CN106354155A - 一种无人机智能飞行控制系统 - Google Patents
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Abstract
公开一种无人机智能飞行控制系统，其能够解决现有植保无人机控制中人员劳动强度高、极易摔机、人工成本高、组织协调难度大的问题。该系统包括机载飞控系统、手持地面站、便携式打点仪；手持地面站作为主机，所有具有机载飞控系统的无人机都是从机，主机同时接收多架从机的数据，主机选择目标从机来发送数据或通过广播方式发送数据，从机通过目标地址接收数据；主机接收数据时，主机作为路由器来分配数据通道，避免从机同时发送数据造成总线冲突；便携式打点仪立于无人机智能飞行的边界点处，该处的位置信息通过便携式打点仪内置的数传电台实时传到主机，主机记录该点的位置信息。
Description
技术领域
本发明属于无人机的技术领域，具体地涉及一种无人机智能飞行控制系统。
背景技术
随着科技的发展，农业植保机械逐渐被高效、智能的新一代多旋翼植保无人机替代。
目前，多旋翼植保无人机普遍采用飞手直接遥控操作作业的方式。但是，这种方式的作业距离受飞手视距的限制，同时喷药期内的连续高强度作业，使得飞手的劳动强度过高，身体状态受到影响，极易造成摔机，进而严重影响作业效率。此外，多旋翼植保无人机的飞手培训周期长，飞手熟练程度的差异会直接导致每架飞机的单日作业量差异很大。当前植保作业中，每架飞机配备三个人(飞手、旗手和地勤)。针对大范围农田作业，喷药期短，需要多架飞机同时作业，人员需求量大，存在人工成本高，组织协调难度大等问题。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种无人机智能飞行控制系统，其能够解决现有植保无人机控制中人员劳动强度高、极易摔机、人工成本高、组织协调难度大的问题。
本发明的技术解决方案是：这种无人机智能飞行控制系统，该系统包括机载飞控系统、手持地面站、便携式打点仪；手持地面站作为主机，所有具有机载飞控系统的无人机都是从机，主机同时接收多架从机的数据，主机选择目标从机来发送数据或通过广播方式发送数据，从机通过目标地址接收数据；主机接收数据时，主机作为路由器来分配数据通道，避免从机同时发送数据造成总线冲突；便携式打点仪立于无人机智能飞行的边界点处，该处的位置信息通过便携式打点仪内置的数传电台实时传到主机，主机记录该点的位置信息。
本发明通过手持地面站，此电台与所有具有机载飞控系统的无人机之间进行无线通讯，进行命令和数据的实时上传及下行，通讯过程中，在电台通讯协议中加入飞机编号，使飞机能够辨别地面站命令对象，地面站接收到飞机传输的数据时，通过通讯协议中飞机的编号可以进行数据发送者的识别，进而实现一台地面站对多架飞机的集群式智能飞行控制，因此能够解决现有植保无人机控制中人员劳动强度高、极易摔机、人工成本高、组织协调难度大的问题。
附图说明
图1示出了根据本发明的无人机智能飞行控制系统的结构示意图。
图2示出了根据本发明的无人机智能飞行控制系统的通信示意图。
具体实施方式
从图1、2中可以看出，这种无人机智能飞行控制系统，该系统包括机载飞控系统、手持地面站、便携式打点仪；手持地面站作为主机，所有具有机载飞控系统的无人机都是从机，主机同时接收多架从机的数据，主机选择目标从机来发送数据或通过广播方式发送数据，从机通过目标地址接收数据；主机接收数据时，主机作为路由器来分配数据通道，避免从机同时发送数据造成总线冲突；便携式打点仪立于无人机智能飞行的边界点处，该处的位置信息通过便携式打点仪内置的数传电台实时传到主机，主机记录该点的位置信息。
本发明通过手持地面站，此电台与所有具有机载飞控系统的无人机之间进行无线通讯，进行命令和数据的实时上传及下行，通讯过程中，在电台通讯协议中加入飞机编号，使飞机能够辨别地面站命令对象，地面站接收到飞机传输的数据时，通过通讯协议中飞机的编号可以进行数据发送者的识别，进而实现一台地面站对多架飞机的集群式智能飞行控制，因此能够解决现有植保无人机控制中人员劳动强度高、极易摔机、人工成本高、组织协调难度大的问题。
另外，所述机载飞控系统包括自动驾驶仪、LED灯模块、差分模块、机载电台、磁航向模块、气压传感器、磁传感器、DGPS定位模块，通信接口、SBS接收机输入接口、数字信号输出接口、AD电压检测接口、可扩展应用IO外设接口。
另外，所述主机包括便携电脑、电台天线、地面差分天线、充电器、主机数传电台、地面差分模块、电池、一块用于显示从机的遥测信息的显示屏、一块用于显示设置遥控操作信息的显示屏、快捷操作按钮及摇杆、拨挡开关。
另外，所述主机数传电台为1W发射功率的900MHz跳频数传Microhard电台，其通过串口连接到便携电脑,在命令模式下串口恢复为默认的9600,8,n,1，在数据模式下串口根据S102和S110来配置，通过通讯协议中的飞机编号对发送数据的从机身份进行识别；通讯过程中，在电台通讯协议中加入飞机编号，使从机辨别主机的命令对象，主机接收从机的数据时，通过通讯协议中飞机的编号进行数据发送者的识别。
另外，所述机载电台为1W发射功率的900MHz跳频数传电台，实时接收和发送数据，在与主机的通讯中，通过通讯协议中的飞机编号对主机命令的控制对象进行辨别。
以下具体地说明本发明。
在智能作业模式中，如图1所示，地面站作为主机，所有飞机都是从机，地面站同时接收多架飞机数据，通过旋钮开关或软开关选择目标飞机来发送数据，主机通过广播方式发送数据，从机通过目标地址接收数据。主机接收数据时，主机扮演路由角色，合理分配数据通道，避免从机同时发送数据造成总线冲突。智能飞控系统支持全自主作业飞行控制，包括智能航线规划、自主起飞、到点喷药、航线飞行、药尽停喷返航、自主降落、断点续喷等功能，此外，针对飞行中出现的意外情况有自动应急处理措施，包括电池电量低、链路中断、GPS信号失锁等情况。智能飞行中植保地块边界点的位置测量采用便携式打点仪确定，将便携式打点仪立于边界点处，该处的位置信息通过数传电台实时传到地面站，地面站自动记录该点位置。
所述机载飞控系统包含自动驾驶仪、LED灯模块、差分模块、数传电台、磁航向模块，全部传感器在-20摄氏度～70摄氏度范围内都进行了温度补偿；飞控系统集成了高精度IMU组合模块、高精度气压传感器、高精度磁传感器以及DGPS定位模块，采用高性能GPS/INS与AHRS算法，具有200Hz更新频率，GPS信号不好时自动平滑切换为AHRS模式，并为用户提供CAN、TTL并扩展RS232、RS485、RS422等通信接口以及1路SBS接收机输入接口、8路数字信号输出(PWM电机电调)、2路12bit的AD电压检测，可扩展应用IO外设接口等；内置的数传电台为1W发射功率的900MHz跳频数传电台。
所述的地面站含便携电脑、电台天线、地面差分天线、充电器，手持地面站内置数传电台、地面差分模块和电池，采用一体化便携式手持地面站的方式，配有两块显示屏，一块用于显示四架机的遥测信息，一块屏用于显示设置遥控操作信息，同时配有快捷操作按钮及摇杆，通过拨挡开关切换对飞机的遥控操作。通过搭配所述地面站软件使用，可以实现对四架飞机的飞行信息监测和任务设置以及全自主作业飞行控制。
所述便携式打点仪，所测边界点的位置精度可达厘米级，内置1W发射功率的900MHz跳频数传电台将获得的边界点位置信息实时传给地面站，地面站可自动记录该点位置。
本发明的集群式智能飞控系统采用一台地面站控制多架飞机的模式，解决了全流程全自主智能化作业以及一站多机的集群作业问题，可极大降低人员需求成本，摆脱人为因素造成的摔机事故，提高作业效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种无人机智能飞行控制系统，其特征在于：该系统包括机载飞控系统、手持地面站、便携式打点仪；手持地面站作为主机，所有具有机载飞控系统的无人机都是从机，主机同时接收多架从机的数据，主机选择目标从机来发送数据或通过广播方式发送数据，从机通过目标地址接收数据；主机接收数据时，主机作为路由器来分配数据通道，避免从机同时发送数据造成总线冲突；便携式打点仪立于无人机智能飞行的边界点处，该处的位置信息通过便携式打点仪内置的数传电台实时传到主机，主机记录该点的位置信息。
2.根据权利要求1所述的无人机智能飞行控制系统，其特征在于：所述机载飞控系统包括自动驾驶仪、LED灯模块、差分模块、机载电台、磁航向模块、气压传感器、磁传感器、DGPS定位模块，通信接口、SBS接收机输入接口、数字信号输出接口、AD电压检测接口、可扩展应用IO外设接口。
3.根据权利要求2所述的无人机智能飞行控制系统，其特征在于：所述主机包括便携电脑、电台天线、地面差分天线、充电器、主机数传电台、地面差分模块、电池、一块用于显示从机的遥测信息的显示屏、一块用于显示设置遥控操作信息的显示屏、快捷操作按钮及摇杆、拨挡开关。
4.根据权利要求3所述的无人机智能飞行控制系统，其特征在于：所述主机数传电台为1W发射功率的900MHz跳频数传Microhard电台，其通过串口连接到便携电脑,在命令模式下串口恢复为默认的9600,8,n,1，在数据模式下串口根据S102和S110来配置，通过通讯协议中的飞机编号对发送数据的从机身份进行识别；通讯过程中，在电台通讯协议中加入飞机编号，使从机辨别主机的命令对象，主机接收从机的数据时，通过通讯协议中飞机的编号进行数据发送者的识别。
5.根据权利要求4所述的无人机智能飞行控制系统，其特征在于：所述机载电台为1W发射功率的900MHz跳频数传电台，实时接收和发送数据，在与主机的通讯中，通过通讯协议中的飞机编号对主机命令的控制对象进行辨别。
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