CN205983224U - 无人机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机的控制系统，该控制系统包括：用于发送空中停留的指令信号的控制模块；设置于空中位置的停留装置，停留装置包括用于发送停留装置的定位信号的发射模块；根据指令信号和定位信号向停留装置飞行并降落于停留装置上的无人机。通过控制给无人机发送空中停留的指令信号，并通过发射模块发送停留装置的定位信号，根据定位信号驱动无人机朝向停留装置飞行并在到达停留装置的位置后自动降落于停留装置上。能够实现无人机在空中的定点停留，节约了无人机的电量消耗，能够保证无人机在空中停留期间执行长时间的工作任务。

Description

无人机的控制系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体来说，涉及一种无人机的控制系统。

背景技术

无人机是通过无线电遥控设备和机载计算机程控系统进行控制的不载人飞行器。多旋翼无人机由于其机身小巧、成本低廉等优势，更适用于多种有人飞机不宜执行的任务，因此已被广泛应用于航拍摄影、消防监测、侦察、交通监控等领域。

现有的多旋翼无人机，只能在空中的一定范围内悬浮，基本均不具备在空中稳定的目标点停留的功能。现有的多旋翼无人机在执行空中任务时需要悬浮在空中，由于其大功率的载荷所以悬停时需要消耗较多的电量，多旋翼无人机所携带电量往往也不足以为其提供长时间的供电，因此导致了续航时间不足的问题。

针对相关技术中无人机不能在空中定点停留及续航时间不足的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中无人机不能在空中定点停留及续航时间不足的问题，本实用新型提出一种无人机的控制系统，能够使无人机在空中定点停留，节约无人机的电量消耗。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种无人机的控制系统，包括：用于发送空中停留的指令信号的控制模块；设置于空中位置的停留装置，停留装置包括用于发送停留装置的定位信号的发射模块；根据指令信号和定位信号向停留装置飞行并降落于停留装置上的无人机。

优选地，无人机包括：用于获取停留装置的图像信息并对图像信息进行图像处理以生成停留装置的位置信息的图像处理模块。

优选地，无人机包括：用于接收指令信号和定位信号的接收模块，接收模块与控制模块和发射模块均通信连接。

优选地，无人机包括：用于根据定位信号生成状态信息和飞行轨迹的处理器模块，处理器模块与接收模块连接，其中状态信息包括停留装置的位置信息。

优选地，停留装置包括使得无人机在空中停留的停留杆、停留平台或停留架。

优选地，状态信息还包括：姿态信息。

优选地，无人机包括：用于获取无人机的姿态信息的姿态获取模块，姿态获取模块与处理器模块连接。

优选地，无人机还包括：用于根据飞行轨迹驱动无人机朝向停留装置飞行的执行模块，执行模块与处理器模块连接。

优选地，姿态获取模块包括：加速度模块和陀螺仪模块，加速度模块和陀螺仪模块均与处理器模块连接。

优选地，执行模块包括：飞控模块和动力模块，飞控模块和动力模块均与处理器模块连接。

本实用新型通过控制给无人机发送空中停留的指令信号，并通过发射模块发送停留装置的定位信号，根据定位信号驱动无人机朝向停留装置飞行并在到达停留装置的位置后自动降落于停留装置上。能够实现无人机在空中的定点停留，节约了无人机的电量消耗，能够保证无人机在空中停留期间执行长时间的工作任务。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是根据本实用新型实施例的无人机的控制系统的框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的实施例，提供了一种无人机的控制系统。

如图1所示，根据本实用新型实施例的无人机的控制系统包括：用于发送空中停留的指令信号的控制模块20；设置于空中位置的停留装置，停留装置包括用于发送停留装置的定位信号的发射模块30；根据指令信号和定位信号进行飞行并降落于停留装置上的无人机10。

通过给控制模块20无人机10发送空中停留的指令信号，并通过发射模块30发送停留装置的定位信号，无人机10在接收到指令信号后，根据接收到的定位信号向着停留装置飞行，并最终降落在停留装置上。能够使无人机在空中定点停留，可以节约无人机执行空中任务时的电量消耗，与现有技术相比能够使无人机进行更长时间的空中工作任务。

在一个实施例中，停留装置包括使得无人机在空中停留的停留杆、停留平台或停留架。

如图1所示，控制模块20和发射模块30均与无人机10通信连接，控制模块20向无人机10发送空中停留的指令信号，发射模块30向无人机发送停留装置的定位信号。其中，控制模块20可以是遥控器、手机、或笔记本电脑。

在一个实施例中，无人机10包括：用于接收指令信号和定位信号的接收模块11，接收模块11与控制模块20和发射模块30均通信连接，无人机10通过接收模块11接收由控制模块20发送的空中停留的指令信号和通过发射模块30发送的停留装置的定位信号。

在一个实施例中，无人机10还包括：用于根据定位信号生成状态信息和飞行轨迹的处理器模块12，处理器模块12与接收模块11连接。其中，状态信息包括无人机相对于停留装置的位置信息。状态信息还可以包括：姿态信息，例如无人机的俯仰角信息、横滚角信息和航向角信息等；飞行轨迹应至少包括无人机的飞行方向和飞行高度。根据停留装置的位置信息就可以获得无人机与停留装置之间相对的方向、距离和高度，依此可以计算出无人机的飞行方向和飞行高度以使无人机向着停留装置飞行。

在一个实施例中，处理器模块包括：用于获取停留装置的图像信息并对图像信息进行图像处理以生成停留装置的位置信息的图像处理模块。具体的，可以在停留装置表面设置一形状和大小为已知的标定物，将标定物实际形状和大小与其在图片中的形状和大小进行比对，得到标定物与无人机的相对位置关系，进而可以确定停留装置的位置信息；也可以在无人机的飞行过程中获取停留装置的多幅图片，将停留装置在多幅图片中的位置变化量与无人机的飞行方向变化量、高度变化量和距离变化量进行比对运算，以得到停留装置的位置信息。

无人机根据接收到的定位信号得到其相对于停留装置的位置信息，并生成飞行轨迹控制无人机向着停留装置飞行，并在飞行过程中判断无人机是否已经到达停留装置所在的位置。因为在飞行过程中无人机相对于停留装置的位置信息是不断变化的，需重复获取定位信号并生成位置信息来确定无人机是否已经到达停留装置。在无人机没有到达停留装置的情况下，为了保证对无人机的飞行过程进行准确的控制，应进一步反馈该位置信息给无人机使其对飞行轨迹进行调整，并按照调整后的飞行轨迹进行飞行。在无人机到达了停留装置后，自动准确地降落于停留装置上。

同样参考图1所示，在一个实施例中，无人机10还包括：用于获取无人机10的姿态信息的姿态获取模块，姿态获取模块与处理器模块12连接。具体的，姿态获取模块包括：加速度模块16和陀螺仪模块15。加速度模块16和陀螺仪模块15与处理器模块12均相连。陀螺仪模块15用于测量无人机10的角速率，加速度模块16用于测量无人机的线加速度。对测量得到的角速率和线加速度进行运算处理，可以得到无人机10的姿态信息。

在一个实施例中，无人机10还包括：用于根据飞行轨迹驱动无人机10朝向停留装置飞行的执行模块，执行模块与处理器模块连接。执行模块包括：飞控模块14和动力模块13。飞控模块14和动力模块13与处理器模块12均相连。

可选的，无人机10还包括能源模块27，能源模块27与无人机10中的各个模块均相连，并为各个模块供电。

同样参考图1，在无人机需要长时间停驻在空中位置进行作业时，例如执行空中定点拍摄或空中定点监控的任务。无人机操控者只需要通过控制控制模块20发送空中停留的指令信号，无人机10中的接收模块11接收到该指令信号后，通过接收模块11获取设置于停留装置上的发射模块30实时发送的定位信号，并将该定位信号发送给处理器模块12；同时加速度模块16和陀螺仪模块15测量无人机10的姿态信息并将该姿态信息发送给处理器模块12。处理器模块12对上述定位信号进行处理、运算以确定无人机10相对于停留装置的位置信息；处理器模块12对位置信息和姿态信息进行处理生成飞行轨迹，并根据飞行轨迹向飞控模块14和动力模块13发送驱动指令，以驱动无人机10朝向停留装置飞行并在到达停留装置后自动降落。然后可以开始执行任务，因为在执行任务的过程中不需要处于悬停状态，所以避免了消耗较多的电量。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过控制给无人机发送空中停留的指令信号，并通过发射模块发送停留装置的定位信号，根据定位信号生成无人机相对于指定的停留装置的位置信息，并根据该位置信息生成飞行轨迹以驱动无人机朝向停留装置飞行，在飞行过程中通过反馈的位置信息对飞行轨迹进行调整，在到达停留装置的位置后自动降落于停留装置上。能够实现无人机在空中的定点停留，节约了无人机的电量消耗，能够保证无人机在空中停留期间执行长时间的工作任务。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机的控制系统，其特征在于，包括：

用于发送空中停留的指令信号的控制模块；

设置于空中位置的停留装置，所述停留装置包括用于发送所述停留装置的定位信号的发射模块；以及

根据所述指令信号和所述定位信号向所述停留装置飞行并降落于所述停留装置上的无人机。

2.根据权利要求1所述的无人机的控制系统，其特征在于，

所述无人机包括：用于获取所述停留装置的图像信息并对所述图像信息进行图像处理以生成所述停留装置的位置信息的图像处理模块。

3.根据权利要求1所述的无人机的控制系统，其特征在于，所述无人机包括：

用于接收所述指令信号和所述定位信号的接收模块，所述接收模块与所述控制模块和所述发射模块均通信连接。

4.根据权利要求3所述的无人机的控制系统，其特征在于，所述无人机包括：

用于根据所述定位信号生成状态信息和飞行轨迹的处理器模块，所述处理器模块与所述接收模块连接，其中所述状态信息包括所述停留装置的位置信息。

5.根据权利要求1所述的无人机的控制系统，其特征在于，

所述停留装置包括使得所述无人机在空中停留的停留杆、停留平台或停留架。

6.根据权利要求4所述的无人机的控制系统，其特征在于，所述状态信息还包括：姿态信息。

7.根据权利要求6所述的无人机的控制系统，其特征在于，所述无人机包括：

用于获取无人机的姿态信息的姿态获取模块，所述姿态获取模块与所述处理器模块连接。

8.根据权利要求4所述的无人机的控制系统，其特征在于，所述无人机还包括：

用于根据所述飞行轨迹驱动所述无人机朝向所述停留装置飞行的执行模块，所述执行模块与所述处理器模块连接。

9.根据权利要求7所述的无人机的控制系统，其特征在于，

所述姿态获取模块包括：加速度模块和陀螺仪模块，所述加速度模块和所述陀螺仪模块均与所述处理器模块连接。

10.根据权利要求8所述的无人机的控制系统，其特征在于，

所述执行模块包括：飞控模块和动力模块，所述飞控模块和所述动力模块均与所述处理器模块连接。