CN107179779A - 一种智能无人机控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能无人机控制系统及方法，所述系统包括智能无人机遥控器和安装在智能无人机上的飞行控制器，所述智能无人机遥控器包括遥控信号发送模块、第一定位模块和控制模块，所述飞行控制器包括遥控信号接收模块、第二定位模块和飞控模块；所述飞控模块，用于对所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度进行判断，当所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度低于设定的阈值时，根据所述第一定位模块的位置信息和所述第二定位模块的位置信息，控制所述智能无人机向所述智能无人机遥控器靠近。本发明的智能无人机控制系统及方法可以防止智能无人机失去控制。

Description

一种智能无人机控制系统及方法

技术领域

本发明涉及智能无人机领域，特别涉及一种智能无人机控制系统及方法。

背景技术

智能无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务并能重复使用的飞行器。能够利用无线遥控设备和自身的控制装置进行控制的不载人飞行器，例如无人直升机、无人固定翼机、无人伞翼机等等。该智能无人机可以用于挂载拍摄装置，用于航拍、测绘、侦查等等。

智能无人机飞行过程分为起飞、高空飞行和降落三个部分，在起飞和降落阶段智能无人机的速度变化大、姿态调整频繁、降落场地也比较复杂，对智能无人机的控制系统要求很高。

现阶段智能无人机普遍采用测控车外遥控器的方式，让经验丰富的飞行人员通过观察来控制智能无人机，从而满足起飞、降落阶段对控制系统实时性、机动性、高度复杂性的要求。

控制智能无人机使用的遥控器，也称为RC遥感器。现有的RC遥控器一般体积较大、笨重，携带不方便。而起操作界面复杂，操作时需要使用者的手眼协调配合，通过左右两个摇杆来控制智能无人机的高度，速度，航向。

因此，对控制器摇杆的操作需要花大量时间练习一些基本的操作：如对尾飞行，对头飞行，航线飞行，侧面飞行等。由于智能无人机的飞行姿态相对操作者在不断发生改变，操作状态可能就会在对尾飞行，对头飞行，左侧飞行，右侧飞行，或者是航线飞行之间变换，这就需要操作者及时、自如的转换操控方式，否则就会导致失控。另外，如果遥控指挥不当，会使得智能无人机飞到遥控器不能控制的范围，造成智能无人机丢失，且有可能造成安全事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能无人机控制系统及方法，其可以自动保持控制距离，防止智能无人机与遥控器失去联系，解决了上述现有技术存在的问题。

在本发明实施例中，提供了一种智能无人机控制系统，其包括智能无人机遥控器和安装在智能无人机上的飞行控制器，所述智能无人机遥控器包括遥控信号发送模块、第一定位模块和控制模块，所述飞行控制器包括遥控信号接收模块、第二定位模块和飞控模块；

所述控制模块，用于将用户输入的控制操作转化为飞行操作指令，并通过所述遥控信号发送模块将所述飞行操作指令及所述第一定位模块的位置信息转化为遥控信号并发送给所述飞行控制器；

所述飞控模块，用于通过所述遥控信号接收模块接收所述飞行操作指令，控制智能无人机的飞行；

所述飞控模块，还用于对所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度进行判断，当所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度低于设定的阈值时，根据所述第一定位模块的位置信息和所述第二定位模块的位置信息，控制所述智能无人机向所述智能无人机遥控器靠近。

在本发明实施例中，所述遥控信号发送模块和所述遥控信号接收模块在数据传输过程中采用相同的频率表和相同的调频频率，并按照相同的顺序改变所使用的通信频道。

在本发明实施例中，所述智能无人机遥控器还包括显示模块和按键模块，所述按键模块用于输入操作指令，所述显示模块用于显示用户通过所述按键模块输入的操作指令。

在本发明实施例中，所述智能无人机遥控器还包括控制识别模块，所述控制识别模块用于监测所述智能无人机遥控器的操作姿态，根据所述操作姿态及所述操作选择识别用户的控制操作，并将所述控制操作发送给所述控制模块。

在本发明实施例中，所述飞行控制器还包括失控保护模块，用于当所述遥控信号接收模块中断数据传输超过预设时间时，控制智能无人机自动返航，回到起飞点。

在本发明实施例中，所述飞行控制器还包括跟随模块，用于根据操作者的速度控制智能无人机的速度，使智能无人机的速度与操作者的速度成预定比例。

在本发明实施例中，所述跟随模块根据所述第一定位模块发送的位置信息和所述第二定位模块提供的智能无人机的位置信息，分别确定操作者的速度和智能无人机的速度。

在本发明实施例中，还提供了一种智能无人机控制方法，其包括：

步骤S1：遥控信号发送模块将所述飞行操作指令及遥控器的位置信息转化为遥控信号并发送给飞行控制器；

步骤S2：对遥控信号接收模块接收的遥控信号强度进行判断，当所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度低于设定的阈值时，根据所述智能无人机遥控器的位置信息和所述智能无人机的位置信息，控制所述智能无人机向所述智能无人机遥控器靠近;

在本发明实施例中，所述方法进一步包括步骤S3: 对所述遥控信号接收模块接收遥控信号的中断时间进行判断，当遥控信号的中断数据传输超过预设时间时，控制智能无人机自动返航，回到起飞点。

与现有技术相比较，本发明的智能无人机控制系统和方法，通过对所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度进行判断，当所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度低于设定的阈值时，根据所述第一定位模块的位置信息和所述第二定位模块的位置信息，控制所述智能无人机向所述智能无人机遥控器靠近，从而可以防止因为操作不当而导致智能无人机飞的过远而失去控制；进一步地，还对所述遥控信号接收模块中断数据时间进行判断，当所述遥控信号接收模块中断数据传输超过预设时间时，所述飞控模块控制智能无人机自动返航，在智能无人机与遥控器失去联系时，控制智能无人机飞到起始起飞的位置，防止了智能无人机因为失去控制而造成安全事故，提高了智能无人机的安全性。

附图说明

图1 是本发明实施例一的智能无人机控制系统的结构示意图。

图2是本发明实施例二的智能无人机控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种智能无人机控制系统，其包括智能无人机遥控器10和安装在智能无人机上的飞行控制器20。下面进行详细说明。所述智能无人机遥控器10包括遥控信号发送模块11、第一定位模块12和控制模块13、显示模块14、按键模块15和控制识别模块16，所述飞行控制器20包括遥控信号接收模块21、第二定位模块22、飞控模块23、失控保护模块24和跟随模块25。下面进行详细说明。

所述遥控信号发送模块11和所述遥控信号21接收模块在数据传输过程中采用相同的频率表和相同的调频频率，并按照相同的顺序改变所使用的通信频道。由于数据传输过程中使用RF频段的带宽窄，使用的频率会很高，会出现同频干扰的问题，导致通信时断时续，这对于航模智能无人机来说是非常危险的和不可接受的。为了避免丢失通讯链接的情况，本发明中，所述遥控信号发送模块11和所述遥控信号接收模块21在数据传输过程中采用相同的频率表，相同的调频频率，并按照相同的顺序改变所使用的通信频道。这样所述遥控信号发送模块11和所述遥控信号接收模块21就可以在不同的通信频道上进行通讯。如果某一通信频道被干扰占用，这个通信频道的数据就会丢失，但是，在其他的通信频道上，所述遥控信号发送模块11和所述遥控信号接收模块21还可以继续进行通讯，这样就可以避免因通讯被长时间中断而导致的飞行失控事件发生，提高了控制的安全性。

所述第一定位模块12和所述第二定位模块22可以采用GPS定位传感器，也可以采用北斗定位传感器，本发明实施例中不做限制。

所述控制模块13，用于13将用户输入的控制操作转化为飞行操作指令，并通过所述遥控信号发送模块11将所述飞行操作指令及所述第一定位模块12的位置信息转化为遥控信号并发送给所述飞行控制器20。

所述显示模块14和所述按键模块15设置在智能无人机遥控器10的外壳上，所述显示模块14为128X64点阵LCD液晶显示器。所述显示模块14作为显示用户操作的UI界面，通过图形界面的引导指示，显示用户通过所述按键模块15输入的操作选择。所述按键模块15包括智能无人机飞行动作控制按键，所述飞行动作控制包括：悬停、跟随、环绕、自动返航、自动降落、高度控制。本实施例中，按键模块通过四个I/O接口控制八个按键，按键可以配对出现在任意两个GPIO口上，这样可以增加按键的个数，而不用增加GPIO的数量。突破现有按键扫描方法的局限性，在电路板面积受限不能使用多引脚的单片机的情况下，可以使用更少的GPIO口来扫描更多的按键。所述控制识别模块16，用于监测所述智能无人机遥控器的操作姿态，根据所述操作姿态及所述操作选择识别用户的控制操作，并将所述控制操作发送给所述控制模块13。

所述控制识别模块16可以是6轴姿态传感器，可以实时监控智能无人机遥控器10的操作姿态，根据所述操作姿态及用户通过按键模块输入的操作选择识别用户的控制操作，并将所述控制操作发送给所述控制模块。其中的操作姿态包括：上升，下降，向左转，向右转，转圈和跟随。在上升下降中，每次移动的距离可以在智能无人机遥控器10中进行设置，默认为0.5m。在向左转和向右转中，每次旋转的角度可以在智能无人机遥控器10中进行设置，默认为1°。

所述飞控模块23用于通过所述遥控信号接收模块21接收所述飞行操作指令，控制智能无人机的飞行；所述飞控模块23，还用于对所述遥控信号接收模块21接收的遥控信号强度进行判断，当所述遥控信号接收模块21接收的遥控信号强度低于设定的阈值时，根据所述第一定位模块12的位置信息和所述第二定位模块22的位置信息，控制所述智能无人机向所述智能无人机遥控器10靠近。

所述失控保护模块24，用于当所述遥控信号接收模块中断数据传输超过预设时间时，控制智能无人机自动返航，回到起飞点。

所述跟随模块25，用于根据操作者的速度控制智能无人机的速度，使智能无人机的速度与操作者的速度成预定比例。所述跟随模块根据所述第一定位模块发送的位置信息和所述第二定位模块提供的智能无人机的位置信息，分别确定操作者的速度和智能无人机的速度。

上述智能无人机控制系统，通过智能无人机遥控器上的显示模块和按键模块提供可视人机交互界面，引导操作者完成所需的操作，控制模块将当前操作者位置信息、当前智能无人机位置信息、当前气压数据和用户输入的控制操作转化为飞行操作指令，并通过所述遥控信号发送模块11发送给智能无人机上的飞控模块，飞快模块完成飞行操作指令，控制智能无人机的飞行。通过本发明的智能无人机控制系统，操作者通过简单的按键操作就可以控制智能无人机完成自己所想要的动作，达到和使用摇杆操作的效果，极大的简化了智能无人机的操作，并能减小操作失误。

实施例二

本发明实施例二提供一种智能无人机控制方法，该方法用于控制实施例一中的智能无人机控制系统中。如图2所示，该方法包括：

步骤S1：遥控信号发送模块将所述飞行操作指令及遥控器的位置信息转化为遥控信号并发送给飞行控制器；

步骤S2：对遥控信号接收模块接收的遥控信号强度进行判断，当所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度低于设定的阈值时，根据所述智能无人机遥控器的位置信息和所述智能无人机的位置信息，控制所述智能无人机向所述智能无人机遥控器靠近;

步骤S3:对所述遥控信号接收模块接收遥控信号的中断时间进行判断，当遥控信号的中断数据传输超过预设时间时，控制智能无人机自动返航，回到起飞点。

其中，所述遥控信号发送模块和所述遥控信号接收模块在数据传输过程中采用相同的频率表和相同的调频频率，并按照相同的顺序改变所使用的通信频道。

需要说明的是，上述智能无人机控制方法中，各步骤之间的信息交互、执行过程等内容，由于与实施例一的智能无人机控制系统基于同一构思，其带来的技术效果与实施例一相同，具体内容可参见实施例一中的相关叙述，此处不再赘述。

综上所述，本发明的智能无人机控制系统和方法，通过对所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度进行判断，当所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度低于设定的阈值时，根据所述第一定位模块的位置信息和所述第二定位模块的位置信息，控制所述智能无人机向所述智能无人机遥控器靠近，从而可以防止因为操作不当而导致智能无人机飞的过远而失去控制；进一步地，还对所述遥控信号接收模块中断数据时间进行判断，当所述遥控信号接收模块中断数据传输超过预设时间时，所述飞控模块控制智能无人机自动返航，在智能无人机与遥控器失去联系时，控制智能无人机飞到起始起飞的位置，防止了智能无人机因为失去控制而造成安全事故，提高了智能无人机的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能无人机控制系统，其特征在于，包括智能无人机遥控器和安装在智能无人机上的飞行控制器，所述智能无人机遥控器包括遥控信号发送模块、第一定位模块和控制模块，所述飞行控制器包括遥控信号接收模块、第二定位模块和飞控模块；

所述控制模块，用于将用户输入的控制操作转化为飞行操作指令，并通过所述遥控信号发送模块将所述飞行操作指令及所述第一定位模块的位置信息转化为遥控信号并发送给所述飞行控制器；

所述飞控模块，用于通过所述遥控信号接收模块接收所述飞行操作指令，控制智能无人机的飞行；

所述飞控模块，还用于对所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度进行判断，当所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度低于设定的阈值时，根据所述第一定位模块的位置信息和所述第二定位模块的位置信息，控制所述智能无人机向所述智能无人机遥控器靠近。

2.如权利要求1所述的智能无人机控制系统，其特征在于，所述遥控信号发送模块和所述遥控信号接收模块在数据传输过程中采用相同的频率表和相同的调频频率，并按照相同的顺序改变所使用的通信频道。

3.如权利要求1所述的智能无人机控制系统，其特征在于，所述智能无人机遥控器还包括显示模块和按键模块，所述按键模块用于输入操作指令，所述显示模块用于显示用户通过所述按键模块输入的操作指令。

4.如权利要求3所述的智能无人机控制系统，其特征在于，所述智能无人机遥控器还包括控制识别模块，所述控制识别模块用于监测所述智能无人机遥控器的操作姿态，根据所述操作姿态及所述操作选择识别用户的控制操作，并将所述控制操作发送给所述控制模块。

5.如权利要求1所述的智能无人机控制系统，其特征在于，所述飞行控制器还包括失控保护模块，用于当所述遥控信号接收模块中断数据传输超过预设时间时，控制智能无人机自动返航，回到起飞点。

6.如权利要求1-4任一所述的智能无人机控制系统，其特征在于，所述飞行控制器还包括跟随模块，用于根据操作者的速度控制智能无人机的速度，使智能无人机的速度与操作者的速度成预定比例。

7.如权利要求5所述的智能无人机控制系统，其特征在于，所述跟随模块根据所述第一定位模块发送的位置信息和所述第二定位模块提供的智能无人机的位置信息，分别确定操作者的速度和智能无人机的速度。

8.一种智能无人机控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：遥控信号发送模块将飞行操作指令及遥控器的位置信息转化为遥控信号并发送给飞行控制器；

步骤S2：对遥控信号接收模块接收的遥控信号强度进行判断，当所述遥控信号接收模块接收的遥控信号强度低于设定的阈值时，根据所述智能无人机遥控器的位置信息和所述智能无人机的位置信息，控制所述智能无人机向所述智能无人机遥控器靠近。

9.根据权利要求8所述的智能无人机控制方法，其特征在于，所述方法还包括:

步骤S3:对所述遥控信号接收模块接收遥控信号的中断时间进行判断，当遥控信号的中断数据传输超过预设时间时，控制智能无人机自动返航，回到起飞点。

10.根据权利要求8或9所述的智能无人机控制方法，其特征在于，所述遥控信号发送模块和所述遥控信号接收模块在数据传输过程中采用相同的频率表和相同的调频频率，并按照相同的顺序改变所使用的通信频道。