CN110275545B - 带有智能保护功能的无人机地面控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有智能保护功能的无人机地面控制系统，系统通过实时获取无人机当前飞行模式，限定可用的任务指令和动作指令，任务指令包括启动、熄火、起飞、降落、返航、悬停和航线；当无人机处于熄火模式时，仅启动可用；当发动机启动后，仅起飞和熄火可用；当无人机起飞时，仅起飞和悬停可用；当无人机到达安全高度后，仅悬停、航线和降落可用；当无人机悬停后，仅降落、悬停、航线和返航可用；当无人机航线飞行时，仅航线和悬停可用；当无人机返航时，仅返航和悬停可用；当无人机抵达返航点上空自动降落时，仅降落和悬停可用；当无人机降落触地后，仅熄火可用。本发明根据不同飞行模式，限制可输入的任务指令和动作指令，有效防止误动作。
Description
技术领域
本发明涉及无人机控制系统领域，具体设计一种带有智能保护功能的无人机地面控制系统。
背景技术
目前，无人机的应用已经进入了人们生活中的很多领域，例如航拍、监控、植保、救灾、巡逻、反恐、消防、快递等等。随着无人机技术的快速发展，用于监控无人机飞行的地面控制系统异彩纷呈。然而由于无人机的飞行控制模式的划分细致，导致地面控制系统面向使用者的动作指令界面功能菜单过多。在不同飞行模式下，容易引发使用者的误动作，从而导致无人机因执行错误指令而失控、坠机和损毁，造成人员伤亡和财物损失。
发明内容
本发明目的在于，针对背景技术中所述的现有无人机地面控制系统任务指令界面功能菜单繁多，容易造成使用者的误动作，导致无人机失控、坠机和损毁，甚至引发事故等问题，提供一种带有智能保护功能的无人机地面控制系统。
实现本发明目的技术方案如下：
一种带有智能保护功能的无人机地面控制系统，包括应用于无人机地面控制系统中的输入装置、显示装置和程序运行装置，其中，输入装置用于参数的设置、修改以及指令的输入，其包括但不限于键盘、鼠标、飞行摇杆、触摸屏等；显示装置用于显示任务指令界面、动作指令界面、航线轨迹显示界面、飞行数据显示界面和参数界面，其包括但不限于CRT显示器、LED显示器，笔记本显示屏、一体机显示屏、投影仪等；程序运行装置用于安装并运行所述无人机地面控制系统，其包括但不限于台式电脑、笔记本电脑、一体机电脑、平板电脑、手机等；所述无人机地面控制系统实时获取无人机当前飞行模式，进而限定无人机地面控制系统的可用的任务指令和动作指令；其中，所述飞行模式包括熄火模式、启动模式、起飞模式、降落模式、返航模式、悬停模式、速度模式、航线模式和遥控模式；所述任务指令包括“启动”、“熄火”、“起飞”、“降落”、“返航”、“悬停”和“航线”；无论无人机处于何种飞行模式，提供给使用者的所述任务指令始终不多于四个；所述动作指令从属于任务指令，以便于无人机执行相关任务。其中，从属的动作指令一共有四种：(1)启动任务指令的从属动作指令包括“阻风门”、“油门”和“吸油”共三个动作指令；(2)航线任务指令的从属动作指令包括“目标航点序号”、“飞行高度设置”、“飞行速度设置”共三个动作指令；(3)返航任务指令的从属动作指令包括“飞行高度设置”、“飞行速度设置”共两个动作指令；(4)悬停任务指令的从属动作指令包括“前飞”、“后飞”、“爬升”、“下降”、“左飞”、“右飞”、“左转”和“右转”，共八个动作指令，并包括将此八个动作指令同时清除的“全部清零”按钮；以及清除每两个互斥动作指令的“清零”按钮。例如：“前飞”和“后飞”指令，为同一个文本框输入入口，用正负号区分，+5即表示前飞速度5m/s，-5即表示后飞速度5m/s，同一时刻，只有前飞指令有效或者后飞指令有效，这里提到的清除每两个互斥动作指令的“清零”按钮，即对这组数据清零，既没有前飞速度指令也没有后飞速度指令；“爬升”和“下降”，“左飞”和“右飞”，“左转”和“右转”与此类同。航线模式和返航模式，对应的动作指令，区别在于，航线指令可用指定无人机飞往哪一个航点，返航模式下可不选择，必须返航至预设的返航点。
当无人机处于熄火模式时，即无人机在地面静止时，此时上述的任务指令中仅“启动”一个任务指令可用，其他任务指令均不可用；但是此时无人机的导航功能正常使用；
当使用者输入“启动”任务指令后，此时无人机进入启动发动机模式，无人机发动机或电机启动，此时上述的任务指令中仅“起飞”和“熄火”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用；可选地，无人机地面控制系统的动作指令界面上同时显示“阻风门”、“油门”和“吸油”等动作指令，使用者选择相应的动作指令后进行相应的动作。
其中，阻风门：是发动机化油器上的一个部件，一般在化油器的进气口，通过动作执行机构控制其开度。它的作用是在发动机冷启动时适当地关闭部分进气口，增加进入气缸的混合气的汽油浓度，提高发动机的启动性能，在发动机正常运转后应该完全打开阻风门，防止混合气过浓造成发动机动力不足和油耗过大。
油门：又称“风门”或“节气门”，指控制发动机功率(推力)的操纵装置。在活塞式航空发动机上，油门控制汽化器的节气门开度以控制气缸的进气量，从而改变发动机的输出功率。在燃气涡轮发动机上，油门控制燃油调节器的计量燃油流量，从而决定发动机的推力。
吸油：发动机开始吸入稠密雾化燃油，属于启动前的准备工作。
当使用者输入起飞任务指令后，此时无人机进入起飞模式，无人机转速达到预定值N后，无人机起飞并爬升，此时上述的任务指令中仅“起飞”和“悬停”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当无人机爬升到预定的安全高度HS后，此时无人机进入悬停模式，无人机自动悬停，此时上述的任务指令中仅“降落”、“悬停”、“航线”和“返航”四个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当无人机处于悬停模式下时，无人机地面控制系统的动作指令界面上显示“前飞”和“后飞”、“爬升”和“下降”、“左飞”和“右飞”、“左转”和“右转”动作指令，使用者输入相应的一个或多个动作指令后，无人机进入速度模式，并按照输入的动作指令执行相应的飞行动作，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”共三个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当使用者输入航线任务指令后，此时无人机进入航线模式，并在指定航线上飞行，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”三个任务指令可用，其他任务指令均不可用；可选地，同时无人机地面控制系统的动作指令界面上显示“目标航点序号”、“飞行高度设置”和“飞行速度设置”三个动作指令，使用者选择相应的动作指令；当使用者输入目标航点序号后，点击“出发”按钮，无人机会立即调整飞行方向，飞向使用者输入的目标航点；当使用者输入新的飞行高度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即按照预定的垂直速度爬升或者下降，并最终抵达使用者输入的飞行高度；当使用者输入新的飞行速度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即按照预定的加速度将飞行速度调整至使用者输入的飞行速度。
当使用者输入“返航”任务指令后，此时无人机进入返航模式，无人机会执行飞往预设的返航点的命令，此时上述的任务指令中仅“返航”和“悬停”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用；可选地，无人机地面控制系统的动作指令界面上同时显示“飞行高度设置”和“飞行速度设置”共两个动作指令使用者；当使用者输入新的飞行高度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即按照预定的垂直速度爬升或者下降，并最终抵达使用者输入的飞行高度；当使用者输入新的飞行速度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即按照预定的加速度将飞行速度调整至使用者输入的飞行速度使用者使用者使用者使用者。
当无人机抵达返航点上空或附近时，无人机会自动执行悬停指令，当无人机进入悬停模式后，无人机自动进入降落模式，执行降落指令，并开始下降高度，此时上述的任务指令中仅“降落”和“悬停”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当无人机下降至着陆高度HL并触地后，自动关闭发动机，此时上述的任务指令中仅“熄火”一个任务指令可用，其他任务指令均不可用。
上述方案中，无人机地面控制系统在成功连接无人机后，先通过预定的通信协议下载当前无人机的基本参数，并与无人机地面控制系统内部预置的无人机基本参数进行对比；如果对比一致，则提示使用者基本参数对比一致，允许使用者操控该无人机；如果对比不一致，系统会提示使用者是否将内部预置的无人机基本参数替换为刚下载的无人机基本参数，替换成功后，允许使用者操控该无人机。通过设置无人机基本参数对比这一保护系统，进一步提高了无人机操控的安全性。其中，基本参数包括但不限于起飞高度、悬停高度、熄火高度、悬停总距、触地动作(熄火或怠速)、悬停横滚角、悬停俯仰角、横滚角速率限制、俯仰角速率限制、发动机怠速转速、发动机额定转速、发动机最大转速、发动机热车时间、气缸最高温度、气缸最低温度、气缸正常温度等，无人机的机型不同，基本参数类别与内容均有所不同。
上述方案中，在无人机地面控制系统的任务指令界面上，上述任务指令由相应的按键来实现，分别是“启动”按键、“熄火”按键、“起飞”按键、“降落”按键、“返航”按键、“悬停”按键和“航线”按键，上述按键可以单独设置也可以采用复用的形式。为减少任务指令界面上同时显示的按键数量，其中，所述的“启动”与“熄火”为同一个任务指令按键，当且仅当无人机处于熄火模式下时，该按键为启动任务指令按键；当无人机的发动机已经启动，该按键为熄火任务指令按键；所述的“起飞”与“降落”为同一个任务指令按键，当且仅当无人机处于地面状态时，该按键为起飞任务指令按键；当无人机已经起飞，离开地面后，该按键为降落任务指令按键。因为在无人机任何状态下，“启动”和“熄火”、“起飞”和“降落”两组任务指令中的两个相反的指令不可能同时有效；为避免误操作而导致无人机失控，将这四个任务指令分为两组互斥的任务指令，根据无人机的状态，自动确定可用的任务指令。
上述方案中，当有遥控设备介入操作无人机时，此时无人机进入遥控模式，所有任务指令均为不可用状态；直到遥控设备退出操作无人机后，根据无人机当前所处的飞行模式，限定可用的任务指令：如果遥控设备退出操作无人机时，无人机为悬停模式，则无人机地面控制系统的动作指令界面上显示“前飞”和“后飞”、“爬升”和“下降”、“左飞”和“右飞”、“左转”和“右转”的动作指令，使用者选择相应的动作指令后，无人机执行选定的动作指令，进入速度模式，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”三个任务指令可用，其他任务指令均不可用，其中，前飞指令让无人机往前飞，后飞指令让无人机往后飞，爬升指令让无人机上升高度，下降指令让无人机下降高度，左飞指令让无人机向左飞，右飞指令让无人机向右飞，左转指令让无人机向左转，右转指令让无人机向右转，同时上述指令允许同时有效，例如：在前飞的同时，无人机可以同时左飞、下降和右转；如果遥控设备退出操作无人机时，无人机为航线模式，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”共三个任务指令可用，其他任务指令均不可用；可选地，同时无人机地面控制系统的操作界面上显示“目标航点序号”、“飞行高度设置”和“飞行速度设置”三个动作指令，使用者选择相应的动作指令，当使用者输入目标航点序号后，点击“出发”按钮，无人机会立即调整飞行方向，飞往使用者输入的目标航点；当使用者输入新的飞行高度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即按照预定垂直速度爬升或者下降，并抵达使用者输入的飞行高度；当使用者输入新的飞行速度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即按照预定的加速度将飞行速度调整至使用者输入的飞行速度。
上述方案中，无人机在爬升时，无人机地面控制系统实时检测无人机的飞行高度，并判断无人机的飞行高度是否大于预设的安全高度HS：如果飞行高度小于预设的安全高度HS，则无人机继续爬升；当飞行高度大于等于预设的安全高度HS时，无人机自动执行悬停指令。
上述方案中，无人机在降落时，无人机地面控制系统实时检测无人机的飞行高度，并判断无人机的飞行高度是否小于预设的着陆高度HL：如果飞行高度大于预设的着陆高度HL，则无人机继续降落，此时仅“降落”和“悬停”两个任务指令可用；当飞行高度小于等于预设的着陆高度HL时，无人机着陆并触地后，自动将发动机熄火或电机停转，此时仅“熄火”一个任务指令可用。
上述方案中，当无人机执行返航指令时，无人机地面控制系统实时检测无人机的位置，并判断无人机是否到达预设的返航点位置：如果无人机未抵达预设的返航点，无人机继续飞行，此时仅“返航”和“悬停”两个任务指令可用；如果无人机抵达返航点，则无人机开始执行悬停和降落指令，此时仅“降落”和“悬停”两个任务指令可用。
本发明的有益效果是：本发明的带有智能保护功能的无人机地面控制系统，不论无人机处于任何飞行状态，无人机地面控制系统均可根据当前的飞行模式，自动设定可用的任务指令，且最多不超过四个任务指令。将不应在该模式下执行的任务指令设置为不可用或不显示的任务指令，从而有效防止无人机因执行错误指令而失控、坠机和损毁，造成人员伤亡和财物损失。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的控制原理图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用方案和实现效果表达的更加清楚明了,下面将结合附图进一步详细描述,所有实例描述仅为本发明的部分不是全部的实例,本领域技术人员没有创造性的成果的其他实例都属于本发明保护的范围。
下面结合图1对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示为本发明的带有智能保护功能的无人机地面控制系统的控制原理图，本发明的无人机地面控制系统实时获取无人机当前飞行模式，进而限定无人机地面控制系统的可用的任务指令和动作指令，其中，所述飞行模式包括熄火模式、启动模式、起飞模式、降落模式、返航模式、悬停模式、速度模式、航线模式和遥控模式；所述任务指令包括“启动”、“熄火”、“起飞”、“降落”、“返航”、“悬停”和“航线”任务指令；无论无人机处于何种飞行模式，提供给使用者的任务指令始终不多于四个；所述动作指令从属于任务指令，以便于无人机执行相关任务。其中，从属的动作指令一共有四种：(1)启动任务指令的从属动作指令包括“阻风门”、“油门”和“吸油”共三个动作指令；(2)航线任务指令的从属动作指令包括“目标航点序号”、“飞行高度设置”、“飞行速度设置”共三个动作指令；(3)返航任务指令的从属动作指令包括飞行高度设置、飞行速度设置共两个动作指令；(4)悬停任务指令的从属动作指令包括“前飞”、“后飞”、“爬升”、“下降”、“左飞”、“右飞”、“左转”和“右转”，共八个动作指令，并包括将此八个动作指令同时清除的“全部清零”按钮；以及清除每两个互斥动作指令的“清零”按钮。例如：前飞和后飞指令，为同一个文本框输入入口，用正负号区分，+5即表示前飞速度5m/s，-5即表示后飞速度5m/s，同一时刻，只有前飞指令有效或后飞指令有效，这里提到的清除每两个互斥动作指令的“清零”按钮，即对这组数据清零，既没有前飞速度指令也没有后飞速度指令；爬升和下降，左飞和右飞，左转和右转与此类同。航线模式和返航模式对应动作指令的区别在于：航线指令可用指定无人机飞往哪一个航点，返航模式下可不选择，必须返航至预设的返航点。
在无人机地面控制系统的任务指令界面上，上述任务指令由相应的指令按键实现，本实施例中采用了五个任务指令按键，分别是“启动/熄火”按键、“起飞/降落”按键、“返航”按键、“悬停”按键和“航线”按键，其中，“启动/熄火”以及“起飞/降落”两组任务指令按键复用，并且上述按键中，无论无人机处于何种飞行模式，提供给使用者的任务指令始终不多于四个。
对使用者开放的优选的四个任务指令按键根据无人机的飞行模式，共有以下8种组合方式。
1.仅“启动”一个任务指令按键可用；
2.仅“熄火”一个任务指令按键可用；
3.仅“起飞”、“熄火”两个任务指令按键可用；
4.仅“悬停”、“降落”两个任务指令按键可用；
5.仅“悬停”、“航线”两个任务指令按键可用；
6.仅“悬停”、“航线”、“返航”三个任务指令按键可用；
7.仅“降落”、“返航”、“悬停”、“航线”四个任务指令按键可用；
8.所有任务指令按键，均不可用。
下面根据飞行模式、任务指令和按键组合方式详细介绍该智能保护控制系统的操作流程。
当无人机处于熄火模式时，即无人机在地面静止时，此时上述任务指令中仅“启动”一个任务指令可用，其他任务指令均不可用；但是此时无人机的导航功能正常使用；
当使用者输入“启动”任务指令后，此时无人机进入启动发动机模式，无人机发动机启动，此时上述的任务指令中仅“起飞”和“熄火”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用；可选地，同时无人机地面控制系统的操作界面上显示阻风门、油门和吸油等动作指令。
其中，阻风门：是发动机化油器上的一个部件，一般在化油器的进气口，通过动作执行机构控制其开度。它的作用是在发动机冷启动时适当地关闭部分进气口，增加进入气缸的混合气的汽油浓度，提高发动机的启动性能，在发动机正常运转后应该完全打开阻风门，防止混合气过浓造成发动机动力不足和油耗过大。
油门：又称“风门”或“节气门”，指控制发动机功率(推力)的操纵装置。在活塞式航空发动机上，油门控制汽化器的节气门开度以控制气缸的进气量，从而改变发动机的输出功率。在燃气涡轮发动机上，油门控制燃油调节器的计量燃油流量，从而决定发动机的推力。
吸油：发动机开始吸入稠密雾化燃油，属于启动前的准备工作。
当使用者使用者输入“起飞”任务指令后，此时无人机进入起飞模式，无人机转速达到预定值N后，无人机起飞并爬升，此时上述的任务指令中仅“悬停”一个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当无人机爬升到预定的安全高度HS后，此时无人机进入悬停模式，无人机自动悬停，此时上述的任务指令中仅“降落”、“悬停”、“航线”和“返航”四个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当无人机处于悬停模式下时，无人机地面控制系统的动作指令界面上显示“前飞”和“后飞”、“爬升”和“下降”、“左飞”和“右飞”、“左转”和“右转”等辅助动作指令，使用者输入相应的一个或多个动作指令后，无人机进入速度模式，并按照输入的动作指令执行相应的飞行动作，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”共三个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当使用者输入“航线”任务指令后，此时无人机进入航线模式，并在指定航线上飞行，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”三个任务指令可用，其他任务指令均不可用；可选地，同时无人机地面控制系统的动作指令界面上显示目标航点序号、飞行高度设置和飞行速度设置三个动作指令，使用者选择相应的动作指令，当使用者输入目标航点序号后，点击“出发”按钮，无人机会立即调整飞行方向，飞往使用者输入的目标航点位置；当使用者输入新的飞行高度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即按照预定的垂直速度爬升或者下降至使用者输入的飞行高度；当使用者输入新的飞行速度的指令后，点击上传按钮，无人机会立即按照预定的加速度将飞行速度进行调整至使用者输入的飞行速度。
当使用者输入返航任务指令后，此时无人机进入返航模式，无人机会执行飞往预设的返航点的命令，此时上述的任务指令中仅“悬停”和“航线”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用；可选地，同时无人机地面控制系统的动作指令界面上显示“飞行高度设置”和“飞行速度设置”两个动作指令,使用者选择相应的动作指令，当使用者输入新的飞行高度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即将按照预定的垂直速度爬升或者下降至使用者输入的飞行高度；当使用者输入新的飞行速度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即按照预定的加速度将飞行速度进行调整至使用者输入的飞行速度。
当无人机抵达返航点上空或附近时，无人机会自动执行悬停指令，当无人机进入悬停模式后，无人机自动进入降落模式，执行降落指令，并开始下降高度，此时上述的任务指令中仅“降落”和“悬停”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用。
当无人机下降至着陆高度HL并触地轴后，自动关闭发动机，此时上述的任务指令中仅“熄火”一个任务指令可用，其他任务指令均不可用。
上述方案中，无人机地面控制系统在成功连接无人机后，先通过预定的通信协议下载当前无人机的基本参数，并与无人机地面控制系统内部预置的无人机基本参数进行对比：如果对比一致，则提示使用者基本参数对比一致，允许使用者操控该无人机；如果对比不一致，系统会提示使用者是否将内部预置的无人机基本参数替换为刚下载的无人机基本参数，替换成功后，允许使用者操控该无人机。通过设置无人机基本参数对比这一保护系统，进一步提高了无人机操控的安全性。其中，基本参数包括但不限于起飞高度、悬停高度、熄火高度、悬停总距、触地动作(熄火或怠速)、悬停横滚角、悬停俯仰角、横滚角速率限制、俯仰角速率限制、发动机怠速转速、发动机额定转速、发动机最大转速、发动机热车时间、气缸最高温度、气缸最低温度、气缸正常温度等，无人机的机型不同，基本参数类别与内容均有所不同。
上述方案中，在无人机地面控制系统的主界面上，上述任务指令由相应的动作按键来实现，分别是“启动”按键、“熄火”按键、“起飞”按键、“降落”按键，“返航”按键、“悬停”按键和“航线”按键，上述按键可以单独设置也可以采用复用的形式。为了减少界面上同时显示的按键数量，其中，所述的“启动”与“熄火”为同一个任务指令按键，当且仅当无人机处于熄火模式下时，该按键为“启动”任务指令按键；当无人机的发动机已经启动，该按键为“熄火”任务指令按键；所述的“起飞”与“降落”为同一个任务指令按键，当且仅当无人机处于地面时，该按键为“起飞”任务指令按键；当无人机已经起飞并离开地面后，该按键为“降落”任务指令按键。因为在无人机任何状态下，“启动”和“熄火”、“起飞”和“降落”两组任务指令中的两个互斥指令不可能同时有效；为避免误操作而导致无人机失控，将这四个任务指令分为两组互斥的任务指令；根据无人机当前的飞行模式，自动确定可用的任务指令。
上述方案中，当有遥控设备介入操作无人机时，所有任务指令均为不可用状态，直到遥控设备退出操作无人机后，根据无人机当前所处的飞行模式，限定可用的任务指令：如果遥控设备退出操作无人机时，无人机为悬停模式，则无人机地面控制系统的操作界面上显示“前飞”和“后飞”、“爬升”和“下降”、“左飞”和“右飞”、“左转”和“右转”的动作指令，使用者选择相应的指令后，无人机执行选定的指令，进入速度模式，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”三个任务指令可用，其他任务指令均不可用；如果遥控设备退出操作无人机时，无人机为航线模式，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”三个任务指令可用，其他任务指令均不可用；可选地，同时无人机地面控制系统的动作指令界面上显示“目标航点序号”、“飞行高度设置”和“飞行速度设置”三个动作指令，使用者选择相应的动作指令。当使用者输入目标航点序号后，点击“出发”按钮，无人机会立即调整飞行方向，飞往使用者输入的航点位置；当使用者输入新的飞行高度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即按照预定的垂直速度爬升或者下降至使用者输入的飞行高度；当使用者输入新的飞行速度的指令后，点击“上传”按钮，无人机会立即按照预定的加速度将飞行速度调整至使用者输入的飞行速度。为防止遥控模式下遥控设备和地面控制系统的任务指令同时操作无人机，并可能导致无人机误动作，无人机会按照预设方案自动选择遥控设备和地面控制系统的任务指令。
上述方案中，无人机在爬升时，无人机地面控制系统实时检测无人机的飞行高度，并判断无人机的飞行高度是否大于预设的安全高度HS：如果飞行高度小于预设的安全高度HS，则无人机继续爬升；如果飞行高度大于等于预设的安全高度HS时，无人机自动执行悬停指令。
上述方案中，无人机在降落时，无人机地面控制系统实时检测无人机的飞行高度，并判断无人机的飞行高度是否小于预设的着陆高度HL：如果飞行高度大于预设的着陆高度HL，则无人机继续降落，此时仅“降落”和“悬停”两个任务指令可用；如果飞行高度小于等于预设的着陆高度HL时，无人机进行着陆并触地后，自动关闭发动机，此时仅“熄火”一个任务指令可用。
上述方案中，当无人机执行“返航”指令时，无人机地面控制系统实时检测无人机的位置，并判断无人机是否抵达预设的返航点位置：如果无人机未抵达预设的返航点，无人机继续飞行；如果无人机抵达返航点，则无人机自动执行悬停指令；当无人机进入悬停模式后，无人机开始执行降落指令，并开始下降高度，此时仅“降落”和“悬停”两个任务指令可用。
本发明的带有智能保护功能的无人机地面控制系统，不论无人机处于任何飞行状态，无人机地面控制系统均可根据当前的飞行模式，自动设定可用的任务指令，将不应在该模式下执行的任务指令设置为不可用或不显示的状态，有效防止无人机因执行错误指令而失控、坠机和损毁，造成人员伤亡和财物损失。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然能够对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种带有智能保护功能的无人机地面控制系统，其特征在于：无人机地面控制系统实时获取无人机当前飞行模式，进而限定无人机地面控制系统的可用的任务指令和动作指令，其中，所述飞行模式包括熄火模式、启动模式、起飞模式、降落模式、返航模式、悬停模式、速度模式、航线模式和遥控模式，所述任务指令包括“启动”、“熄火”、“起飞”、“降落”、“返航”、“悬停”和“航线”任务指令；无论无人机处于何种飞行模式，提供给使用者的任务指令始终不多于四个；所述动作指令从属于任务指令，以便于无人机执行相关任务；
当无人机处于熄火模式时，即无人机在地面静止时，此时上述的任务指令中仅“启动”一个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当使用者输入“启动”任务指令后，此时无人机进入启动模式，无人机发动机或电机启动，此时上述的任务指令中仅“起飞”和“熄火”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用；在使用发动机为动力来源的情况下，无人机地面控制系统的动作指令界面上同时显示“阻风门”、“油门”和“吸油”动作指令；在使用电机为动力来源的情况下，无人机的电机直接启动；
当使用者输入“起飞”任务指令后，此时无人机进入起飞模式，发动机或电机转速达到预定值N后，无人机起飞并爬升，此时上述的任务指令中仅“起飞”和“悬停”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当无人机爬升到预定的安全高度HS后，此时无人机进入悬停模式，无人机自动悬停，此时上述的任务指令中仅“降落”、“悬停”、“航线”和“返航”四个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当无人机处于悬停模式时，无人机地面控制系统的动作指令界面上显示“前飞”和“后飞”、“爬升”和“下降”、“左飞”和“右飞”、“左转”和“右转”动作指令，使用者输入相应的一个或多个动作指令后，无人机进入速度模式，并按照输入的动作指令执行相应的飞行动作，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”三个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当使用者输入航线指令后，此时无人机进入航线模式，并在指定航线上飞行，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”三个任务指令可用，其他任务指令均不可用，同时无人机地面控制系统的动作指令界面上显示“目标航点序号”、“飞行高度设置”和“飞行速度设置”三个动作指令；
当使用者输入返航指令后，此时无人机进入返航模式，无人机执行向预设返航点返航的任务指令，此时上述的任务指令中仅“悬停”和“航线”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用，同时无人机地面控制系统的动作指令界面上显示“飞行高度设置”和“飞行速度设置”两个动作指令；在无人机地面控制系统给出飞行高度动作指令和飞行速度动作指令的情况下，无人机根据上述飞行高度和飞行速度返航；反之，无人机根据默认飞行高度和飞行速度自动返航并下降高度；
当无人机抵达返航点上空或附近时，无人机自动执行悬停指令；当无人机进入悬停模式后，无人机自动进入降落模式，执行降落指令，并开始下降高度；此时上述的任务指令中仅“降落”和“悬停”两个任务指令可用，其他任务指令均不可用；
当无人机下降至着陆高度HL并触地后，自动关闭发动机或电机，此时上述的任务指令中仅“熄火”一个任务指令可用，其他任务指令均不可用。
2.根据权利要求1所述的带有智能保护功能的无人机地面控制系统，其特征在于：无人机地面控制系统在成功连接无人机后，先通过预定的通信协议下载当前无人机的基本参数，并与无人机地面控制系统内部预置的无人机基本参数进行对比，如果对比一致，则提示使用者基本参数对比一致，允许使用者操控该无人机；如果对比不一致，系统会提示使用者是否将内部预置的无人机基本参数替换为刚下载的无人机基本参数，替换成功后，允许使用者操控该无人机。
3.根据权利要求1所述的带有智能保护功能的无人机地面控制系统，其特征在于：所述的“启动”与“熄火”为同一个任务指令按键，当且仅当无人机处于熄火模式时，该按键为启动任务指令按键；当无人机的发动机或电机已启动，该按键为熄火任务指令按键；所述的“起飞”与“降落”为同一个任务指令按键，当且仅当无人机处于地面时，该按键为起飞任务指令按键；当无人机已经起飞并离开地面后，该按键为“降落”任务指令按键。
4.根据权利要求1所述的带有智能保护功能的无人机地面控制系统，其特征在于：当有遥控设备介入操作无人机时，此时无人机进入遥控模式，所有任务指令均为不可用状态，直到遥控设备退出操作无人机后，根据无人机当前所处的飞行模式，限定可用的任务指令，如果遥控器将权限放开时无人机为悬停模式，则无人机地面控制系统的操作界面上显示“前飞”和“后飞”、“爬升”和“下降”、“左飞”和“右飞”、“左转”和“右转”动作指令，使用者选择相应的动作指令后，无人机执行选定的动作指令，进入速度模式，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”共三个任务指令可用，其他任务指令均不可用；如果遥控器将权限放开时无人机为航线模式，此时上述的任务指令中仅“悬停”、“航线”和“返航”共三个任务指令可用，其他任务指令均不可用，同时无人机地面控制系统的动作指令界面上显示“目标航点序号”、“飞行高度设置”和“飞行速度设置”三个动作指令。
5.根据权利要求1所述的带有智能保护功能的无人机地面控制系统，其特征在于：无人机在爬升时，无人机地面控制系统实时检测无人机的飞行高度，并判断无人机的飞行高度是否大于预设的安全高度HS；如果飞行高度小于预设的安全高度HS，则无人机继续爬升；如果飞行高度大于等于预设的安全高度HS时，无人机自动转入悬停或航线模式，并执行悬停或航线指令。
6.根据权利要求1所述的带有智能保护功能的无人机地面控制系统，其特征在于：无人机在降落时，无人机地面控制系统实时检测无人机的飞行高度，并判断无人机的飞行高度是否小于预设的着陆高度HL；如果飞行高度大于预设的着陆高度HL，则无人机继续降落，此时上述的任务指令中仅“降落”和“悬停”两个任务指令可用；如果飞行高度小于等于预设的着陆高度HL时，则无人机认为着陆触地，并自动将发动机熄火或电机停转，此时上述的任务指令中仅“熄火”一个任务指令可用。
7.根据权利要求1所述的带有智能保护功能的无人机地面控制系统，其特征在于：当无人机执行返航指令时，无人机地面控制系统实时检测无人机的位置，并判断无人机是否到达预设的返航点位置；如果无人机尚未抵达预设的返航点，则无人机继续飞行；如果无人机抵达预设的返航点上空或附近，则无人机开始执行悬停和降落指令。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104714556A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-06-17 | 清华大学 | 无人机智能航向控制方法 |
| CN104950903A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-09-30 | 杨珊珊 | 一种具有飞行任务模式的飞行器、飞行器控制方法及系统 |
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Patent Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN104714556A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-06-17 | 清华大学 | 无人机智能航向控制方法 |
| CN104950903A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-09-30 | 杨珊珊 | 一种具有飞行任务模式的飞行器、飞行器控制方法及系统 |
| CN105867407A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-08-17 | 零度智控（北京）智能科技有限公司 | 无人机、无人机飞行控制装置及方法 |
| CN108107903A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-06-01 | 北京臻迪科技股份有限公司 | 无人机悬停控制方法、装置及系统 |
| CN108196560A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-22 | 易瓦特科技股份公司 | 基于地面站针对预设机型控制无人机的方法及装置 |
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