CN105302043A - 一种无人机的安全控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

无人机的安全控制系统及控制方法涉及无人机的安全控制系统及控制方法。主要是为解决目前人工遥控无人机易误判断和误操作的问题而发明的。中央计算机与数据记录器、安全执行伺服器、飞行自驾仪连接，飞行自驾仪与通讯模块连接，飞行自驾仪与差分定位模块连接，飞行自驾仪与单片计算机连接，单片计算机与油门伺服器及变距伺服器连接。数据记录器及中央计算机均与各传感器连接。由传感器检测无人机的姿态和系统的工作状态，各传感器输入到数据记录器和中央计算机进行实时监测，数据记录器记录所有的数据以便后期检查分析，中央计算机对比检测所有数据是否在正常范围内，如果异常，计算机发出相应的处理信号。优点是判断精准，执行准确。

Description

一种无人机的安全控制系统及控制方法

技术领域：

本发明涉及一种无人机的安全控制系统及控制方法。

背景技术：

无人飞行器又被称为空中机器人。其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低等优点，不仅在军用领域大显身手，在民用领域的应用也日益广泛，例如在无人飞行器上装载各种传感器，可实现对指定区域的巡航拍摄和监视。

现有的无人机飞行时都是人工在地面遥控，通过目测凭感觉控制开伞、打开气囊等，易产生误判断和误操作，造成损失。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种控制准确，可自动检测、判断、执行安全措施时间的无人机的安全控制系统及控制方法。

上述目的是这样实现的：它包括中央计算机、数据计量器、通讯模块、飞行自驾仪、安全执行伺服器、油门伺服器、差分定位模块、单片计算机、变距伺服器；

中央计算机的计算机数据输出端与数据记录器的输入端通过信号线连接，中央计算机的安全执行输出端与安全执行伺服器的输入端通过信号线连接，中央计算机的交换接口与飞行自驾仪的交换接口通过信号线连接，飞行自驾仪的通讯交换端与通讯模块的通讯交换端通过信号线连接，飞行自驾仪的差分信号交换端与差分定位模块的差分信号交换端通过信号线连接，飞行自驾仪的信号输出端与单片计算机的信号输入端通过信号线连接，单片计算机的信号输出端与油门伺服器的输入端及变距伺服器的输入端通过信号线连接。数据记录器的输入端及中央计算机的传感器信号输入端均通过信号线与安装在无人机上的各传感器的输出端连接，所述的各传感器为发动机温度传感器、发动机转速传感器、飞行状态传感器、温度传感器、燃料传感器、润滑油传感器、气压传感器、超声波传感器、GPS传感器、空速传感器、电压电流传感器。

控制方法：由所有传感器检测无人机的姿态和所有系统的工作状态，由各传感器的输出端输入到数据记录器和中央计算机进行实时监测，数据记录器记录所有的数据以便后期检查分析，中央计算机对比检测所有数据是否在正常范围内，如果检测到姿态错误和某传感器数据异常，计算机会判断是哪个部位出了故障，发出相应的处理信号。

起飞前如果燃料或润滑油量过低，计算机根据燃料传感器或润滑油传感器传输的数据监测到燃料或润滑油量过低，会通过通讯模块启动地面站声光报警，同时切断启动电路，飞行器发动机将不能启动。

行中计算机可以通过燃料传感器、差分传感器和空速传感器计算出飞行距离的燃料用量，计算机监测到燃料或润滑油量不能完成任务时，计算机发出指令拒绝任务同时声光报警，如在飞行中加大任务距离，计算机控制飞行自驾仪启动返航程序同时控制地面站声光报警。

飞行中如果计算机通过燃料传感器、发动机温度传感器、电压电流传感器监测到燃料量快速减少，发动机温度异常，电压电流异常，地面控制信号丢失，差分信号丢失等，计算机启动自动降落程序，启动飞行器上的声光报警提示下方单位躲避，加速降落，超声波传感器检测到地面后，减速降落，如果检测到有障碍物，计算机通过飞行自驾仪控制飞行器躲避，然后降落停车，通过气压传感器检测下降速度。

计算机监测通过飞行状态传感器检测到A轴姿态异常，同时通过发动机转速传感器检测到A轴发动机转速降低，计算机会输出一个继续加大油门的信号给飞行自驾仪，通过飞行自驾仪控制的油门伺服器加大节气门角度来增加发动机转速，在一定时间内如果发动机转速没有增加，计算机会判定A轴发动机故障，启动安全保护程序，地面站声光报警同时控制与A轴相邻两台发动机提供升力，A轴对角发动机保持飞行器姿态，进行安全降落，如果检测姿态继续不正常，计算机监测气压传感器及差分传感器的高度信号，高度允许将发出指令控制安全执行机构关闭所有发动机，开伞迫降，高度较低的情况下，控制关闭所有发动机，打开缓冲气囊迫降。

本发明的优点是：通过计算机自动控制、检测、判断、执行安全措施时间，判断精准，执行准确。

附图说明：

附图1是本发明中无人机的安全控制系统的结构示意图。

具体实施方式：

参照附图1，它包括中央计算机1、数据计量器2、通讯模块3、飞行自驾仪4、安全执行伺服器5、油门伺服器6、差分定位模块7、单片计算机8、变距伺服器9；

中央计算机的计算机数据输出端与数据记录器的输入端通过信号线连接，中央计算机的安全执行输出端与安全执行伺服器的输入端通过信号线连接，中央计算机的交换接口与飞行自驾仪的交换接口通过信号线连接，飞行自驾仪的通讯交换端与通讯模块的通讯交换端通过信号线连接，飞行自驾仪的差分信号交换端与差分定位模块的差分信号交换端通过信号线连接，飞行自驾仪的信号输出端与单片计算机的信号输入端通过信号线连接，单片计算机的信号输出端与油门伺服器的输入端及变距伺服器的输入端通过信号线连接。数据记录器的输入端及中央计算机的传感器信号输入端均通过信号线与安装在无人机上的各传感器的输出端连接，所述的各传感器为发动机温度传感器、发动机转速传感器、飞行状态传感器、温度传感器、燃料传感器、润滑油传感器、气压传感器、超声波传感器、GPS传感器、空速传感器、电压电流传感器。

控制方法：由所有传感器检测无人机的姿态和所有系统的工作状态，由各传感器的输出端输入到数据记录器和中央计算机进行实时监测，数据记录器记录所有的数据以便后期检查分析，中央计算机对比检测所有数据是否在正常范围内，如果检测到姿态错误和某传感器数据异常，计算机会判断是哪个部位出了故障，发出相应的处理信号。

起飞前如果燃料或润滑油量过低，计算机根据燃料传感器或润滑油传感器传输的数据监测到燃料或润滑油量过低，会通过通讯模块启动地面站声光报警，同时切断启动电路，飞行器发动机将不能启动。

飞行中计算机可以通过燃料传感器、差分传感器和空速传感器计算出飞行距离的燃料用量，计算机监测到燃料或润滑油量不能完成任务时，计算机发出指令拒绝任务同时声光报警，如在飞行中加大任务距离，计算机控制飞行自驾仪启动返航程序同时控制地面站声光报警。

飞行中如果计算机通过燃料传感器、发动机温度传感器、电压电流传感器监测到燃料量快速减少，发动机温度异常，电压电流异常，地面控制信号丢失，差分信号丢失等，计算机启动自动降落程序，启动飞行器上的声光报警提示下方单位躲避，加速降落，超声波传感器检测到地面后，减速降落，如果检测到有障碍物，计算机通过飞行自驾仪控制飞行器躲避，然后降落停车，通过气压传感器检测下降速度。

计算机监测通过飞行状态传感器检测到A轴姿态异常，同时通过发动机转速传感器检测到A轴发动机转速降低，计算机会输出一个继续加大油门的信号给飞行自驾仪，通过飞行自驾仪控制的油门伺服器加大节气门角度来增加发动机转速，在一定时间内如果发动机转速没有增加，计算机会判定A轴发动机故障，启动安全保护程序，地面站声光报警同时控制与A轴相邻两台发动机提供升力，A轴对角发动机保持飞行器姿态，进行安全降落，如果检测姿态继续不正常，计算机监测气压传感器及差分传感器的高度信号，高度允许将发出指令控制安全执行机构关闭所有发动机，开伞迫降，高度较低的情况下，控制关闭所有发动机，打开缓冲气囊迫降。

Claims (2)

1.一种无人机的安全控制系统，其特征是：包括中央计算机（1）、数据计量器（2）、通讯模块（3）、飞行自驾仪（4）、安全执行伺服器（5）、油门伺服器（6）、差分定位模块（7）、单片计算机（8）、变距伺服器（9）；

中央计算机的计算机数据输出端与数据记录器的输入端通过信号线连接，中央计算机的安全执行输出端与安全执行伺服器的输入端通过信号线连接，中央计算机的交换接口与飞行自驾仪的交换接口通过信号线连接，飞行自驾仪的通讯交换端与通讯模块的通讯交换端通过信号线连接，飞行自驾仪的差分信号交换端与差分定位模块的差分信号交换端通过信号线连接，飞行自驾仪的信号输出端与单片计算机的信号输入端通过信号线连接，单片计算机的信号输出端与油门伺服器的输入端及变距伺服器的输入端通过信号线连接，数据记录器的输入端及中央计算机的传感器信号输入端均通过信号线与安装在无人机上的各传感器的输出端连接。

2.一种无人机的安全控制方法，其特征是：由所有传感器检测无人机的姿态和所有系统的工作状态，由各传感器的输出端输入到数据记录器和中央计算机进行实时监测，数据记录器记录所有的数据以便后期检查分析，中央计算机对比检测所有数据是否在正常范围内，如果检测到姿态错误和某传感器数据异常，计算机会判断是哪个部位出了故障，发出相应的处理信号；

起飞前如果燃料或润滑油量过低，计算机根据燃料传感器或润滑油传感器传输的数据监测到燃料或润滑油量过低，会通过通讯模块启动地面站声光报警，同时切断启动电路，飞行器发动机将不能启动；

飞行中计算机可以通过燃料传感器、差分传感器和空速传感器计算出飞行距离的燃料用量，计算机监测到燃料或润滑油量不能完成任务时，计算机发出指令拒绝任务同时声光报警，如在飞行中加大任务距离，计算机控制飞行自驾仪启动返航程序同时控制地面站声光报警；

飞行中如果计算机通过燃料传感器、发动机温度传感器、电压电流传感器监测到燃料量快速减少，发动机温度异常，电压电流异常，地面控制信号丢失，差分信号丢失等，计算机启动自动降落程序，启动飞行器上的声光报警提示下方单位躲避，加速降落，超声波传感器检测到地面后，减速降落，如果检测到有障碍物，计算机通过飞行自驾仪控制飞行器躲避，然后降落停车，通过气压传感器检测下降速度；

计算机监测通过飞行状态传感器检测到A轴姿态异常，同时通过发动机转速传感器检测到A轴发动机转速降低，计算机会输出一个继续加大油门的信号给飞行自驾仪，通过飞行自驾仪控制的油门伺服器加大节气门角度来增加发动机转速，在一定时间内如果发动机转速没有增加，计算机会判定A轴发动机故障，启动安全保护程序，地面站声光报警同时控制与A轴相邻两台发动机提供升力，A轴对角发动机保持飞行器姿态，进行安全降落，如果检测姿态继续不正常，计算机监测气压传感器及差分传感器的高度信号，高度允许将发出指令控制安全执行机构关闭所有发动机，开伞迫降，高度较低的情况下，控制关闭所有发动机，打开缓冲气囊迫降。