CN108572662A - 一种无人机安全启动装置 - Google Patents

一种无人机安全启动装置 Download PDF

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杨凌
文朋
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Abstract

本发明公开一种无人机安全启动装置，包括终端设备和无人机，所述无人机包括飞控模块、电源模块和子模块，所述电源模块用于分别向飞控模块和子模块供电；所述终端设备用于向无人机发送控制指令和接收无人机返回的数据信息，所述控制指令包括开机信号、检测信号和飞行动作指令；本发明旨在提供一种无人机安全启动装置，在启动过程中多次进行判断，通过多步骤、多条件的方式使无人机启动，从而防止了危及自身或者他人人身安全的问题出现。

Description

一种无人机安全启动装置
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机安全启动装置。
背景技术
目前，随着无人机智能化和模块化的演进，无人机的功能复杂度和精细度也越来越高，无人机利用其高精度、长距离、可远程操控等特点，受到各行各业的青睐，各种无人机机型也都应需求而产生。无人机在携带和运输的过程中有可能因为外界的无意识触碰而导致无人机自启动，此时，轻则消耗电池电量，重则危及自身或者他人人身安全；同时，在无人机在启动前，用户无法判断无人机自身条件是否满足飞行条件，盲目起飞易造成飞机坠毁，更甚者会对用户的生命安全造成影响，在国外已屡见报道。
发明内容
本发明旨在提供一种无人机安全启动装置，在启动过程中多次进行判断，通过多步骤、多条件的方式使无人机启动，从而防止了危及自身或者他人人身安全的问题出现。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种无人机安全启动装置，包括终端设备和无人机，所述无人机包括飞控模块、电源模块和子模块，所述电源模块用于分别向飞控模块和子模块供电；所述终端设备用于向无人机发送控制指令和接收无人机返回的数据信息，所述控制指令包括开机信号、检测信号和飞行动作指令；
所述电源模块包括智能电池和电源管理系统，所述电源管理系统包括第一处理单元，以及分别与第一处理单元相连的第一数传单元、第一存储单元、第一检测单元、电池启动单元；
所述第一数传单元用于接收终端设备发送的开机信号，及接收飞控模块转发的检测信号，并返回数据至终端设备；所述第一存储单元用于存储智能电池的预设电气参数和预设温度信息，及智能电池使用状态变化信息；所述第一检测单元用于检测智能电池的实测电气参数和实测温度信息，及智能电池的使用状态；所述第一处理单元用于判断智能电池和子模块是否通过检测；所述电池启动单元用于启动智能电池；
所述飞控模块包括硬件单元和第二处理单元，以及分别与第二处理单元相连的第二检测单元、第二存储单元、第二数传单元；
所述第二数传单元用于接收终端设备发送的检测信号和飞行动作指令，并将检测信号转发至第一数传单元，第二数传单元发送飞行数据至终端设备；所述第二检测单元用于检测硬件单元的实测硬件参数；所述第二存储单元用于存储硬件单元的预设硬件参数，所述第二处理单元用于判断硬件单元是否通过检测。
优选的，所述开机信号包括第一开机信号和第二开机信号，所述第一存储单元还存储有第二开机信号的预设检测周期和预设时间段；所述第一数传单元接收到第一开机信号后，第一检测单元周期性地检测第一数传单元是否在预设时间段内接受到第二开机信号。
优选的，所述第一存储单元还存储有预设信号长度，所述第一处理单元判断第二开机信号的信号长度是否满足预设信号长度。
优选的，所述电气参数为智能电池的端电压。
优选的，所述硬件单元包括SD卡、FRAM、惯性导航单元和RTK，所述SD卡用于存储飞行日志，FRAM用于存储PID信息、航速信息和高程信息，RTK用于获取位置信息，惯性导航单元用于获取姿态信息和航向信息。
优选的，所述惯性导航单元包括陀螺仪和加速度计。
优选的，所述子模块包括动力模块、喷洒模块和寻机模块。
优选的，所述动力模块包括电调、动力电机和旋翼。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的无人机安全启动装置中，在启动过程中多次进行判断，从而通过多步骤、多条件的方式使无人机启动，从而防止了在运输、携带或者小孩触碰等情况下造成消耗电池电量，或者危及自身或者他人人身安全的问题出现。克服了复杂的无人机检测设备所带来的低效和不便捷，有针对性的面向大众用户，给予了一种简便、可行、高效的无人机安全启动的方法，保障无人机的飞行安全和用户的生命安全。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明实施例图；
图中：100-无人机、200-终端设备；
110-飞控模块、120-电源模块、130-子模块；
111-硬件单元、112-第二处理单元、113-第二存储单元、114-第二检测单元、115-第二数传单元；
121-智能电池、122-电源管理系统、123-第一处理单元、124-第一存储单元、125-第一检测单元、126-第一数传单元、127-电池启动单元。
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，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，一种无人机安全启动装置，包括终端设备200和无人机100，所述无人机100包括飞控模块110、电源模块120和子模块130，电源模块120用于分别向飞控模块110和子模块130供电；终端设备200用于向无人机100发送控制指令和接收无人机100返回的数据信息，控制指令包括开机信号、检测信号和飞行动作指令；
电源模块120包括智能电池121和电源管理系统122，电源管理系统122包括第一处理单元123，以及分别与第一处理单元123相连的第一数传单元126、第一存储单元124、第一检测单元125、电池启动单元127；
第一数传单元126用于接收终端设备200发送的开机信号，及接收飞控模块110转发的检测信号，并返回数据至终端设备200；第一存储单元124用于存储智能电池121的预设电气参数和预设温度信息，及智能电池121使用状态变化信息；第一检测单元125用于检测智能电池121的实测电气参数和实测温度信息，及智能电池121的使用状态；第一处理单元123用于判断智能电池121和子模块130是否通过检测；电池启动单元127用于启动智能电池121；
飞控模块110包括硬件单元111和第二处理单元112，以及分别与第二处理单元112相连的第二检测单元114、第二存储单元113、第二数传单元115；
第二数传单元115用于接收终端设备200发送的检测信号和飞行动作指令，并将检测信号转发至第一数传单元126，第二数传单元115发送飞行数据至终端设备200；第二检测单元114用于检测硬件单元111的实测硬件参数；第二存储单元113用于存储硬件单元111的预设硬件参数，第二处理单元112用于判断硬件单元111是否通过检测。
如图2所示，终端设备200发送开机信号，智能电池121的第一数传单元126接收开机信号，第一处理单元123控制第一检测单元125进行自检；第一检测单元125检测智能电池121的实测电气参数和实测温度信息，第一处理单元123获取第一存储单元124存储的预设电气参数和预设温度信息，并根据预设电气参数和预设温度信息，判断实测电气参数和实测温度信息是否通过检测；若智能电池121自检失败，则停止启动无人机100，并反馈智能电池121自检失败信息至终端设备200；若智能电池121自检通过，则智能电池121启动并向无人机100上的飞控模块110和动力模块供电；
优选的，电气参数为智能电池121的端电压。
飞控模块110通电后，终端设备200向飞控模块110发送检测信号，第二数传单元115接收检测信号，第二处理单元112控制第二检测单元114进行自检并获取实测硬件参数；根据第二存储单元113存储的预设硬件参数，第二处理单元112判断飞控模块110是否通过检测；若飞控模块110自检未通过，则停止启动无人机100，并反馈实测硬件参数至终端设备200；
若飞控模块110自检通过，终端设备200向飞控模块110发送动力模块自检信号，第二数传单元115接收动力模块自检信号后，第二处理单元112控制第二数传单元115将动力模块自检信号转发至电源模块120的第一数传单元126；第一处理单元123根据子模块130的检测结果，确认动力模块是否存在故障；若子模块130存在故障，则停止启动无人机100，电源模块120将子模块130故障信息通过飞控模块110发送至终端设备200；
若子模块130不存在故障，则无人机100进入待机状态，终端设备200向无人机100发送飞行控制指令，无人机100根据飞行动作指令进行飞行动作。
在具体实现中，发现对于无人机100上各子模块130的状态，有效的一种检测方式便是对智能电池121的监控。因为，各子模块130的正常工作和异常工作，都能够在触发相应子模块130的启动测试后得到反应(其中，在触发启动测试后，智能电池121的状态没有变化，也属于上述反应中的一种)。因此，结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案。
电源模块120获取子模块130自检信号后，通过电源管理系统122依次向各子模块130发送测试启动请求，并监测智能电池121发送电源使用状态；具体为各子模块130处于测试启动状态后，电源管理系统122获取智能电池121的电源使用状态信息，可以根据电源使用状态信息，分析出当前所检测的子模块130是否处于正常工作状态，例如：当电源管理系统122发送动力模块测试启动请求时，电源管理系统122会同时检测智能电池121的电源使用状态，若反馈的电源使用状态没有改变或改变不符合预期，则电源管理系统122可以确认当前可能存在以下几种故障：1、动力模块无法正常工作；2、动力模块与智能电池121没有正常连接。
本发明的无人机100安全启动装置中，在启动过程中多次进行判断，通过多步骤、多条件的方式使无人机100启动，从而防止了在运输、携带或者小孩触碰等情况下造成消耗电池电量，或者危及自身或者他人人身安全的问题出现。
开机信号包括第一开机信号和第二开机信号，第一存储单元124还存储有第二开机信号的预设检测周期和预设时间段；第一数传单元126接收到第一开机信号后，第一检测单元125周期性地检测第一数传单元126是否在预设时间段内接收到第二开机信号。若第一数传单元126没有在预设时间内接收到第二开机信号，则停止启动智能电池121；若第一数传单元126在预设时间内接收到第二开机信号，则智能电池121启动并进行自检。
在本实施例中，周期性为以100毫秒为一个周期。可以理解的是，该周期可以取任意时间，而在本实施例中，该时间取100毫秒一次，既不会由于间隔时间过长而产生遗漏信号，也不会因为时间过短而过于消耗能量。且既不会由于预设时间过长而消耗能量，也不会因为预设信号长度时间过短耽误开机。
第一存储单元124还存储有预设信号长度，第一处理单元123判断第二开机信号的信号长度是否满足预设信号长度。若信号长度不满足预设信号长度，则停止启动智能电池121；若信号长度满足预设信号长度，则启动智能电池121并进行自检。
可以理解的是，该预设时间以及预设信号长度可以根据需要而任意取值，而在本实施例中，预设时间选取为3秒，预设信号长度选取为使该预设信号至少保持1.5秒。这样，既不会由于间隔时间过长而产生遗漏信号，也不会因为时间过短而过于消耗能量。
本发明的无人机100安全启动装置中，在启动过程中多次进行判断，即首先判断第一开机信号后在预设时间(3秒)内是否接收有第二开机信号，再判断第二开机信号是否满足预设信号长度的方式，从而通过多步骤、多条件的方式使无人机100启动，从而防止了在运输、携带或者小孩触碰等情况下造成消耗电池电量，或者危及自身或者他人人身安全的问题出现。
动力模块包括四个独立的动力组，每个动力组包括电调、驱动电机和旋翼，电源管理系统122向动力模块发送自检信号，具体实现为电源管理系统122分别向每个动力组发送测试启动请求，并分别监测智能电池121的使用状态；若反馈的电源使用状态发生改变且改变符合预期，则表明相应的动力组工作正常；反之，则表明相应的动力组存在故障。此时，动力模块无法正常工作的故障，则可以被细化为：1、第一动力组无法正常工作；2、第二动力组无法正常工作；3、第三动力组无法正常工作；4、第一和第三动力组无法正常工作等等。
硬件单元111包括SD卡、FRAM、惯性导航单元和RTK，SD卡用于存储飞行日志，FRAM用于存储PID信息、航速信息和高程信息，RTK用于获取位置信息，惯性导航单元用于获取姿态信息和航向信息；惯性导航单元包括陀螺仪和加速度计。
为了实现无人机100工作的平稳性，无人机100上的飞控模块110包含有惯性导航单元，从而能够保证无人机100在有风的恶劣环境下，能够根据惯性导航单元反馈的信息，自动校正并完成平稳机身的目的，进而保证飞行姿态的稳定。因此，结合本发明实施例存在一种优选的实现方案，通过惯性导航单元中的陀螺仪配合电源模块120完成动力模块的检测过程。具体的，电源模块120分别向每个动力组发送测试启动请求，并监测惯性导航单元中的陀螺仪反馈信号；若陀螺仪反馈有信号且信号符合预期则表明相应的动力组工作正常；反之，则表明相应动力组存在故障。其原理便是利用动力组的启动测试会带来机身的晃动，而通过获取陀螺仪的反馈信号便能确定该动力组在接受到测试启动请求后，是否正常启动。
上述针对动力模块的启动检测给予了多种实现方案的具体阐述，而作为本发明实施例另外的喷洒模块和寻机模块来说。其中，喷洒模块可以通过监测智能电池121的使用状态以及喷洒模块中液体流量来完成喷洒模块的自检。对于寻机模块则可以利用终端设备200向无人机100发送寻机测试信号，并根据无人机100是否做出测试响应，来判断寻机模块是否存在故障。
飞控模块110通电后，并且在飞控模块110启动前，飞控模块110还需要对自身固件程序进行检测，判断当前固件程序版本是否为终端设备200上记录的最新固件程序版本；若是，则飞控模块110启动；若否，飞控模块110下载最新版本的固件程序并进行安装更新，更新完成后，飞控模块110启动。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种无人机安全启动装置，包括终端设备和无人机，其特征在于：所述无人机包括飞控模块、电源模块和子模块，所述电源模块用于分别向飞控模块和子模块供电；所述终端设备用于向无人机发送控制指令和接收无人机返回的数据信息，所述控制指令包括开机信号、检测信号和飞行动作指令；
所述电源模块包括智能电池和电源管理系统，所述电源管理系统包括第一处理单元，以及分别与第一处理单元相连的第一数传单元、第一存储单元、第一检测单元、电池启动单元；
所述第一数传单元用于接收终端设备发送的开机信号，及接收飞控模块转发的检测信号，并返回数据至终端设备；所述第一存储单元用于存储智能电池的预设电气参数和预设温度信息，及智能电池使用状态变化信息；所述第一检测单元用于检测智能电池的实测电气参数和实测温度信息，及智能电池的使用状态；所述第一处理单元用于判断智能电池和子模块是否通过检测；所述电池启动单元用于启动智能电池；
所述飞控模块包括硬件单元和第二处理单元，以及分别与第二处理单元相连的第二检测单元、第二存储单元、第二数传单元；
所述第二数传单元用于接收终端设备发送的检测信号和飞行动作指令，并将检测信号转发至第一数传单元，第二数传单元发送飞行数据至终端设备；所述第二检测单元用于检测硬件单元的实测硬件参数；所述第二存储单元用于存储硬件单元的预设硬件参数，所述第二处理单元用于判断硬件单元是否通过检测。
2.根据权利要求1所述的一种无人机安全启动装置，其特征在于：所述开机信号包括第一开机信号和第二开机信号，所述第一存储单元还存储有第二开机信号的预设检测周期和预设时间段；所述第一数传单元接收到第一开机信号后，第一检测单元周期性地检测第一数传单元是否在预设时间段内接受到第二开机信号。
3.根据权利要求2所述的一种无人机安全启动装置，其特征在于：所述第一存储单元还存储有预设信号长度，所述第一处理单元判断第二开机信号的信号长度是否满足预设信号长度。
4.根据权利要求1所述的一种无人机安全启动装置，其特征在于：所述电气参数为智能电池的端电压。
5.根据权利要求1所述的一种无人机安全启动装置，其特征在于：所述硬件单元包括SD卡、FRAM、惯性导航单元和RTK，所述SD卡用于存储飞行日志，FRAM用于存储PID信息、航速信息和高程信息，RTK用于获取位置信息，惯性导航单元用于获取姿态信息和航向信息。
6.根据权利要求5所述的一种无人机安全启动装置，其特征在于：所述惯性导航单元包括陀螺仪和加速度计。
7.根据权利要求1所述的一种无人机安全启动装置，其特征在于：所述子模块包括动力模块、喷洒模块和寻机模块。
8.根据权利要求7所述的一种无人机安全启动装置，其特征在于：所述动力模块包括电调、动力电机和旋翼。
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