CN108473213A - 无人飞行器的防碰撞装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种无人飞行器的防碰撞装置，在此无人飞行器防碰撞技术中，特别是通过远程操控进行飞行的无人飞行器，不但可以防止其碰撞及坠落，还能在其发生碰撞及坠落时，将其破损程度降到最低。作为通过远程控制信号进行飞行的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于，包括了：机身；与上述机身结合，具有多个雷达传感器的传感器组件，雷达传感器是用来测定上述无人飞行器与附近障碍物距离；控制组件，根据上述无人飞行器的飞行方向，按照主动模式或被动模式控制上述多个雷达传感器中的至少一个，若通过上述传感器组件测定出的与上述障碍物间的距离在事先设定的范围内，则将生成控制指令，使上述无人飞行器进行飞行。

Description

无人飞行器的防碰撞装置
技术领域
本发明是关于无人飞行器防碰撞技术，特别是通过远程操控进行飞行的无人飞行器，不但可以防止其碰撞及坠落，还能在其发生碰撞及坠落时，将其破损程度降到最低。
背景技术
无人飞行器，现已应用于部队、火灾及其他灾难现场、拍摄等各类领域。最近，还作为个人爱好被广泛普及，人们对其的接受度也持续增加。但是，由于经常发生坠落及碰撞事故，因此安全问题摆在了人们面前。
类似遥控飞机的无人飞行器，通过远程遥控器进行无线操作，调整飞行的速度及方向。但是，由于飞行环境和地形的多样性，使用者操作不熟练或在飞行中由于控制异常而造成的与周边建筑物或障碍物发生碰触的事故频繁发生。
因此，为了确保安全驾驶，现需要开发一种装置，利用准确的检测技术，使飞行器与碰撞危险物保持一定的安全距离，将碰撞防患于未然。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的，作为考虑到上述问题点而研发的，是提供一种无人飞行器的防碰撞装置，特别是对于通过远程操作进行飞行的无人飞行器，不但可以防止其碰撞及坠落，使耗电量降到最低，还可在发生碰撞及坠落时，最大限度的减少飞行器的破损。
用于解决问题的方案
为了达成上述目标，根据本发明的无人飞行器防碰撞装置的特征在于，作为根据远程控制信号进行飞行的无人飞行器防碰撞装置，其构成包括：机身；与上述机身结合，具有多个雷达传感器的传感器组件，雷达传感器是用来测定上述无人飞行器与附近障碍物距离；控制组件，根据上述无人飞行器的飞行方向，按照主动模式或被动模式控制上述多个雷达传感器中的至少一个，若通过上述传感器组件测定出的与上述障碍物间的距离在事先设定的范围内，则将生成控制指令，使上述无人飞行器进行飞行。
较为理想的是，上述机身与上述无人飞行器的结合是可拆卸的，当与上述无人飞行器结合时，可通过有线或无线与上述无人飞行器结合，将从上述控制组件中生成的控制命令传送给控制上述无人飞行器的飞行的控制器上。
更为理想的是，上述机身能够安装多个桥梁，用来在上述无人飞行器着陆时起到缓冲作用。
更为理想的是，上述控制组件可向上述控制器传送中断信号，用来终止通过上述远程控制信号的控制，并向上述无人飞行器传送上述控制命令，用于控制上述无人飞行器的飞行。
较为理想的是，上述传感器组件以上述无人飞行器的飞行方向为基准，在前方、后方、侧方、上方以及下方安装相对应的上述雷达感应器。
较为理想的是，上述控制组件可使上述多个雷达传感器中，安装在以上述无人飞行器的飞行方向为基准的相反方向上的一部分雷达传感器，按照被动模式运行。
较为理想的是，上述控制组件，若通过上述传感器组件测定出的与上述障碍物间的距离在事先设定的范围内的话，将生成控制命令使上述无人飞行器降低速度。
较为理想的是，上述控制组件，若通过上述传感器组件测定出的与上述障碍物间的距离在事先设定的范围内的话，将生成控制命令使上述无人飞行器按照一定角度进行急旋转。
较为理想的是，上述控制组件上安装的上述多个雷达传感器中的一部分可与上述无人飞行器的旋转轨道相对应进行旋转。
更为理想的是，上述多个雷达传感器中的能够进行旋转的一部分雷达传感器，通过上述无人飞行器的旋转具有了惯性，能够进行相对位移、与上述机身结合。
较为理想的是，上述机身安装了辅助电池，当上述无人飞行器上安装的电池的充电量低于一定水准时，可向上述无人飞行器提供辅助电力。
发明效果
根据本发明，以无人飞行器的飞行方向为基准，在各个方向安装雷达传感器，可防止无人飞行器的碰撞及坠落。
而且，为了防止碰撞及坠落而运行的多个雷达传感器中，以无人飞行器的飞行方向为基准的相反方向安装的一部分雷达传感器是按照被动模式(Inactivemode)运行的，因此可将耗电量降至最低。
而且，在预想的碰撞及坠落状况下，在中断远程控制的同时降低无人飞行器的速度，或使无人飞行器急速旋转，可最大程度缓解碰撞。因此，即使发生碰撞及坠落，也可将破损程度降至最低。
附图说明
图1图示的是根据本发明无人飞行器的防碰撞装置的整体构成的方框图。
图2图示的是根据本发明无人飞行器的防碰撞装置的详细构成和用来说明雷达传感器操作的图表。
图3图示的是根据本发明一个实施例的防碰撞装置中，用来说明能够旋转的雷达传感器的结合构造的方框图。
具体实施方式
本发明的目的、特征及优点将通过参考附加图面的实施例进行详细地说明。
下文，将参考附加图面，对本发明的实施例的构成和作用进行详尽地说明。已图示的图面或已解释的本发明的构成和作用至少通过一个实施例来进行说明，上述本发明的技术思想和其核心构成及作用并不仅限于此。
下文，将参考附加图面，对根据本发明的无人飞行器防碰撞装置的理想实施例进行详细地说明。
图1图示的是根据本发明无人飞行器的防碰撞装置的整体构成的方框图，图2图示的是根据本发明无人飞行器的防碰撞装置的详细构成和用来说明雷达传感器操作的图表。
参考图1及图2，本发明作为根据远程控制信号进行飞行的无人飞行器(1)的防碰撞及坠落装置，是由机身(10)、传感器组件(20)和控制组件(30)构成的。
机身(10)与无人飞行器(1)的结合是可拆卸的。
机身(10)与无人飞行器(1)结合时，是通过有线或是无线与无人飞行器(1)连接的。这里，通过有线或无线连接，可收发测定数据、控制命令以及电力。
举例来讲，机身(10)可拆卸地与无人飞行器(1)下部结合，由此，机身(10)可安装多个桥梁(11)，用来在无人飞行器(1)着陆时起到缓冲作用。
传感器组件(20)与机身(10)结合，可安装多个雷达传感器(21-26)，用来测定无人飞行器(1)附近障碍物的距离。
传感器组件(20)上安装的多个雷达传感器(21-26)，可根据电波形态从连续波雷达传感器和脉冲波雷达传感器中使用其中一个。
连续波雷达传感器可以是多普勒雷达传感器和FMCW(FrequencyModulatedContinuousWave:调频连续波)雷达传感器中的一个，脉冲波雷达传感器可以是脉冲波多普勒雷达传感器和脉冲波压缩雷达传感器中的一个。
本发明中的雷达传感器，一边周期性发射雷达信号，一边接收障碍物反射波信号。雷达传感器，毫无疑问地，不仅能够探测到到障碍物的距离，还可探测到移动障碍物的速度。利用此雷达传感器，可检测到从障碍物上反射并被接收到的信号的频率，并对其进行分析，从而测定出障碍物的有无、距离及速度。
多个雷达传感器(21-26)根据电力的供给保持着打开(on)的状态。但是，根据控制组件(30)的控制，可从测定与障碍物之间距离的主动模式(activemode)和不进行距离测定的被动模式(inactivemode)中选择一种运行。
图2所图示的例子，多个雷达传感器(21-26)中，有一部分雷达传感器(24或26)是位于与无人飞行器(1)飞行方向相反的方向，是按照被动模式运行的。
更为详细地对图2中根据本发明的防碰撞装置上安装的雷达传感器的操作进行解释说明，传感器组件(20)以无人飞行器(1)的飞行方向为基准，分别在前方、后方、侧方、上方和下方对应地安装了雷达传感器。此时，若无人飞行器(1)沿前方水平飞行(飞行方向1)时，构成传感器组件(20)的多个雷达传感器(21-26)中安装在后方的雷达传感器(24)将按照被动模式运行。若无人飞行器(1)沿上方垂直飞行(飞行方向2)时，构成传感器组件(20)的多个雷达传感器(21-26)中安装在下方的雷达传感器(26)将按照被动模式运行。
若雷达传感器(21-26)按照主动模式运行的话，其状态为：将测定出的与障碍物间距离的数据提供给控制组件(30)；若按照被动模式运行时，其状态为：任何测定数据都将不提供给控制组件(30)。正如上文所述，在构成传感器组件(20)的多个雷达传感器(21-26)中，随着无人飞行器(1)的飞行方向，对于不需要测定距离的一部分雷达传感器(24或26)，本发明的装置将控制其运行，从而降低整体的耗电量。
另一方面，在雷达传感器(21-26)中，以无人飞行器(1)的飞行方向为基准，在前方、侧方和后方分别安装的雷达传感器(21-24)，与无人飞行器(1)的旋转轨道对应，并能够进行旋转。图3图示的是根据本发明一个实施例的防碰撞装置中，用来说明能够旋转的雷达传感器的结合构造的方框图。
正如图3所示，在构成传感器组件(20)的多个雷达传感器中(21-26)中，能够旋转的一部分雷达传感器(21-24)，通过无人飞行器(1)的旋转，依靠惯性进行相对位移、与机身(10)结合。由此，无人飞行器(1)在飞行过程中进行旋转时，机身(10)也可随着无人飞行器(1)进行旋转。但是，与机身(10)结合、使其能够旋转的一部分雷达传感器(21-24)依靠惯性保持在当前位置。换句话说，无人飞行器(1)旋转时，一部分能够旋转的雷达传感器(21-24)与机身相对位移、旋转。
如上文所述，一部分能够旋转的雷达传感器(21-24)，在无人飞行器(1)旋转时，在具有惯性的同时维持在当前位置，因此无人飞行器(1)在沿一个方向前进飞行时，即使进行水平旋转，一部分雷达传感器(21-24)也会维持当前位置，从而降低了与障碍物发生碰撞的可能性。
更为详细地说，以无人飞行器(1)的飞行方向为基准，若我们假设分别安装在前方、侧方和后方的雷达传感器(21-24)被固定、不能够旋转时，无人飞行器(1)沿一定方向前进飞行时，若进行水平旋转，那么分别安装在前方、侧方和后方的雷达传感器(21-24)也会随着无人飞行器(1)的旋转进行旋转。假设一侧方向上安装的雷达传感器(22)在旋转前测定出与障碍物的距离为A米，随着无人飞行器(1)的旋转进行旋转后，即使障碍物处于同一距离，但测定出的与上述障碍物的距离要远大于A米，或测不出障碍物。相反的，若以类似本发明的无人飞行器(1)的飞行方向为基准，分别安装在前方、侧方和后方的雷达传感器(21-24)可旋转时，即使无人飞行器(1)在沿一个方向前进飞行中进行了水平旋转，也可准确地测定与障碍物间的距离。
控制组件(30)根据无人飞行器(1)的飞行方向，按照主动模式或被动模式控制构成传感器组件(20)的多个雷达传感器。特别是，控制组件(30)将按照被动模式使多个雷达传感器(21-26)中、以无人飞行器(10)的飞行方向为基准，在其相反方向上安装的一部分雷达传感器(24或26)运行。举例来讲，当无人飞行器(1)水平向前飞行时，在构成传感器组件(20)的多个雷达传感器(21-26)中安装在后方的雷达传感器(24)将被控制组件(30)控制，按照被动模式运行。而且，当无人飞行器(1)垂直向上飞行时，在构成传感器组件(20)的多个雷达传感器(21-26)中安装在下方的雷达传感器(26)将被控制组件(30)控制，按照被动模式运行。
当通过传感器组件(20)测定出与障碍物的距离在设定范围内时，控制组件(30)将生成控制命令用来控制无人飞行器(1)的飞行。
这里，控制组件(30)生成的控制命令可以是降低无人飞行器(1)速度的控制命令。另外，控制组件(30)生成的控制命令也可以是使无人飞行器(1)旋转一定角度的控制命令。另外，控制组件(30)生成的控制命令也可以是在降低无人飞行器(1)速度的同时使无人飞行器(1)旋转一定角度的控制命令。
控制组件(30)生成的控制命令将传送给控制器(2)，用来控制无人飞行器(1)的飞行。
若通过传感器组件(20)测定出的与障碍物间的距离在事先设定好的范围内的话，控制组件(30)将判断无人飞行器(1)是处于碰撞危险状态。
若无人飞行器(1)处于碰撞危险状态时，控制组件(30)将向控制器(2)传送中断信号，从而终止通过远程控制信号来控制无人飞行器(1)飞行的控制器(2)的运行，或是向上述控制器(2)传送控制命令，从而控制无人飞行器(1)的飞行。控制器(2)从控制组件(30)中接收到中断信号，将无视远程控制信号，根据从控制组件(30)中接收到的控制命令控制无人飞行器(1)的飞行。
因此，当无人飞行器(1)处于碰撞危险状态时，即使接收到要提升速度的远程控制信号，控制器(2)也不会按其要求运行，而是根据从控制组件(30)中接收到的控制命令减低无人飞行器(1)的速度或急旋转，或一边减速一边急旋转。
在上述本发明的解释说明中，虽然控制组件(30)和控制器(2)是以独立构成进行说明的，但控制组件(30)和控制器(2)是一体构成的。
即，上文中解释说明的例子，为了防止碰撞的控制组件被安装在机身(10)上，与已安装在无人飞行器(1)上的控制器(2)联动构成。
反过来说，机身(10)与无人飞行器(1)结合，根据电气连接，将实现控制器(2)与上文中所述的控制组件(30)的运行，由此，安装在无人飞行器(1)上的控制器(2)接收到从以电气连接的传感器组件(20)中的测定数据，并判断碰撞危险状态。若处于碰撞危险状态，即使收到远程控制信号，也要强制性地降低无人飞行器(1)的速度或进行急旋转。
另外的例子，根据本发明的防碰撞装置的机身(10)，当无人飞行器(1)上安装所电池的充电量低于一定水平时，无人飞行器(1)上将安装提供辅助电量的辅助电池(12)。
目前为止，我们对本发明的理想实施例做出了解释说明，但属于本发明所属技术领域、具有一般常识的从业者，在不脱离本发明本质特性的范围内可实现多种变形。
因此，这里所解释的本发明的实施例并不是限定的观点，而是必须考虑的观点，本发明的范围并不限于上述说明，而是通过专利权利要求书体现的，与其同等范围内的所有差异都必须解读为属于本发明。
目前为止，我们对本发明的理想实施例做出了解释说明，但属于本发明所属技术领域、具有一般常识的从业者，在不脱离本发明本质特性的范围内可实现多种变形。
因此，这里所解释的本发明的实施例并不是限定的观点，而是必须考虑的观点，本发明的范围并不限于上述说明，而是通过专利权利要求书体现的，与其同等范围内的所有差异都必须解读为属于本发明。
产业上的可利用性
根据本发明的装置，可轻松作为远程中根据无线传送的控制信号进行飞行的无人飞行器的补充构成，也可轻松用于与无人飞行器结合、用来防止碰撞及坠落的辅助装置。

Claims (11)

1.一种无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于，构成包括：
机身；
与上述机身结合，具有多个雷达传感器的传感器组件，雷达传感器是用来测定上述无人飞行器与附近障碍物距离；
控制组件，根据上述无人飞行器的飞行方向，按照主动模式或被动模式控制上述多个雷达传感器中的至少一个，若通过上述传感器组件测定出的与上述障碍物间的距离在事先设定的范围内，则将生成控制指令，使上述无人飞行器进行飞行。
2.如权利要求1所述的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于：上述机身与上述无人飞行器的结合是可拆卸的，当与上述无人飞行器结合时，可通过有线或无线与上述无人飞行器结合，将从上述控制组件中生成的控制命令传送给控制上述无人飞行器的飞行的控制器上。
3.如权利要求2所述的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于：上述机身能够安装多个桥梁，用来在上述无人飞行器着陆时起到缓冲作用。
4.如权利要求2所述的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于：上述控制组件可向上述控制器传送中断信号，用来终止通过上述远程控制信号的控制，并向上述无人飞行器传送上述控制命令，用于控制上述无人飞行器的飞行。
5.如权利要求1所述的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于：上述传感器组件以上述无人飞行器的飞行方向为基准，在前方、后方、侧方、上方以及下方安装相对应的上述雷达感应器。
6.如权利要求1所述的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于：上述控制组件可使上述多个雷达传感器中，安装在以上述无人飞行器的飞行方向为基准的相反方向上的一部分雷达传感器，按照被动模式运行。
7.如权利要求1所述的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于：上述控制组件，若通过上述传感器组件测定出的与上述障碍物间的距离在事先设定的范围内的话，将生成控制命令使上述无人飞行器降低速度。
8.如权利要求1所述的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于：上述控制组件，若通过上述传感器组件测定出的与上述障碍物间的距离在事先设定的范围内的话，将生成控制命令使上述无人飞行器按照一定角度进行急旋转。
9.如权利要求1所述的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于：上述控制组件上安装的上述多个雷达传感器中的一部分可与上述无人飞行器的旋转轨道相对应进行旋转。
10.如权利要求9所述的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于：上述多个雷达传感器中的能够进行旋转的一部分雷达传感器，通过上述无人飞行器的旋转具有了惯性，能够进行相对位移、与上述机身结合。
11.如权利要求1所述的无人飞行器的防碰撞装置，其特征在于：上述机身安装了辅助电池，当上述无人飞行器上安装的电池的充电量低于一定水准时，可向上述无人飞行器提供辅助电力。
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