CN105278537B - 一种无人飞行器控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人飞行器控制系统，包括飞行控制器和熄火保护线路，熄火保护线路直接与无人飞行器的发动机连接，用于限制无人飞行器的发动机的启动；飞行控制器安装在无人飞行器上，用于控制无人飞行器；该飞行控制器通过左右翼控制装置、风门油门控制装置、以及启动熄火线路与无人飞行器连接，用于控制无人飞行器的发动机以及无人飞行器的飞行姿态。本发明能够智能控制无人飞行器的起飞、降落以及飞行速度，并且该无人飞行器控制系统除了既定的任务外，还能够实时记录无人飞行器的运动过程以及监测行进途中的障碍物，对监控及追溯飞行器的飞行过程具有良好的效果。

Description

一种无人飞行器控制系统

技术领域

本发明属于控制技术、以及无线通信领域，更具体地，涉及一种无人飞行器控制系统。

背景技术

无人飞行器能够进行低空低速飞行，进行低空任务作业，具有良好的机动性和隐蔽性，覆盖的应用领域大范围扩展。现有的无人飞行器往往是直接采用人工实时控制的方式对无人飞行器的姿态进行操作(如起飞、降落、左转、右转、悬停等)，局限了无人飞行器的工作半径。

目前我国商用或农用的无人飞行器的种类和数量越来越多，使相应的应用操作越来越简单、方便。但是我国无人飞行器的飞控技术依然较为落后，仍然沿用人为操控无人飞行器，这样大大延长了反应时间，使一些对精度要求较高、或者遇到突发情况时，不能得到及时反应，可能造成无可挽回的后果。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种无人飞行器控制系统，其中通过对其关键的控制系统构成、部件间的连接关系等进行改进，与现有技术相比能够有效解决现有飞行器控制系统无法自动控制的问题，能够智能控制无人飞行器的起飞、降落以及飞行速度，并且该无人飞行器控制系统除了既定的任务外，还能够实时记录无人飞行器的运动过程以及监测行进途中的障碍物，对监控及追溯飞行器的飞行过程具有良好的效果。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无人飞行器控制系统，其特征在于，该无人飞行器控制系统包括飞行控制器和熄火保护线路，其中，

所述熄火保护线路直接与无人飞行器的发动机连接，用于限制所述无人飞行器的发动机的启动；

所述飞行控制器安装在所述无人飞行器上，用于控制所述无人飞行器；该飞行控制器通过左右翼控制装置、风门油门控制装置、以及启动熄火线路与所述无人飞行器连接，其中，

所述左右翼控制装置用于控制所述无人飞行器的左翼或右翼；

所述风门油门控制装置用于控制所述无人飞行器的风门或油门；

所述启动熄火线路用于控制所述无人飞行器的发动机；其中当所述熄火保护线路对所述无人飞行器的发动机施加启动限制时，该无人飞行器的发动机不启动；当所述熄火保护线路对所述无人飞行器的发动机解除启动限制时，该无人飞行器的发动机根据所述启动熄火线路启动或者熄火。

作为本发明的进一步优选，该无人飞行器控制系统还包括GPS导航系统，该GPS导航系统与所述飞行控制器连接，用于监测所述无人飞行器的位置坐标，并将监测得到的位置坐标数据传输至所述飞行控制器；所述飞行控制器根据该位置坐标数据控制所述无人飞行器的移动。

作为本发明的进一步优选，该无人飞行器控制系统还包括电源模块，该电源模块固定在所述无人飞行器上，用于向所述飞行控制器和所述无人飞行器供电。

作为本发明的进一步优选，该无人飞行器控制系统还包括任务系统，该任务系统固定在所述无人飞行器上，用于执行预先设定的任务；所述任务系统与所述飞行控制器连接，所述飞行控制器用于控制所述任务系统的开始与停止。

作为本发明的进一步优选，该无人飞行器控制系统还包括测高装置，该测高装置用于测量所述无人飞行器距离地面的高度，并将测量得到的高度数据传输至所述飞行控制器。

作为本发明的进一步优选，该无人飞行器控制系统还包括三维成像装置，该三维成像装置用于拍摄所述无人飞行器的周围图像，并将拍摄得到的图像数据传输至所述飞行控制器。

作为本发明的进一步优选，该无人飞行器控制系统还包括避障传感器，该避障传感器用于监测所述无人飞行器行进过程中的障碍，并将监测得到的障碍信息传输至所述飞行控制器，所述飞行控制器根据该障碍信息调整所述无人飞行器的姿态。

作为本发明的进一步优选，该无人飞行器控制系统还包括地面站，所述飞行控制器包括无线通信发送端，该无线通信发送端用于将所述无人飞行器的飞行信息发送至所述地面站。

作为本发明的进一步优选，所述地面站还用于发送人为控制指令，所述人为控制指令用于控制所述无人飞行器；所述飞行控制器还包括无线通信接收端，该无线通信接收端用于接收所述地面站发送的人为控制指令；当该无线通信接收端接收有人为控制指令时，所述飞行控制器根据所述人为控制指令对所述无人飞行器进行控制。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，既能够人为实时操控无人飞行器，又能够使无人飞行器沿既定轨迹飞行，智能控制无人飞行器的姿态与位置，完成预先设定的任务。本发明还通过熄火保护线路对无人飞行器的发动机进行保护，避免误操作启动无人飞行器的发动机。本发明的飞行器控制系统的结构组成应更为简单可靠、体积小、重量轻、操作更方便。

附图说明

图1是本发明飞行控制系统的示意图；

图中各附图标记的含义如下：1为飞行控制器，2为无人飞行器，3为电源模块，4为左右翼控制装置，5为风门油门控制装置，6为启动熄火线路，7为任务系统，8为熄火保护线路，9为GPS导航系统，10为测高装置，11为三维成像装置，12为避障传感器，13为地面站。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本发明中的无人飞行器智能控制系统，主要包括飞行控制器1、无人飞行器2、电源模块3、左右翼控制装置4、风门油门控制装置5、启动熄火线路6、任务系统7、熄火保护线路8、GPS导航系统9、测高装置10、三维成像装置11、避障传感器12和地面站13。

飞行控制器1安装固定在无人飞行器2上，并可控制无人飞行器2从启动飞行到熄火降落的所有指令动作；电源模块3安装固定在无人飞行器2上，并为飞行控制器1和无人飞行器2进行供电；左右翼控制装置4通过线路与飞行控制器1进行连接，并通过飞行控制器1的指令来控制无人飞行器2的起飞、降落、左转和右转姿态；风门油门控制装置5的输入端与飞行控制器1连接，输出端与无人飞行器2的发动机相连，从而控制无人飞行器2的起飞、降落和飞行速度的快慢；启动熄火线路6的输入端与飞行控制器1连接，输出端与无人飞行器2的发动机相连，控制无人飞行器2的发动机的启动和熄火；任务系统7通过线路与飞行控制器1连接，控制无人飞行器2上的任务系统7工作的开始和停止；熄火保护线路8直接与无人飞行器2的发动机连接，在不进行启动任务时起到保护作用；GPS导航系统9通过总线与飞行控制器1连接，并进行数据实时传输，从而控制无人飞行器2按照预定线路进行飞行；测高装置10的输出端与飞行控制器1相连，将无人飞行器2离地面的高度数据实时传回飞行控制器1；三维成像装置11的输出端与飞行控制器1相连，为飞行控制器1实时提供无人飞行器2的周围图像数据信息；避障传感器12通过线路与飞行控制器1连接，将感知到的无人飞行器2前进中的路况信息及时传递给飞行控制器1,来控制无人飞行器2的飞行姿态来躲避障碍，从而达到对飞机飞行保护的目的；地面站13通过无线通信与飞行控制器1连接，地面站13可以随时向飞行控制器1发送指令，也能够实时接收飞行控制器1发回的关于无人飞行器2飞行姿态、飞行状况的所有数据信息，并能够在地面站13的显示屏上显示。

工作时，将电源模块3导通，给飞行控制器1和无人飞行器2供电，启动地面站13并与飞行控制器1数据连接正常，切换地面站13处于智能操控状态，就可以在地面站13上输入飞机需要飞行的线路和区域、任务作业位置信息等必要的飞行数据，断开熄火保护线路8，然后点击地面站13上的启动按钮，飞行控制器1会自动控制左右翼控制装置4来调整无人飞行器2处于起飞状态，然后飞行控制器1会自动导通启动熄火线路6中的启动电路，从而控制无人飞行器2的发动机点火启动，并通过控制风门油门控制装置5来自动调节发动机的转速，当转速达到设定值时飞机开始起飞。并根据设定值，当无人飞行器2达到预定高度时，开始按照事先规划好的线路飞行、作业。在飞行的过程中，飞行控制器1通过控制风门油门控制装置5来调节无人飞行器2的飞行速度，通过控制左右翼控制装置4来改变无人飞行器2的飞行姿态，如左转、右转等。当无人飞行器2到达指定位置时，飞行控制器1会自动启动任务系统7开始任务作业，作业完成后自动关闭任务系统7并返航(任务系统7可用于执行预先设定的任务，例如，药物喷洒、消雾、空投、航拍等)。当到达预定降落位置时，飞行控制器1会自动导通启动熄火线路6中的熄火线路，使无人飞行器2上的发动机停机，并关闭风门油门控制装置5和调节左右翼控制装置4使无人飞行器2处于降落姿态，从而使无人飞行器2降落。平稳降落后，手动断开电源模块3供电、闭合熄火保护线路8和关闭地面站13，整个过程结束。

在整个过程中由于GPS导航系统9和测高装置10可以实时给飞行控制器1提供准确的坐标、高度等数据信息，从而使飞行控制器1能够自主控制无人飞行器2按照预定线路完成任务；在飞行过程中，如果遇到障碍物，也可通过避障传感器12提前感知障碍信息，并将信息传递给飞行控制器1，从而自主控制风门油门控制装置5和左右翼控制装置4来控制无人飞行器2的飞行姿态进行躲避；通过飞行控制器1自带的三维成像装置11，可以把无人飞行器2周围的图像信息实时传回到地面站13；并且在地面站13的显示屏上实时观察飞机的飞行状况，如坐标信息、飞行高度和周围的图像信息等。

此外，在无人飞行器2飞行的任何时刻，都能随时实现人为干预，只需将地面站13切换到人为干预状态，就可以在地面站13上对左右翼控制装置4、风门油门控制装置5、启动熄火线路6和任务系统7等发送相应的指令，以达到人为干预的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无人飞行器控制系统，其特征在于，该无人飞行器控制系统包括飞行控制器(1)和熄火保护线路(8)，其中，

所述熄火保护线路(8)直接与无人飞行器(2)的发动机连接，用于限制所述无人飞行器(2)的发动机的启动；飞行前断开熄火保护线路，飞行器处于起飞状态，然后飞行控制器(1)会自动导通启动熄火线路(6)中的启动电路，从而控制无人飞行器(2)的发动机点火启动；当到达预定降落位置时，飞行控制器(1)会自动导通启动熄火线路(6)中的熄火线路，使无人飞行器(2)上的发动机停机，平稳降落后，手动断开闭合熄火保护线路(8)；

所述飞行控制器(1)安装在所述无人飞行器(2)上，用于控制所述无人飞行器(2)；该飞行控制器(1)通过左右翼控制装置(4)、风门油门控制装置(5)、以及启动熄火线路(6)与所述无人飞行器(2)连接，其中，

所述左右翼控制装置(4)用于控制所述无人飞行器(2)的左翼或右翼；

所述风门油门控制装置(5)用于控制所述无人飞行器(2)的风门或油门；

所述启动熄火线路(6)用于控制所述无人飞行器(2)的发动机使该发动机启动和熄火，该启动熄火线路(6)的输入端与所述飞行控制器(1)连接，输出端与所述无人飞行器(2)的发动机相连；其中当所述熄火保护线路(8)对所述无人飞行器(2)的发动机施加启动限制时，该无人飞行器(2)的发动机不启动；当所述熄火保护线路(8)对所述无人飞行器(2)的发动机解除启动限制时，该无人飞行器(2)的发动机根据所述启动熄火线路(6)启动或者熄火；

该无人飞行器控制系统还包括任务系统(7)，该任务系统(7)固定在所述无人飞行器(2)上，用于执行预先设定的任务；所述任务系统(7)与所述飞行控制器(1)连接，所述飞行控制器(1)用于控制所述任务系统(7)的开始与停止；

该无人飞行器控制系统还包括测高装置(10)，该测高装置(10)用于测量所述无人飞行器(2)距离地面的高度，并将测量得到的高度数据传输至所述飞行控制器(1)；

该无人飞行器控制系统还包括三维成像装置(11)，该三维成像装置(11)用于拍摄所述无人飞行器(2)的周围图像，并将拍摄得到的图像数据传输至所述飞行控制器(1)；

该无人飞行器控制系统还包括避障传感器(12)，该避障传感器(12)用于监测所述无人飞行器(2)行进过程中的障碍，并将监测得到的障碍信息传输至所述飞行控制器(1)，所述飞行控制器(1)根据该障碍信息调整所述无人飞行器(2)的姿态。

2.如权利要求1所述无人飞行器控制系统，其特征在于，该无人飞行器控制系统还包括GPS导航系统(9)，该GPS导航系统(9)与所述飞行控制器(1)连接，用于监测所述无人飞行器(2)的位置坐标，并将监测得到的位置坐标数据传输至所述飞行控制器(1)；所述飞行控制器(1)根据该位置坐标数据控制所述无人飞行器(2)的移动。

3.如权利要求1所述无人飞行器控制系统，其特征在于，该无人飞行器控制系统还包括电源模块(3)，该电源模块(3)固定在所述无人飞行器(2)上，用于向所述飞行控制器(1)和所述无人飞行器(2)供电。

4.如权利要求1所述无人飞行器控制系统，其特征在于，该无人飞行器控制系统还包括地面站(13)，所述飞行控制器(1)包括无线通信发送端，该无线通信发送端用于将所述无人飞行器(2)的飞行信息发送至所述地面站(13)。

5.如权利要求4所述无人飞行器控制系统，其特征在于，所述地面站(13)还用于发送人为控制指令，所述人为控制指令用于控制所述无人飞行器(2)；所述飞行控制器(1)还包括无线通信接收端，该无线通信接收端用于接收所述地面站(13)发送的人为控制指令；当该无线通信接收端接收有人为控制指令时，所述飞行控制器(1)根据所述人为控制指令对所述无人飞行器(2)进行控制。