CN108510832A

CN108510832A - 无人机驾驶训练系统

Info

Publication number: CN108510832A
Application number: CN201810164523.8A
Authority: CN
Inventors: 王灵境
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2018-09-07

Abstract

本发明提供一种无人机驾驶训练系统，包括：飞行器、遥控器、至少三个距离测量传感器、导航器和控制器；控制器包括，设置模块、存储模块、三维坐标生成模块、计算模块、判断模块和计数模块；其优点在于可以将任意空旷的区域变成无人机训练场所，而且训练航线多变，训练模式和难度等级可调，并能针对每个操作人员的薄弱环节反复训练，并且具有高空撞击失控后的无人机坠落过程的中平稳驾驶的训练；有效地提高无人机操作人员的操作技能。

Description

无人机驾驶训练系统

技术领域

本发明涉及一种模拟的训练系统，特别涉及一种无人机驾驶训练系统。

背景技术

无人机越来越多的进入普罗大众的生活、工作和娱乐中来。在给人们带来了生活乐趣和工作便捷的同时，也产生了一定的安全隐患。因为操作人员的操作技术参差不齐，越来越多的新人开始接触无人机的操作。在无人机驾驶初期，驾驶技术很不娴熟，一个操作不当或突发情况就会造成无人机坠落。更为严重的是高空坠落的无人机会对地面的人员造成相当大的伤害。

针对这些情况，涌现了很多虚拟训练系统可以进行无人机驾驶的虚拟驾驶训练。但总所周知，虚拟操作和实际操作毕竟存在较大的差异，很多训练人员在虚拟操作过程中非常娴熟。一旦进入到实际操作的时候完全无所适从，状况百出。

真是场地的训练要么训练内容单一，要么就需要很大的场地和设施辅助才能实现，所以实际无人驾驶训练少之又少，而且训练达不到预期的效果。

发明内容

本发明的提供的一种无人机驾驶训练系统，利用距离测量传感器就可以将任意空旷的区域变成无人机训练场所，而且训练航线多变，训练模式和难度等级可调，有效地提高无人机操作人员的操作技能，降低无人机操作失误造成的财产损失和人员伤亡；以克服现有技术的缺陷。

本发明提供一种无人机驾驶训练系统，包括：飞行器、遥控器、至少三个距离测量传感器、导航器和控制器；控制器包括，设置模块、存储模块、三维坐标生成模块、计算模块、判断模块和计数模块；距离测量传感器不在一条直线上，设置模块设置任意一个距离测量传感器的位置为原点坐标位置，并保存在存储模块中；原点与另一个距离测量传感器的连线为X轴或Y轴或Z轴，并保存在存储模块中；三维坐标生成模块根据原点和X轴或Y轴或Z轴，生成三维坐标系；距离测量传感器自动发送波检测相互之间的传感器距离，并保存在存储模块中；计算模块根据距离测量传感器检测到的传感器距离，计算获得各个距离测量传感器的初始传感器坐标；设置模块还设置飞行器的标准航线，并保存在存储模块中；三维坐标生成模块根据标准航线生成各个点的标准坐标，并保存在存储模块中；导航器根据标砖坐标给飞行器进行引航；遥控器控制飞行器按照导航模块给出的引航进行飞行；距离测量传感器在飞行器飞行过程中自动发送波，检测距离测量传感器的距离，并保存在存储模块中；每个距离测量传感器检测到飞行器的检测距离和与其他距离测量传感器的传感器距离，并保存在存储模块中；计算模块根据检测距离计算获得飞行器实时的飞行位置的实际坐标，还根据传感器距离计算获得传感器坐标，并保存在存储模块中；判断模块将实际坐标、传感器坐标分别与初始传感器坐标进行比较，将与初始传感器坐标相同的传感器坐标进行删除；判断模块再将与初始传感器坐标不相同的实际坐标，与标准坐标进行对比，实际坐标与最接近的标准坐标的误差超出预设第一范围，判定为偏离坐标，并判定偏离航线一次，并保存在存储模块中；计数模块累计偏离航线次数，并保存在存储模块中。

进一步，本发明提供一种无人机驾驶训练系统，还可以具有这样的特征：还包括显示模块；计算模块将实际坐标转化为实际航线；显示模块显示标准航线、标准航线以及偏离坐标。

进一步，本发明提供一种无人机驾驶训练系统，还可以具有这样的特征：还包括人员信息模块具有训练人员信息，每次飞行的标准航线、实际坐标和偏离坐标作为训练数据，分别保存在每个训练人员信息内。

进一步，本发明提供一种无人机驾驶训练系统，还可以具有这样的特征：设置模块根据每个训练人员的训练数据，设置下一次的标准航线。

进一步，本发明提供一种无人机驾驶训练系统，还可以具有这样的特征：判断模块还判断偏离航线次数超过设定次数，即判定飞行器当前飞行不合格；否则判定飞行器当前飞行合格。

进一步，本发明提供一种无人机驾驶训练系统，还可以具有这样的特征：距离测量传感器为超声波传感器；超声波传感器多方位地发出10KHz—60KHz的方波。

进一步，本发明提供一种无人机驾驶训练系统，还可以具有这样的特征：判断模块将与初始传感器坐标不相同的实际坐标，与标准坐标进行对比，实际坐标与最接近的标准坐标的误差超出预设第二范围，判定为严重偏离坐标，并保存在存储模块中。

进一步，本发明提供一种无人机驾驶训练系统，还可以具有这样的特征：飞行器上设置震动马达；当飞行器严重偏离坐标时，控制器启动震动马达震动。

进一步，本发明提供一种无人机驾驶训练系统，还可以具有这样的特征：飞行器上设置高度定位装置；当飞行器的高度低于最低高度标准，控制器关闭遥控，启动自动航行模式对飞行器进行控制。

进一步，本发明提供一种无人机驾驶训练系统，还可以具有这样的特征：导航器为另一架自动航行模式的飞行器或三维立体成像装置。

本发明的提供的一种无人机驾驶训练系统，利用距离测量传感器就可以将任意空旷的区域变成无人机训练场所，而且训练航线多变，训练模式和难度等级可调，并能针对每个操作人员的薄弱环节反复训练，并且具有高空撞击失控后的无人机坠落过程的中平稳驾驶的训练；有效地提高无人机操作人员的操作技能，降低无人机操作失误造成的财产损失和人员伤亡。

具体实施方式

下面就具体实施例对本发明做进一步的描述。

本实施例中的一种无人机驾驶训练系统，包括：飞行器、遥控器、四个距离测量传感器、导航器、控制器、输入模块、显示模块和人员信息模块。

控制器包括，设置模块、存储模块、三维坐标生成模块、计算模块、判断模块和计数模块；

首先，无人机驾驶训练系统进行驾驶训练场地的设置。本是实施例中的距离测量传感器为HC-SR04超声波传感器。HC-SR04超声波传感器可发出8个方位，频率在40KHz的方波。其实距离测量传感器设置的越多，精度越高，对无人机实际飞行航线的定位越精准。在实际应用中精度高的距离测量传感器虽然可以降低设置数量，但是精度高的传感器往往价格成倍上升，反而多设置几个精度相对降低的传感器的更经济有效。

距离测量传感器设置的时候，四个距离测量传感器中三个不在一条直线上，四个距离传感器不在一个平面内。设置模块设置任意一个距离测量传感器的位置为原点坐标位置，并保存在存储模块中；原点与另一个距离测量传感器的连线为X轴，并保存在存储模块中。

三维坐标生成模块在原点和X轴的数据基础上，就可以自动生成三维坐标系。当然在实际过程中，可以将另外两个距离测量传感器的位置分别设置在Y轴上、Z轴上。这样可以有效的简化后续的计算程序。

HC-SR04超声波传感器发送频率在40KHz的方波检测相互之间的传感器距离，并保存在存储模块中。计算模块根据距离测量传感器检测到的传感器距离，计算获得各个距离测量传感器的初始传感器坐标。本实施例中，除了圆点坐标的超声波传感器，其他都设置在坐标轴上，所以四个超声波传感器的坐标分别为(0,0,0)，(x，0,0)，(0，y,0)(0,0,z)。

本是实施例中的输入模块和显示模块为触摸显示器，即可实现输入功能，又具有显示功能。在触摸显示器上，可以向设置模块输入任意的标准航线。设置模块根据输入模块的输入设置飞行器的标准航线，或者设置模块自动设置飞行器的标准航线，并保存在存储模块中。设置模块的标准航线可以根据人员信息模块中的训练数据有针对性的设置。

三维坐标生成模块根据标准航线生成各个点的标准坐标，并保存在存储模块中。导航器根据标砖坐标给飞行器进行引航。本实施例中的导航器，采用领航飞行器，也就是另外一个飞行器(不是训练人员操作的飞行器)领航飞行器采用自动航行模式，由控制器控制领航飞行器根据标准坐标进行飞行。

当然，导航器可以采用三维立体成像装置生成一个航行路线。这两种导航器的区别在于，领航飞行器的领航方式实现成本低，而且要求操作人员需要更强的灵活性，因为操作人员对后续的路线是不可知的，预先判断的时间短，适合专业人士训练，比如电影电视的无人机拍摄人员，需要根据演员的走位适时调整飞行器的拍摄位置。三维立体成像装置领航相对呈现的是一个静态路线，对操作人员要求低，适合一般娱乐玩耍的学生族和上班族。

操作人员遥控无人机进行训练，就是采用遥控器控制飞行器按照导航模块给出的引航进行飞行的过程。

四个距离测量传感器在飞行器飞行过程中自动发送波，每个距离测量传感器检测到飞行器的检测距离和与其他距离测量传感器的传感器距离，并保存在存储模块中。其实这个检测数据中只有飞行器的检测距离是需要的，传感器距离是不需要的，但是距离测量传感器的声波检测是被动的，只要检测到物质都会反馈检测到距离。在这种情况下，检侧到的距离不知道是飞行器反馈的距离还是其他距离测量传感器的距离。因为飞行器反馈的具体距离在有些情况下有可能与距离测量传感器相互之间的距离相同。

所以计算模块根据检测距离计算获得飞行器实时的飞行位置的实际坐标，还根据传感器距离计算获得传感器坐标，并保存在存储模块中。两个坐标的计算方式都是以每个距离测量传感器长度范围进行交叉计算，会得出一个被四个距离均囊获或排除的一个小区域，然后计算整个区域坐标的中心点。因为飞行器不是一个点，而是一个有体积的实物，每个距离测量传感器探测到达点并不是同一个，所以必然是形成一个区域。

其实计算模块在计算的过程中，是不知道哪个是飞行器的检测距离，哪个是距离测量传感器之间的传感器距离。需要在后续的判断中才能确定，这样描述就是为了表达清楚而已。

判断模块将实际坐标、传感器坐标分别与初始传感器坐标进行比较，将与初始传感器坐标相同的传感器坐标进行删除。也就是说判断模块判断出这个距离数据是距离测量传感器之间的传感器距离，是后续不需要的。

判断模块再将与初始传感器坐标不相同的实际坐标(即判断出这个是飞行器的检测距离)，与标准坐标进行对比，实际坐标与最接近的标准坐标的误差超出预设第一范围，本实施例中预设第一范围为正负50厘米，判定为偏离坐标，并判定偏离航线一次，并保存在存储模块中。计数模块累计偏离航线次数，并保存在存储模块中。判断模块还判断偏离航线次数超过设定次数，即判定飞行器当前飞行不合格；否则判定飞行器当前飞行合格。

判断模块还可以将与初始传感器坐标不相同的实际坐标(也就是飞行器的实际飞行坐标)，与标准航线的标准坐标进行对比，实际坐标与最接近的标准坐标的误差超出预设第二范围，本实施中，预设的第二范围为100厘米，判定为严重偏离坐标，并保存在存储模块中。

计算模块将实际坐标转化为实际航线，显示模块显示标准航线、标准航线以及偏离坐标。当场供训练人员查看，了解哪些操作存在误差。

本实施例中的无人机驾驶训练系统还设置了人员信息模块，具有训练人员信息，每次飞行的标准航线、实际坐标和偏离坐标作为训练数据，分别保存在每个训练人员信息内。设置模块根据每个训练人员的训练数据，设置下一次的标准航线，这样特别训练起来特别有针对性。

本实施例中的无人机驾驶训练系统还具有碰撞模拟操作，专门针对无人机在意外情况下在空中碰物体后，失衡无人机状态的操作训练。在飞行器上设置震动马达。当飞行器严重偏离坐标时，相当于撞到航线边上的物体，控制器启动震动马达震动，模仿撞击后的震动。看无人机操作人员是否有能力在无人机下降到危险高度前，稳住飞行器进行正常飞行。

为了安全起见在飞行器上设置高度定位装置。高度定位装置可以采用光电感应器，设置在飞行器的底部，实时监测飞行器的高度。当飞行器的高度低于最低高度标准，如3米；控制器关闭遥控，启动自动航行模式对飞行器进行控制。这样能够避免训练过程中飞行器坠落损害。

Claims

1.一种无人机驾驶训练系统，其特征在于：包括，飞行器、遥控器、至少三个距离测量传感器、导航器和控制器；

其中，所述控制器包括，设置模块、存储模块、三维坐标生成模块、计算模块、判断模块和计数模块；

所述距离测量传感器不在一条直线上，所述设置模块设置任意一个所述距离测量传感器的位置为原点坐标位置，并保存在所述存储模块中；原点与另一个所述距离测量传感器的连线为X轴或Y轴或Z轴，并保存在所述存储模块中；

所述三维坐标生成模块根据所述原点和X轴或Y轴或Z轴，生成三维坐标系；

所述距离测量传感器自动发送波检测相互之间的传感器距离，并保存在所述存储模块中；

所述计算模块根据所述距离测量传感器检测到的传感器距离，计算获得各个所述距离测量传感器的初始传感器坐标；

所述设置模块还设置所述飞行器的标准航线，并保存在所述存储模块中；

所述三维坐标生成模块根据所述标准航线生成各个点的标准坐标，并保存在所述存储模块中；

所述导航器根据所述标砖坐标给所述飞行器进行引航；

所述遥控器控制所述飞行器按照所述导航模块给出的引航进行飞行；

每个所述距离测量传感器在所述飞行器飞行过程中自动发送波，每个所述距离测量传感器检测到所述飞行器的检测距离和与其他所述距离测量传感器的传感器距离，并保存在所述存储模块中；

所述计算模块根据所述检测距离计算获得所述飞行器实时的飞行位置的实际坐标，还根据所述传感器距离计算获得所述传感器坐标，并保存在所述存储模块中；

所述判断模块将实际坐标、所述传感器坐标分别与所述初始传感器坐标进行比较，将与所述初始传感器坐标相同的所述传感器坐标进行删除；

所述判断模块再将与所述初始传感器坐标不相同的实际坐标，与所述标准坐标进行对比，所述实际坐标与最接近的所述标准坐标的误差超出预设第一范围，判定为偏离坐标，并判定偏离航线一次，并保存在所述存储模块中；

所述计数模块累计偏离航线次数，并保存在所述存储模块中。

2.如权利要求1所述的无人机驾驶训练系统，其特征在于：

还包括显示模块；

所述计算模块将所述实际坐标转化为实际航线；

所述显示模块显示所述标准航线、所述标准航线以及所述偏离坐标。

3.如权利要求1所述的无人机驾驶训练系统，其特征在于：

还包括人员信息模块具有训练人员信息，每次飞行的所述标准航线、所述实际坐标和所述偏离坐标作为训练数据，分别保存在每个训练人员信息内。

4.如权利要求3所述的无人机驾驶训练系统，其特征在于：

其中，所述设置模块根据每个训练人员的所述训练数据，设置下一次的所述标准航线。

5.如权利要求1所述的无人机驾驶训练系统，其特征在于：

其中，所述判断模块还判断偏离航线次数超过设定次数，即判定所述飞行器当前飞行不合格；否则判定所述飞行器当前飞行合格。

6.如权利要求1所述的无人机驾驶训练系统，其特征在于：

其中，所述距离测量传感器为超声波传感器；

所述超声波传感器多方位地发出10KHz—60KHz的方波。

7.如权利要求1所述的无人机驾驶训练系统，其特征在于：

其中，所述判断模块将与所述初始传感器坐标不相同的实际坐标，与所述标准坐标进行对比，所述实际坐标与最接近的所述标准坐标的误差超出预设第二范围，判定为严重偏离坐标，并保存在所述存储模块中。

8.如权利要求7所述的无人机驾驶训练系统，其特征在于：

其中，所述飞行器上设置震动马达；

当所述飞行器严重偏离坐标时，控制器启动所述震动马达震动。

9.如权利要求1所述的无人机驾驶训练系统，其特征在于：

其中，所述飞行器上设置高度定位装置；

当所述飞行器的高度低于最低高度标准，所述控制器关闭所述遥控，启动自动航行模式对所述飞行器进行控制。

10.如权利要求1所述的无人机驾驶训练系统，其特征在于：

其中，所述导航器为另一架自动航行模式的飞行器或三维立体成像装置。