CN112904899A - 无人机飞行轨迹感知装置及无人机飞行训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人机飞行轨迹感知装置及无人机飞行训练系统。该无人机飞行轨迹感知装置，用于设在无人机的地面侧轨迹带上，包括：两个反射式信号收发装置，所述两个反射式信号收发装置相对设置且分为第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置；所述第一反射式信号收发装置具有向上延伸的第一探测区，所述第二反射式信号收发装置具有向上延伸的第二探测区，所述第一探测区和所述第二探测区至少部分地重叠以形成重叠探测区，该重叠探测区沿竖直方向延伸。该无人机飞行轨迹感知装置能够为教练和学员提供准确的飞行轨迹参考依据。

Description

无人机飞行轨迹感知装置及无人机飞行训练系统

技术领域

本发明涉及无人机飞行技术领域，具体而言，涉及一种无人机飞行轨迹感知装置及无人机飞行训练系统。

背景技术

如今，无人机已普及到人们的生产和生活之中，无论在国防军事中亦或是抢险救灾、电力检修、视频拍摄等企业应用，还是农业生产、无人机飞行爱好者中，总是能发现无人机的身影，无人机能够解决用户的各种问题并为用户带来了便利。

随着无人机拥有量的增加，特别是在民间，若是不加以监管任由无人机使用就会出现混乱，产生相反的效果。为防出现无人机飞行乱象我国决定由民航总局旗下的中国航空器拥有者及驾驶员协会(AOPA-China)来负责无人机驾驶员资质及训练质量管理，无人机驾驶员需要完成无人机飞行规定项目，通过不少于规定时间的训练并取得无人机驾驶员执照，方可在批准区域飞行无人机。

无人机飞行训练时八字飞行是“基本功”，驾驶员立于地面，驾驶无人机保持无人机的飞行高度并沿地面铺设的阿拉伯数字“8”轨迹带飞行，来训练驾驶员的无人机操作技能。在初始飞行训练时一般从较高的高度开始飞行，当出现飞行意外时驾驶员有充裕的应急处理时间。随着对无人机操作的熟练，会逐步降低飞行高度同时也要求沿轨迹飞行的精确度提高。

现有的无人机训练教学模式为教练指导飞行员飞行，飞行成绩是否合格主要由教练进行评判，教练的教学水平差异也就影响着学员的最终飞行能力；另外，在学员独自飞行训练时，学员是没有飞行质量评价的能力，即没有一个评价标准来指导学员飞行，学员以自己不完善的飞行理论指导反而会使训练效果变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机飞行轨迹感知装置及无人机飞行训练系统，以解决上述的技术问题。

根据本发明的第一方面，提供一种无人机飞行轨迹感知装置，用于设在无人机的地面侧轨迹带上，包括：

两个反射式信号收发装置，所述两个反射式信号收发装置相对设置且分为第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置；所述第一反射式信号收发装置具有向上延伸的第一探测区，所述第二反射式信号收发装置具有向上延伸的第二探测区，所述第一探测区和所述第二探测区至少部分地重叠以形成重叠探测区，该重叠探测区沿竖直方向延伸。

可选地，所述第一反射式信号收发装置和所述第二反射式信号收发装置分别包括超声波装置和雷达装置中的其中一者。

可选地，所述第一反射式信号收发装置和所述第二反射式信号收发装置构造为脉冲式超声波装置，且所述第一反射式信号收发装置所发出的超声波与所述第二反射式信号收发装置所发出的超声波间隔预设时间。

可选地，所述第一反射式信号收发装置所发出的超声波的频率和所述第二反射式信号收发装置所发出的超声波的频率不同。

可选地，所述第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置均包括壳体和超声波装置，所述壳体设有开口向上的容纳空间，所述超声波装置设在所述容纳空间内，所述容纳空间的竖直截面呈倒梯形。

可选地，所述无人机飞行轨迹感知装置还包括：屏蔽罩，所述屏蔽罩贴设在所述容纳空间的内表面，所述屏蔽罩远离所述容纳空间内表面的一侧设有吸收层。

可选地，所述第一反射式信号收发装置和所述第二反射式信号收发装置中的至少一者角度可调节，且在调节前后所述第一反射式信号收发装置和所述第二反射式信号收发装置处于同一竖直面内；

所述无人机飞行轨迹感知装置还包括：

角度调节装置，所述角度调节装置用于同步地调节所述第一反射式信号收发装置和所述第二反射式信号收发装置的角度。

可选地，所述角度调节装置包括:

安装板；

驱动电机，设在所述安装板上；

竖板，连接在所述安装板上并从所述安装板上纵向向上延伸；

两个固定轴，分别设在所述竖板的同一侧并沿横向延伸，所述反射式信号收发装置一一对应地与所述固定轴连接；

两个第一齿轮，一一对应地设在所述固定轴上并相互啮合；

第二齿轮，套设在所述驱动电机的输出轴上并与所述两个第一齿轮中的其中一者啮合。

可选地，所述无人机飞行轨迹感知装置还包括：

安装架，所述安装架包括靠近地面一侧的两个活动支撑脚和一个固定支撑脚，两个活动支撑脚固定连接于U形滑杆闭合端，U形滑杆的开口端与支撑板两端的滑槽滑动配合，所述固定支撑脚设置于支撑板的中部；

重力自适应装置，所述安装架用于支撑所述重力自适应装置，以使得所述重力自适应装置悬空，所述反射式信号收发装置设在所述重力自适应装置上；所述重力自适应装置包括：第一环形体、第二环形体、两个第二连接轴、两个第一连接轴、配重，

所述第一环形体由所述安装架支撑；

两个所述第一连接轴的一端分别穿设在所述第一环形体的内表面，两个所述第一连接轴相对设置并沿所述第一环形体的同一直径方向延伸；

两个所述第一连接轴的另一端分别穿设于所述第二环形体的外表面且使得第二环形体和所述第一环形体同轴；

两个所述第二连接轴的一端分别穿设在所述第二环形体的内表面，两个所述第二连接轴相对设置并沿所述第二环形体的同一直径方向延伸，且所述第一连接轴的延伸方向和所述第二连接轴的延伸方向垂直，所述两个反射式信号收发装置设置在两个所述第二连接轴的另一端之间；

所述配重沿所述第一环形体的轴线方向设置且位于所述第一环形体的下方。

根据本发明的第二方面，提供一种无人机飞行训练系统，包括无人机、第一控制装置、地面侧轨迹带和多个无人机飞行轨迹感知装置，所述地面侧轨迹带呈“8”字型设置，多个所述无人机飞行轨迹感知装置间隔地设置在所述地面侧轨迹带上，所述第一控制装置分别与所述无人机和所述无人机飞行轨迹感知装置信号连接。

本发明实施例的有益效果是：由于在第一探测区和第二探测区之间形成重叠探测区，当无人机始终保持在重叠探测区飞行时，其飞行的轨迹精度高，也就是说，重叠探测区可以向无人机教练或者学员提供一个可参考的飞行轨迹，当无人机始终沿重叠探测区的轨迹飞行时，无人机的飞行精度高，而当无人机偏离重叠探测区时，则说明学员的飞行轨迹偏离了预定轨迹，需要调整，由此，该无人机飞行轨迹感知装置可以为无人机教练或学员提供一个参考的飞行轨迹，从而提升学员的飞行训练效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的无人机飞行轨迹感知装置和地面侧轨迹带的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的无人机飞行轨迹感知装置、地面侧轨迹带、无人机飞行轨迹和探测区结构示意图；

图3为本发明实施例提供的无人机飞行轨迹感知装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的无人机飞行轨迹感知装置与部分地面侧轨迹带的结构示意图；

图5为图3的另一视角的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的重力自适应装置、角度调节装置和反射式信号收发装置的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为图6的部分结构示意图，其中，未示出第一环形体、驱动电机和第二控制装置；

图9为反射式信号收发装置和部分角度调节装置的结构示意图；

图10为壳体沿横向方向的剖面图；

图11为壳体沿纵向方向的剖面图；

图12为两个无人机飞行轨迹感知装置所形成的探测区的示意图；

图13为其中一个无人机飞行轨迹感知装置所形成的探测区的示意图；

图14为本发明实施例提供的两个无人机飞行轨迹感知装置所形成的探测区的示意图；

图15为相关技术中两个无人机飞行轨迹感知装置所形成的探测区的示意图，相关技术中的壳体形状与本发明实施例提供的壳体的形状不同；

图16为本发明一种实施例的无人机飞行轨迹示意图；

图17为本发明另一种实施例的无人机飞行轨迹示意图；

图18为本发明再一种实施例的无人机飞行轨迹示意图；

图19为本发明实施例提供的安装支架的结构示意图；

图20为本发明实施例提供的无人机飞行训练系统的框图；

图21为本发明实施例提供的第一控制装置的框图。

图标：100-无人机飞行轨迹感知装置；111-活动支撑脚；112-固定支撑脚；113-U形滑杆；114-支撑板；115-滑槽；116-限位部；120-第一环形体；122-第二环形体；123-第一连接轴；124-第二连接轴；125-第一齿轮；126-第二齿轮；127-驱动电机；128-配重；129-第二控制装置；130-安装板；1301-安装孔；131-竖板；132-固定轴；141-第一壳体；1411-容纳空间；1412-屏蔽罩；142-第二壳体；150-超声波装置；200-地面侧轨迹带；300-无人机飞行轨迹；400-探测区；500-第一控制装置；600-无人机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，根据本发明的第一方面，提供一种无人机飞行轨迹感知装置100，用于设在无人机600的地面侧轨迹带200上，该无人机飞行轨迹感知装置100包括两个反射式信号收发装置，两个反射式信号收发装置相对设置且分为第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置，第一反射式信号收发装置具有向上延伸的第一探测区A，该第一反射式信号收发装置可以发出信号，同时也可以接受信号，例如，当第一反射式信号收发装置向位于第一反射式信号收发装置上方的无人机600发出信号时，该无人机600可以将信号反射至第一反射式信号收发装置，从而使得第一反射式信号收发装置可以发收信号，第二反射式信号收发装置具有向上的第二探测区B，同理，第二反射式信号收发装置也能够发收信号，第一探测区A和第二探测区B至少部分地重叠以形成重叠探测区AB，也即，重叠探测区AB的一部分属于第一探测区A，另一部分属于第二探测区B，其中，该重叠探测区AB沿竖直方向延伸。

一般而言，无人机600飞行训练时，需要按照一定的轨迹进行飞行，在飞行前，会预先在地面上设置轨迹带（例如8字型），从而为学员提供飞行轨迹的参考依据，飞行时，学员需要遥控无人机600沿着地面侧轨迹带200进行飞行训练，如图2所示，当无人机飞行训练的内容为8字型时，学员需遥控无人机600以轨迹带为参照，在轨迹带的上方飞出8字型的无人机飞行轨迹300，若飞行时位于无人机飞行感知装置上方的无人机飞行轨迹300竖直方向投影超过轨迹带的范围，则会被无人机飞行感知装置探测到。

通过上述技术方案，由于在第一探测区A和第二探测区B之间形成重叠探测区AB，当无人机600始终保持在重叠探测区AB飞行时，其飞行的轨迹精度高，也就是说，重叠探测区AB可以向无人机600教练或者学员提供一个可参考的飞行轨迹，当无人机600始终沿重叠探测区AB的轨迹飞行时，无人机600的飞行精度高，而当无人机600偏离重叠探测区AB时，则说明学员的飞行轨迹偏离了预定轨迹，需要调整，由此，该无人机飞行轨迹感知装置100可以为无人机600教练或学员提供一个参考的飞行轨迹，从而提升学员的飞行训练效果。

需要说明的是，如图16所示，此时无人机600处于探测区A-AB，如图17所示，此时无人机600处于重叠探测区AB内，如图18所示，此时无人机600处于探测区B-AB，其中，A-AB、AB、B-AB形成探测区400。当无人机600处于重叠探测区AB时，表示无人机600处于正常的飞行轨迹，当无人机600完全处于探测区A-AB、探测区B-AB或者探测区A-AB、探测区B-AB和重叠探测区AB以外时，表示无人机600已经完全偏离正常飞行轨迹，当无人机600部分处于探测区A-AB和重叠探测区AB，或者部分处于探测区B-AB和重叠探测区AB，表示无人机600已经部分偏离正常飞行轨迹，需要进行纠正。

第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置分别包括超声波装置150和雷达装置中的其中一者，也就是说，第一反射式信号收发装置可以是超声波装置150，也可以是雷达装置，第二反射式信号收发装置可以是超声波装置150，也可以是雷达装置。

例如，当第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置为超声波装置150时，第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置所发出的超声波在遇到位于二者上方的无人机600时，超声波可以反射回第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置，以此，第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置可以对无人机600的飞行轨迹进行探测。

在一些实施例中，为了区分第一探测区A、重叠探测区AB和第二探测区B，避免第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置相互产生干扰，影响判断无人机600所在的区域。第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置构造为脉冲式超声波装置，且第一反射式信号收发装置所发出的超声波与第二反射式信号收发装置所发出的超声波间隔预设时间，例如，当第一反射式信号收发装置的发射时间和第二反射式信号收发装置的发射时间可以相互间隔0.1秒。由此，第一探测区A所探测的范围和第二探测区B所探测的范围可以区分开，以便根据第一探测区A和第二探测区B确定重叠探测区AB。

在一些实施例中，第一反射式信号收发装置所发出的超声波的频率和第二反射式信号收发装置所发出的超声波的频率不同，由此，也可以对第一探测区A和第二探测区B进行区分，防止第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置相互干扰。

如图3、图4、图10、、图12、图13、图14、图15、图16、图17和图18所示，具体地，第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置均包括壳体和超声波装置150，壳体设有开口向上的容纳空间1411，超声波装置150设在容纳空间1411内，容纳空间1411的竖直截面呈倒梯形，即，从壳体的底部向顶部的延伸方向上，容纳空间1411的横截面面积逐渐增大，且容纳空间1411的横截面面积为矩形，这样的效果在于，位于容纳空间1411内的超声波装置150发出超声波后，超声波的探测区400大致呈方锥形（如图13、图14所示），由此，第一探测区A和第二探测区B共同形成的重叠探测区AB大致也呈方锥形（如图14所示），这里的第一探测区A、第二探测区B和重叠探测区AB形成方锥形的探测区400，相比呈圆锥形（横截面面积为圆形）的第一探测区和锥形的第二探测区而言（锥形的第一探测区和锥形的第二探测区所形成的重叠探测区的形状大致呈椭圆形，如图15所示），设定方锥形的重叠探测区AB具有进入点、中间点和离开点，且进入点、中间点和离开点大致处于重叠探测区AB内沿飞行轨迹的中线上，可以理解，无人机600在进入点、中间点和离开点大致与重叠探测区AB的两侧的距离相等，也就是说，无人机600经由进入点、中间点并由离开点进出重叠探测区AB后，无人机600具有重叠探测区AB两侧的距离相当，这样可以为无人机600提供足够的飞行区域，可以理解，呈锥形（横截面面积为圆形）的第一探测区和锥形的第二探测区，其形成的重叠探测区的形状大致为椭圆形，无人机600在进入点和离开点可能一部分处于第一探测区、一部分处于第二探测区，一部分处于重叠探测区，即使无人机600的飞行轨迹非常精确，仍然会被误判为无人机600的飞行轨迹偏离。

如图10、图11所示，具体而言，第一反射式信号收发装置包括第一壳体141，第二反射式信号收发装置包括第二壳体142，第一壳体141和第二壳体142均形成容纳空间1411。

图10为第一壳体141沿横向方向剖面而得，且该剖面的底角为α，图11为第一壳体141沿纵向方向剖面而得，且该剖面的底角为β，α﹥β，例如，α可以设置为120度，β可以设置为115度，这样的角度设置，使得第一壳体141所形成的第一探测区A沿横向方向的长度较大，而沿纵向方向的长度较小，同理，第二壳体142与第一壳体141的形状相同，也即，可以使得第一探测区A的横截面以及第二探测区B的横截面所形成的矩形的长宽比值较大，从而确保无人机600进入重叠探测区AB以及从重叠探测区AB离开时，无人机600距离重叠探测区AB的两侧边缘具有足够的空间。可以理解，当第一探测区A和第二探测区B的横截面的形状近似为正方形时，将使得无人机600进入重叠探测区AB时，无人机600与重叠探测区AB两侧的距离较小，从而会影响无人机600的飞行空间大小。

如图10、图11所示，本实施例中，无人机飞行轨迹感知装置100还包括屏蔽罩1412，屏蔽罩1412贴设在容纳空间1411的内表面，屏蔽罩1412的设置，可以准确地将超声波的探测范围限定为方锥形。

进一步地，在屏蔽罩1412远离容纳空间1411内表面的一侧还设有吸收层（图中未示出），该吸收层可以防止超声波经吸收层产生反射，从而可以使得第一探测区A、重叠探测区AB和第二探测区B的探测范围保持稳定。

进一步地，第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置中的至少一者角度可调节，且在调节前后第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置处于同一竖直面内。这里，可以是第一反射式信号收发装置可以调节角度，也可以是第二反射式信号收发装置可以调节角度，还可以是第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置均可调节角度。可以理解，当第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置相互靠近时，此时第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置之间的夹角变小，重叠探测区AB的探测范围变小，当第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置相互远离时，此时第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置之间的夹角变大，重叠探测区AB的探测范围变大，通过改变重叠探测区AB的范围大小，可以使得处于同一高度的无人机600能够适用于不同水平的学员进行训练，例如，当需要提高对学员的飞行要求时，可以减小重叠探测区AB的范围大小，即，第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置相互靠近。

如图12所示，其中H为无人机的飞行高度，h为第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置相交时的交点高度，当第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置转动相互靠近时h的数值变小，此时在相同的无人机飞行高度H处的AB区域范围减小，相应的，无人机飞行感知装置对无人的的轨迹飞行感知精度增加，无人机飞行训练难度变大，反之亦然；而当无人机飞行训练高度H进行调整后同样也可通过调整第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置的角度来调节无人机飞行训练难度。

本实施例中，无人机飞行轨迹感知装置100还包括角度调节装置，角度调节装置用于同步地调节第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置的角度，通过设置能够同步调节第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置角度的角度调节装置，可以减少角度调节装置的使用，有利于使无人机飞行轨迹感知装置100的结构简单化、占用空间更小，并降低成本。

如图4、图6、图7和图8所示，在本实施例中，角度调节装置包括安装板130、驱动电机127、竖板131、两个固定轴132、两个第一齿轮125和一第二齿轮126，其中，两个第一齿轮125为相同规格的齿轮，驱动电机127设置在安装板130上，竖板131连接在安装板130上并从安装板130纵向向上延伸，即，竖板131与安装板130相互垂直，这里，竖板131与安装板130可以通过任意合理的方式进行连接，例如，竖板131与安装板130可以通过焊接、卡接等方式进行连接。两个固定轴132设在竖板131的同一侧并沿横向延伸，也即，固定轴132垂直于竖板131并与安装板130保持平行，反射式信号收发装置一一对应地与固定轴132连接，两个第一齿轮125一一对应地设在固定轴132上并相互啮合，第二齿轮126套设在驱动电机127的输出轴上并与两个第一齿轮125中的其中一者啮合，由此，当驱动电机127工作时，驱动电机127带动第二齿轮126转动，并由第二齿轮126带动两个第一齿轮125转动，两个第一齿轮125的转向相反，这样，驱动电机127即可同步带动两个反射式信号收发装置转动。需要说明的是，驱动电机127可以正反转，由此，可以通过正转带动两个反射式信号收发装置相互靠近或者远离，通过反转带动两个反射式信号收发装置相互远离或者靠近。

在一些实施例中，为了使得无人机飞行轨迹感知装置100能够适用于不同的场地，例如，场地为非平面时，为了保持重叠探测区AB能够如平面一般仍然准确地为学员提供参考轨迹依据，该无人机飞行轨迹感知装置100还包括安装架和重力自适应装置，安装架包括靠近地面一侧的两个活动支撑脚111和一个固定支撑脚112，两个活动支撑脚111固定连接于U形滑杆113闭合端，U形滑杆113的开口端于支撑板114两端的滑槽115滑动配合，所述固定支撑脚112设置于支撑板114的中部，U形滑杆113的开口端末端设置有限位部116防止活动U形滑杆113从滑槽115上脱出，安装架用于支撑重力自适应装置，以使得重力自适应装置悬空，反射式信号收发装置设在重力自适应装置上。

其中，这里的安装架通过三个支撑脚形成三个支撑点，支撑在轨迹带上方，保证重力自适应装置具有足够的高度保持悬空。重力自适应装置可以与反射式信号收发装置连接并设在支撑板114的下方。当然，安装架的结构不限于此，只要能够将重力自适应装置支撑并悬空即可，例如，安装架可以为倒U形，或者安装架的竖直截面形状为矩形，而将重力自适应装置设在矩形内。

如图3、图4、图19所示，两个活动支撑脚111固定连接在U形滑杆113的闭合端，U形滑杆113穿设于支撑板114底部的滑槽115中，U形滑杆113可以带动两个活动支撑脚111相对于固定支撑脚112沿滑槽115方向运动，使固定支撑脚112和活动支撑脚111相互远离或是靠近。当轨迹带铺设在地面上时多个无人机飞行状态感知装置沿轨迹带设置，在每个设置点轨迹带的弯曲弧度是不同的，通过调整活动支撑脚111和固定支撑脚112之间的相对距离靠近轨迹带两侧的轮廓，可以使无人机飞行状态感知装置的探测区探测方向与设置点的轨迹带弧度相切，以提高无人机轨迹感知的精准度。

如图6、图7和图9所示，具体而言，重力自适应装置包括第一环形体120、两个第一连接轴123、第二环形体122、两个第二连接轴124和配重128，第一环形体120由安装架支撑，例如，第一环形体120可以设在支撑板114上，且支撑板114上设有与第一环形体120相对应的通孔，两个第一连接轴123的一端分别穿设在第一环形体120的内表面，两个第一连接轴123相对设置并沿第一环形体120的同一直径方向延伸，两个第一连接轴123的另一端分别穿设于第二环形体122的外表面且使得第二环形体122和第一环形体120同轴，也即，第一环形体120和第二环形体122同轴设置，且第二环形体122位于第一环形体120的内部，两个第二连接轴124的一端分别穿设在第二环形体122的内表面，两个第二连接轴124相对设置并沿第二环形体122的同一直径方向延伸，且第一连接轴123的延伸方向和第二连接轴124的延伸方向垂直，两个反射式信号收发装置设置在两个第二连接轴124的另一端之间，例如，上述的安装板130可以设两个第二连接轴124的另一端之间，具体地，安装板130上可以设置安装孔1301，以容纳第二连接轴124的一部分，配重128沿第一环形体120的轴线方向设置且位于第一环形体120的下方，相应地，配重128可以设在安装板130的下方。由此，第二环形体122可以相对第一环形体120绕第一连接轴123的轴线方向转动，安装板130可以相对第二环形体122绕第二连接轴124的轴线方向转动，由于配重128设在第一环形体120的轴线方向并位于安装板130的下方，由此，当安装支架处于较倾斜的地面上时，配重128可以自动调节位于其上的角度调节装置和反射式信号收发装置的重心，保证反射式信号收发装置和角度调节装置的整体重心始终在第一环形体120的轴线方向上，这样可以确保重叠探测区AB的中心线始终沿竖直方向延伸，有利于在多个无人机飞行轨迹感知装置100之间形成稳定的探测区400，以便为学员提供可靠的飞行轨迹参考依据。

在无人机飞行轨迹感知装置100的装配过程中，可以通过不断调整驱动电机127或者两个第一齿轮125在固定轴132上的位置，以使得角度调节装置的重心处于安装板130的轴线方向。

如图20所示，根据本发明的第二方面，提供一种无人机飞行训练系统，包括无人机600、第一控制装置500、地面侧轨迹带200和多个无人机飞行轨迹感知装置100，地面侧轨迹带200呈“8”字型设置，多个无人机飞行轨迹感知装置100间隔地设置在地面侧轨迹带200上，第一控制装置500分别与无人机600和无人机飞行轨迹感知装置100信号连接。

在本实施例中，无人机飞行轨迹感知装置100可以包括六个，且均匀间隔地设置，也可以包括七个，其中一个设在“8”字型的中心。

如图21所示，具体地，第一控制装置500可以包括显示单元、存储单元和处理单元，处理单元分别与显示单元、存储单元电连接，显示单元主要用于向教练和学员提供无人机600的实时飞行轨迹图以及相关参数的展示，存储单元用于存储飞行数据，另外，第一控制装置500还包括为显示单元、存储单元和处理单元提供电能的电源（图中未示出），无人机飞行轨迹感知装置100上设有第二控制装置129，第二控制装置129可以设在安装板130上，第二控制装置129与第一控制装置500信号连接，第二控制装置129具有信号输入端和信号输出端，同样，第一控制装置500也具有信号输入端和信号输出端，以实现第一控制装置500和第二控制装置129的信号和数据的交互，例如，可以根据超声波装置150获取无人机600的飞行高度，并将飞行数据传输至第一控制装置500，第二控制装置129可以接收第一控制装置500的控制指令，以控制驱动电机127的正反转，从而调节两个反射式信号收发装置相对角度，此外，在无人机600上还设有第三控制装置，第三控制装置具有信号输入端和信号输出端，以与第一控制装置500的信号输入端和信号输出端实现信号和数据的交互。

在一些实施例中，为了实时提醒学员，例如，为学员指示出无人机600位于探测区A-AB、探测区B-AB和重叠探测区AB的其中一者内，可以在无人机600上设置不同颜色的光源，当无人机600处于第一探测区A时，超声波装置150接收到由无人机600反射回的对应频率的超声波，并经由第二控制装置129将相应信号传输至第一控制装置500，第一控制装置500可以根据预设的位置信息进行对比，以确认无人机600是否处于探测区A-AB内，并向无人机600上的第三控制装置发出控制指令，以控制与第一探测区A相对应颜色的光源开启，从而为教练和学员提供无人机600的正确位置信息，同理，当无人机600处于重叠探测区AB和探测区B-AB时，无人机600上将开启不同颜色的光源。

在一些实施例中，也可以在无人机飞行轨迹感知装置100上设置不同颜色的三组光源，且三组光源分别代表探测区A-AB、重叠探测区AB和探测区B-AB，第二控制装置129将接收到对应频率的超声波转换为电信号传输至第一控制装置500，从而由第一控制装置500根据预设的位置信息进行对比，以开启与探测区A-AB重叠探测区AB或探测区B-AB对应的光源开启。

另外，除了与探测区A-AB、重叠探测区AB和探测区B-AB对应的位置信息，当无人机600进行8字型轨迹飞行时，还存在两种其他信号，一种为无人机600还未飞行到下一无人机飞行轨迹感知装置100的上方，下一无人机飞行轨迹感知装置100未检测到无人机600，此时，无人机600可能并未偏离飞行轨迹，只是未到达下一无人机飞行轨迹感知装置100的上方；另一种是无人机600飞到了下一无人机飞行轨迹感知装置100的上方，但由于操作者操作失误导致偏离轨迹过大，造成无人机600处于探测区A-AB、重叠探测区AB和探测区B-AB之外，此时需要进行纠正或者预警，为了区分这两种信号，可以在第一控制装置500上对每个无人机飞行轨迹感知装置100进行编号，并预设无人机600正常飞行速度时，从一个无人机飞行轨迹感知装置100的上方飞行到下一无人机飞行轨迹感知装置100的上方的正常飞行时间，例如，从一个无人机飞行轨迹感知装置100的上方飞行到下一无人机飞行轨迹感知装置100的上方的正常飞行时间为5秒，当无人机600在5秒内并未从上一无人机飞行轨迹感知装置100的上方飞行到下一无人机飞行轨迹感知装置100的上方，则说明此时的无人机600已经偏离正常飞行轨迹，需要进行预警，以提醒教练或者学员进行纠正。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机飞行轨迹感知装置，用于设在无人机的地面侧轨迹带上，其特征在于，包括：

两个反射式信号收发装置，所述两个反射式信号收发装置相对设置且分为第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置；

所述第一反射式信号收发装置具有向上延伸的第一探测区，所述第二反射式信号收发装置具有向上延伸的第二探测区，所述第一探测区和所述第二探测区至少部分地重叠以形成重叠探测区，该重叠探测区沿竖直方向延伸。

2.根据权利要求1所述的无人机飞行轨迹感知装置，其特征在于，所述第一反射式信号收发装置和所述第二反射式信号收发装置分别包括超声波装置和雷达装置中的其中一者。

3.根据权利要求2所述的无人机飞行轨迹感知装置，其特征在于，所述第一反射式信号收发装置和所述第二反射式信号收发装置构造为脉冲式超声波装置，且所述第一反射式信号收发装置所发出的超声波与所述第二反射式信号收发装置所发出的超声波间隔预设时间。

4.根据权利要求2所述的无人机飞行轨迹感知装置，其特征在于，所述第一反射式信号收发装置所发出的超声波的频率和所述第二反射式信号收发装置所发出的超声波的频率不同。

5.根据权利要求1所述的无人机飞行轨迹感知装置，其特征在于，所述第一反射式信号收发装置和第二反射式信号收发装置均包括壳体和超声波装置，所述壳体设有开口向上的容纳空间，所述超声波装置设在所述容纳空间内，所述容纳空间的竖直截面呈倒梯形。

6.根据权利要求5所述的无人机飞行轨迹感知装置，其特征在于，所述无人机飞行轨迹感知装置还包括：

屏蔽罩，所述屏蔽罩贴设在所述容纳空间的内表面，所述屏蔽罩远离所述容纳空间内表面的一侧设有吸收层。

7.根据权利要求5所述的无人机飞行轨迹感知装置，其特征在于，所述第一反射式信号收发装置和所述第二反射式信号收发装置中的至少一者角度可调节，且在调节前后所述第一反射式信号收发装置和所述第二反射式信号收发装置处于同一竖直面内；

所述无人机飞行轨迹感知装置还包括：

角度调节装置，所述角度调节装置用于同步地调节所述第一反射式信号收发装置和所述第二反射式信号收发装置的角度。

8.根据权利要求7所述的无人机飞行轨迹感知装置，其特征在于，所述角度调节装置包括:

安装板；

驱动电机，设在所述安装板上；

竖板，连接在所述安装板上并从所述安装板上纵向向上延伸；

两个固定轴，分别设在所述竖板的同一侧并沿横向延伸，所述反射式信号收发装置一一对应地与所述固定轴连接；

两个第一齿轮，一一对应地设在所述固定轴上并相互啮合；

第二齿轮，套设在所述驱动电机的输出轴上并与所述两个第一齿轮中的其中一者啮合。

9.根据权利要求1所述的无人机飞行轨迹感知装置，其特征在于，所述无人机飞行轨迹感知装置还包括：

安装架，所述安装架包括靠近地面一侧的两个活动支撑脚和一个固定支撑脚，两个活动支撑脚固定连接于U形滑杆闭合端，U形滑杆的开口端与支撑板两端的滑槽滑动配合，所述固定支撑脚设置于支撑板的中部；

重力自适应装置，所述安装架用于支撑所述重力自适应装置，以使得所述重力自适应装置悬空，所述反射式信号收发装置设在所述重力自适应装置上；所述重力自适应装置包括：第一环形体、第二环形体、两个第二连接轴、两个第一连接轴、配重，

所述第一环形体由所述安装架支撑；

两个所述第一连接轴的一端分别穿设在所述第一环形体的内表面，两个所述第一连接轴相对设置并沿所述第一环形体的同一直径方向延伸；

两个所述第一连接轴的另一端分别穿设于所述第二环形体的外表面且使得第二环形体和所述第一环形体同轴；

两个所述第二连接轴的一端分别穿设在所述第二环形体的内表面，两个所述第二连接轴相对设置并沿所述第二环形体的同一直径方向延伸，且所述第一连接轴的延伸方向和所述第二连接轴的延伸方向垂直，所述两个反射式信号收发装置设置在两个所述第二连接轴的另一端之间；

所述配重沿所述第一环形体的轴线方向设置且位于所述第一环形体的下方。

10.一种无人机飞行训练系统，其特征在于，包括无人机、第一控制装置、地面侧轨迹带和多个根据权利要求1-9任意一项所述的无人机飞行轨迹感知装置，所述地面侧轨迹带呈“8”字型设置，多个所述无人机飞行轨迹感知装置间隔地设置在所述地面侧轨迹带上，所述第一控制装置分别与所述无人机和所述无人机飞行轨迹感知装置信号连接。

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