CN107272729B - 一种基于路由器的无人机巡航系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于路由器的无人机巡航系统，用于在固定高度的水平面上进行巡航，该无人机巡航系统使用一种基于路由器的无人机巡航方法，该方法包括：S1、无人机巡航线路对应的地面上设置多个无线路由器；S2、手动遥控无人机巡航，检测并记录无人机到达每个无线路由器正上方时该无线路由器的信号强度值；S3、无人机初始化并进行工作状态的自检；S4、无人机自主巡航，飞行过程中不断接收巡航路线前方最近的无线路由器的信号，根据信号强度值大小判断无人机是否到达该无线路由器的正上方，在飞行过程中根据任务要求对不同角度进行拍摄；S5、无人机降落。与现有技术相比，本发明具有节约成本、操作简单等优点。

Description

一种基于路由器的无人机巡航系统
技术领域
本发明涉及无人机自动巡航领域，尤其是涉及一种基于路由器的无人机巡航系统。
背景技术
为保障无人机在没有卫星信号的环境下可以正常巡航，需要设计一种不依赖于卫星定位的方法，将路由器作为定位设备。在室内，GPS的信号微弱，甚至没有信号，此时无人机很难基于GPS的信号进行巡航。当在军事基地各种安全问题需要考虑的时候，无人基于卫星信号进行飞行时，将会可能出现炸机的情况，无人机可能因为失去GPS信号指导而失去飞行方向。因此，无人机巡航路线是需要全面规划好，无人机飞行指令根据接收模块接收到的路由器的WiFi信号强度值来执行，这些是无人机在非GPS环境下巡航的前提。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于路由器的无人机巡航系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
1.一种基于路由器的无人机巡航系统，用于在固定高度的水平面上进行巡航，其特征在于，该无人机巡航系统使用一种基于路由器的无人机巡航方法，所述无人机巡航系统包括：
无人机，用于在空中巡航并拍摄周围情况；
无线路由器系统，设于地面并与所述无人机通过无线方式通讯，用于无人机定位；
监控系统，设于地面并与所述无人机通过无线方式通讯，用于控制无人机的拍摄参数并监控无人机拍摄的图像；
所述无人机包括无线路由器接收模块、开发板、飞控主控器、信号检测单元、云台相机、电源和电机驱动，所述开发板、信号检测单元、云台相机、电源、电机驱动都与飞控主控器连接，所述无线路由器接收模块与开发板连接；所述无线路由器系统包括基站和多个无线路由器，所述基站与多个无线路由器连接；所述监控系统包括云台遥控器和移动终端；所述无线路由器系统通过所述无线路由器与所述无人机的无线路由器接收模块通讯，所述监控系统通过所述云台遥控器和移动终端分别与所述无人机的云台相机通讯；
所述无人机巡航方法在所述无人机空中预设的巡航线路对应的地面上设置多个无线路由器，所述无人机在巡航过程中通过接收地面无线路由器的信号确定飞行动作；
该方法具体包括：
S1、无人机巡航线路对应的地面上设置多个无线路由器；
S2、手动遥控无人机巡航，检测并记录无人机到达每个无线路由器正上方时该无线路由器的信号强度值；
S3、无人机初始化并进行工作状态的自检；
S4、无人机自主巡航，飞行过程中不断接收巡航路线前方最近的无线路由器的信号，根据信号强度值大小判断无人机是否到达该无线路由器的正上方，当到达该无线路由器正上方后，则无人机进行下一步巡航动作并接收下一个无线路由器的信号，在飞行过程中根据任务要求对不同角度进行拍摄；
S5、无人机降落；
所述步骤S1具体包括：将无线路由器均匀的布置在无人机巡航线路对应地面上的位置上，并且在无人机每个转向处及终点的正下方设置无线路由器。
所述步骤S4中根据信号强度值大小判断无人机是否到达接收信号的无线路由器的正上方具体包括：将无人机接收的无线路由器信号强度值与步骤S2检测的到达该无线路由器正上方时信号强度值的大小比较，若两者相差在设定范围内，则判断无人机到达该无线路由器正上方。
所述步骤S4中巡航动作具体包括按当前方向飞行和转向飞行。
所述步骤S5具体包括：当无人机接收终点正下方的无线路由器的信号时，与步骤S2检测的到达该无线路由器正上方时信号强度值的大小比较，若两者相差在设定范围内，则无人机下降。
所述云台相机包括相机、云台控制端、云台支架。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、根据在巡航线路对应的地面上铺设的路由器，无人机可以实现在没有GPS信号的情况下，在固定高度的水平面上进行航线飞行和拍摄。
2、路由器用于无人机导航中，可以同时实现导航和信息实时传输，使得不增加设备就可以增加传输信息的功能，节约成本。
3、无人机在巡航过程中通过接收的前方路线的路由器的信号强度，判断飞行位置和下一步飞行动作，导航方法简洁方便，操作简单。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明实施例一的巡航方法流程图；
图3为本发明实施例一的无人机巡航过程中速度和方向调整流程图。
图中标注：1、无线路由器接收模块，2、开发板，3、电源，4、电机驱动，5、信号检测单元，6、云台相机，7、飞控主控器，8、无线路由器，9、基站，10、移动终端，11、云台遥控器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种基于路由器的无人机巡航方法，在无人机空中预设的巡航线路对应的地面上设置多个无线路由器8，无人机在巡航过程中通过接收地面无线路由器8的信号确定飞行动作。
该方法具体包括：
S1、无人机巡航线路对应的地面上设置多个无线路由器8；
S2、手动遥控无人机巡航，检测并记录无人机到达每个无线路由器8正上方时该无线路由器8的信号强度值；
S3、无人机初始化并进行工作状态的自检；
S4、无人机自主巡航，飞行过程中不断接收巡航路线前方最近的无线路由器8的信号，根据信号强度值大小判断无人机是否到达该无线路由器8的正上方，当到达该无线路由器8正上方后，则无人机进行下一步巡航动作并接收下一个无线路由器8的信号，在飞行过程中根据任务要求对不同角度进行拍摄；
S5、无人机降落。
步骤S1具体包括：将无线路由器8均匀的布置在无人机巡航线路对应地面上的位置上，并且在无人机每个转向处及终点的正下方设置无线路由器8。
步骤S4中根据信号强度值大小判断无人机是否到达接收信号的无线路由器8的正上方具体包括：将无人机接收的无线路由器8信号强度值与步骤S2检测的到达该无线路由器8正上方时信号强度值的大小比较，若两者相差在设定范围内，则判断无人机到达该无线路由器8正上方。
步骤S4中巡航动作具体包括按当前方向飞行和转向飞行。
步骤S5具体包括：当无人机接收终点正下方的无线路由器8的信号时，与步骤S2检测的到达该无线路由器8正上方时信号强度值的大小比较，若两者相差在设定范围内，则无人机下降。
一种使用以上巡航方法的基于路由器的无人机巡航系统，如图1所示，包括：无人机，用于在空中巡航并拍摄周围情况；无线路由器系统，设于地面并与无人机通过无线方式通讯，用于无人机定位；监控系统，设于地面并与无人机通过无线方式通讯，用于控制无人机的拍摄参数并监控无人机拍摄的图像。
无人机包括无线路由器接收模块1、开发板2、飞控主控器7、信号检测单元5、云台相机6、电源3和电机驱动4，开发板2、信号检测单元5、云台相机6、电源3、电机驱动4都与飞控主控器7连接，无线路由器接收模块1与开发板2连接；无线路由器系统包括基站9和多个无线路由器8，基站9与多个无线路由器8连接；监控系统包括云台遥控器11和移动终端10；无线路由器系统通过无线路由器8与无人机的无线路由器接收模块1通讯，监控系统通过云台遥控器11和移动终端10分别与无人机的云台相机6通讯。
云台相机6包括相机、云台控制端、云台支架。
开发板2采用STM32开发板。
实施例一
一种基于路由器的无人机巡航方法，巡航路线为正方形，在巡航路线对应的地面上均匀布置8个无线路由器8，按巡航方向依次编号为1～8，其中1、3、5、7号无线路由器8位于正方形的4个拐点处。
手动遥控无人机飞到1号无线路由器8的正上方20米处，采集1号无线路由器8的信号值强度，接着沿着2号无线路由器8的方向飞行，再采集到达2号无线路由器8正上方处时接收到的2号无线路由器8的信号强度值，直到依次采集完8个无线路由器8的信号强度值。采集的这些信号强度值数据存储在需要运行的程序中。编写程序控制无人机飞行时，在程序中设置无人机接收路由器3、5、7号正上方信号强度值为控制无人机飞行转向的判断条件。
巡航过程中无人机需要判断此时到达的位置是否需要转换飞行方向。例如，如果当前无人机在巡航中正往3号无线路由器8飞行，测得信号强度值符合飞到3号无线路由器8正上方时的信号强度值的设定范围内时，则无人机通过指令调整方向90度飞向4号无线路由器8。在无人机巡航时，无人机上的无线路由器接收模块1会收到来自不同路由器的WiFi信号，但是只判断路线前方最近的编号的无线路由器8的信号强度值是否达到离线采集时的强度，同时在每一个位置都判断是否达到目的地。在无人机飞行时拍摄的视频将会显示在移动终端10的界面上，同时还存储在SD卡中。
如图2所示，无人机巡航一次的具体流程为：对无人机各个设备模块进行检测，无异常后给无人机在1号无线路由器8处上电起飞，此时机头方向朝着路由器2号，无人机上升时需要不断的判断接收的1号无线路由器8信号强度是否与上方20米处的信号强度值一致，若一致则飞机停止上飞，开始往2号无线路由器8方向飞行并检测2号无线路由器8的信号值。当判断到达2号无线路由器8正上方时，无人机继续向前飞行并检测3号无线路由器8的信号，当接收的信号强度值与离线采集的差值在设定范围内时，无人机就需要悬停，切换机头方向朝着4号路由器方向飞行。依次按照无线路由器8的编号顺序，通过判断各个无线路由器8的信号强度值来引导无人机飞行。当接收的1号无线路由器8信号强度值匹配离线采集的信号强度值时，烧写的程序给无人机下降的指令。在整个过程中，地面上的移动终端10界面将会记录飞行时所采集到的WiFi信号强度值，如果发现航拍视频中有异常区域，工作人员可以根据当前信号强度值匹配离线采集的信号强度值，判断异常地点所处的区域。
图3为无人机巡航飞行过程中速度和方向调整流程图，主要是巡航时飞行速度与方向的调节。首先，无人机进行上电，初步设定无人机上升速度，当接收信号强度值要接近1号无线路由器8上方20米处的信号强度值时，降低无人机飞行速度，使无人机能在飞行过程中准确飞到20米处悬停。判断无人机是否接近某个无线路由器8的依据是接收到的WiFi信号强度值，此强度值会比到达该无线路由器8正上方的强度值小一些，具体根据无人机的飞行速度来设定。无人机飞行到20米高处，给无人机设定一个速度，当接收的3号无线路由器8的信号强度值接近离线测得的值时，此时让无人机降低速度，使得匹配到3号无线路由器8正上方强度值时无人机悬停，然后指令让无人机的方向朝向4号无线路由器8。以此方式继续飞行至起飞点，即1号无线路由器8。无人机速度与方向的调整是决定飞行的准确度，尤其是速度，要确保寻找特殊信号值的速度，才能正确的执行指令。

Claims (5)

1.一种基于路由器的无人机巡航系统，用于在固定高度的水平面上进行巡航，其特征在于，该无人机巡航系统使用一种基于路由器的无人机巡航方法，所述无人机巡航系统包括：
无人机，用于在空中巡航并拍摄周围情况；
无线路由器系统，设于地面并与所述无人机通过无线方式通讯，用于无人机定位；
监控系统，设于地面并与所述无人机通过无线方式通讯，用于控制无人机的拍摄参数并监控无人机拍摄的图像；
所述无人机包括无线路由器接收模块、开发板、飞控主控器、信号检测单元、云台相机、电源和电机驱动，所述开发板、信号检测单元、云台相机、电源、电机驱动都与飞控主控器连接，所述无线路由器接收模块与开发板连接；所述无线路由器系统包括基站和多个无线路由器，所述基站与多个无线路由器连接；所述监控系统包括云台遥控器和移动终端；所述无线路由器系统通过所述无线路由器与所述无人机的无线路由器接收模块通讯，所述监控系统通过所述云台遥控器和移动终端分别与所述无人机的云台相机通讯；
所述无人机巡航方法在所述无人机空中预设的巡航线路对应的地面上设置多个无线路由器，所述无人机在巡航过程中通过接收地面无线路由器的信号确定飞行动作；
该方法具体包括：
S1、无人机巡航线路对应的地面上设置多个无线路由器；
S2、手动遥控无人机巡航，检测并记录无人机到达每个无线路由器正上方时该无线路由器的信号强度值；
S3、无人机初始化并进行工作状态的自检；
S4、无人机自主巡航，飞行过程中不断接收巡航路线前方最近的无线路由器的信号，根据信号强度值大小判断无人机是否到达该无线路由器的正上方，当到达该无线路由器正上方后，则无人机进行下一步巡航动作并接收下一个无线路由器的信号，在飞行过程中根据任务要求对不同角度进行拍摄；
S5、无人机降落；
所述步骤S1具体包括：将无线路由器均匀的布置在无人机巡航线路对应地面上的位置上，并且在无人机每个转向处及终点的正下方设置无线路由器。
2.根据权利要求1所述的一种基于路由器的无人机巡航系统，其特征在于，所述步骤S4中根据信号强度值大小判断无人机是否到达接收信号的无线路由器的正上方具体包括：将无人机接收的无线路由器信号强度值与步骤S2检测的到达该无线路由器正上方时信号强度值的大小比较，若两者相差在设定范围内，则判断无人机到达该无线路由器正上方。
3.根据权利要求1所述的一种基于路由器的无人机巡航系统，其特征在于，所述步骤S4中巡航动作具体包括按当前方向飞行和转向飞行。
4.根据权利要求1所述的一种基于路由器的无人机巡航系统，其特征在于，所述步骤S5具体包括：当无人机接收终点正下方的无线路由器的信号时，与步骤S2检测的到达该无线路由器正上方时信号强度值的大小比较，若两者相差在设定范围内，则无人机下降。
5.根据权利要求1所述的一种基于 无线路由器的无人机巡航系统，其特征在于，所述云台相机包括相机、云台控制端、云台支架。
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