CN209543144U - 一种无人机自动返航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机自动返航系统，包括用户控制终端系统和无人机终端系统，用户控制终端系统与无线通讯模块实现双向连接，无线通讯模块与无人机终端系统实现双向连接，无人机终端系统包括微处理器，微处理器与红外摄像扫描模块实现双向连接，红外摄像扫描模块的输出端与采集量化模块的输入端连接，涉及无人机系统技术领域。该无人机自动返航系统，可增强自动返航方式的实用性，无需无人机进行多次尝试生成航迹角来实现多次角度差值迭代，来确定返航点的位置，可节省大量时间，增大小范围无人机自动返航的实用性，实现了通过红外线跟踪系统来使无人机在300m至500m的范围内进行既快速又准确的进行自动返航，从而达到了方便人们使用无人机的目的。

Description

一种无人机自动返航系统

技术领域

本发明涉及无人机系统技术领域，具体为一种无人机自动返航系统。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，现在的无人机都是通过操作杆来控制无人机活动，通过SIM卡的结合完成只能无人机彻底摆脱地面操纵杆，通过手机、电脑、平板电脑等控制无人机进行活动，无人机可分为无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇和无人伞翼机，与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，由于无人驾驶飞机对未来空战有着重要的意义，世界各主要军事国家都在加紧进行无人驾驶飞机的研制工作，无人机安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备，地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设无人驾驶飞机备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输，无人机属于新兴技术、高新前沿科技产业，随着科技的发展。

目前的无人机在飞行过程中磁力计遭遇干扰，则用户只能以手动姿态模式飞行，在此模式下飞行时，如果无法正确判断出机头的方向，将无法正确地操作飞机，而且， 在磁力计失效的情况下，飞机也无法执行安全保护措施，并进行自动返航功能，有些企业开发了无人机迭代航向角和航迹角差值的方法，来实现即使无人机磁力计损坏也能自动返航，然而，这样的自动返航方式实用性较差，需要无人机进行多次尝试生成航迹角来实现多次角度差值迭代，来确定返航点的位置，会花费大量的时间，尤其对于小范围无人机自动返航更加不实用，不能实现通过红外线跟踪系统来使无人机在300m至500m的范围内进行既快速又准确的进行自动返航，从而无法达到方便人们使用无人机的目的。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无人机自动返航系统，解决了现有的自动返航方式实用性较差，会花费大量的时间，不能实现通过红外线跟踪系统来使无人机在300m至500m的范围内进行既快速又准确的进行自动返航，从而无法达到方便人们使用无人机目的的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种无人机自动返航系统，包括用户控制终端系统和无人机终端系统，所述用户控制终端系统与无线通讯模块实现双向连接，且无线通讯模块与无人机终端系统实现双向连接，所述无人机终端系统包括微处理器，所述微处理器与红外摄像扫描模块实现双向连接，且红外摄像扫描模块的输出端与采集量化模块的输入端连接，所述采集量化模块与微处理器实现双向连接，且微处理器与红外跟踪系统实现双向连接，所述红外跟踪系统与采集量化模块实现双向连接，所述红外跟踪系统包括摄像头旋转驱动模块、目标识别模块、目标位置坐标锁定模块和伺服指令发送模块，所述摄像头旋转驱动模块的输出端与目标识别模块的输入端连接，且目标识别模块的输出端与目标位置坐标锁定模块的输入端连接，所述目标位置坐标锁定模块的输出端与伺服指令发送模块的输入端连接。

优选的，所述微处理器与摄像旋转传动组件实现双向连接，且摄像旋转传动组件的输入端与红外跟踪系统的输出端连接。

优选的，所述微处理器与无人机转向驱动组件实现双向连接，且无人机转向驱动组件的输入端与红外跟踪系统的输出端连接，所述微处理器分别与无人机GPS定位模块和磁力计导航单元实现双向连接。

优选的，所述用户控制终端系统包括中央处理芯片，所述中央处理芯片与用户操作控制单元实现双向连接，且中央处理芯片与显示单元实现双向连接。

优选的，所述中央处理芯片与红外发射器实现双向连接，且中央处理芯片分别与飞行控制组件和控制终端GPS定位模块实现双向连接。

优选的，所述用户控制终端系统与GPS定位导航系统实现双向连接，且GPS定位导航系统与无人机终端系统实现双向连接。

优选的，所述GPS定位导航系统包括卫星定位模块、两点轨迹生成模块和两点测距模块，所述卫星定位模块的输出端与两点轨迹生成模块的输出端连接。

优选的，所述两点轨迹生成模块的输出端与两点测距模块的输入端连接。

（三）有益效果

本发明提供了一种无人机自动返航系统。与现有技术相比具备以下有益效果：该无人机自动返航系统，通过在用户控制终端系统与无线通讯模块实现双向连接，且无线通讯模块与无人机终端系统实现双向连接，无人机终端系统包括微处理器，微处理器与红外摄像扫描模块实现双向连接，且红外摄像扫描模块的输出端与采集量化模块的输入端连接，采集量化模块与微处理器实现双向连接，且微处理器与红外跟踪系统实现双向连接，再分别通过摄像头旋转驱动模块、目标识别模块、目标位置坐标锁定模块、伺服指令发送模块、摄像旋转传动组件、无人机转向驱动组件、无人机GPS定位模块、磁力计导航单元、中央处理芯片、用户操作控制单元、显示单元、红外发射器、飞行控制组件、控制终端GPS定位模块、GPS定位导航系统、卫星定位模块、两点轨迹生成模块和两点测距模块的配合设置，可大大增强自动返航方式的实用性，无需无人机进行多次尝试生成航迹角来实现多次角度差值迭代，来确定返航点的位置，可很好的节省大量时间，增大小范围无人机自动返航的实用性，实现了通过红外线跟踪系统来使无人机在300m至500m的范围内进行既快速又准确的进行自动返航，从而达到了方便人们使用无人机的目的。

附图说明

图1为本发明系统的结构原理框图；

图2为本发明用户控制终端系统的结构原理框图；

图3为本发明无人机终端系统的结构原理框图。

图中，1用户控制终端系统、11中央处理芯片、12用户操作控制单元、13显示单元、14红外发射器、15飞行控制组件、16控制终端GPS定位模块、2无人机终端系统、21微处理器、22红外摄像扫描模块、23采集量化模块、24红外跟踪系统、241摄像头旋转驱动模块、242目标识别模块、243目标位置坐标锁定模块、244伺服指令发送模块、25摄像旋转传动组件、26无人机转向驱动组件、27无人机GPS定位模块、28磁力计导航单元、3无线通讯模块、4 GPS定位导航系统、41卫星定位模块、42两点轨迹生成模块、43两点测距模块。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种无人机自动返航系统，包括用户控制终端系统1和无人机终端系统2，用户控制终端系统1与无线通讯模块3实现双向连接，无线通讯模块3可对数据进行搭载和无线传输，用户控制终端系统1包括中央处理芯片11，中央处理芯片11与用户操作控制单元12实现双向连接，且中央处理芯片11与显示单元13实现双向连接，显示单元13可显示无人机的各项飞行状态数据和无人机的位置，从而方便人们对无人机进行控制和检查，中央处理芯片11与红外发射器14实现双向连接，中央处理芯片11会控制红外发射器14向外界发出唯一编码方式的红外线，且中央处理芯片11分别与飞行控制组件15和控制终端GPS定位模块16实现双向连接，人们可通过用户操作控制单元1可飞行控制组件15控制远程无人机，且无线通讯模块3与无人机终端系统2实现双向连接，无人机终端系统2包括微处理器21，微处理器21和中央处理芯片11的型号均为ARM9，微处理器21与红外摄像扫描模块22实现双向连接，且红外摄像扫描模块22的输出端与采集量化模块23的输入端连接，采集量化模块23与微处理器21实现双向连接，且微处理器21与红外跟踪系统24实现双向连接，红外跟踪系统24与采集量化模块23实现双向连接，红外跟踪系统24包括摄像头旋转驱动模块241、目标识别模块242、目标位置坐标锁定模块243和伺服指令发送模块244，摄像头旋转驱动模块241的输出端与目标识别模块242的输入端连接，且目标识别模块242的输出端与目标位置坐标锁定模块243的输入端连接，目标位置坐标锁定模块243的输出端与伺服指令发送模块244的输入端连接，微处理器21与摄像旋转传动组件25实现双向连接，且摄像旋转传动组件25的输入端与红外跟踪系统24的输出端连接，微处理器21与无人机转向驱动组件26实现双向连接，且无人机转向驱动组件26的输入端与红外跟踪系统24的输出端连接，微处理器21分别与无人机GPS定位模块27和磁力计导航单元28实现双向连接，微处理器21会控制红外线摄像扫描模块22对外界进行红外信号扫描，同时微处理器21会控制红外跟踪系统24内的摄像头旋转驱动模块241开始工作，摄像头旋转驱动模块241通过摄像旋转传动组件25带动红外摄像扫描模块22对外界进行360度转动扫描，红外摄像扫描模块22扫描的红外数据传送至采集量化模块23内进行处理，并将处理后的红外数据传送至红外跟踪系统24内的目标识别模块242内进行红外识别，若识别成功后，通过目标位置坐标锁定模块243快速锁定用户控制终端系统1所在坐标位置，然后伺服指令发送模块244发送驱动指令给微处理器21，微处理器21会控制无人机转向驱动组件26工作，将无人机的机头对准锁定的返航点坐标位置，之后无人机启动自动飞行到用户控制终端系统1位置，这样即可完成无人机的自动返航，用户控制终端系统1与GPS定位导航系统4实现双向连接，且GPS定位导航系统4与无人机终端系统2实现双向连接，GPS定位导航系统4包括卫星定位模块41、两点轨迹生成模块42和两点测距模块43，卫星定位模块41的输出端与两点轨迹生成模块42的输出端连接，GPS定位导航系统4内的卫星定位模块41会分别对无人机终端系统2内的无人机GPS定位模块27和用户控制终端系统1内的控制终端GPS定位模块16进行实时卫星定位，两点轨迹生成模块42的输出端与两点测距模块43的输入端连接，两点轨迹生成模块42内可计算出两点之间的运动轨迹，两点测距模块43可对两点之间的距离进行实时计算，以便于无人机可通过无人机终端系统2内的磁力计导航单元28根据两点运动轨迹和两点距离进行自动返航。

使用时，用户可通过用户控制终端系统1向无线通讯模块3发送控制指令，无线通讯模块3再将控制指令无线传送至无人机终端系统2进行控制，人们可通过用户操作控制单元1可飞行控制组件15控制远程无人机，同时无人机终端系统2也会将无人机飞行状态数据通过无线通讯模块3传送至用户控制终端系统1上的显示单元13进行显示，在无人机终端系统2和用户控制终端系统1使用过程中，GPS定位导航系统4内的卫星定位模块41会分别对无人机终端系统2内的无人机GPS定位模块27和用户控制终端系统1内的控制终端GPS定位模块16进行实时卫星定位，并定位的两个终端位置信息传送至两点轨迹生成模块42内进行算法处理，计算出两点之间的运动轨迹，之后两点测距模块43可对两点之间的距离进行实时计算，以便于无人机可通过无人机终端系统2内的磁力计导航单元28根据两点运动轨迹和两点距离进行自动返航，当无人机终端系统2内检测系统检测到磁力计导航单元28损坏或受到外界干扰时，用户控制终端系统1内的中央处理芯片11会控制红外发射器14向外界发出唯一编码方式的红外线，此时无人机终端系统2内的微处理器21会控制红外线摄像扫描模块22对外界进行红外信号扫描，同时微处理器21会控制红外跟踪系统24内的摄像头旋转驱动模块241开始工作，摄像头旋转驱动模块241通过摄像旋转传动组件25带动红外摄像扫描模块22对外界进行360度转动扫描，红外摄像扫描模块22扫描的红外数据传送至采集量化模块23内进行处理，并将处理后的红外数据传送至红外跟踪系统24内的目标识别模块242内进行红外识别，若识别成功后，通过目标位置坐标锁定模块243快速锁定用户控制终端系统1所在坐标位置，然后伺服指令发送模块244发送驱动指令给微处理器21，微处理器21会控制无人机转向驱动组件26工作，将无人机的机头对准锁定的返航点坐标位置，之后无人机启动自动飞行到用户控制终端系统1位置，这样即可完成无人机的自动返航。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种无人机自动返航系统，包括用户控制终端系统(1)和无人机终端系统(2)，其特征在于：所述用户控制终端系统(1)与无线通讯模块(3)实现双向连接，且无线通讯模块(3)与无人机终端系统(2)实现双向连接，所述无人机终端系统(2)包括微处理器(21)，所述微处理器(21)与红外摄像扫描模块(22)实现双向连接，且红外摄像扫描模块(22)的输出端与采集量化模块(23)的输入端连接，所述采集量化模块(23)与微处理器(21)实现双向连接，且微处理器(21)与红外跟踪系统(24)实现双向连接，所述红外跟踪系统(24)与采集量化模块(23)实现双向连接，所述红外跟踪系统(24)包括摄像头旋转驱动模块(241)、目标识别模块(242)、目标位置坐标锁定模块(243)和伺服指令发送模块(244)，所述摄像头旋转驱动模块(241)的输出端与目标识别模块(242)的输入端连接，且目标识别模块(242)的输出端与目标位置坐标锁定模块(243)的输入端连接，所述目标位置坐标锁定模块(243)的输出端与伺服指令发送模块(244)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人机自动返航系统，其特征在于：所述微处理器(21)与摄像旋转传动组件(25)实现双向连接，且摄像旋转传动组件(25)的输入端与红外跟踪系统(24)的输出端连接。

3.根据权利要求1所述的一种无人机自动返航系统，其特征在于：所述微处理器(21)与无人机转向驱动组件(26)实现双向连接，且无人机转向驱动组件(26)的输入端与红外跟踪系统(24)的输出端连接，所述微处理器(21)分别与无人机GPS定位模块(27)和磁力计导航单元(28)实现双向连接。

4.根据权利要求1所述的一种无人机自动返航系统，其特征在于：所述用户控制终端系统(1)包括中央处理芯片(11)，所述中央处理芯片(11)与用户操作控制单元(12)实现双向连接，且中央处理芯片(11)与显示单元(13)实现双向连接。

5.根据权利要求4所述的一种无人机自动返航系统，其特征在于：所述中央处理芯片(11)与红外发射器(14)实现双向连接，且中央处理芯片(11)分别与飞行控制组件(15)和控制终端GPS定位模块(16)实现双向连接。

6.根据权利要求1所述的一种无人机自动返航系统，其特征在于：所述用户控制终端系统(1)与GPS定位导航系统(4)实现双向连接，且GPS定位导航系统(4)与无人机终端系统(2)实现双向连接。