CN112810838B - 一种无人机的飞前自检方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机的飞前自检方法及其系统，包括：获取用于启动自检的第一控制信号；基于所述第一控制信号生成多个第二控制信号并分发至相应的待检测单元；获取由多个所述待检测单元反馈的检测数据，计算分析所述检测数据并生成检测报告；将所述检测报告传输至上位机单元。本发明在获取到第一控制信号后通过同步控制的方式控制所述待检测单元同步检测并反馈检测数据至飞控单元，所述飞控单元基于所述检测数据生成检测报告后，通信单元将所述检测报告打包传输至上位机单元以供用户查阅，解决了传统的无人机的飞行前检测方法存在的实时性差、检测精度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机的飞前自检方法及其系统。
背景技术
随着无人机技术的不断进步，无人机的性能愈发提升的同时，实现的功能也日益丰富，在消防、警用、电力、农业、物流等方面起到了重要作用。
但是，传统的无人机的飞行前检测方法通常为人工检测，受用户的主观判断因素影响较大，无法有效保证检测精度的同时使得用户具有较大的工作量。而现有的部分无人机所使用自动化飞前检测方法又由于数据采集同步性差、飞前检查流程繁琐等原因，存在自检周期长、准确性较低的问题。
综上所述，传统的无人机的飞行前检测方法存在实时性差、检测精度低的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种无人机的飞前自检方法及其系统，在获取到第一控制信号后通过同步控制的方式控制所述待检测单元反馈检测数据至飞控单元，所述飞控单元生成检测报告并传输至上位机单元，解决了传统的无人机的飞行前检测方法存在的实时性差、检测精度低的问题。
为解决以上问题，本发明的技术方案具体为采用一种无人机的飞前自检方法，包括：获取用于启动自检的第一控制信号；基于所述第一控制信号生成多个第二控制信号并分发至相应的待检测单元；获取由多个所述待检测单元反馈的检测数据，计算分析所述检测数据并生成检测报告；将所述检测报告传输至上位机单元。
可选地，获取用于启动自检的所述第一控制信号包括：获取由所述上位机单元下发的所述第一控制信号；或获取由飞控单元的触发模块生成的所述第一控制信号。
可选地，基于所述第一控制信号生成多个所述第二控制信号并分发至相应的所述待检测单元，包括：解析所述第一控制信号包含的所述待检测单元的种类信息；基于所述种类信息生成多个用于启动所述待检测单元的所述第二控制信号；将多个所述第二控制信号分发至相应种类的所述待检测单元。
可选地，基于所述检测数据生成所述检测报告，包括：解析所述检测数据中包含的所述待检测单元的种类信息、状态信息及测量信息并进行计算分析，生成能够以图像和/或文字的方式显示于所述上位机单元上的所述检测报告。
可选地，所述飞前自检方法还包括：在获取到用于启动自检的所述第一控制信号时，生成用于提示外界的第一声光信号；在生成所述检测报告时，中止生成所述第一声光信号并基于检测结果生成不同频率的第二声光信号或第三声光信号。
相应地，本发明提供，一种无人机的飞前自检系统，包括：飞控单元，用于获取用于启动自检的第一控制信号，基于所述第一控制信号生成多个第二控制信号并分发至相应的待检测单元后，获取由多个所述待检测单元反馈的检测数据，计算分析所述检测数据并生成检测报告；通信单元，用于将所述检测报告传输至上位机单元；上位机单元，用于接收、解析并显示所述检测报告。
可选地，所述飞前自检系统还包括状态显示单元，所述状态显示单元与所述飞控单元通信连接，其中，所述状态显示单元至少包括用于生成声光信号的电光装置和声音装置。
可选地，所述飞控单元通过解析所述第一控制信号包含的所述待检测单元的种类信息，基于所述种类信息生成多个用于启动所述待检测单元的所述第二控制信号后，将多个所述第二控制信号分发至相应种类的所述待检测单元。
可选地，所述待检测单元的种类至少包括无人机的导航传感单元、执行单元、任务单元及供能单元。
可选地，所述上位机单元至少包括地面站的PC端和移动控制器。
本发明的首要改进之处为提供的无人机的飞前自检方法，在获取到第一控制信号后通过同步控制的方式控制所述待检测单元同步检测并反馈检测数据至飞控单元，所述飞控单元基于所述检测数据生成检测报告后，通信单元将所述检测报告打包传输至上位机单元以供用户查阅，解决了传统的无人机的飞行前检测方法存在的实时性差、检测精度低的问题。
附图说明
图1是本发明的无人机的飞前自检方法的简化流程图；
图2是本发明的无人机的飞前自检系统的简化模块连接图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种无人机的飞前自检方法，包括：获取用于启动自检的第一控制信号；基于所述第一控制信号生成多个第二控制信号并分发至相应的待检测单元；获取由多个所述待检测单元反馈的检测数据，计算分析所述检测数据并生成检测报告；将所述检测报告传输至上位机单元。
进一步的，获取用于启动自检的所述第一控制信号包括：获取由所述上位机单元下发的所述第一控制信号；或获取由飞控单元的触发模块生成的所述第一控制信号。其中，所述上位机单元可以由地面站的PC端或基于可编程逻辑器件的移动控制器构成，可供用户完成自检流程的启动。飞控单元的触发模块可由飞控单元的计时器构成，具体的，所述计时器可被配置为在飞控单元接收到起飞指令时，计时器基于时钟电路输出的脉冲时钟信号完成单预设时间周期的计数后输出所述第一控制信号，从而完成无人机的自动化自检流程，其中，预设时间周期可以是30S及30S以下。在飞控单元接收到起飞指令且所述计时器开始计时后，所述飞控单元可以控制状态显示单元输出用于示警的第四声光信号，提示环境内人员注意到无人机即将自检，保护用户的人身安全。其中，第四声光信号可以是由航灯发出的常亮红光和蜂鸣器发出的高频啸叫构成，本发明不限定第四声光信号的具体表现形式。
进一步的，基于所述第一控制信号生成多个所述第二控制信号并分发至相应的所述待检测单元，包括：解析所述第一控制信号包含的所述待检测单元的种类信息；基于所述种类信息生成多个用于启动所述待检测单元的所述第二控制信号；将多个所述第二控制信号分发至相应种类的所述待检测单元。其中，所述待检测单元的种类至少包括无人机的导航传感单元、执行单元、任务单元及供能单元。本发明通过解析第一控制信号中包含所述种类信息的调制信号，使得飞控单元能够准确采集系统欲获取的种类的所述待检测单元的检测数据，并且通过飞控单元内置的时钟电路完成所述第二控制信号的同步分发以及所述检测数据的同步采集，具有高同步性和高实时性。
更进一步的，导航传感单元至少包括GNSS定位传感器、惯性传感器、磁传感器、动压传感器、静压传感器、ADS-B、双目相机、单目相机以及毫米波雷达；执行单元至少包括舵机、电调、电机、发动机；任务单元至少包括航测相机、光电吊舱；供能单元至少包括电池、发电机。
进一步的，基于所述检测数据生成所述检测报告，包括：解析所述检测数据中包含的所述待检测单元的种类信息、状态信息及测量信息并进行计算分析，生成能够以图像和/或文字的方式显示于所述上位机单元上的所述检测报告。
为便于理解本发明的检测数据解析方法，以第一控制信号中包含种类信息为导航传感单元和执行单元的调制信号为例进行说明，导航传感单元基于所述第二控制信号向飞控单元定频发送种类、状态及测量信息，飞控单元基于导航传感单元反馈的信息进行传感器基本状态检查、传感器冗余器件对比检查、器件测量值统计特性检查并生成导航传感单元的检测结果。执行单元基于所述第二控制信号向飞控发送种类、状态及测量信息，飞控单元基于执行单元反馈的信息进行计算分析生成执行单元的检测结果。
进一步的，传感器基本状态检查至少包括传感器数据更新、波动范围统计、数据漂移计算及频谱分析检查。传感器冗余器件对比检查包含了冗余定位传感器、冗余测向传感器对比检查，通过冗余器件对比表征监控传感器健康状态。执行单元的状态数据至少包括舵机偏转角度数据、设备温度数据及工作电流数据；电机及发动机的转速数据、转向数据、设备温度数据、工作电压数据、工作电流数据及耗油率数据。所述飞控单元接收到所述检测数据后，通过解析所述检测数据中包含的所述待检测单元的种类信息、状态信息和测量信息，并逐一计算各类型参数的系统预设标准值与实际采集值的误差，若误差在误差阈值范围内则初步判定该参数所表征的对应单元属于正常状态并生成所述检测报告，反之判定该参数所表征的对应单元属于异常状态并生成所述检测报告。其中，飞控单元还可以被配置为：对于无人机中较为重要的导航传感单元的检测数据、舵机偏转角度数据和全部种类的所述待检测单元的工作电压数据进行二次检测，并将检测结果打包置入所述检测报告中。具体的，二次检测的计算公式可以是data∈[THmin,THmax]、std(data)＜＝THstd、其中，data为导航传感单元的检测数据、舵机偏转角度数据和全部种类的所述待检测单元的工作电压数据，std(data)为在单位时间内的某一类型的多个数据的标准差，mean(data)为在单位时间内的某一类型的多个数据的均值，[THmin，THmax]为某一类型数据的预设波动范围阈值区间，THstd为某一类型数据的预设标准差阈值，为某一类型数据的预设均值范围阈值区间。应说明的是，不同类型数据的系统预设标准值、预设波动范围阈值区间、预设标准差阈值和预设均值范围阈值区间均不同，且用户能够基于上位机单元自行定义并修改相应数值。
更进一步的，飞控单元还可以被配置为：基于检测数据对应的时序信息进行执行单元响应时间分析，由于本发明通过飞控单元内置的时钟电路完成所述第二控制信号的同步分发以及所述检测数据的同步采集，使得飞控单元能够基于所述第二控制信号的时序信息与所述检测数据中能够表征待检测单元响应状态的数值对应的时序信息的差值判定待检测单元的执行快速性是否正常，例如：获取电机的转速数据中初始达到额定转速的数值对应的时序信息与所述第二控制信号的时序信息的差值，若差值小于预设阈值则判定电机的执行快速性正常，反之，异常。
更进一步的，飞控单元还可以被配置为：采用快速傅里叶变换对传感器数据进行频谱分析，对主频主幅进行阈值检查判断等。
进一步的，所述飞前自检方法还包括：在获取到用于启动自检的所述第一控制信号时，生成用于提示外界的第一声光信号；在生成所述检测报告时，中止生成所述第一声光信号并基于检测结果生成不同频率的第二声光信号或第三声光信号。具体的，在检测结果为判定所述待检测单元正常时，生成所述第二声光信号；在检测结果为判定所述待检测单元异常时，生成所述第三声光信号。其中，第一声光信号可以由航灯发出的爆闪白光和蜂鸣器发出的低频啸叫或仅由构成航灯发出的爆闪白光构成，第二声光信号可以由航灯发出的常亮绿光和蜂鸣器发出的长鸣啸叫构成，第三声光信号可以由航灯发出的闪烁红光和蜂鸣器发出的高频啸叫构成。本发明通过设置第一声光信号、第二声光信号和第三声光信号使得用户能够根据声光信号种类的不同，准确知悉飞前自检的状态及结果，进而提示用户基于上位机查阅检测报告从而准确知悉故障原因及故障类型，本发明不限定第一声光信号、第二声光信号和第三声光信号的具体表现形式。
本发明在获取到第一控制信号后通过同步控制的方式控制所述待检测单元同步检测并反馈检测数据至飞控单元，所述飞控单元基于所述检测数据生成检测报告后，通信单元将所述检测报告打包传输至上位机单元以供用户查阅，解决了传统的无人机的飞行前检测方法存在的实时性差、检测精度低的问题。
相应的，如图2所示，本发明提供，一种无人机的飞前自检系统，包括：飞控单元，用于获取用于启动自检的第一控制信号，基于所述第一控制信号生成多个第二控制信号并分发至相应的待检测单元后，获取由多个所述待检测单元反馈的检测数据，计算分析所述检测数据并生成检测报告；通信单元，用于将所述检测报告传输至上位机单元；上位机单元，用于接收、解析并显示所述检测报告。其中，通信单元可以由TCP/IP通信模块和RS232/RS485/RS422/CAN总线模块构成，用于实现飞控单元与上位机及其他外接模块建立通信连接。所述待检测单元的种类至少包括无人机的导航传感单元、执行单元、任务单元及供能单元。所述上位机单元至少包括地面站的PC端和移动控制器。
进一步的，所述飞前自检系统还包括状态显示单元，所述状态显示单元与所述飞控单元通信连接，其中，所述状态显示单元至少包括用于生成声光信号的电光装置和声音装置。其中，电光装置可以是无人机初始配置的航灯等；声音装置可以是无人机初始配置的蜂鸣器。
进一步的，所述飞控单元通过解析所述第一控制信号包含的所述待检测单元的种类信息，基于所述种类信息生成多个用于启动所述待检测单元的所述第二控制信号后，将多个所述第二控制信号分发至相应种类的所述待检测单元。
以上对本发明实施例所提供的无人机的飞前自检方法及其系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
Claims (8)
1.一种无人机的飞前自检方法，其特征在于，包括：
获取用于启动自检的第一控制信号，并生成用于提示外界的第一声光信号，其中，获取用于启动自检的第一控制信号，包括：获取由飞控单元的触发模块生成的所述第一控制信号，所述触发模块由飞控单元的计时器构成，所述计时器被配置为在飞控单元接收到起飞指令时，计时器基于时钟电路输出的脉冲时钟信号完成单预设时间周期的计数后输出所述第一控制信号；
基于所述第一控制信号生成多个第二控制信号并分发至相应的待检测单元；
获取由多个所述待检测单元反馈的检测数据，计算分析所述检测数据并生成检测报告，同时，中止所述第一声光信号，并基于检测报告的检测结果生成不同频率的第二声光信号和第三声光信号，具体的，在检测结果判定所述待检测单元正常时，生成所述第二声光信号，在检测结果判定所述待检测单元异常时，生成所述第三声光信号；
将所述检测报告传输至上位机单元。
2.根据权利要求1所述的飞前自检方法，其特征在于，基于所述第一控制信号生成多个所述第二控制信号并分发至相应的所述待检测单元，包括：
解析所述第一控制信号包含的所述待检测单元的种类信息；
基于所述种类信息生成多个用于启动所述待检测单元的所述第二控制信号；
将多个所述第二控制信号分发至相应种类的所述待检测单元。
3.根据权利要求1所述的飞前自检方法，其特征在于，基于所述检测数据生成所述检测报告，包括：
解析所述检测数据中包含的所述待检测单元的种类信息、状态信息及测量信息并进行计算分析，生成能够以图像和/或文字的方式显示于所述上位机单元上的所述检测报告。
4.一种无人机的飞前自检系统，其特征在于，包括：
飞控单元，用于获取用于启动自检的第一控制信号，并生成用于提示外界的第一声光信号，其中，获取用于启动自检的第一控制信号，包括：获取由飞控单元的触发模块生成的所述第一控制信号，所述触发模块由飞控单元的计时器构成，所述计时器被配置为在飞控单元接收到起飞指令时，计时器基于时钟电路输出的脉冲时钟信号完成单预设时间周期的计数后输出所述第一控制信号；基于所述第一控制信号生成多个第二控制信号并分发至相应的待检测单元；获取由多个所述待检测单元反馈的检测数据，计算分析所述检测数据并生成检测报告，同时，中止所述第一声光信号，并基于检测报告的检测结果生成不同频率的第二声光信号和第三声光信号，具体的，在检测结果判定所述待检测单元正常时，生成所述第二声光信号，在检测结果判定所述待检测单元异常时，生成所述第三声光信号；
通信单元，用于将所述检测报告传输至上位机单元；
上位机单元，用于接收、解析并显示所述检测报告。
5.根据权利要求4所述的飞前自检系统，其特征在于，所述飞前自检系统还包括状态显示单元，所述状态显示单元与所述飞控单元通信连接，其中，
所述状态显示单元至少包括用于生成声光信号的电光装置和声音装置。
6.根据权利要求4所述的飞前自检系统，其特征在于，所述飞控单元通过解析所述第一控制信号包含的所述待检测单元的种类信息，基于所述种类信息生成多个用于启动所述待检测单元的所述第二控制信号后，将多个所述第二控制信号分发至相应种类的所述待检测单元。
7.根据权利要求6所述的飞前自检系统，其特征在于，所述待检测单元的种类至少包括无人机的导航传感单元、执行单元、任务单元及供能单元。
8.根据权利要求4所述的飞前自检系统，其特征在于，所述上位机单元至少包括地面站的PC端和移动控制器。
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