一種防撞無人飛行器系統(tǒng)及其防撞方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人飛行器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種防撞無人飛行器系統(tǒng)及其防撞方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無人飛行器是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器。無人飛行器通過預(yù)設(shè)飛行指令或者遙控器執(zhí)行飛行命令，廣泛應(yīng)用于監(jiān)控、測繪、攝影、中繼通訊等領(lǐng)域。無人飛行器系統(tǒng)一般由無人飛行器、地面站、遙控設(shè)備、通訊設(shè)備及輔助設(shè)備等多部分構(gòu)成。其商業(yè)價值巨大，它可以提供良好的周邊視界，可以進行廣告展示、航拍、電視轉(zhuǎn)播和安全監(jiān)控等活動。
[0003]由于室內(nèi)空間存在大量設(shè)備、燈具、家具等障礙物，導致無人飛行器飛行空間狹??；室外無人飛行器所飛行的空間內(nèi)不可避免的存在樹木、高壓線等較危險固定障礙以及人、車輛等不可預(yù)見的流動障礙，對無人飛行器駕駛的安全性要求大大增加。在遙控飛行過程中操控人員需要通過地面站來讀取相應(yīng)的飛行姿態(tài)參數(shù)，容易造成飛行事故和誤操作延遲。因此，就需要一種自動防撞的無人飛行器系統(tǒng)及其自動防撞方法。
[0004]例如申請?zhí)枮?01120124969.1的《電力巡線無人直升機超低空飛行障礙規(guī)避子系統(tǒng)》專利，提出運用測距傳感器、視覺傳感器和電磁場檢測傳感器相結(jié)合的方法進行電力巡線，提升巡線作業(yè)的可靠性。此實用新型針對電力巡線，對于采用視覺傳感器，為了獲取清晰的圖像信息，需要有專業(yè)高分辨率影像設(shè)備，不僅增加了無人飛行器的負載，且對無人飛行器的控制和續(xù)航時間等有不利的影響；由于輸電線路的特殊性，輸電線路周圍的電磁場異常復(fù)雜，且受環(huán)境等因素影響嚴重。
[0005]現(xiàn)有的無人飛行器防撞技術(shù)仍然存在共同的技術(shù)問題:
1、現(xiàn)有的無人飛行器防撞系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高；
2、現(xiàn)有的無人飛行器防撞系統(tǒng)，需要訓練有素的專業(yè)飛行員或者操作員，不利于推廣和普及；
3、現(xiàn)有的無人飛行器防撞系統(tǒng)，在運行時，安全性低，并且難以兼顧安全性和靈活性，一旦出現(xiàn)事故，損失很大；現(xiàn)有的無人飛行器防撞系統(tǒng)，通常需要GPS、定位系統(tǒng)等設(shè)備協(xié)助完成防撞，導致其適應(yīng)性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種防撞無人飛行器系統(tǒng)及其防撞方法。本發(fā)明目的旨在于解決現(xiàn)有技術(shù)中無人飛行器防撞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、安全性能低的問題。本發(fā)明制造成本低、結(jié)構(gòu)簡單、安全性能高。
[0007]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種防撞無人飛行器系統(tǒng)，其特征在于:包括無人飛行器、中央處理單元、地面控制單元、測距傳感器、慣性傳感器和無線通信模塊；所述無線通信模塊包括機載部分和地面部分；所述中央處理單元、測距傳感器、慣性傳感器和無線通信模塊機載部分均安裝在無人飛行器上；所述無線通信模塊地面部分安裝在地面控制單元上；所述地面控制單元通過無線通信模塊與無人飛行器建立連接，并控制無人飛行器飛行。
[0008]所述中央處理單元包括傳感器數(shù)據(jù)采集、與地面控制單元數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理的中央處理器，用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器，用于與外部設(shè)備連接的I/o接口。
[0009]所述地面控制單元包括智能移動終端、控制模塊、用于與外部設(shè)備連接的I/O接
□ O
[0010]所述測距傳感器、無線通信模塊機載部分和慣性傳感器分別與中央處理單元的I/O接口連接。
[0011]所述的無線通信模塊地面部分與地面控制單元的I/O接口連接。
[0012]所述測距傳感器的數(shù)量為6個，分別安裝在無人飛行器的上方、下方、前方、后方、
左方、右方。
[0013]所述系統(tǒng)還包括報警單元；所述報警單元與中央處理單元的I/O接口連接；所述報警單元包括報警器和報警指示燈中的一種或兩種的組合。
[0014]所述系統(tǒng)還包括慣性傳感器，所述慣性傳感器安裝在無人飛行器上，且與中央處理單元的I/o接口連接。
[0015]所述無人飛行器包括機體、驅(qū)動裝置和蓄電池，驅(qū)動裝置與中央處理單元的I/O接口連接。
[0016]所述驅(qū)動裝置包括螺旋槳、無刷電機和電調(diào)；所述電調(diào)一端與無刷電機連接；另一端與中央處理單元的I/o接口連接。
[0017]一種防撞無人飛行器系統(tǒng)的防撞方法，其特征在于其步驟如下:
1)無人飛行器升空后，讀取測距傳感器數(shù)值；若在無人飛行器前進的方向上測距傳感器的數(shù)值小于等于安全距離閾值，進入步驟2)，否則進入步驟3);
2)無人飛行器以最大加速度減速到速度為O并立即撤銷減速方向上的加速度，使其處于懸停狀態(tài)，進入步驟4)；
3)無人飛行器執(zhí)行地面控制單元的飛行指令控制；
4)等待新的飛行指令并返回步驟I)。
[0018]所述的一種防撞無人飛行器系統(tǒng)的防撞方法，其特征在于:所述安全距離閾值具體是指:無人飛行器在某個方向上從當前速度開始減速到此方向上的速度為零的這段時間內(nèi)所飛行的距離與余量距離的總和。
[0019]所述的一種防撞無人飛行器系統(tǒng)的防撞方法，還包括獲取無人飛行器最大加速度步驟:通過地面控制單元依次獨立控制無人飛行器在每個方向上飛行狀態(tài)，使其達到最大加速度，并用中央處理單元結(jié)合慣性傳感器計算每個方向上的最大加速度，并存儲在數(shù)據(jù)存儲器中。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所帶來的有益的技術(shù)效果表現(xiàn)在:
1、本發(fā)明制造成本低，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全性高，設(shè)備少，方便攜帶可通過地面控制單元控制無人飛行器執(zhí)行各種飛行姿態(tài)，利用中央處理單元實現(xiàn)自動防撞。
[0021]2、本發(fā)明采用地面控制單元控制無人飛行器的飛行，中央處理單元實現(xiàn)自動防撞，對于突發(fā)情況的反應(yīng)能力強，要求操作人員的反應(yīng)低，從而大大增強其安全性。
[0022]3、本發(fā)明在室內(nèi)、室外都可使用，而無需GPS，高精度攝像機等設(shè)備，適應(yīng)性強，節(jié)約了成本，減少了其重量，增加了續(xù)航時間。
[0023]4、本發(fā)明所有的防撞操作均是由中央處理單元處理的，不需要對無人飛行器的駕駛操作進行專業(yè)學習，從而節(jié)約了操作人員的培訓成本。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明無人飛行系統(tǒng)示意圖；
圖2為本發(fā)明方法的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0025]實施例1
作為本發(fā)明一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了:
一種防撞無人飛行器系統(tǒng)，包括無人飛行器、中央處理單元、地面控制單元、測距傳感器、慣性傳感器和無線通信模塊；所述無線通信模塊包括機載部分和地面部分；所述中央處理單元、測距傳感器、慣性傳感器和無線通信模塊機載部分均安裝在無人飛行器上；所述無線通信模塊地面部分安裝在地面控制單元上；所述地面控制單元通過無線通信模塊與無人飛行器建立連接，并控制無人飛行器飛行。
[0026]實施例2
作為本發(fā)明又一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了:
一種防撞無人飛行器系統(tǒng)，包括無人飛行器、中央處理單元、地面控制單元、測距傳感器、慣性傳感器和無線通信模塊；所述無線通信模塊包括機載部分和地面部分；所述中央處理單元、測距傳感器、慣性傳感器和無線通信模塊機載部分均安裝在無人飛行器上；所述無線通信模塊地面部分安裝在地面控制單元上；所述地面控制單元通過無線通信模塊與無人飛行器建立連接，并控制無人飛行器飛行。所述中央處理單元包括傳感器數(shù)據(jù)采集、與地面控制單元數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理的中央處理器，用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器，用于與外部設(shè)備連接的I/o接口。所述地面控制單元包括智能移動終端、控制模塊、用于與外部設(shè)備連接的I/o接口。所述測距傳感器、無線通信模塊機載部分和慣性傳感器分別與中央處理單元的I/o接口連接。所述的無線通信模塊地面部分與地面控制單元的I/O接口連接。所述測距傳感器的數(shù)量為6個，分別安裝在無人飛行器的上方、下方、前方、后方、左方、右方。所述系統(tǒng)還包括報警單元；所述報警單元與中央處理單元的I/o接口連接；所述報警單元包括報警器和報警指示燈中的一種或兩種的組合。所述系統(tǒng)還包括慣性傳感器，所述慣性傳感器安裝在無人飛行器上，且與中央處理單元的I/o接口連接。所述無人飛行器包括機體、驅(qū)動裝置和蓄電池，驅(qū)動裝置與中央處理單元的I/o接口連接。所述驅(qū)動裝置包括螺旋槳、無刷電機和電調(diào)；所述電調(diào)一端與無刷電機連接；另一端與中央處理單元的I/o接口連接。
[0027]實施例3
作為本發(fā)明又一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了:
一種防撞無人飛行器系統(tǒng)，包括無人飛行器、中央處理單元、地面控制單元、測距傳感器、慣性傳感器和無線通信模塊；所述無線通信模塊包括機載部分和地面部分；所述中央處理單元、測距傳感器、慣性傳感器和無線通信模塊機載部分均安裝在無人飛行器上；所述無線通信模塊地面部分安裝在地面控制單元上；所述地面控制單元通過無線通信模塊與無人飛行器建立連接，并控制無人飛行器飛行。所述中央處理單元包括傳感器數(shù)據(jù)采集、與地面控制單元數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理的中央處理器，用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器，用于與外部設(shè)備連接的I/o接口。所述地面控制單元包括智能移動終端、控制模塊、用于與外部設(shè)備連接的I/o接口。所述測距傳感器、無線通信模塊機載