CN115567568A - 一种安全网联的智能无人机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全网联的智能无人机系统；包括：飞控模块、定位模块、微型计算机、公网模块和云平台；其中：飞控模块通过定位模块获取无人机的飞行数据；并将无人机的飞行数据反馈至微型计算机；微型计算机对飞行数据进行处理，发送控制指令于飞控模块控制无人机飞行；同时将飞行数据通过公网模块上传至云平台；该系统在无人机上装载微型计算机，相对于常规无人机具有更高的扩展性，应用性更强，提升了无人机飞行的自主性；同时，无人机加装公网模块，公网模块为微型计算机提供网络服务，能够将相关的数据传输到云平台或者指定位置，便于无人机完成指定任务。

Description

一种安全网联的智能无人机系统

技术领域

本发明属于无人机技术领域，特别涉及一种安全网联的智能无人机系统。

背景技术

随着信息技术的不断发展，无人机的在我们的日常生活中起着越来越重要的作用。鉴于其高灵活性，安全风险系数小等特点，不仅在军事上具有强大的战略意义，在社会生活中也正在应用和推广，包括但不限于农业植保，帮助管理农田，提高农作物耕种的整体效率；灾后救援，协助搜寻灾后幸存者和传递必要物资；无人机航拍，用于摄影或者是特定位置信息的搜寻与提取；物流运输，未来一种高效的物流运输方式；无人机消防，使用无人机进行火场监测，抛投救援物资、灭火物资等，精准、直观、全面的火场分析数据的整体解决方案可以使得现场救援得到及时的信息。

现有的无人机基本都是以飞控为核心进行设计，所有的系统模块直接与飞控相连进而完成指定的飞行任务。但是仅仅通过飞控能够实现的功能相对单一，无人机整体的扩展性相对较差。

因此，如何提升无人机的扩展性，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的安全网联的智能无人机系统，该系统的关键点在于增加了微型计算机，相对于常规无人机具有更高的扩展性，应用性更强。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种安全网联的智能无人机系统，包括：飞控模块、定位模块、微型计算机、公网模块和云平台；其中：

所述飞控模块通过所述定位模块获取无人机的飞行数据；并将所述无人机的飞行数据反馈至所述微型计算机；

所述微型计算机对所述飞行数据进行处理，发送控制指令于所述飞控模块控制无人机飞行；同时将所述飞行数据通过所述公网模块上传至所述云平台。

进一步地，该系统还包括：毫米波雷达，所述毫米波雷达用于探测障碍物信息，并将所述障碍物信息传送于所述微型计算机。

进一步地，该系统还包括：UWB空中防撞模块，所述UWB空中防撞模块用于测量无人机与障碍物的相对定位，并结合所述毫米波雷达探测的障碍物信息解算后传送于所述微型计算机。

进一步地，该系统还包括：摄像装置，所述摄像装置用于获取无人机飞行中的图像数据，并将所述图像数据经所述微型计算机上传至所述云平台，所述云平台根据所述图像数据及所述飞行数据进行预设场景识别及位置定位。

进一步地，该系统还包括：云台，所述云台为所述摄像装置的支架，所述飞控模接收所述微型计算机发送的控制指令，控制所述云台进行姿态调整。

进一步地，所述摄像装置为双目摄像头。

进一步地，所述定位模块为GNSS全球导航卫星定位模块。

进一步地，所述公网模块为以下任一种：2G、3G、4G和5G通信模块。

进一步地，所述飞行数据至少包括：经纬度位置信息、高度信息、速度信息、方位角信息和飞行姿态信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

1.本发明提供的一种安全网联的智能无人机系统，在无人机上增加了微型计算机，相对于常规无人机具有更高的扩展性，应用性更强。

2.本发明提供的一种安全网联的智能无人机系统，其中微型计算机与飞控相结合作为无人机系统的核心，具有较高智能性。

3.本发明提供的一种安全网联的智能无人机系统，加装了毫米波雷达和 UWB空中防撞模块，二者感知障碍物信息并完成无人机的避障，毫米波雷达和UWB空中防撞模块相结合的安全防护，使无人机拥有较高的安全可靠性。

4.无人机机载微型计算机在公网模块的协助下，可以将无人机获取的各种信息：经纬度位置信息、高度信息、速度信息、方位角信息、飞行姿态信息、电池电量信息、双目摄像头的图像信息等传送至云平台或指定位置，便于协助无人机完成多种任务。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种安全网联的智能无人机系统的框图。

图2为本发明实施例提供的一种安全网联的智能无人机系统的结构图。

其中，图2中，1-飞控模块；2-定位模块；3-微型计算机；4-公网模块； 5-毫米波雷达；6-UWB空中防撞模块；7-摄像装置；8-云台。

具体实施方式

为使发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1和图2所示，本发明实施例提供了一种安全网联的智能无人机系统，具体包括：飞控模块1、定位模块2、微型计算机3、公网模块4、云平台、毫米波雷达5、UWB空中防撞模块6、摄像装置7和云台8；下面对本系统进行详细说明：

首先，对于无人机的飞行，仍旧保持以飞控为核心。无人机的飞控是能够稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统，是无人机的大脑。飞控模块1接收遥控器或者程序指令，通过特定的运算和转换进而控制旋翼无人机的螺旋桨完成指定动作和飞行姿态的调整。

无人机加装的定位模块2，在本实施例中，优选的采用GNSS全球导航卫星定位模块；GNSS(Global Navigation Satellite System)模块，作为一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，能够让我们实时获取无人机的位置信息。同时，GNSS模块在无人机导航中起着关键的作用，可以通过目标点的GNSS位置信息利用飞控运算和转换控制无人机抵达目标点。通过 GNSS位置信息抵达目标点的功能，无人机能够更好的在相关领域被应用。例如无人机物流运输，将物品通过无人机运送到指定地点；无人机消防，对着火的地方第一时间不能够人为观察和灭火，无人机可以通过GNSS位置信息快速到达着火点进行侦察和一定程度的灭火。

本发明的一个核心关键点在于无人机上加装了微型计算机3，微型计算机 3的装备使得无人机的扩展性和应用性更强，无人机能够实现更多的功能进而应用更多的场景。在本实施例中，微型计算机3具有一定的算力，能够较大程度提升无人机的智能水平。

在本实施例中，通过微型计算机3与无人机的飞控模块1进行数据交互，一方面可以通过微型计算机3发送程序指令的方式直接控制无人机的飞行，完成指定的飞行任务；另一方面，微型计算机3可以通过飞控模块1提取相应的飞行数据，包括飞控模块1通过GNSS模块获取的无人机经纬度位置信息、无人机的高度信息、速度信息、方位角信息、无人机飞行姿态信息等；同时飞控模块1也可以为微型计算机3提供无人机电池电量信息。

在本实施例中，公网模块4作为该无人机系统的组成部分之一，其关键性作用在于为微型计算机3提供网络；公网模块4可为以下任一种：2G、3G、 4G和5G通信模块，本实施例中考虑成本及传输效率，优选的采用全网通4G 通信模块，使得相关的信息，例如无人机获取的图像信息、无人机位置信息等能够在公网传输，即使得微型计算机3中的信息可以传送至基于公网的云平台 (或其他指定位置，例如服务器终端等)，这个过程保证了获取信息的实时性，通过该方式极大地提升了无人机的应用范围，通过该方式能够实时获取相关信息，进一步云平台能够处理相关信息，辅助完成多种任务。

进一步地，无人机上安装的毫米波雷达5直接与微型计算机3进行数据交互，其核心目的在于探测障碍物。通过微型计算机3对毫米波雷达5的原始数据进行处理，最终获取障碍物的具体信息，通过该信息无人机会设定相应的避障机制；毫米波雷达5具有较强的探测能力，对于烟雾和沙尘等都具有较强的穿透能力，并且能够对障碍物进行测速、测距、测相，障碍物的信息获取比较全面。探测障碍物的目的在于尽可能规避无人机与障碍物相撞，能够较大程度上提升无人机的安全可靠性。

无人机上还加装了UWB空中防撞模块6与微型计算机3进行数据交互，利用UWB测距方法和多天线精确测向技术，可以在公里级范围内测量相对定位，并将其测量信息结合毫米波雷达5探测的障碍物信息自解算后，输入微型计算机3进行态势感知和防撞计算，从而进一步提高无人机安全性。

无人机上的摄像装置7同样与微型计算机3直接进行数据交互，摄像装置 7优选的采用双目摄像头，双目摄像头获取的图像信息直接传递给微型计算机 3，考虑降低微型计算机3的运算量，微型计算机3将对应的图像信息传输给云平台，通过云平台处理图像信息，同时，微型计算机3也能够将上面提到的无人机经纬度位置信息、无人机的高度信息、无人机飞行姿态信息、无人机电池电量信息等传输给云平台，用于特定场景的辅助决策。例如针对于无人机消防领域，传输至云平台的图像信息可以用于火情的识别，无人机的位置信息能够快速确定火灾发生的地点。

为了稳定上述的摄像装置7，在摄像装置7上设置连接云台8，云台8与摄像装置7直接的关系为：云台8仅仅作为摄像装置7的支架；云台8与飞控模块1进行直接的数据交互，云台8姿态的调整可以通过微型计算机3给无人机飞控模块1相应的指令实现，将云台8调整至合适的方向便于摄像装置7获取图像信息。

本发明提供的一种安全网联的智能无人机系统，该系统核心关键点在无人机上装载微型计算机，增加了无人机的功能扩展，同时提升了飞行数据处理效率，提升了无人机飞行的自主性；在装载了微型计算机的基础上，添加毫米波雷达模块用于探测无人机飞行环境中的障碍物，UWB空中防撞模块协助避障，毫米波雷达和UWB空中防撞模块相结合的安全防护，使无人机拥有较高的安全可靠性；双目摄像头在云台的配合下对环境进行探测，GNSS定位模块用于精确获取无人机的绝对位置。同时，无人机加装公网模块，公网模块为微型计算机提供网络服务，能够将相关的数据传输到云平台或者指定位置；后期还可添加应用于不同场景的设备连接微型计算机，实现更加丰富的功能，便于无人机完成指定任务，特别是对于无人机空域管理以及无人机消防等应用场景具有重要意义。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对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，还可以做出若干改进和润饰。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种安全网联的智能无人机系统，其特征在于，包括：飞控模块、定位模块、微型计算机、公网模块和云平台；其中：

所述飞控模块通过所述定位模块获取无人机的飞行数据；并将所述无人机的飞行数据反馈至所述微型计算机；

所述微型计算机对所述飞行数据进行处理，发送控制指令于所述飞控模块控制无人机飞行；同时将所述飞行数据通过所述公网模块上传至所述云平台。

2.如权利要求1所述的一种安全网联的智能无人机系统，其特征在于，该系统还包括：毫米波雷达，所述毫米波雷达用于探测障碍物信息，并将所述障碍物信息传送于所述微型计算机。

3.如权利要求2所述的一种安全网联的智能无人机系统，其特征在于，该系统还包括：UWB空中防撞模块，所述UWB空中防撞模块用于测量无人机与障碍物的相对定位，并结合所述毫米波雷达探测的障碍物信息解算后传送于所述微型计算机。

4.如权利要求1所述的一种安全网联的智能无人机系统，其特征在于，该系统还包括：摄像装置，所述摄像装置用于获取无人机飞行中的图像数据，并将所述图像数据经所述微型计算机上传至所述云平台，所述云平台根据所述图像数据及所述飞行数据进行预设场景识别及位置定位。

5.如权利要求4所述的一种安全网联的智能无人机系统，其特征在于，该系统还包括：云台，所述云台为所述摄像装置的支架，所述飞控模接收所述微型计算机发送的控制指令，控制所述云台进行姿态调整。

6.如权利要求5所述的一种安全网联的智能无人机系统，其特征在于，所述摄像装置为双目摄像头。

7.如权利要求1所述的一种安全网联的智能无人机系统，其特征在于，所述定位模块为GNSS全球导航卫星定位模块。

8.如权利要求1所述的一种安全网联的智能无人机系统，其特征在于，所述公网模块为以下任一种：2G、3G、4G和5G通信模块。

9.如权利要求1所述的一种安全网联的智能无人机系统，其特征在于，所述飞行数据至少包括：经纬度位置信息、高度信息、速度信息、方位角信息和飞行姿态信息。

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