对所述采集的信息进行平滑与预处理之后，再发送至所述信号处理模块104中进行运算。

本发明实施例中优选的，所述数据通信模块103包括位于所述无人飞行器101内的第一双工通信接口和位于所述飞控台102的第二双工通信接口，所述第一双工通信接口和所述第二双工通信接口无线连接，可以通过3G、4G无线网络或者卫星通信网络以及任意网络类型实现双向无线通讯功能。优选的，所述数据通信模块103还可以包括所述无人飞行器和所述飞控台内部各种电子设备的有线或者无线电连接接口。

本发明实施例中优选的，还包括存储模块，所述存储模块与所述信号处理模块104连接，所述存储模块适用于存储预先设置的所述无人飞行器的温度范围和/或预设温度阈值，其中，所述预设温度范围包括第一预设温度范围、第二预设温度范围和第三预设温度范围；所述预设温度阈值包括高温预警阈值和低温预警阈值。

本发明实施例中优选的，所述预警模块包括高温预警触发器和低温预警触发器，其中，

所述高温预警触发器适用于在所述无人飞行器的温度超过所述高温预警阈值时，发出高温预警信号；

所述低温预警触发器适用于在所述无人飞行器的温度低于所述低温预警阈值时，发出低温预警信号。

本发明实施例中优选的，所述控制信息根据所述判断结果，例如，当判断所述无人飞行器当前所处的环境温度处于所述第三预设温度范围时，可以是强制返航控制命令，所述飞控台102向所述无人飞行器101发送所述强制返航控制命令，所述无人飞行器101在所述飞行控制模块105的控制下，安全返回起飞点或者预设位置。

本发明实施例中优选的，所述控制信息根据所述判断结果，例如，当判断所述无人飞行器当前所处的环境温度处于所述第二预设温度范围时，可以是发出报警提示信息，所述报警提示信息可以通过所述飞控台上的显示设备例如液晶显示屏显示出来，也可以通过语音设备例如扬声器发出语音提示信息，还可以以警示灯的形式例如红色LED闪烁或者点亮的方式表示。飞手可以根据所述报警提示信息，自主决定所述无人飞行器下一步的操作，可以控制所述无人飞行器在该距离悬停拍摄灾害现场图像，也可以控制所述无人飞行器改变飞行航迹，例如稍微往后退一些距离，即所述无人飞行器距离灾害现场更远一点的距离进行航拍。

本发明实施例中优选的，所述控制信息根据所述判断结果，例如，当判断所述无人飞行器当前所处的环境温度处于所述第一预设温度范围时，可以是发出继续飞行控制命令，所述飞控台102向所述无人飞行器101发送所述继续飞行控制指令，所述无人飞行器101按照预定的飞行航迹继续向前靠近所述灾害现场，更进一步的获取更加清晰的航拍图像或者视频信息。

本发明实施例中优选的，事实上，电子设备的可靠工作环境是可以提前测定的，比如说，在没有做特别的抗高温设计的情况下，商业电子产品的工作温度环境一般是0-70摄氏度左右。那么在合理利用温度检测模块采集周边工作环境的情况下，完全可以实时将环境温度发回给飞控台，并提示飞手，在超出工作温度环境的情况下，应及时采取措施规避，例如安全返航或者改变飞行航迹。

本发明实施例中优选的，所述第一预设温度范围为0至70摄氏度；所述第二预设温度范围为0至零下25摄氏度或者70至150摄氏度；所述第三预设温度范围为低于零下25摄氏度或者高于150摄氏度。当然，这里的所述第一预设温度范围、第二预设温度范围和第三预设温度范围不限于本发明实施例中所列举的，其可以根据无人飞行器上电子设备的设计和耐热材料的使用而改变的，例如，在使用了耐热材料的无人飞行器上，所述第一预设温度范围、第二预设温度范围和第三预设温度范围的温度范围均可以随之扩大。其中，所述第一预设温度范围为所述无人飞行器正常工作环境温度范围，在这种环境温度下，对无人飞行器的正常工作完全无影响，无人飞行器按照正常的航迹轨迹飞行或者执行航拍任务即可；所述第二预设温度范围为所述无人飞行器警示工作环境温度范围，在这种环境温度下，如果无人飞行器长时间工作，可能会发生一些意外或者风险，此时，可以由飞手根据实际经验情况或者灾害现场紧急程度来进行操控，继续执行航拍任务或者改变飞行航迹或者安全返航；所述第三预设温度范围为所述无人飞行器危险工作环境温度范围，在所述第三预设温度范围中继续工作，所述无人飞行器面临机器失灵或者发生故障的风险，必须强制返航。

本发明实施例中优选的，所述高温预警阈值可以分为第一高温预警阈值和第二高温预警阈值，所述低温预警阈值可以分为第一低温预警阈值和第二低温预警阈值。与上述相对应的，所述第一高温预警阈值可以设为70摄氏度，所述第二高温预警阈值可以设为150摄氏度，所述第一低温预警阈值可以设为0摄氏度，所述第二低温预警阈值可以设为零下25摄氏度。同理，这里的具体温度数值也只是示例性的，并不构成对本发明的限制。

本发明实施例中优选的，所述无人飞行器还包括图像传感模块，所述图像传感模块连接所述飞行控制模块和所述数据通信模块，其适用于采集所述无人飞行器周围环境图像和/或视频信息，并发送至所述飞控台。

本发明实施例中优选的，所述飞控台还包括显示设备，所述显示设备连接所述预警模块和所述数据通信模块，其适用于显示所述温度信息和/或预警信息。优选的，所述显示设备为液晶显示屏。所述液晶显示屏还可以用于显示所述无人飞行器回传的航拍图像。

本发明实施例中优选的，所述飞控台还包括图像处理模块，所述图像处理模块通过所述数据通信模块接收所述无人飞行器回传的灾害现场的航拍图像，并对所述航拍图像进行处理。

本发明实施例中优选的，所述无人飞行器还包括惯性传感器，所述惯性传感器适用于检测所述无人飞行器101的飞行运动参数并发送给所述信号处理模块。

本发明实施例中优选的，所述惯性传感器包括3轴加速度传感器、3轴陀螺仪、3轴地磁传感器中的至少一种或者任意组合。其中，所述3轴加速度传感器感应无人飞行器在立体空间三个维度的加速度信号；所述3轴陀螺仪感应无人飞行器在立体空间三个维度的角速度信号；所述3轴地磁传感器感应无人飞行器在立体空间三个维度的地磁信号。

本发明实施例中优选的，所述3轴加速度传感器为石英挠性加速度计，其输出X、Y、Z轴向的3路加速度计脉冲信号；所述3轴陀螺仪为高精度光纤陀螺仪(即偏置漂移可达0.01°/h)，其输出X、Y、Z轴向的3路陀螺脉冲信号。3路加速度计脉冲信号和3路陀螺脉冲信号通过光耦隔离电路隔离发送给所述信号处理模块。

因为，挠性陀螺仪虽然体积重量最小，使用环境温度动态范围较小，在-30°～+60°之间，但其随机漂移较为严重，且对飞行环境的振动干扰最敏感，容易产生误差，测量精度较低，难以达到无人飞行器的高精度要求。而目前应用较多的是激光陀螺仪虽然各项测量精度高，但其重量体积大。而光纤陀螺仪虽然受环境温度影响较大，在温度梯度变化和温度速率变化都很小的情况下，对光纤陀螺仪影响不大。同时，其重量体积相对于激光陀螺仪较小，而测量精度相对于挠性陀螺仪较高，符合无人飞行器的重量体积小、精度高、抗干扰能力强等要求。由此，选择光纤陀螺仪作为其惯性测量单元。

本发明实施例中优选的，所述温度检测模块采用数字温度传感器，用于实时检测所述无人飞行器的环境温度。例如，采用17DS18B20数字温度传感器。所述器件17DS18B20只有3根外部引脚，其中VDD和GND为电源引脚，另一根DQ线则用于I/O总线，因此称为一线式数据总线。17DS18B20内部包括电源方式检测、64位光刻ROM和一线口、便笺式存储器、CRC发生器、存储器和控制逻辑、高温度触发器TH和低温度触发器TL。其中，所述电源方式检测用于检测供电方式，主要分为数据总线供电又称寄生供电和外部电源供电两种模式。64位光刻ROM和一线口记录了DS18B20器件的识别信息，主机通过发生匹配ROM命令后，可向其发出特定的操作指令。所述便笺式存储器以16位二进制的形式存储温度传感器的检测结果，包括8个连续字节，前两个字节是测得的数字温度值，第3、4字节是TH、TL，第5个字节是配置寄存器，这3个字节的值保存在可擦除的只读寄存器中，掉电后数据不丢失。第6、7、8个字节内部保留。第9个字节是循环冗余检验CRC字节，由所述CRC发生器产生。所述存储器和控制逻辑主要用于控制器件时序逻辑的发生并存储数据。因为温度传感器DS18B20属于1-Wire总线器件，所以其在实际应用编程中必须采用严格的信号时序，以保证数据的完整性。其主要有6中信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0、读1。所有这些信号，除了应答脉冲以外，都由主机发出同步信号，并且发送所有的命令和数据都是字节的低位在前。

本发明实施例中优选的，如果所述温度传感器采用模拟温度传感器(例如，AD590)，需要配置运放电路和A/D转换电路，将其转换为数字脉冲信号再发送给所述飞控台。

本发明实施例中优选的，所述数字温度传感器的数量至少为一个。

因为无人飞行器内部设置有多种不同的电子设备，这些不同的电子设备对温度的耐受程度及其保护重要程度不同，所以，可以分别检测各个重要电子设备的环境温度，根据其耐热程度和重要程度划分不同的预设温度范围或者预设温度阈值。

本发明实施例中优选的，所述数字温度传感器的数量为两个以上。例如，可以采用8个数字温度传感器，放置于所述无人飞行器的不同位置，分别采集8路数字温度信号，利用三条单线分别串联多个数字温度传感器形成分布式网络点测试，直接读取每一条单线上的环境温度信息，并通过3路并行温度采集通道发送给所述信号处理模块。

本发明实施例中优选的，其中DS18B20(1)通过直插方式焊接在所述无人飞行器的数据采集电路板上，单独形成一路采集通道，主要测量电路板的温度。而根据DS18B20的测试原理，利用一根单总线将DS18B20(2)和DS18B20(3)、DS18B20(4)、DS18B20(5)串联在一起，形成第二路采集通道，同时也将DS18B20(6)、DS18B20(7)、DS18B20(8)串联在一起，形成第三路采集通道，从而最终形成分布式网络点温度采集结构。其中DS18B20(2)测量所述无人飞行器的惯性传感器(IMU)结构体内部的温度，而DS18B20(3)、DS18B20(4)和DS18B20(5)分别测量所述惯性传感器中的三个3轴加速度传感器周围的环境温度，DS18B20(6)、DS18B20(7)、DS18B20(8)主要分别测量所述惯性传感器中的三个3轴陀螺仪的周围环境温度。在硬件系统实现的基础上，利用单总线结构，按照温度传感器严格的读写时序编写温度测量、转换与采集程序，将数据发送给所述信号处理模块，最终完成多点数字温度数据的采集。

本发明实施例中优选的，所述无人飞行器还包括导航定位单元。进一步的，所述导航定位单元为GPS卫星定位装置，其用于感应无人飞行器在立体空间的经纬度信息，并发送给所述飞行控制模块。

本发明实施例中优选的，所述无人飞行器还可以包括转速传感器，用于采集无人飞行器发动机的转速信息并输入至所述信号处理模块103。

本发明实施例中优选的，所述无人飞行器还可以包括高度传感器，用于采集无人飞行器的高度信息。所述高度传感器包括气压高度计、激光高度计、无线电高度计、超声波高度计、图像测距传感器中的至少一种。

本发明实施例中优选的，所述无人飞行器还可以包括测距传感器，例如超声波测距传感器，可以采用HC-SR04来测量所述无人飞行器与地面之间的距离或者与障碍物之间的距离。

本发明实施例中优选的，所述信号处理模块103可以选用32位单片机作为微控制器，接收所述温度传感器实时检测的无人飞行器环境温度信息读取所述存储模块中存储的预先设置的所述无人飞行器的温度范围和/或预设温度阈值，将所述温度信息与所述预设温度范围或者预设温度阈值进行比较判断，得到判断结果。

本发明实施例中优选的，所述信号处理模块103可以包括FPGA芯片和配置芯片，其中所述FPGA芯片完成各路数字温度信号的采集与处理并将处理结果发送给飞控台进行显示，所述配置芯片为所述FPGA芯片存储软件程序。

本发明实施例中优选的，所述飞行控制模块能够通过中央处理器(CPU)和/或协处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、特定用途基础电路(ASIC)以及嵌入式微处理器(ARM)实现。

本发明实施例公开了一种无人飞行器温度预警系统，采用温度传感器来预先感知周边环境条件，从而通过无线方式给予飞手提醒。对于飞手而言，即使是远程控制无人飞行器，也能利用飞行器所给出的温度警示信息，有效的规避飞行器飞行的温度安全隐患。同时，本发明针对不同的温度范围给出不同的飞行器管理策略，进一步降低了飞行风险，并提高了在安全距离范围内航拍现场图像的清晰度。

实施例二、一种无人飞行器温度预警系统。

图2为本发明实施例2的无人飞行器温度预警系统结构示意图，本发明实施例将结合图2进行具体说明。

如图2所示，本发明实施例提供了一种无人飞行器温度预警系统，包括无人飞行器201和飞控台202，所述无人飞行器进一步包括第一中央处理器204、飞行控制器206、温度传感器205、电机207、旋翼208和第一输入输出(I/O)接口203，所述第一中央处理器204分别与所述温度传感器205、所述飞行控制器206、所述第一输入输出接口203连接，所述飞行控制器206连接所述电机207，所述电机207连接所述旋翼208；所述飞控台202进一步包括第二中央处理器210、第二输入输出(I/O)接口209、图像处理DSP211和显示设备212，所述第二中央处理器210分别与所述第二输入输出(I/O)接口209、所述图像处理DSP211和所述显示设备212连接；所述无人飞行器201和所述飞控台202通过所述第一输入输出(I/O)接口203、第二输入输出(I/O)接口209能够实现双向通信。

本发明实施例中优选的，所述飞控台202与所述无人飞行器201通过无线方式实现信号连接，控制信号与图传信号通过所述第一I/O接口203和所述第二I/O接口209来进行交互，其中所述温度传感器205得到的温度信号经过所述第一中央处理器(CPU)204和/或所述第二中央处理器210的判断和处理之后，来将相应的警示信息给到所述飞控台202。

本发明实施例中优选的，所述飞控台202包括专门的显示设备212部分，该显示设备212部分一方面显示由所述第二I/O接口209接收到、并经由所述图像处理DSP211所处理的图像信息，同时也显示相应的警示信息。

本发明实施例中优选的，所述电机207是整个无人飞行器201的动力来源。有刷电机的效率低，而且电刷容易磨损。无刷电机的转速高，效率高，使用寿命长，所以在无人飞行器中使用的一般都是无刷电机。

本发明实施例中优选的，所述无人飞行器201还可以包括舵机。所述舵机是由电位器、控制电路和力矩马达组成的，力矩马达的转轴伸出舵机壳外面，然后连接一个舵机臂，它的作用是控制无人飞行器的飞行角度。当然，因为电动无人飞行器可以直接用电调来控制输出给电机的电流，进而控制主桨的转速，可以不需要所述舵机。

本申请对温度传感器得出的环境温度进行了充分的利用。例如：

在预设正常工作环境温度为0度至70度，危险工作环境温度为低于-25度或高于150度的情况下。那么当所述温度传感器205监测到温度超出了正常工作环境温度范围时，则向飞手发出警示，提示当前处于非正常工作环境。当所述温度传感器205监测到温度超出了危险工作环境温度的情况下，则无人飞行器进入自动返航模式，依据预设的回归地点或者依据飞控台的位置，实施自动返航。

本发明实施例公开了一种无人飞行器温度预警系统，采用温度传感器来预先感知周边环境条件，从而通过无线方式给予飞手提醒。对于飞手而言，即使是远程控制无人飞行器，也能利用飞行器所给出的温度警示信息，有效的规避飞行器飞行的温度安全隐患。另一方面，本发明针对不同的温度范围给出不同的飞行器管理策略，进一步降低了飞行风险，并提高了在安全距离范围内航拍现场图像的清晰度。

在另一优选发明实施例中，所述无人飞行器温度预警系统还可以应用在更为广泛的环境温度监测上，这个环境温度的警告阈值并不一定是需要根据危害到无人飞行器的温度范围来设置，可以是监测监控范围内的特定的温度范围。

例如，在一个环境复杂的大范围地区，针对该地区的温度进行实时监测和数据回传，可以用于实现人体舒适度相关的温度预警或者庄稼农作物灌溉相关的温度预警或者户外工作相关的温度预警等。

具体的，在所述人体舒适度相关的温度预警中，可以将温度范围设置为5-10摄氏度，10-25摄氏度，25-40摄氏度。当无人飞行器监测到的环境温度处于5-10摄氏度预设温度范围内时，所述飞控台可以发出低温预警，提醒该监控范围内的用户注意防寒保暖；当无人飞行器监测到的环境温度处于10-25摄氏度预设温度范围内时，所述飞控台可以发出提示信息，提示该监控范围内的用户温度适宜；当无人飞行器监测到的环境温度处于25-40摄氏度预设温度范围内时，所述飞控台可以发出高温预警，提醒该监控范围内的用户注意降暑消热，防止中暑。

本发明实施例中优选的，所述飞控台还可以包括温度地图模块，所述温度地图模块连接所述信号处理模块，根据所述无人飞行器采集环境温度时的地理位置信息，将所述无人飞行器实时回传的温度标注在所述电子地图的相应位置。

本发明实施例中优选的，所述信号处理模块还可以根据所述温度地图模块上的温度所处的预设温度范围，以不同的颜色标注，例如，处于第一预设温度范围的地区用绿色标注，处于第二预设温度范围的地区用黄色标注，处于第三预设温度范围的地区用红色标注，这样，方便用户一目了然的了解各个地区的温度情况。

本发明可以是针对环境温度进行全天候、无障碍监测的航空采集方案。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

实施例三、一种无人飞行器温度预警方法。

图3为本发明实施例三的无人飞行器温度预警方法流程图，本发明实施例将结合图3进行具体说明。

如图3所示，本发明实施例提供了一种无人飞行器温度预警方法，包括以下步骤：

步骤S301：检测无人飞行器的环境温度；

步骤S302：根据所述温度信息，判断所处的预设温度范围；

步骤S303：根据所述判断结果，给出相应的控制信息。

本发明实施例中优选的，所述检测无人飞行器的环境温度步骤之前，还包括预设步骤，具体包括：

预先设置所述无人飞行器的温度范围和/或预设温度阈值，其中，所述预设温度范围包括第一预设温度范围、第二预设温度范围和第三预设温度范围，所述预设温度阈值包括高温预警阈值和低温预警阈值；

将所述预设温度范围和/或预设温度阈值存储。

本发明实施例中优选的，所述根据所述判断结果，给出相应的控制信息步骤，具体包括：

当所述无人飞行器的温度超过所述高温预警阈值时，发出高温预警信号；

当所述无人飞行器的温度低于所述低温预警阈值时，发出低温预警信号。

本发明实施例中优选的，还包括强制返航步骤，即当所述无人飞行器的温度处于所述第三预设温度范围时，发出强制返航指令，控制所述无人飞行器安全返航。

本发明实施例中优选的，还包括航拍步骤，即当所述无人飞行器的温度处于所述第一预设温度范围时，发出航拍指令，控制所述无人飞行器航拍图像和/或录制视频。

本发明实施例公开了一种无人飞行器温度预警方法，采用温度传感器来预先感知周边环境条件，从而通过无线方式给予飞手提醒。对于飞手而言，即使是远程控制无人飞行器，也能利用飞行器所给出的温度警示信息，有效的规避飞行器飞行的温度安全隐患。另一方面，本发明针对不同的温度范围给出不同的飞行器管理策略，进一步降低了飞行风险，并提高了在安全距离范围内航拍现场图像的清晰度。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

实施例四、一种无人飞行器温度预警方法。

图4为本发明实施例四的无人飞行器温度预警方法流程图，本发明实施例将结合图4进行具体说明。

如图4所示，本发明实施例提供了一种无人飞行器温度预警方法，该方法包括以下步骤：

步骤S401：开始；

步骤S402：检测无人飞行器的环境温度；

步骤S403：判断温度是否超出第一预设范围？如果是，则进入下一步；反之，跳回到步骤S402；

步骤S404：发送报警信息；

步骤S405：判断温度是否超出第二预设范围？如果是，则进入下一步；反之，跳回到步骤S404；

步骤S406：强制所述无人飞行器返航；

步骤S407：结束。

本发明实施例公开了一种无人飞行器温度预警方法，采用温度传感器来预先感知周边环境条件，从而通过无线方式给予飞手提醒。对于飞手而言，即使是远程控制无人飞行器，也能利用飞行器所给出的温度警示信息，有效的规避飞行器飞行的温度安全隐患。另一方面，本发明针对不同的温度范围给出不同的飞行器管理策略，进一步降低了飞行风险，并提高了在安全距离范围内航拍现场图像的清晰度。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

本发明可以带来这些有益的技术效果：本发明实施例公开的无人飞行器温度预警系统及方法，采用温度传感器来预先感知周边环境条件，从而通过无线方式给予飞手提醒。对于飞手而言，即使是远程控制无人飞行器，也能利用飞行器所给出的温度警示信息，有效的规避飞行器飞行的温度安全隐患。本发明针对不同的温度范围给出不同的飞行器管理策略，进一步降低了飞行风险，并提高了在安全距离范围内航拍现场图像的清晰度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种无人飞行器温度预警系统，其特征在于：包括无人飞行器和飞控台、信号处理模块、数据通信模块，所述无人飞行器和所述飞控台通过所述数据通信模块能够双向通信，所述无人飞行器进一步包括温度检测模块和飞行控制模块，所述飞控台进一步包括预警模块，所述飞行控制模块分别与所述温度检测模块和所述数据通信模块连接，所述数据通信模块分别与所述预警模块和所述信号处理模块连接，其中，

所述温度检测模块适用于检测所述无人飞行器的环境温度；

所述飞行控制模块适用于采集所述温度信息，控制所述无人飞行器的飞行；

所述信号处理模块适用于对所述温度信息进行处理，判断所述温度信息处于的预设温度范围，并将所述判断结果发送给所述预警模块；

所述预警模块适用于根据所述判断结果，发出相应的控制信息；

还包括存储模块，所述存储模块与所述信号处理模块连接，所述存储模块适用于存储预先设置的所述无人飞行器的温度范围和/或预设温度阈值，其中，所述预设温度范围包括第一预设温度范围、第二预设温度范围和第三预设温度范围；所述预设温度阈值包括高温预警阈值和低温预警阈值。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器温度预警系统，其特征在于：所述预警模块包括高温预警触发器和低温预警触发器，其中，

所述高温预警触发器适用于在所述无人飞行器的温度超过所述高温预警阈值时，发出高温预警信号；

所述低温预警触发器适用于在所述无人飞行器的温度低于所述低温预警阈值时，发出低温预警信号。

3.根据权利要求1至2任一所述的无人飞行器温度预警系统，其特征在于：所述无人飞行器还包括图像传感模块，所述图像传感模块连接所述飞行控制模块和所述数据通信模块，其适用于采集所述无人飞行器周围环境图像和/或视频信息，并发送至所述飞控台。

4.根据权利要求2所述的无人飞行器温度预警系统，其特征在于：所述飞控台还包括显示设备，所述显示设备连接所述预警模块和所述数据通信模块，其适用于显示所述温度信息和/或预警信息。

5.一种无人飞行器温度预警方法，包括以下步骤：

检测无人飞行器的环境温度；

根据所述温度信息，判断所处的预设温度范围；

根据所述判断结果，给出相应的控制信息；

所述检测无人飞行器的环境温度步骤之前，还包括预设步骤，具体包括：

预先设置所述无人飞行器的温度范围和/或预设温度阈值，其中，所述预设温度范围包括第一预设温度范围、第二预设温度范围和第三预设温度范围，所述预设温度阈值包括高温预警阈值和低温预警阈值；

将所述预设温度范围和/或预设温度阈值存储。

6.根据权利要求5所述的无人飞行器温度预警方法，其特征在于：所述根据所述判断结果，给出相应的控制信息步骤，具体包括：

当所述无人飞行器的温度超过所述高温预警阈值时，发出高温预警信号；

当所述无人飞行器的温度低于所述低温预警阈值时，发出低温预警信号。

7.根据权利要求6所述的无人飞行器温度预警方法，其特征在于：还包括强制返航步骤，即当所述无人飞行器的温度处于所述第三预设温度范围时，发出强制返航指令，控制所述无人飞行器安全返航。

8.根据权利要求6所述的无人飞行器温度预警方法，其特征在于：还包括航拍步骤，即当所述无人飞行器的温度处于所述第一预设温度范围时，发出航拍指令，控制所述无人飞行器航拍图像和/或录制视频。