力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的無人飛行器續(xù)航能力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例三的無人飛行器續(xù)航能力監(jiān)測(cè)方法流程圖；
[0046] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例四的無人飛行器續(xù)航能力監(jiān)測(cè)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的 具體實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限 制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整 的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0048] 需要說明的是，在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)可以理解，硬件制造商可能會(huì)用不同名詞來稱呼同一個(gè)組件。本說明書及權(quán) 利要求并不以名詞的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分 的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的"包含"或"包括"為一開放式用語，故 應(yīng)解釋成"包含但不限定于"。說明書后續(xù)描述為實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述 乃以說明書的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附 權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
[0049] 為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步 的解釋說明，且各個(gè)附圖并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0050] 無人飛行器簡(jiǎn)稱"無人機(jī)"，英文縮寫為"UAV (unmanned aerial vehicle) "，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機(jī)。從技術(shù)角度定義可以分為： 無人直升機(jī)、無人固定翼機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機(jī)等。近年來，隨著傳 感器工藝的提高、微處理器技術(shù)的進(jìn)步、動(dòng)力裝置的改善以及電池續(xù)航能力的增加，使其在 軍事、民用方面的用途不斷高速拓展，無人機(jī)市場(chǎng)具有廣闊前景。
[0051] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的急救無人機(jī)為多旋翼無人飛行器（或稱為多旋翼飛行 器），可以是四旋翼、六旋翼及旋翼數(shù)量大于六的無人飛行器。優(yōu)選的，機(jī)身由碳纖維材料制 成，在滿足較高使用強(qiáng)度和剛度的前提下，可大幅減輕機(jī)身的重量，從而降低多旋翼無人飛 行器的動(dòng)力需求以及提高多旋翼無人飛行器的機(jī)動(dòng)性。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，機(jī) 身還可以由塑料或者其他任意使用的材料制成。機(jī)身上設(shè)有多個(gè)相對(duì)于所述機(jī)身中的對(duì)稱 平面呈對(duì)稱分布的漿臂，每一個(gè)漿臂遠(yuǎn)離所述機(jī)身的一端設(shè)有槳葉組件，所述槳葉組件包 括安裝在所述漿臂上的電機(jī)和連接在所述電機(jī)的輸出軸上的槳葉，每一片槳葉的旋轉(zhuǎn)軸線 均位于同一圓柱面上。
[0052] 本發(fā)明技術(shù)方案采用的急救無人機(jī)主要是指小、微型多旋翼無人飛行器，這種無 人飛行器體積小、成本低、飛行穩(wěn)定性較好，飛行成本低等。本發(fā)明使用的飛行器，典型的以 四軸多旋翼飛行器為代表。
[0053] 實(shí)施例一、一種無人飛行器續(xù)航能力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0054] 如上述【背景技術(shù)】中所述，無人飛行器在空中飛行過程中，一旦發(fā)生動(dòng)力不足的情 況，就會(huì)非常危險(xiǎn)，可能直接導(dǎo)致墜機(jī)。因此，準(zhǔn)確的續(xù)航能力判斷非常重要，但是現(xiàn)有的續(xù) 航能力判斷方式過于簡(jiǎn)單，僅是基于電池余量的分析來給出警示信息。但實(shí)際飛行過程中， 無人飛行器的能耗并非一成不變，僅依靠電池來做判斷，是不客觀也不直觀的。
[0055] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的飛行器續(xù)航能力監(jiān)測(cè)無人飛行器續(xù)航能力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)示意圖，本發(fā)明實(shí)施例將結(jié)合圖1進(jìn)行具體說明。
[0056] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種飛行器續(xù)航能力監(jiān)測(cè)無人飛行器續(xù)航能力 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)100,包括無人飛行器101和飛控臺(tái)102、信號(hào)處理模塊103、數(shù)據(jù)通信模塊104,所 述無人飛行器101和所述飛控臺(tái)102通過所述數(shù)據(jù)通信模塊104能夠雙向通信，所述無人 飛行器101進(jìn)一步包括信號(hào)輸入模塊105、飛行控制板106和電池107,所述飛行控制板106 分別與所述信號(hào)輸入模塊105、所述數(shù)據(jù)通信模塊104和所述電池107連接，所述信號(hào)處理 模塊103與所述數(shù)據(jù)通信模塊104連接，其中，
[0057] 所述信號(hào)輸入模塊105適用于采集所述無人飛行器101的能耗信息并發(fā)送至所述 飛行控制板106 ;
[0058] 所述飛行控制板106適用于采集所述電池信息，控制所述無人飛行器101的飛 行；
[0059] 所述信號(hào)處理模塊103適用于根據(jù)所述能耗信息和所述電池信息，計(jì)算所述無人 飛行器的續(xù)航能力。
[0060] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，所述信號(hào)處理模塊103可以內(nèi)置于所述無人飛行器101 中，也可以設(shè)置在所述飛控臺(tái)102上，還可以是一個(gè)單獨(dú)的物理模塊，也可以利用所述無人 飛行器101的所述飛行控制板106實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理功能。在另一實(shí)施例中，考慮到無人飛行 器的負(fù)重問題，將所述信號(hào)處理模塊103設(shè)置在所述飛控臺(tái)102中，所述無人飛行器101采 集的信息通過所述數(shù)據(jù)通信模塊104傳輸至所述飛控臺(tái)102中進(jìn)行處理。
[0061] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，還包括信號(hào)預(yù)處理模塊，所述信號(hào)預(yù)處理模塊用于對(duì)所 述采集的信息進(jìn)行平滑與預(yù)處理之后，再發(fā)送至所述信號(hào)處理模塊103中進(jìn)行運(yùn)算。
[0062] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)通信模塊104包括位于所述無人飛行器101內(nèi) 的第一雙工通信接口和位于所述飛控臺(tái)102的第二雙工通信接口，所述第一雙工通信接口 和所述第二雙工通信接口無線連接，可以通過3G、4G無線網(wǎng)絡(luò)或者衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)以及任意 網(wǎng)絡(luò)類型實(shí)現(xiàn)雙向無線通訊功能。
[0063] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，還包括存儲(chǔ)模塊，所述存儲(chǔ)模塊與所述信號(hào)處理模塊103 連接，所述存儲(chǔ)模塊適用于存儲(chǔ)所述無人飛行器的預(yù)定義的能耗級(jí)別及相應(yīng)能耗級(jí)別對(duì)應(yīng) 的理想續(xù)航時(shí)間和/或平均飛行速度。
[0064] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，還包括電量檢測(cè)單元，所述電量檢測(cè)單元分別與所述電 池107和所述飛行控制板106連接，其適用于檢測(cè)所述電池的總電量和電池的當(dāng)前剩余電 量。
[0065] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，所述電池的當(dāng)前剩余電量通過AD采集電路采集電壓的 方法或/及電流計(jì)測(cè)量電流的方法獲得。
[0066] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電量檢測(cè)單元采用電壓測(cè)量法。電池的電量是指電池 所能輸出的總電荷之和，通常以AH單位來表示，可以通過AD采集電路采集采樣器件兩端的 電壓，采樣器件點(diǎn)連接在電池的負(fù)極線路，并按照電壓與電流的關(guān)系I = U/R來計(jì)算當(dāng)前電 流的大小。電量與電流的關(guān)系為Q= IT。所述飛行控制板會(huì)定期的采集該信號(hào)，例如，每隔 t時(shí)間采集一次，則放電或者充電過程中電量的變化量為Ql =，假設(shè)電池原有電量為Q0,則 當(dāng)前電量為Q = Q1+Q0。若電池的總?cè)萘繛镼all，則，當(dāng)前電量的百分比為P = Qall/Q。
[0067] 在其他實(shí)施例中，可以采用電流測(cè)量法。電流測(cè)量法可以通過電流計(jì)直接采集采 樣器件上的電流，然后按照電量與電流的關(guān)系計(jì)算電池的當(dāng)前電量。
[0068] 在其他實(shí)施例中，可以采用電流、電壓綜合測(cè)量法。通過AD采集電路采集電池輸 出端上的電壓，并通過電流計(jì)采集采樣器件上的電流，然后按照Q = Pt = UIt的關(guān)系計(jì)算 電池的當(dāng)前剩余電量。
[0069] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，由于電池電壓會(huì)隨著RFPA(radio frequency power amplifier，射頻功率放大器）的功率發(fā)射發(fā)生突變，通常會(huì)變小0. 2V-0. 3V。如果一味的使 用電壓模擬電量方法，就會(huì)誤差更大。為了解決電池電壓突然變小的測(cè)量問題，可以利用軟 件算法進(jìn)行均值濾波，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的電池電壓進(jìn)行均值化，如果該時(shí)間段的平均電池電 壓確實(shí)下降了，則預(yù)估電量確實(shí)變少了，否則即認(rèn)為電量并未變化。
[0070] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，所述電池為自動(dòng)檢測(cè)自身剩余電量的智能電池，所述飛 行控制板與所述智能電池通訊連接而獲取所述智能電池的當(dāng)前剩余電量。
[0071] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，所述信號(hào)輸入模塊105包括慣性傳感器，所述慣性傳感 器適用于檢測(cè)所述無人飛行器101的飛行運(yùn)動(dòng)參數(shù)并發(fā)送給所述信號(hào)處理模塊。
[0072] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，所述慣性傳感器包括3軸加速度傳感器、3軸陀螺儀、3軸 地磁傳感器中的至少一種或者任意組合。其中，所述3軸加速度傳感器感應(yīng)無人飛行器在 立體空間三個(gè)維度的加速度信號(hào)；所述3軸陀螺儀感應(yīng)無人飛行器在立體空間三個(gè)維度的 角速度信號(hào)；所述3軸地磁傳感器感應(yīng)無人飛行器在立體空間三個(gè)維度的地磁信號(hào)。
[0073] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，所述3軸加速度傳感器為石英撓性加速度計(jì)，其輸出X、 Y、Z軸向的3路加速度計(jì)脈沖信號(hào)；所述3軸陀螺儀為高精度光纖陀螺儀（即偏置漂移可 達(dá)0. 0Γ /h)，其輸出X、Y、Z軸向的3路陀螺脈沖信號(hào)。3路加速度計(jì)脈沖信號(hào)和3路陀 螺脈沖信號(hào)通過光耦隔離電路隔離發(fā)送給所述信號(hào)處理模塊。
[0074] 因?yàn)?，撓性陀螺儀雖然體積重量最小，使用環(huán)境溫度動(dòng)態(tài)范圍較小，在-30°~ +60°之間，但其隨機(jī)漂移較為嚴(yán)重，且對(duì)飛行環(huán)境的振動(dòng)干擾最敏感，容易產(chǎn)生誤差，測(cè)量 精度較低，難以達(dá)到無人飛行器的高精度要求。而目前應(yīng)用較多的是激光陀螺儀雖然各項(xiàng) 測(cè)量精度高，但其重量體積大。而光纖陀螺儀雖然受環(huán)境溫度影響較大，在溫度梯度變化和 溫度速率變化都很小的情況下，對(duì)光纖陀螺儀影響不大。同時(shí)，其重量體積相對(duì)于激光陀螺 儀較小，而測(cè)量精度相對(duì)于撓性陀螺儀較高，符