CN106873482A - 无人机飞行状态监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机飞行状态监控系统，该系统包括：无线通信模块；中央处理器，用于接收无人机的飞行数据，根据飞行数据获得无人机的飞行状态，其中飞行状态包括受控状态和失控状态；地面监测站，通过无线通信模块与中央处理器进行通信，用于对操作人员反馈无人机飞行状态，以使操作人员实时监测无人机的飞行状态；与中央处理器相连的电子开关，与无人机动力源连接，其中，当中央处理器判断无人机处于失控状态需要停机或者接收到操作人员发出紧急停机指令时，向电子开关发送指令切断无人机动力源。本发明的无人机飞行状态监控系统可以有效降低无人机失控后造成的设备破坏、人员伤亡的风险。

Description

无人机飞行状态监控系统

技术领域

本发明涉及一种无人机飞行状态技术领域，特别是一种无人机飞行状态监控系统。

背景技术

无人机，亦被称作无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。无人机在实际应用中经常面临因气候恶劣，环境复杂，操作失误等原因引起的失控现象，可能造成人员伤亡和设备损坏，在安全性要求高的任务中，无人机自身的失控检测及紧急状态下的失控保护具有重要意义。

传统的无人机的失控检测技术通常对少数无人机的关键数据进行物理建模分析，存在对模型依赖性较高，可靠性较差的难点，而紧急状态下的失控保护方法通常依赖无人机飞行控制单元的稳定运行，在要求较高的场合难以保证安全。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

为此，本发明的一个目的在于提出一种无人机飞行状态监控系统。

为了实现上述目的，本发明实施例的无人机飞行状态监控系统，包括：无线通信模块；中央处理器，所述中央处理器用于接收所述无人机的飞行数据，根据所述飞行数据获得所述无人机的飞行状态，其中所述飞行状态包括受控状态和失控状态；地面监测站，所述地面监测站通过所述无线通信模块与所述中央处理器进行通信，用于对操作人员反馈无人机所述飞行状态，以使操作人员实时监测所述无人机的飞行状态；与所述中央处理器相连的电子开关，所述电子开关与无人机动力源连接，其中，当所述中央处理器判断无人机处于所述失控状态需要停机或者接收到操作人员发出紧急停机指令时，向所述电子开关发送指令切断所述无人机动力源。

根据本发明的无人机飞行状态监控系统，为无人机在具有高安全性和高可靠性要求的区域执行任务时提供了保障，可以有效降低无人机失控后造成的设备破坏、人员伤亡的风险。

另外，根据本发明上述的无人机飞行状态监控系统还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述无人机包括多旋翼无人机、固定翼无人机、变桨距多旋翼无人机、无人直升机。

进一步地，所述中央处理器包括微处理器、微控制单元、单片机、现场可编程门阵列、数字信号处理器、模拟信号处理器、可编程逻辑控制器。

进一步地，还包括：与所述中央处理器连接的传感器组，所述传感器组包括惯性测量单元、全球卫星导航系统、磁强计、气压计、电流测量计、电压测量计、转速测量计、油量表中的至少一个。

进一步地，所述中央处理器包括：算法模块，所述算法模块包括人工神经网络、支持向量机、主成分分析、统计回归、高斯回归的至少一个，用于计算所述无人机的飞行状态。

进一步地，所述失控状态，包括由所述中央处理器所判断的失控状态，或操作人员根据实际情况决策的失控状态，或根据特定应用场景限制决定的失控状态。

进一步地，所述操作人员发出紧急停机指令优先于所述中央处理器所判断的失控状态。

进一步地，所述无人机动力源，包括化学电池、燃料电池、燃油发动机。

进一步地，还包括：继电器、晶体闸流管、金属氧化物半导体场效应管、油路控制器、燃料阀门、离合器。

进一步地，所述无线通信模块包括无线电台、无线局域网、蜂窝网络通信设备。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的无人机飞行状态监控系统结构图；以及

图2是根据本本发明另一个实施例的无人机飞行状态监控系统结构图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例的无人机飞行状态监控系统。

图1是根据本发明一个实施例的无人机飞行状态监控系统结构图。

如图1所示，根据本发明一个实施例的无人机飞行状态监控系统100，包括：无线通信模块110、中央处理器120、地面监测站130和电子开关140。

其中，中央处理器120用于接收无人机的飞行数据，根据飞行数据获得无人机的飞行状态，其中飞行状态包括受控状态和失控状态。地面监测站130通过无线通信模块110与中央处理器120进行通信，用于对操作人员反馈无人机飞行状态，以使操作人员实时监测无人机的飞行状态。与中央处理器120相连的电子开关140，电子开关140与无人机动力源200连接，其中，当中央处理器120判断无人机处于失控状态需要停机或者接收到操作人员发出紧急停机指令时，向电子开关140发送指令切断无人机动力源200。

根据本发明实施例的无人机飞行状态监控系统，为无人机在具有高安全性和高可靠性要求的区域执行任务时提供了保障，可以有效降低无人机失控后造成的设备破坏、人员伤亡的风险。

进一步地，无人机包括但不限于多旋翼无人机、固定翼无人机、变桨距多旋翼无人机、无人直升机等飞机类型。

在一些实施例中，中央处理器120包括但不限于微处理器、微控制单元、单片机、现场可编程门阵列、数字信号处理器、模拟信号处理器、可编程逻辑控制器等组件。

如图2所示，无人机飞行状态监控系统100还包括：与中央处理器120连接的传感器组150，传感器组150包括惯性测量单元、全球卫星导航系统、磁强计、气压计、电流测量计、电压测量计、转速测量计、油量表中的至少一个，用于检测无人机的飞行数据。

再次结合图2所示，无人机飞行状态监控系统100还包括：与中央处理器120连接的飞行控制器160，用于控制飞机的飞行状态。

在一些实施例中，中央处理器120包括：算法模块121，所述算法模块包括人工神经网络、支持向量机、主成分分析、统计回归、高斯回归的至少一个，用于计算所述无人机的飞行状态，将无人机的飞行数据通过算法模块121计算出无人机是不是在可控范围内。

其中，失控状态，包括由中央处理器120所判断的失控状态，具体来说，中央处理器120包括判断模块122，用于对无人机的飞行状态进行判断，判断无人家是否处于一个可控的氛围内。还可以是操作人员根据实际情况决策的失控状态，操作人员可以根据天气、空间等实际的飞行空间来决定是否飞机处于失控状态，例如大风临来时，操作人员可以对天气进行预判，以免造成无人机的损伤。还可以是根据特定应用场景限制决定的失控状态，具体来说，当无人机处于特殊的空间状态中时，有特定的应用场景来对无人机的飞行状态进行相应的处理，若没有按照特定的应用场景进行飞行，则判定为失控状态。

进一步地，操作人员发出紧急停机指令优先于中央处理器120所判断的失控状态。

进一步地，无人机动力源200，包括但不限于化学电池、燃料电池、燃油发动机等。

在一些实施例中，无人机飞行状态控制系统100还包括但不限于继电器、晶体闸流管、金属氧化物半导体场效应管、油路控制器、燃料阀门、离合器等，其中这些器件主要与中央处理器120和电子开关140相关。

在一些实施例中，无线通信模块110包括但不限于无线电台、无线局域网、蜂窝网络通信设备等无线通信设备。

作为一个示例，无人机飞行状态监控系统是基于统计特征分析和机器学习的方法，在具体实现时不依赖无人机的飞行模型，而是根据无人机正常稳定飞行时的飞行数据进行训练，从而使系统能够自适应地学习到无人机受控的状态参数，并可针对不同类型的无人机飞行状态进行监控，并检测其中的失控状态。

根据本发明实施例的无人机飞行状态监控系统，为无人机在具有高安全性和高可靠性要求的区域执行任务时提供了保障，可以有效降低无人机失控后造成的设备破坏、人员伤亡的风险。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种无人机飞行状态监控系统，其特征在于，包括：

无线通信模块；

中央处理器，所述中央处理器用于接收所述无人机的飞行数据，根据所述飞行数据获得所述无人机的飞行状态，其中所述飞行状态包括受控状态和失控状态；

地面监测站，所述地面监测站通过所述无线通信模块与所述中央处理器进行通信，用于对操作人员反馈无人机所述飞行状态，以使操作人员实时监测所述无人机的飞行状态；

与所述中央处理器相连的电子开关，所述电子开关与无人机动力源连接，其中，当所述中央处理器判断无人机处于所述失控状态需要停机或者接收到操作人员发出紧急停机指令时，向所述电子开关发送指令切断所述无人机动力源。

2.根据权利要求1所述的无人机飞行状态监控系统，其特征在于，所述无人机包括多旋翼无人机、固定翼无人机、变桨距多旋翼无人机、无人直升机。

3.根据权利要求1所述的无人机飞行状态监控系统，其特征在于，所述中央处理器包括微处理器、微控制单元、单片机、现场可编程门阵列、数字信号处理器、模拟信号处理器、可编程逻辑控制器。

4.根据权利要求1所述的无人机飞行状态监控系统，其特征在于，还包括：

与所述中央处理器连接的传感器组，所述传感器组包括惯性测量单元、全球卫星导航系统、磁强计、气压计、电流测量计、电压测量计、转速测量计、油量表中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的无人机飞行状态监控系统，其特征在于，所述中央处理器包括：算法模块，所述算法模块包括人工神经网络、支持向量机、主成分分析、统计回归、高斯回归的至少一个，用于计算所述无人机的飞行状态。

6.根据权利要求1所述的无人机飞行状态监控系统，其特征在于，所述失控状态，包括由所述中央处理器所判断的失控状态，或操作人员根据实际情况决策的失控状态，或根据特定应用场景限制决定的失控状态。

7.根据权利要求1所述的无人机飞行状态监控系统，其特征在于，所述操作人员发出紧急停机指令优先于所述中央处理器所判断的失控状态。

8.根据权利要求1所述的无人机飞行状态监控系统，其特征在于，所述无人机动力源，包括化学电池、燃料电池、燃油发动机。

9.根据权利要1所述的无人机飞行状态监控系统，其特征在于，还包括：继电器、晶体闸流管、金属氧化物半导体场效应管、油路控制器、燃料阀门、离合器。

10.根据权利要求1所述的无人机飞行状态监控系统，其特征在于，所述无线通信模块包括无线电台、无线局域网、蜂窝网络通信设备。