CN105467871A - 一种无人机应急操控切换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机应急操控切换系统，属于无人机安全设计领域。包括驾驶输入信号调理模块、操作员飞行信号调理模块、信号切换电路、飞机控制信号输出调理模块以及油门控制信号调理模块，驾驶仪的输出信号、操作员输入信号分别通过驾驶仪信号调理、操作员飞行信号调理进行信号变换和滤波从而输入信号切换电路，信号切换电路对输入信号进行逻辑关系判断处理。输出的控制信号经过飞行控制信号输出调理、油门控制信号调理进行信号变换和滤波从而进行舵面及动力控制，以控制无人机的飞行。本发明无人机应急操控切换系统避免了无人机事故造成的空域及地面的生命、经济损失，另外，此装置成本低，易制造。
Description
技术领域
本发明属于无人机安全设计领域，具体涉及一种无人机应急操控切换系统。
背景技术
随着科学技术的发展，无人机越来越多地出现在人们的生活中，无人机的核心控制装置是自动驾驶仪，自动驾驶仪的故障很容易使无人机发生紧急事故而造成损失。目前所有的无人机操控切换功能均由自动驾驶仪实现，如果发生自动驾驶仪故障这一严重危险，切换功能会跟随自动驾驶仪失效，这时将会发生损失飞机的危险，这也是目前无人机飞行事故较多的原因。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种无人机应急操控切换系统，主要包括:
驾驶输入信号调理模块，用于对驾驶杆信号进行变换及滤波处理；
操作员飞行信号调理模块，用于对操作员的输入信号进行变换及滤波处理；
信号切换电路，用于对驾驶输入信号调理模块及操作员飞行信号调理模块的输入信号进行逻辑关系判断及处理；
飞机控制信号输出调理模块，用于对由信号切换电路传来的信号进行变换及滤波处理，从而进行无人机舵面的控制；
油门控制信号调理模块，用于对由信号切换电路传来的信号进行变换及滤波处理，从而进行无人机动力的控制。
优选的是，所述信号切换电路包括判断单元，用于判断无人机驾驶输入信号调理模块的输入异常情况；
反馈单元，当判断人机驾驶输入信号调理模块的输入异常时，向地面操作员进行切换请求，并具有反馈接收单元，用于确认地面操作员是否响应切换请求；
切换单元，当确认地面操作员响应切换请求时，关闭驾驶输入信号调理模块与信号切换电路之间的通信。
在上述方案中优选的是，所述信号切换电路还包括多控制处理单元，当所述信号切换电路与所述驾驶输入信号调理模块以及与操作员飞行信号调理模块均通信时，且接收到两个操纵信号时，所述多控制处理单元用于确认接收的具体信号。
在上述方案中优选的是，所述驾驶输入信号调理模块与操作员飞行信号调理模块之间有且仅有一个与所述信号切换电路连接，其控制上述过程的单元设置在所述信号切换电路内部。
在上述方案中优选的是，所述信号切换电路电路采用CPLD实现。
本发明提供的无人机应急操控切换系统的使用可以显著地提升无人机飞行的安全性，降低飞行风险，不仅保护了无人机本身，也避免了无人机事故造成的空域及地面的生命、经济损失。另外，此装置成本低，易制造，有较好的经济效益，具有良好的市场前景。
附图说明
图1为本发明无人机应急操控切换系统的一优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明无人机应急操控切换系统，主要包括:
驾驶输入信号调理模块，用于对驾驶杆信号进行变换及滤波处理；
操作员飞行信号调理模块，用于对操作员的输入信号进行变换及滤波处理；
信号切换电路，用于对驾驶输入信号调理模块及操作员飞行信号调理模块的输入信号进行逻辑关系判断及处理；
飞机控制信号输出调理模块，用于对由信号切换电路传来的信号进行变换及滤波处理，从而进行无人机舵面的控制；
油门控制信号调理模块，用于对由信号切换电路传来的信号进行变换及滤波处理，从而进行无人机动力的控制。
需要说明的是，所述信号切换电路包括判断单元，用于判断无人机驾驶输入信号调理模块的输入异常情况；
反馈单元，当判断人机驾驶输入信号调理模块的输入异常时，向地面操作员进行切换请求，并具有反馈接收单元，用于确认地面操作员是否响应切换请求；
切换单元，当确认地面操作员响应切换请求时，关闭驾驶输入信号调理模块与信号切换电路之间的通信。
本实施例中，所述信号切换电路还包括多控制处理单元，当所述信号切换电路与所述驾驶输入信号调理模块以及与操作员飞行信号调理模块均通信时，且接收到两个操纵信号时，所述多控制处理单元用于确认接收的具体信号。比如，该实施例中，首先信号切换电路始终与所述操作员飞行信号调理模块连接，在正常无人机飞行过程中，驾驶输入信号调理模块始终接收驾驶杆的输入信号，并实时将该信号调理后发送给信号切换电路，此种情况下，如果信号切换电路同时接收到了操作员飞行信号调理模块发来的控制信号后，就需要进行多控制处理，多控制处理单元在碰到此种情况下，首先继续使用驾驶输入信号调理模块的信号来输送至飞机控制信号输出调理模块与油门控制信号调理模块，同时，向操作员飞行信号调理模块发送确认流程，并设定一个确认对比结果，比如，当且仅当操作员飞行信号调理模块发来确认信号“1234”之后，才能够确认地面操作员确实要接收无人机的操控，而非异常信号，其中，确认信号“1234”为事先约定好的集合，该集合可以是密码类数字系列，也可以是数字信号，比如重复按确认键5下等等。
作为本发明一个备选实施方式，所述驾驶输入信号调理模块与操作员飞行信号调理模块之间有且仅有一个与所述信号切换电路连接，其控制上述过程的单元设置在所述信号切换电路内部。该实施例中，所述电路连接关系为或门，再保证其它通道(比如信号切换电路向驾驶输入信号调理模块的反向反馈信号的电路，以及信号切换电路向操作员飞行信号调理模块的反向反馈信号的电路)正常的情况下，驾驶输入信号调理模块向信号切换电路的正向流路以及操作员飞行信号调理模块向信号切换电路的正向流路有且仅有一条连通，这样能够保证仅有一路信号需要信号切换电路向下一级模块流动，省去了多控制处理单元。
可以理解的是，所述信号切换电路电路采用CPLD实现，也可以采用其他的集成电路来实现。CPLD是复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。
高安全性无人机应急操控切换装置主要由驾驶输入信号调理、操作员飞行信号调理、信号切换电路、飞机控制信号输出调理、油门控制信号调理电路和电源组成，结构框图如图1所示。
驾驶仪的输出信号、操作员输入信号分别通过驾驶仪信号调理、操作员飞行信号调理进行信号变换和滤波从而输入信号切换电路，信号切换电路对输入信号进行逻辑关系判断处理。正常情况下，信号切换电路输出驾驶仪控制信号，当驾驶仪出现故障时，输出操作员控制信号；操作员具有在特殊情况下直接控制输出信号的能力。所输出的控制信号经过飞行控制信号输出调理、油门控制信号调理进行信号变换和滤波从而进行舵面及动力控制，以控制无人机的飞行。
当无人机自动驾驶仪出现故障不能有效控制飞机时，操作员可以手动将自动驾驶仪的控制信号切除，由操作员控制飞机，保证飞机的飞行安全。
高安全性无人机应急操控切换装置独立于自动驾驶仪而独立工作，采用纯逻辑器件实现，从而提升了装置的可靠性。此装置的主处理电路采用CPLD实现，适应能力强，可以根据需求调整，以适应不同控制信号的要求。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种无人机应急操控切换系统，其特征在于,包括:
驾驶输入信号调理模块，用于对驾驶杆信号进行变换及滤波处理；
操作员飞行信号调理模块，用于对操作员的输入信号进行变换及滤波处理；
信号切换电路，用于对驾驶输入信号调理模块及操作员飞行信号调理模块的输入信号进行逻辑关系判断及处理；
飞机控制信号输出调理模块，用于对由信号切换电路传来的信号进行变换及滤波处理，从而进行无人机舵面的控制；
油门控制信号调理模块，用于对由信号切换电路传来的信号进行变换及滤波处理，从而进行无人机动力的控制。
2.如权利要求1所述的无人机应急操控切换系统，其特征在于：所述信号切换电路包括判断单元，用于判断无人机驾驶输入信号调理模块的输入异常情况；
反馈单元，当判断人机驾驶输入信号调理模块的输入异常时，向地面操作员进行切换请求，并具有反馈接收单元，用于确认地面操作员是否响应切换请求；
切换单元，当确认地面操作员响应切换请求时，关闭驾驶输入信号调理模块与信号切换电路之间的通信。
3.如权利要求2所述的无人机应急操控切换系统，其特征在于：所述信号切换电路还包括多控制处理单元，当所述信号切换电路与所述驾驶输入信号调理模块以及与操作员飞行信号调理模块均通信时，且接收到两个操纵信号时，所述多控制处理单元用于确认接收的具体信号。
4.如权利要求2所述的无人机应急操控切换系统，其特征在于：所述驾驶输入信号调理模块与操作员飞行信号调理模块之间有且仅有一个与所述信号切换电路连接，其控制上述过程的单元设置在所述信号切换电路内部。
5.如权利要求2所述的无人机应急操控切换系统，其特征在于：所述信号切换电路电路采用CPLD实现。
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