CN108120476B - 无人机实时安全预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机实时安全预警装置，包括：机载预警设备，机载预警设备包括飞行控制器、状态监控模块和预警模块；其中，状态监控模块包括无人机参数采集模块，无人机参数采集模块用于采集无人机的飞行参数以及无人机飞行时的环境参数，并将飞行参数和环境参数发送至预警模块；预警模块用于对飞行参数和环境参数进行分析，当飞行参数和/或环境参数异常时，判定无人机处于异常状态并触发安全预警指令，安全预警指令用于指示预警模块启动相应的安全机制。上述的无人机实时安全预警装置，能实时采集无人机飞行时的飞行参数以及环境参数，在这些参数出现异常时给出安全预警，有效增加无人机的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机控制技术领域，特别是涉及一种无人机实时安全预警装置。
背景技术
无人驾驶飞机，简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操作的不载人飞机。无人机因其体积小、可控性高以及战场生存能力强等特点，已被广泛地用于地质勘探、影视航拍以及抢险救灾等。随着技术的不断发展，近年无人机控制技术也日渐成熟，但无人机坠机等安全问题也时有发生，对无人机进行安全预警就显得尤为重要。
发明内容
基于此，有必要针对无人机的安全问题，提供一种无人机实时安全预警装置。
一种无人机实时安全预警装置，包括：机载预警设备；所述机载预警设备设置于无人机中，所述机载预警设备包括飞行控制器、状态监控模块和预警模块；其中，所述状态监控模块包括无人机参数采集模块，所述无人机参数采集模块分别连接所述飞行控制器和所述预警模块，且所述无人飞行控制器连接所述预警模块；
所述无人机参数采集模块用于采集无人机参数，所述无人机参数包括无人机的飞行参数以及无人机飞行时的环境参数，并将所述飞行参数和所述环境参数发送至所述预警模块；
所述预警模块用于对所述飞行参数和所述环境参数进行分析，当所述飞行参数和/或所述环境参数异常时，判定所述无人机处于异常状态并触发安全预警指令，所述安全预警指令用于指示所述预警模块启动相应的安全机制。
上述的无人机实时安全预警装置包括机载预警设备，机载预警设备包括飞行控制器、状态监控模块和预警模块；其中，无人机状态监控模块包括无人机参数采集模块，无人机参数采集模块采集无人机的飞行参数和无人机飞行时的环境参数并将飞行参数和环境参数发送至预警模块，预警模块对飞行参数和环境参数进行分析，当飞行参数和/或环境参数出现异常时，预警模块判定无人机处于异常状态，触发安全预警指令，预警模块根据安全预警指令来控制无人机启动相应的安全机制。上述的无人机实时安全预警装置，能实时采集无人机飞行时的飞行参数以及环境参数，在这些参数出现异常时给出安全预警，以使无人机采取相应的安全机制，能有效增加无人机的安全性。
附图说明
图1为本发明的无人机实时安全预警装置在其中一个实施例中的结构示意图；
图2为本发明的无人机实时安全预警装置在其中一个实施例中的结构示意图；
图3为本发明的无人机实时安全预警装置在其中一个实施例中的结构示意图；
图4为本发明的无人机实时安全预警装置在其中一个实施例中的结构示意图；
图5为本发明的无人机实时安全预警装置在其中一个实施例中的结构示意图；
表1为本发明的无人机实时安全预警装置中的控制信号采集模块采集的数据结构表；
表2为本发明的无人机实时安全预警装置中的环境参数采集模采集的数据结构表；
表3为本发明的无人机实时安全预警装置中的电压采集模块采集的数据结构表；
表4为本发明的无人机实时安全预警装置中的温度振动采集模块采集的数据结构表。
具体实施方式
下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
图1为本发明的无人机实时安全预警装置在一个实施例中的结构示意图，如图1所示，本发明实施例中的无人机实时安全预警装置，包括：机载预警设备10，机载预警设备10设置于无人机中。机载预警设备10包括飞行控制器11、状态监控模块12和预警模块13，其中，状态监控模块12包括无人机参数采集模块121，无人机参数采集模块121分别连接飞行控制器11和预警模块13，且无人飞行控制器11连接预警模块13；无人机参数采集模块121用于采集无人机参数，所述无人机参数包括无人机的飞行参数以及无人机飞行时的环境参数，并将飞行参数和环境参数发送至预警模块13；预警模块13用于对飞行参数和环境参数进行分析，当飞行参数和/或环境参数异常时，判定无人机处于异常状态并触发安全预警指令，安全预警指令用于指示预警模块13启动相应的安全机制。
无人机包括机体、动力系统、控制系统以及通信系统，这些系统之间互相配合完成无人机探测、货物运输等。其中，无人机的机体主要包括机身、机臂以及机架等，而动力系统主要包括电池、电机、电调和浆叶；而控制系统中主要包括飞行控制器、内置传感器以及GPS导航等；而通信系统只要包括数据传输装置，用于与外部设备(如遥控器等)进行数据通信等。目前，机体、动力系统、控制系统以及通信系统这几大系统之间配合可以完成基本的对无人机的飞行控制，但是实际的操作中，情况复杂多变(周围环境实时变化，例如气候等变化)，在现在的无人机控制中无法获知无人机实时状态，容易造成一些安全事故。
为了解决这一问题，在本实施例中，采用无人机实时安全预警装置，包括机载预警设备10，其中机载预警设备设置于无人机中，可以设置于无人机机体的任意位置，但为了减少无人机运行中因产生振动等干扰，可以将无人机状态监控模块设置于无人机机身中。另外，机载预警设备10包括飞行控制器11、状态监控模块12和预警模块13，其中，状态监控模块12包括无人机参数采集模块121，无人机参数采集模块121分别与预警模块13和飞行控制器11连接，无人机参数采集模块121用来采集无人机运输过程中的一些相关参数(例如无人机飞行速度、飞行控制器产生的一些飞行控制参数以及周围环境温度等)。其中，无人机参数采集模块121用于采集无人机的飞行参数以及无人机飞行时的环境参数，并将飞行参数和环境参数发送至预警模块13；预警模块对飞行参数和环境参数进行分析，当飞行参数和/或环境参数异常时，触发安全预警指令，安全预警指令用于指示预警模块13启动相应的安全机制。
飞行参数是指在无人机运输时由无人机本身产生或相关的一些参数，例如无人机飞行时飞行控制参数、动力系统的参数、机体参数等。环境参数是指无人机飞行时周围环境的相关参数，例如环境温度、湿度、气压、风力以及GPS等。
具体地，当无人机参数采集模块121采集到无人机的飞行参数以及无人机飞行时的环境参数，将飞行参数和环境参数发送至预警模块13，预警模块13对飞行参数和环境参数进行分析，当飞行参数和/或环境参数，即当飞行参数和环境参数中的其中一种出现异常时，预警模块触发安全预警指令，并可以根据安全预警指令启动相应的安全机制。
安全预警指令包括阈值超限预警指令，参数快速变化预警指令等。
安全机制可以分为多个级别，例如安全机制可以包括1级安全控制和2级安全机制。其中，1级安全控制包括最低功率(或降低转速)飞行、若报警解除，则执行原任务；若报警仍然存在，则放弃任务，返回起飞点；2级安全控制包括2级安全控制包括向地面站触发安全报警警告和方位信息，等待地面站指令；或不必等待地面站指令，即进行紧急迫降，如打开自动降落伞等。通常情况下，预警装置触发安全预警指令后启动1级安全机制或2级安全机制，并可以向地面站触发反馈信息。
可选地，预警模块可以是DSP(Digital Signal Process)芯片，即能够实现数字信号处理技术的芯片，DSP芯片具有大规模集成性、稳定性好，精度高、处理数据高速性能等特点。
上述的无人机实时安全预警装置包括机载预警设备10，机载预警设备10包括飞行控制器11、状态监控模块12和预警模块13；其中，状态监控模块12包括无人机参数采集模块121，无人机参数采集模块121采集无人机的飞行参数和无人机飞行时的环境参数并将飞行参数和环境参数发送至预警模块13，预警模块13对飞行参数和环境参数进行分析，当飞行参数和/或环境参数出现异常时，预警模块13判定无人机处于异常状态，触发安全预警指令，预警模块13根据安全预警指令来控制无人机启动相应的安全机制。上述的无人机实时安全预警装置，能实时采集无人机飞行时的飞行参数以及环境参数，在这些参数出现异常时给出安全预警，以使无人机采取相应的安全机制，能有效增加无人机的安全性。
在其中一个实施例中，安全预警指令包括阈值超限预警指令；通过以下步骤判定无人机处于异常状态：
当飞行参数超过预设的飞行安全阈值，和/或环境参数超过预设的环境安全阈值时，预警模块13判定无人机处于阈值超限的异常状态，并触发阈值超限预警指令。
具体地，飞行参数包括飞行控制参数、无人机动力系统的输入端和输出端电压参数、无人机动力系统的温度参数以及无人机机身振动参数。其中飞行控制参数主要是在无人机飞行时飞行控制器产生的一些控制信号，用于控制飞行器的运行，主要包括三轴姿态、三轴角速度、三轴速度、三轴加速度、电调控制信号以及遥控器控制信号；无人机动力系统的输入端或输出端电压参数包括电池输出端的电压，电调输入端的电压以及电机输入端的电压。无人机动力系统的温度参数包括电池、电调和电机温度；无人机机身振动参数包括机身振动信号。环境参数包括无人机飞行位置高度、气压高度、环境温度、环境湿度以及风力速度等。上述各参数或信号可以采集SPI、PWM或IIC方式，采集频率以及带宽可以根据实际需求进行调整。
当飞行参数超过预设的飞行安全阈值时，说明无人机飞行时相关参数出现异常；当环境参数超过预设的环境安全阈值时，说明无人机飞行时的周围环境出现异常(即无人机在异常环境中飞行)，当这两种情况中只要出现一种，可能导致无人机发生安全事故，因此，当飞行参数超过预设的飞行安全阈值和当环境参数超过预设的环境安全阈值其中任意一种出现异常时，预警模块13就触发阈值超限预警指令，并根据阈值超警告指令启动安全机制，在阈值超限预警解除后，恢复正常飞行。其中，飞行参数超过预设的飞行安全阈值可以是控制参数、无人机动力系统的输入端和输出端电压以及电流参数、无人机动力系统的温度参数以及无人机机身振动参数任一种飞行参数超过相应的阈值，其中每一个不同的飞行参数的阈值是不相同的，可以结合实际需求以及无人机的特性来确定。环境参数超过预设的环境安全阈值可以是位置高度、气压高度、环境温度、环境湿度以及风力速度中任一种环境参数超过相应的阈值，其中每一个不同的环境参数的阈值是不相同的，可以结合实际需求以及无人机的特性来确定。采用上述的阈值超限预警方式，可以方便而快速确定无人机的异常情况，从而使无人机快速启动准确的安全机制，最大程度地保证无人机的安全。
在其中一个实施例中，安全预警指令包括参数快速变化预警指令；通过以下步骤判定无人机处于异常状态：
当飞行参数和/或环境参数在当前采集周期中的数值远大于上一个采集周期中的数值的差值大于预设的差值时，预警模块13判定无人机处于参数快速变化的异常状态，并触发参数快速变化预警指令。
在本实施例中，当飞行参数和环境参数中任意一个参数在当前采集周期内的数值的差值大于预设的差值时，说明无人机自身状态处于快速变化过程，或者无人机运行的周围环境发生巨大变化，从而可能会引发无人机的安全问题。其中，预设的差值可以是任意值，但为了最大程度地体现预警的有效性，一般预设的差值取值比较大，通常是飞行参数或环境参数在当前采集周期内的数值的差值远大于上一个采集周期内的数值时(即飞行参数或环境参数在当前采集周期内的数值与上一个采集周期内的数值成倍数关系时)，预警模块13触发参数快速变化预警指令采用上述的参数快速变化预警指令方式，可以在检测前后两个采集周期内，飞行参数或环境参数快速变化时，触发相应的预警指令，并根据预警指令快速启动相应的安全机制，减少安全事故发生。
在其中一个实施例中，安全预警指令包括参数异常变化预警指令；通过以下步骤判定无人机处于异常状态：
当飞行参数和/或环境参数出现连续异常次数大于预设的数值时，预警模块13判定无人机处于参数异常变化的异常状态，并触发参数异常变化预警指令。
在本实施例中，在连续的多个数据采集周期内，飞行参数和环境参数中任一种参数出现异常的次数大于预设的数值，即飞行参数和环境参数中任一种参数出现多次异常，说明无人机在持续一段时间内处于异常状态或处于异常环境，此时，预警模块13触发参数异常变化预警指令，预警模块13就可以知悉无人机的当前状态，进而根据当前状态启动相应的安全机制，从而避免安全事故的发生。
在其中一个实施例中，如图2所示，状态监控模块12还包括数据存储模块122，数据存储模块122分别连接无人机参数采集模块121和预警模块13；数据存储模块13用于存储飞行参数和环境参数。
具体地，无人机参数采集模块采集的无人机的飞行参数以及无人机飞行时的环境参数，其中无人机的飞行参数和无人机飞行时的环境参数数据量非常多，通常以数据包的形式存在，预警模块13在飞行参数和环境参数进行处理时需要较长时间，为了避免数据的丢失，将采集的飞行参数和环境参数保存在数据存储模块122中，数据存储模块122也可以将保存的飞行参数和环境参数发送至预警模块13。
可选地，存储模块122可以是TF(Trans-flash Card)卡，又叫Micro SD卡，是一种极细小的快闪存储器卡，体积小，数据存储速率快，可用于存储大量的数据。
在其中一个实施例中，如图3所示，还包括地面站20，其中机载预警设备还包括数传模块14；所述飞行控制器11通过数传模块14与地面站20进行通信连接；预警模块13用于对飞行参数和环境参数进行特征提取，得到飞行参数特征值和环境参数特征值，并将飞行参数特征值和环境参数特征值依次通过飞行控制器11和数传模块14发送至地面站。
预警模块13还用于在触发安全预警指令启动相应的安全机制时，将安全机制的反馈信息传输至飞行控制器11，飞行控制器11通过数传模块14发送安全机制的反馈信息至地面站20。
具体地，无人机实时安全预警装置还包括地面站20，其中机载预警设备还包括数传模块14。其中飞行控制器11可以通过数传模块14与地面站20进行通信。预警装置13可以对飞行参数和环境参数进行分析，提出飞行参数的特征值和环境参数的特征值，并将飞行参数的特征值和环境参数的特征值依次通过飞行控制器11和数传模块14发送至地面站20，地面站20可以对飞行参数的特征值和环境参数的特征值进行分析，进行特征值实时数据展示等，便于无人机维修人员根据这些实时展示的特征值数据分析无人机的故障等，从而对其进行维修。
另外，预警模块13在触发安全预警指令，并根据安全预警指令启动相应的安全机制时，发送安全机制的反馈信息至地面站20，以便地面站20根据安全机制的信息确定无人机在启动安全机制后的相关信息，例如迫降位置等。
在其中一个实施例中，飞行控制器11用于将飞行参数特征值和所述环境参数特征值进行编码，生成数据报文，并将数据报文传输至数传模块14；数传模块14用于对数据报文进行封装，将封装后的数据报文转换成通信信号，并将通信信号传输至地面端20；地面站20用于对通信信号进行报文提取和数据解析，得到飞行参数特征值和环境参数特征值。
具体地，飞行控制器11在将飞行参数特征值和环境参数特征值通过数传模块14触发至地面站20时，由于数值量较大，直接对数据进行传输效率也非常低。因此，飞行控制器11要对飞行参数特征值和环境参数特征值进行处理，首先对飞行参数特征值和环境参数特征值进行编码，生成数据报文，然后将数据报文传输到数传模块，数传模块对数据报文进行封装，然后将封装后的数据报文转化成通信信号，然后将通信信号传输至地面站。地面站20在接收到通信信号后，对通信信号进行报文提取和数据解释，得到飞行参数特征值和环境参数特征值。上述采用数据编码封装的方式对报文数据进行封装，并将封装后的数据报文转化成通信信号，能提高数据的传输率。
在一种可选的实施方式中，飞行控制器11在对数据报文进行数据封装时，可以采用TCP协议方式将数据报文封装成TCP报文，TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。采用TCP协议将数据报文封装成TCP报文，可以提高了数据输出率。
在其中一个实施例中，机载预警设备10还包括功率放大模块15；数传模块14用于将通信信号传输至功率放大模块15，功率放大模块15用于对通信信号进行功率放大，并将功率放大后的通信信号传输至地面站。
具体地，数传模块14在将封装后的数据报文转化成通信信号后，通信信号的信号强度可能比较低，一方面不利于信号传输，另一方面，容易造成信号丢失，造成地面站解析得到飞行参数和环境参数不准确。在本实施例中，采用功率放大模块对通信信号进行功率放大，从而保证飞行参数和环境参数的准确性。
在其中一个实施例中，如图3所示，飞行参数包括无人机的飞行控制参数、无人机的动力系统的输入端或输出端电压、温度和机体的振动信号；无人机参数采集模块121包括控制信号采集模块1211、环境参数采集模块1212、电压采集模块1213和温度振动采集模块1214；控制信号采集模块、环境参数采集模块、电压采集模块和温度振动采集模块分别预警模块13，且控制信号模块连接飞行控制器11；控制信号采集模块1211用于从飞行控制器中采集无人机的飞行控制参数；环境参数采集模块1212用于采集无人机飞行时的环境参数；电压采集模块1213用于采集无人机的动力系统的输入端或输出端电压；温度振动采集模块1214用于采集动力系统的温度和无人机的机体的振动信号。
具体地，无人机参数采集模块121可以分为控制信号采集模块1211，控制信号采集模块1211主要用于从飞行控制器11采集无人机的飞行控制参数，主要采集三轴姿态、三轴角速度、三轴速度、三轴加速度、电调控制信号以及遥控器控制信号(其采集方式、频率等如表1所示)。无人机参数采集模块121还包括环境参数采集模块112，环境参数采集模112主要用于采集飞行位置高度、气压高度、环境温度、环境湿度以及风力速度等(如表2所示)。无人机参数采集模块121还包括电压采集模块1213，电压采集模块1213主要用于采集电池输出端的电压、电调输入端的电压、以及电机输入端的电压，即主要采集无人机动力系统的输出端电压或输入端电压(如表3所示)。无人机参数采集模块121还包括温度振动采集模块1214主要用于采集电池温度、电调温度、电机温度以及机身振动信号(如表4所示)。控制信号采集模块1211、环境参数采集模块1212、电压采集模块1213和温度振动采集模块1214分别将采集的参数传输至预警模块13，预警模块13对参数进行分析，根据分析结果，在参数异常时，触发相应预警指令。
应当理解，表1至表4中的各个参数仅仅只是给出了一个具体的实施例，其数据采集的方式、采集频率、带宽的方式不唯一，本领域技术人员可以选择其他的采集方式。
将无人机参数采集模块分成4个不同的数据采集模块，用于来采集相应的参数，一方面减少了数据采集时不同数据之间的互相干扰，另一方面利用多个采集模块同时采集数据，加快了采集速度。
可选地，控制信号采集模块1211、环境参数采集模块1212、电压采集模块1213和温度振动采集模块1214也分别与数据存储模块122连接，并将各模块采集的数据传输至数据存储模块122，数据存储模块122存储各采集模块采集的参数，数据存储模块122也可以将存储的各参数发送至预警模块13.
在其中一个实施例中，如图4至图5所示，数传模块14为无线数传模块。
无线数传模块，是数传电台的模块化产品，是指借助DSP技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。无线数传电台是采用数字信号处理、数字调制解调、具有前向纠错、均衡软判决等功能的无线数据传输电台。在本实施例中，采用无线数传模块来将无人机参数采集模块采集的飞行参数和环境参数传输至地面站，传输参数速率高，抗干扰能力强。其中，无线数传模块可以为基于移动通信的无线数传模块、Wi-Fi无线数传模块以及ZigBee无线数传等。基于移动通信的无线数传模块包括GPRS、2G、3G或4G无线数传模块。
在其中一个实施例中，无线数传模块为Wi-Fi数传模块。
Wi-Fi是一种能够将个人电脑、手持设备(如Pad、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个基于IEEE802.11标准的无线网络技术，能改善产品之间的互通性。可选地，在本实施例中，采用2.4GHz Wi-Fi数传模块(如RAK421Wi-Fi模块)，主控制通过触发指令实现Wi-Fi模块的配置和数据传输，即将无人机参数采集模块采集的飞行参数和环境参数触发至2.4GHz Wi-Fi数传模块，为了增加Wi-Fi模块的工作范围，增加一个2.4GHz信号的功率放大模块，对2.4GHz Wi-Fi数传模块的通信信号进行功率放大，并将放大后的通信信号触发至地面站。具体工作过程为(如图5所示)：无人机参数采集模块采集各参数后传输至预警模块，预警模块对各参数进行特征值提取，然后将特征值发送至飞行控制器，飞行控制器对特征值进行编码，形成数据报文发送至无线数传模块，无线数传模块将数据报文封装成TCP报文，再将TCP报文转换成Wi-Fi信号，并将Wi-Fi信号触发至地面站，地面站接收到Wi-Fi信号后，从TCP报文中提取数据报文，再按照定义好的格式进行解码，得到各特征值。选择具有高速传输通信的Wi-Fi模块，可以提高参数传输效率。
在其中一个实施例中，状态监控模块12还包括三轴加速度计、气压高度计、三轴磁力计、三轴陀螺仪等飞控常用传感器，用于确定无人机的位置等参数。
在其中一个实施例中，还包括：机载模块还包括电池模块16，电池模块16分别连接预警模块13、存储模块14和无人机数据采集模块11。
具体地机载模块10还包括电池模块16，电池模块分别连接预警模块13、存储模块14和无人机数据采集模块11，用于为预警模块13、存储模块14和无人机数据采集模块11进行供电。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种无人机实时安全预警装置，其特征在于，包括：机载预警设备；所述机载预警设备设置于无人机中，所述机载预警设备包括飞行控制器、状态监控模块和预警模块；其中，所述状态监控模块包括无人机参数采集模块，所述无人机参数采集模块分别连接所述飞行控制器和所述预警模块，且所述无人飞行控制器连接所述预警模块；
所述无人机参数采集模块用于采集无人机参数，所述无人机参数包括无人机的飞行参数以及无人机飞行时的环境参数，并将所述飞行参数和所述环境参数发送至所述预警模块；
所述预警模块用于对所述飞行参数和所述环境参数进行分析，当所述飞行参数和/或所述环境参数异常时，判定所述无人机处于异常状态并触发安全预警指令，所述安全预警指令用于指示所述预警模块启动相应的安全机制；
所述安全预警指令包括参数快速变化预警指令；通过以下步骤判定所述无人机处于异常状态：当所述飞行参数和/或所述环境参数在当前采集周期中的数值与上一个采集周期中的数值的差值大于预设的差值时，所述预警模块判定所述无人机处于参数快速变化的异常状态，并触发参数快速变化预警指令；
所述安全机制包括1级安全机制和2级安全机制，所述1级安全机制为以最低功率飞行或降低转速飞行，若报警解除则执行原任务；所述2级安全机制为向地面站触发安全报警警告并发送所述无人机方位信息，并进行紧急迫降。
2.根据权利要求1所述的无人机实时安全预警装置，其特征在于，所述安全预警指令包括阈值超限预警指令；通过以下步骤判定所述无人机处于异常状态：
当所述飞行参数超过预设的飞行安全阈值，和/或所述环境参数超过预设的环境安全阈值时，所述预警模块判定所述无人机处于阈值超限的异常状态，并触发阈值超限预警指令。
3.根据权利要求1所述的无人机实时安全预警装置，其特征在于，所述安全预警指令包括参数异常变化预警指令；通过以下步骤判定所述无人机处于异常状态：
当所述飞行参数和/或所述环境参数出现连续异常次数大于预设的数值时，所述预警模块判定所述无人机处于参数异常变化的异常状态，并触发参数异常变化预警指令。
4.根据权利要求1所述的无人机实时安全预警装置，其特征在于，所述无人机状态监控模块还包括数据存储模块，所述数据存储模块分别连接所述无人机参数采集模块和所述预警模块；
所述数据存储模块用于存储所述飞行参数和所述环境参数。
5.根据权利要求1所述的无人机实时安全预警装置，其特征在于，还包括地面站，其中所述机载预警设备还包括数传模块；
所述飞行控制器通过所述数传模块与所述地面站进行通信连接；
所述预警模块用于对所述飞行参数和所述环境参数进行特征提取，得到飞行参数特征值和环境参数特征值，并将所述飞行参数特征值和所述环境参数特征值依次通过所述飞行控制器和所述数传模块发送至所述地面站；
所述预警模块还用于在触发所述安全预警指令启动相应的安全机制时，将所述安全机制的反馈信息传输至所述飞行控制器，所述飞行控制器通过所述数传模块发送所述安全机制的反馈信息至所述地面站。
6.根据权利要求5所述的无人机实时安全预警装置，其特征在于，
所述飞行控制器用于将所述飞行参数特征值和所述环境参数特征值进行编码，生成数据报文，并将所述数据报文传输至所述数传模块；
所述数传模块用于对所述数据报文进行封装，将封装后的所述数据报文转换成通信信号，并将所述通信信号传输至所述地面端；
所述地面站用于对所述通信信号进行报文提取和数据解析，得到所述飞行参数特征值和所述环境参数特征值。
7.根据权利要求6所述的无人机实时安全预警装置，其特征在于，所述机载预警设备还包括功率放大模块；
所述数传模块用于将所述通信信号传输至所述功率放大模块，所述功率放大模块用于对所述通信信号进行功率放大，并将功率放大后的所述通信信号传输至所述地面站。
8.根据权利要求5-7任一项所述的无人机实时安全预警装置，其特征在于，所述飞行参数包括无人机的飞行控制参数、无人机的动力系统的输入端或输出端电压、温度和机体的振动信号；
无人机参数采集模块包括控制信号采集模块、环境参数采集模块、电压采集模块和温度振动采集模块；所述控制信号采集模块、所述环境参数采集模块、所述电压采集模块和所述温度振动采集模块分别连接所述预警模块，且所述控制信号采集模块连接所述飞行控制器；
所述控制信号采集模块用于从所述飞行控制器中采集所述无人机的飞行控制参数；
所述环境参数采集模块用于采集所述无人机飞行时的环境参数；
所述电压采集模块用于采集所述动力系统的输入端或输出端电压；
所述温度振动采集模块用于采集所述温度和所述机体的振动信号。
9.根据权利要求5-7任一项所述的无人机实时安全预警装置，其特征在于，所述数传模块为Wi-Fi数传模块。
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| CN113031630B (zh) * | 2019-12-24 | 2024-07-09 | 广州极飞科技股份有限公司 | 速度控制曲线获取方法、速度控制方法及相关装置 |
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| CN111554286A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-08-18 | 云知声智能科技股份有限公司 | 一种基于语音控制无人机的方法和设备 |
| CN111862550B (zh) * | 2020-08-13 | 2021-11-30 | 深圳市高巨创新科技开发有限公司 | 编队无人机离群报警方法及系统 |
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| CN112700617A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-23 | 北京二郎神科技有限公司 | 飞行器预警方法、装置、电子设备及可读存储介质 |
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| CN113496559A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-12 | 广州极飞科技股份有限公司 | 无人设备数据获取方法、装置、系统、无人设备及存储介质 |
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| CN113537838A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-10-22 | 上海志茗航空科技有限公司 | 一种用于大载重系留无人机的产品全数据智能管理系统 |
| CN114442648B (zh) * | 2021-12-17 | 2024-06-11 | 广州极飞科技股份有限公司 | 遥控设备姿态预警方法、装置、遥控设备和存储介质 |
| CN116301034B (zh) * | 2023-02-24 | 2023-09-15 | 哈尔滨数字律动科技有限公司 | 一种基于无线电通信技术的无人机监测系统及方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102464108A (zh) * | 2010-11-01 | 2012-05-23 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 无人机发动机故障处理方法 |
| CN103544092A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-01-29 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种基于arinc653标准机载电子设备健康监控体系 |
| CN205121781U (zh) * | 2015-09-17 | 2016-03-30 | 杨珊珊 | 一种无人飞行器温度预警系统及其无人飞行器和飞控台 |
| CN105607516A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-05-25 | 谭圆圆 | 一种飞行监控装置及飞行状态监控方法 |
| CN105867181A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-08-17 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 无人机的控制方法和装置 |
| CN106374993A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-01 | 长光卫星技术有限公司 | 全自动无人值守的卫星遥测监控平台及数据处理方法 |
| CN107340764A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-11-10 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 无人机的异常处理方法及装置 |
Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102464108A (zh) * | 2010-11-01 | 2012-05-23 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 无人机发动机故障处理方法 |
| CN103544092A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-01-29 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种基于arinc653标准机载电子设备健康监控体系 |
| CN205121781U (zh) * | 2015-09-17 | 2016-03-30 | 杨珊珊 | 一种无人飞行器温度预警系统及其无人飞行器和飞控台 |
| CN105607516A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-05-25 | 谭圆圆 | 一种飞行监控装置及飞行状态监控方法 |
| CN105867181A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-08-17 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 无人机的控制方法和装置 |
| CN106374993A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-01 | 长光卫星技术有限公司 | 全自动无人值守的卫星遥测监控平台及数据处理方法 |
| CN107340764A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-11-10 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 无人机的异常处理方法及装置 |
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