CN106688330B - 一种无人机数据链路丢失自动沿航路返航方法 - Google Patents
一种无人机数据链路丢失自动沿航路返航方法Info
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Abstract
一种无人机数据链路丢失情况下沿航路自动返航的方法。在预设航路点中设置至少两个“紧急回家”航路点和一个“进入通场”航路点。“进入通场”航路点为航迹中降落下滑前的通场航路起始点。“紧急回家”航路点设定在“进入通场”航路点之前，其地理位置在“进入通场”航路点附近2到4公里，地理高度与“进入通场”航路点相同，对地高度500到600米，之间无影响飞行安全的障碍。当无人机数据链路丢失时，自动记录事故当时所在航路点号，或者记录导航方式切换到人工引导方式前的航路点号，将其与两个“紧急回家”航路点进行比较，找出一条较近的返航路线，然后沿该返航路线回收。
Description
技术领域
一种无人机在数据链路丢失情况下，自动沿航路返航的控制策略与方法。
背景技术
目前，公知的无人机自动飞行方案是按照预先装订的航路点顺序自动飞行，航路点信息包括位置信息与特征信息，一般的无人机回收是通过将最后两个航路点设置为带回收特征的航路点，并通过飞控软件中的相关控制算法来完成。无人机系统中故障率最高的设备是数据链路系统，而无人机在数据链路丢失的情况下，默认按照预先设定的航路继续完成整个航路的飞行任务后才进行返场回收。若无人机只飞行了少量的航路，则继续飞行将耗费大量时间。这种情况下，由于没有数据链路，地面飞行管理操作人员就无法监控无人机飞行过程中的状态信息，增加了飞行任务的不可预测性，一旦发生其他紧急情况，不能对无人机进行飞行管理，就会发生任务失败乃至无人机严重损坏与危及公共安全的飞行事故。
另外无人机飞行任务时按照导航方式一般分为两种模式，即自动导航模式和人工遥控模式。自动导航模式下，无人机按照预先设定的固定航路，顺序飞行，而人工遥控模式是指无人机仅进行姿态和高度的控制，而横侧向的二维飞行轨迹由人工遥控指令来控制。无人机在自动导航模式下，如果根据任务需求需要跨过某些航路，改变预设飞行路线，就必须转换到人工遥控模式下，而一旦在导航方式转换的过程中发生数据链路丢失，将不可避免的造成无人机控制失控而引发事故。
有的无人机在数据链路丢失的情况下也进行了一定的处理，比如直线飞行回机场，这种方式实现简单，但是这样无人机在紧急返回时，必然会经过非预设航路的区域，这些区域中可能会有不可预知的来自地形、敌人防空点等威胁，也不是一种安全可靠的应急处理方式。
发明内容
本发明的技术解决问题：为了克服现有的无人机飞行控制系统不能在数据链路丢失的情况下采取有效合理的飞行管理措施，本申请提供一种数据链路丢失无人机自动沿航路返航方法，该方法能在数据链路丢失的情况下自动判断已完成航路长度，若已完成航路长度小于未完成的航路长度，则进行在线的航路重规划，按照已完成的航路路线返回机场，防止导航方式切换时发生的无人机失控，减少了数据链路丢失状态下的飞行时间并有效的规避未知区域的威胁，从而降低了飞行事故的可能性。
本发明的技术解决方案：
本申请所采用的技术方案是在飞行控制机载软件中实现的，并在飞行前装订航路点做相应的设置，包括：
(1)在装订航路点中设置特征信息为“紧急回家”的航路点与特征信息为“进入通场”的航路点。“进入通场”航路点为航迹中降落下滑前的通场航路起始点。
其中：“进入通场”航路点为航迹中降落下滑前的通场航路起始点，“紧急回家”航路点设定在“进入通场”航路点之前，其地理位置在“进入通场”航路点附近2到4公里，地理高度与“进入通场”航路点相同，对地高度500到600米，之间无影响飞行安全的障碍。
“紧急回家”航路点在航迹中至少设定两个，一般在起飞后不久设定一个，在“进入通场”航路点之前设定一个，作为不同回家路线的选择标识。
(2)飞行控制软件将自动保存切出预设航迹的航路点号或者是当前所飞行的预设航迹航路点号，当上行链路中断超过时限以后，将自动返回此点号重新进入原预设航迹选择航路返回机场着陆。
(3)比较当前的航点号和与之紧邻的两个“紧急回家”航路点的点号之差，并沿原航路向绝对差值较小的紧急回家点返回。到达“紧急回家”航路点后，航路直接连接到“进入通场”航路点正常回收。
本方案的有益效果：可以在无人机飞行初始阶段发生数据链路故障时，自动按照预设航路原路返航回收，减少了数据链路丢失状态下的飞行时间，从而降低了飞行事故的可能性。
附图说明
图1为数据链路丢失无人机自动沿航路返航方法示意图；
具体实施方式
图1为数据链路丢失无人机自动沿航路返航方法示意图，图中的数字编号为航路点的编号，原点表示预设航路的航路点，虚线为出现数据链路故障以后，无人机返回的路线。
在无人机的飞行控制软件中设置数据链路判断计时器变量Timer_Link，数据链路判断标志变量Flag_Link，返航保存航路点变量Save_Dot，
数据链路判断计时器变量Timer_Link根据软件内核时间累加计时，如果在300秒内计时器变量没有被置零，则该计时器变量达到门限值，飞行控制软件即将数据链路判断标志Flag_Link置为1，表示数据链路丢失。
地面站每隔100毫秒发送一帧空的链路状态查询遥控指令给无人机，无人机飞行控制软件在收到空的遥控指令后，将数据链路判断计时器变量Timer_Link置零。
在飞行控制软件中创建一个实时监控任务，其功能是在发生航路点号或者导航方式变换时，用返航保存航路点变量Save_Dot实时保存当前航路点号或发生导航方式转换的航路点号。
在飞行控制软件中创建一个链路丢失自动返航任务，当数据链路判断标志Flag_Link等于1时，该任务开始执行，先读出返航保存航路点变量Save_Dot实时保存的航路点号，再根据Save_Dot与预设的两个“紧急回家”航路点号差值大小进行判断是继续沿预设航路飞行，还是原路返航。
若原路返航，即按逆序的方式从返航保存航路点变量Save_Dot开始逆序读取存储在FLASH中的预设航路点变量数组，飞至“进入通场”航路点再完成导航飞行回收。
例如：返航保存航路点变量Save_Dot为12，“紧急回家”航路点号为7，21，(12-7)＜(21-12)，“进入通场”航路点号为22.总航点数为29。
结果：将沿12-11-10-9-8-7-22-23-24-25-26-27-28-29航点返回机场。
如果保存的切出航点号为20，(20-7)＞(21-20)其他不变。结果是将沿20-21-22-23-24-25-26-27-28-29航点返回机场。
Claims (3)
1.一种无人机数据链路丢失自动沿航路返航方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在预设航路点中设置特征信息为“紧急回家”的航路点与特征信息为“进入通场”的航路点；
(2)飞行控制软件自动保存切出预设航迹的航路点号或者是当前所飞行的预设航迹航路点号，当上行链路中断超过时限以后，无人机自动返回记录的航路点号；
(3)比较当前的航点号和与之紧邻的两个“紧急回家”航路点的点号之差，并沿原航路向绝对差值较小的“紧急回家”航路点返回，到达“紧急回家”航路点后，航路直接连接到“进入通场”航路点正常回收。
2.根据权利要求1所述的一种无人机数据链路丢失自动沿航路返航方法，其特征在于：所述的“进入通场”航路点为航迹中降落下滑前的通场航路起始点；所述的“紧急回家”航路点设定在“进入通场”航路点之前，其地理位置在“进入通场”航路点附近2到4公里，地理高度与“进入通场”航路点相同，对地高度500到600米，之间无影响飞行安全的障碍。
3.根据权利要求1所述的一种无人机数据链路丢失自动沿航路返航方法，其特征在于：所述的“紧急回家”航路点在航迹中至少设定两个，其中在起飞后不久设定一个，在“进入通场”航路点之前设定一个，作为不同回家路线的选择标识。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106688330B true CN106688330B (zh) | 2013-12-25 |
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