本發(fā)明屬于無(wú)人飛行器控制技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種災(zāi)情探測(cè)四旋翼無(wú)人機(jī)的控制方法,可用于森林防火,電力巡檢,環(huán)境監(jiān)測(cè),災(zāi)情巡查,防恐救生。
背景技術(shù):
面對(duì)各類災(zāi)害如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理,會(huì)造成很嚴(yán)重的后果。對(duì)于人力不能及時(shí)到達(dá)的災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng),如嚴(yán)重的地震區(qū)域,交通癱瘓,人力不能及時(shí)到達(dá)災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)了解具體的災(zāi)情情況,制定合理的救援方案;如有毒氣體泄漏的災(zāi)難,人力不能長(zhǎng)時(shí)間到現(xiàn)場(chǎng)排查故障。對(duì)于人力不能很方便全面地進(jìn)行災(zāi)情探測(cè)的地方,如森林火災(zāi)的探測(cè)發(fā)現(xiàn)過(guò)程,人力巡航探測(cè)的周期長(zhǎng),并且探測(cè)范圍有限,不能很好的預(yù)防,發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi);如人力對(duì)電力線故障的排查很困難,周期很長(zhǎng),影響用戶需求。
近年來(lái),無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛,尤其是四旋翼無(wú)人機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,行動(dòng)靈活,價(jià)格合理,起降靈活和易操作等特點(diǎn)發(fā)展、普及最快,四旋翼無(wú)人機(jī)的價(jià)格不斷下降。四旋翼無(wú)人機(jī)很好地被用于各種監(jiān)測(cè)場(chǎng)合,如森林火災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),有害氣體泄露監(jiān)測(cè),電力線故障排查等。四旋翼無(wú)人機(jī)攜帶通信模塊,視頻采集模塊和各類傳感器模塊,能夠完成對(duì)人力不可達(dá)或比較難到達(dá)的災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和傳輸,為救援策略的制定提供了合理的參考,為救援工作爭(zhēng)取了大量寶貴的時(shí)間。
然而從現(xiàn)有公開(kāi)的資料來(lái)看,四旋翼無(wú)人機(jī)探測(cè)系統(tǒng)控制技術(shù)存在一些不足之處。例如授權(quán)公告號(hào)為cn104391507b,名稱為“無(wú)人機(jī)的控制方法及系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)”的中國(guó)專利,公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)控制方法,該方法包括以下步驟:通過(guò)激光測(cè)距模塊得到無(wú)人機(jī)的飛行高度信息;分別獲取至少三個(gè)激光測(cè)距模塊的安裝點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)的位置信息;根據(jù)至少三個(gè)激光測(cè)距模塊的安裝點(diǎn)相對(duì)機(jī)身坐標(biāo)原點(diǎn)的位置信息以及對(duì)應(yīng)的激光測(cè)距模塊獲取的飛行高度信息計(jì)算機(jī)體相對(duì)降落平面的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角,得到機(jī)體相對(duì)降落平面的姿態(tài)角;根據(jù)無(wú)人機(jī)的高度信息和相對(duì)降落平面的姿態(tài)角度控制無(wú)人機(jī)的降落。但是該方法的不足之處是:1.無(wú)人機(jī)在調(diào)整姿態(tài),降落的時(shí)候沒(méi)有考慮規(guī)避障礙物,有可能造成四旋翼無(wú)人機(jī)的損壞;2.無(wú)人機(jī)缺少人機(jī)交互模塊,飛行控制人員不能很好的按照飛行控制人員的意愿對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行控制。
例如授權(quán)公告號(hào)為cn102955478b,名稱為“無(wú)人機(jī)飛行控制方法及系統(tǒng)”的中國(guó)專利,公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)飛行控制方法,該方法包括以下步驟:設(shè)定飛行路線,并在所述飛行路線上設(shè)定若干目標(biāo)點(diǎn);控制無(wú)人機(jī)依次通過(guò)所述目標(biāo)點(diǎn)。通過(guò)在飛行路線上設(shè)置若干目標(biāo)點(diǎn),相當(dāng)于對(duì)飛行路線進(jìn)行微分處理,從而將整個(gè)飛行路線拆分成若干個(gè)連續(xù)的小段航程,最終控制無(wú)人機(jī)依次通過(guò)所有的小段航程而完成整個(gè)導(dǎo)航任務(wù)。但是該方法的不足之處是控制四旋翼無(wú)人機(jī)飛往目標(biāo)區(qū)域完成任務(wù)的時(shí)候,不能很好地控制四旋翼無(wú)人機(jī)采集有效的數(shù)據(jù),造成數(shù)據(jù)傳輸成本的增加,甚至一次飛行任務(wù)不能完成目標(biāo)區(qū)域數(shù)據(jù)的有效采集,導(dǎo)致無(wú)人機(jī)工作效率降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,提出了一種災(zāi)情探測(cè)四旋翼無(wú)人機(jī)的控制方法,旨在通過(guò)對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)的有效和準(zhǔn)確控制,以較低的數(shù)據(jù)傳輸成本實(shí)現(xiàn)可靠的災(zāi)情探測(cè)。
本發(fā)明技術(shù)思路是:控制四旋翼無(wú)人機(jī)規(guī)避障礙物,飛往目標(biāo)區(qū)域;四旋翼無(wú)人機(jī)在目標(biāo)區(qū)域采集有效數(shù)據(jù),并且在目標(biāo)區(qū)域采集數(shù)據(jù)的時(shí)候自適應(yīng)的調(diào)整飛行高度,避免目標(biāo)區(qū)域的突發(fā)危險(xiǎn)對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)的損害,并且進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效采集,四旋翼無(wú)人機(jī)在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)判斷監(jiān)測(cè)任務(wù)完成進(jìn)度和設(shè)備異常情況;當(dāng)四旋翼無(wú)人機(jī)判斷出探測(cè)任務(wù)完成,出現(xiàn)異常情況,或接收到返航指令,四旋翼無(wú)人機(jī)執(zhí)行返航程序,降落到指定地點(diǎn)。
一種災(zāi)情探測(cè)四旋翼無(wú)人機(jī)的控制方法,包括如下步驟:
(1)控制四旋翼無(wú)人機(jī)飛往目標(biāo)區(qū)域:
(1a)四旋翼無(wú)人機(jī)接收飛行控制設(shè)備通信模塊向無(wú)人機(jī)通信模塊發(fā)送的指令,起飛并懸停在指定高度;
(1b)四旋翼無(wú)人機(jī)利用位置信息獲取模塊獲取其懸停的位置信息,并將該位置信息發(fā)送至飛行控制設(shè)備通信模塊;
(1c)飛行控制設(shè)備數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)四旋翼無(wú)人機(jī)的位置信息和目標(biāo)區(qū)域的位置信息,確定無(wú)人機(jī)的飛行路線,并將飛行路線信息通過(guò)飛行控制設(shè)備通信模塊發(fā)送至無(wú)人機(jī)通信模塊;
(1d)超聲波探測(cè)器獲取四旋翼無(wú)人機(jī)距離障礙物的信息,并將這些距離信息發(fā)送至無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊;
(1e)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)飛行路線信息,計(jì)算四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù),并根據(jù)飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)和距離信息計(jì)算四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行控制數(shù)據(jù),同時(shí)將飛行控制數(shù)據(jù)發(fā)送給飛行控制數(shù)據(jù)解析器;
(1f)飛行控制數(shù)據(jù)解析器對(duì)飛行控制數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,并將解析結(jié)果發(fā)送至四旋翼控制器,實(shí)現(xiàn)四旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)障礙物的規(guī)避,飛往目標(biāo)區(qū)域;
(2)四旋翼無(wú)人機(jī)通過(guò)通信交互在目標(biāo)區(qū)域采集有效數(shù)據(jù):
(2a)四旋翼無(wú)人機(jī)傳感器模塊在目標(biāo)區(qū)域采集數(shù)據(jù),并通過(guò)無(wú)人機(jī)通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給飛行控制設(shè)備通信模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端;
(2b)飛行控制設(shè)備利用顯示模塊顯示采集到的數(shù)據(jù),同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控;
(2c)飛行控制人員選擇需要采集的數(shù)據(jù)類型,并在飛行控制設(shè)備中的移動(dòng)終端指令創(chuàng)建模塊創(chuàng)建相應(yīng)指令,通過(guò)飛行控制設(shè)備通信模塊發(fā)送給無(wú)人機(jī)通信模塊;
(2d)四旋翼無(wú)人機(jī)按指令要求進(jìn)行需求數(shù)據(jù)采集;
(2e)當(dāng)四旋翼無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊檢測(cè)到有需求數(shù)據(jù)未采集到時(shí),通過(guò)無(wú)人機(jī)通信模塊向飛行控制設(shè)備通信模塊發(fā)送警告信息,飛行控制設(shè)備數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行信息提取后觸發(fā)警告模塊,飛行控制人員在移動(dòng)終端指令創(chuàng)建模塊創(chuàng)建指令,調(diào)整四旋翼無(wú)人機(jī)的姿態(tài)及位置采集缺失數(shù)據(jù),最終得到有效數(shù)據(jù);
(3)四旋翼無(wú)人機(jī)在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)自適應(yīng)調(diào)整飛行高度:
(3a)四旋翼無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)傳感器模塊獲取傳感器信息,同時(shí)通過(guò)位置信息獲取模塊獲取即時(shí)位置信息;
(3b)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊利用傳感器信息和即時(shí)位置信息,計(jì)算傳感器數(shù)據(jù)與需求數(shù)據(jù),即時(shí)位置數(shù)據(jù)與安全閾值差的絕對(duì)值,并根據(jù)該絕對(duì)值判斷四旋翼無(wú)人機(jī)當(dāng)前監(jiān)測(cè)位置是否有效且安全;
(3c)四旋翼無(wú)人機(jī)根據(jù)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊判斷的結(jié)果,對(duì)其飛行高度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整;
(4)四旋翼無(wú)人機(jī)在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)判斷監(jiān)測(cè)任務(wù)完成進(jìn)度和設(shè)備異常情況:
無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并根據(jù)分析結(jié)果判斷四旋翼無(wú)人機(jī)是否完成監(jiān)測(cè)任務(wù),同時(shí)判斷是否出現(xiàn)飛行器件受損、電量不足或傳感器數(shù)據(jù)無(wú)效的異常情況;
(5)四旋翼無(wú)人機(jī)執(zhí)行返航程序,并降落到指定的區(qū)域:
(5a)四旋翼無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊接收飛行控制設(shè)備發(fā)送的返航指令,或判斷監(jiān)測(cè)任務(wù)完成,或設(shè)備異常,通過(guò)無(wú)人機(jī)通信模塊向飛行控制設(shè)備通信模塊發(fā)送位置信息,飛行控制設(shè)備數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算飛行路線和降落點(diǎn),并通過(guò)飛行控制設(shè)備通信模塊發(fā)送給無(wú)人機(jī)通信模塊;
(5b)四旋翼無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)飛行路線信息,傳感器模塊和位置信息獲取模塊反饋的數(shù)據(jù)計(jì)算姿態(tài),并產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)發(fā)送給飛行控制數(shù)據(jù)解析器,四旋翼控制器工作,規(guī)避障礙物,飛往降落地點(diǎn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明由于采用通信交互,實(shí)時(shí)判斷無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)無(wú)人機(jī)通信模塊發(fā)送到飛行控制設(shè)備通信模塊的數(shù)據(jù)是否有效,飛行控制人員能夠很好的通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端和顯示終端選擇需要進(jìn)一步采集和補(bǔ)充的數(shù)據(jù),通過(guò)飛行控制指令創(chuàng)建模塊創(chuàng)建控制指令,控制四旋翼無(wú)人機(jī)在目標(biāo)區(qū)域采集數(shù)據(jù),避免無(wú)效數(shù)據(jù)的傳輸,降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀?,提高四旋翼無(wú)人機(jī)的探測(cè)效率,為災(zāi)情搶救提供充足的時(shí)間和可靠的信息。
2、本發(fā)明由于在四旋翼無(wú)人機(jī)探測(cè)災(zāi)情的過(guò)程中通過(guò)獲取超聲波探測(cè)器和各傳感器的數(shù)據(jù),判斷目標(biāo)區(qū)域是否發(fā)生突發(fā)危險(xiǎn),和數(shù)據(jù)是否有效,自適應(yīng)調(diào)整飛行高度,避免了四旋翼無(wú)人機(jī)遭遇突發(fā)危險(xiǎn)的損害,或采集無(wú)用信息。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明適用的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參照?qǐng)D1、本發(fā)明適用的控制系統(tǒng)包括四旋翼無(wú)人機(jī)、遠(yuǎn)程監(jiān)控終端和飛行控制設(shè)備。
四旋翼無(wú)人機(jī)用于搭載傳感器和無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊,飛行控制模塊,飛行控制模塊和無(wú)人機(jī)通信模塊。四旋翼無(wú)人機(jī)包括傳感器模塊、位置信息獲取模塊、無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、飛行控制模塊和無(wú)人機(jī)通信模塊。傳感器模塊用于采集目標(biāo)區(qū)域數(shù)據(jù);位置信息獲取模塊用于獲取四旋翼無(wú)人機(jī)的位置信息和距離障礙物的距離信息;無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊用于處理位置信息獲取模塊,傳感器模塊獲取的數(shù)據(jù)和無(wú)人機(jī)通信模塊接收的數(shù)據(jù);飛行控制模塊用于接收數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的飛行控制數(shù)據(jù),控制四旋翼無(wú)人機(jī)。
傳感器模塊包括溫度傳感器、煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、加速度傳感器、陀螺儀傳感器和圖像傳感器。溫度傳感器用于獲取溫度信息;煙霧傳感器用于獲取煙霧信息;火焰?zhèn)鞲衅饔糜讷@取火焰信息;加速度計(jì)傳感器用于獲取加速度信息;陀螺儀用于獲取角速度信息;圖像傳感器用于獲取圖像信息。
位置信息獲取模塊包括gps定位系統(tǒng)和超聲波探測(cè)器。gps用于獲取經(jīng)緯度信息;超聲波探測(cè)器用于獲取距離信息。
飛行控制模塊包括飛行控制數(shù)據(jù)解析器和四旋翼控制器。飛行控制數(shù)據(jù)解析器用于解析飛行控制數(shù)據(jù),產(chǎn)生不同的脈寬信息;四旋翼控制器用于控制四旋翼無(wú)人機(jī)的四個(gè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊用于對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。
飛行控制設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、飛行控制指令創(chuàng)建模塊和飛行控制設(shè)備通信模塊。數(shù)據(jù)處理模塊用于處理接收到的數(shù)據(jù);顯示模塊用于顯示接收到的數(shù)據(jù)信息;報(bào)警模塊用于產(chǎn)生報(bào)警信息,引起飛行控制人員的注意;飛行控制指令創(chuàng)建模塊用于飛行控制人員創(chuàng)建飛行控制指令;飛行控制設(shè)備通信模塊用于接收發(fā)送數(shù)據(jù)。
參照?qǐng)D2、一種災(zāi)情探測(cè)四旋翼無(wú)人機(jī)的控制方法,包括如下步驟:
步驟1,控制四旋翼無(wú)人機(jī)飛往目標(biāo)區(qū)域:
步驟1a,四旋翼無(wú)人機(jī)接收飛行控制設(shè)備通信模塊向無(wú)人機(jī)通信模塊發(fā)送的指令,起飛并懸停在指定高度,其中指令內(nèi)容包括發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng),四旋翼無(wú)人機(jī)起飛,起飛高度;
步驟1b,四旋翼無(wú)人機(jī)利用位置信息獲取模塊獲取其懸停的位置信息,并將該位置信息發(fā)送至飛行控制設(shè)備通信模塊;
步驟1c,飛行控制設(shè)備數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)四旋翼無(wú)人機(jī)的位置信息和目標(biāo)區(qū)域的位置信息,確定無(wú)人機(jī)的飛行路線,并將飛行路線信息通過(guò)飛行控制設(shè)備通信模塊發(fā)送至無(wú)人機(jī)通信模塊;
步驟1d,超聲波探測(cè)器獲取四旋翼無(wú)人機(jī)距離障礙物的信息,并將這些距離信息發(fā)送至無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊;
步驟1e,無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)飛行路線信息,計(jì)算四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù),并根據(jù)飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)和距離信息計(jì)算四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行控制數(shù)據(jù),同時(shí)將飛行控制數(shù)據(jù)發(fā)送給飛行控制數(shù)據(jù)解析器;其中,計(jì)算四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)步驟為:
步驟1e1,數(shù)據(jù)處理模塊從傳感器模塊獲取四旋翼無(wú)人機(jī)當(dāng)前陀螺儀和加速度計(jì)數(shù)據(jù),通過(guò)互補(bǔ)濾波算法對(duì)數(shù)據(jù)中的重力場(chǎng)和磁場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波,對(duì)陀螺儀輸出中的低頻噪聲進(jìn)行高通濾波,并使用四元數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,計(jì)算四旋翼無(wú)人機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)信息;
步驟1e2,無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊將期望姿態(tài)角度與當(dāng)前姿態(tài)角度的差值作為串行比例微分積分pid算法的輸入量,運(yùn)行算法得到四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)。
步驟1f,飛行控制數(shù)據(jù)解析器對(duì)飛行控制數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,并將解析結(jié)果發(fā)送至四旋翼控制器,實(shí)現(xiàn)四旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)障礙物的規(guī)避,飛往目標(biāo)區(qū)域;其中,四旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)障礙物的規(guī)避的實(shí)現(xiàn)步驟為:
步驟1f1,無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)超聲波探測(cè)器分別獲取上下、前后、左右距障礙物的距離;
步驟1f2,判斷上下、前后、左右距障礙物的距離是否處于危險(xiǎn)距離之內(nèi),如果未處于危險(xiǎn)距離范圍,則繼續(xù)飛行;如果處于危險(xiǎn)距離范圍,判斷危險(xiǎn)距離來(lái)自的方向,若危險(xiǎn)距離來(lái)自水平方向,則改變四旋翼無(wú)人機(jī)的俯仰角或偏航角度,使四旋翼無(wú)人機(jī)完成水平方向飛行,避開(kāi)障礙物;若危險(xiǎn)距離來(lái)自垂直方向,則調(diào)節(jié)四旋翼轉(zhuǎn)速,使四旋翼無(wú)人機(jī)垂直移動(dòng),避開(kāi)障礙物。
步驟2,四旋翼無(wú)人機(jī)在目標(biāo)區(qū)域采集有效數(shù)據(jù):
步驟2a,四旋翼無(wú)人機(jī)傳感器模塊在目標(biāo)區(qū)域采集數(shù)據(jù),并通過(guò)無(wú)人機(jī)通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給飛行控制設(shè)備通信模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端;
步驟2b,飛行控制設(shè)備利用顯示模塊顯示采集到的數(shù)據(jù),同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控;
步驟2c,飛行控制人員選擇需要采集的數(shù)據(jù)類型,并在飛行控制設(shè)備中的移動(dòng)終端指令創(chuàng)建模塊創(chuàng)建相應(yīng)指令,通過(guò)飛行控制設(shè)備通信模塊發(fā)送給無(wú)人機(jī)通信模塊;
步驟2d,四旋翼無(wú)人機(jī)按指令要求進(jìn)行需求數(shù)據(jù)采集;
步驟2e,當(dāng)四旋翼無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊檢測(cè)到有需求數(shù)據(jù)未采集到時(shí),通過(guò)無(wú)人機(jī)通信模塊向飛行控制設(shè)備通信模塊發(fā)送警告信息,飛行控制設(shè)備數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行信息提取后觸發(fā)警告模塊,飛行控制人員在移動(dòng)終端指令創(chuàng)建模塊創(chuàng)建指令,調(diào)整四旋翼無(wú)人機(jī)的姿態(tài)及位置采集缺失數(shù)據(jù),最終得到有效數(shù)據(jù);其中,調(diào)整四旋翼無(wú)人機(jī)的姿態(tài)及位置采集缺失數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)步驟為:
步驟2e1,飛行控制設(shè)備通過(guò)飛行控制設(shè)備通信模塊將飛行控制指令發(fā)送至無(wú)人機(jī)通信模塊;
步驟2e2,無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊使用接收到的數(shù)據(jù),并結(jié)合四旋翼無(wú)人機(jī)的動(dòng)力模型,產(chǎn)生控制數(shù)據(jù),傳送到飛行控制模塊,其中,四旋翼無(wú)人機(jī)的動(dòng)力模型包括“x”型動(dòng)力模型和“十”型動(dòng)力模型;
步驟2e3,飛行控制模塊中的飛行控制數(shù)據(jù)解析器解析接收到的飛行控制數(shù)據(jù),并將結(jié)果反饋給四旋翼控制器;
步驟2e4,四旋翼控制器調(diào)整四旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)速,調(diào)整姿態(tài),飛往能夠采集缺失數(shù)據(jù)的位置;
步驟2e5,在無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊未監(jiān)測(cè)到探測(cè)任務(wù)完成或異?;蚍岛街噶顣r(shí),返回步驟2e1。
步驟3,四旋翼無(wú)人機(jī)在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)自適應(yīng)調(diào)整飛行高度:
步驟3a,四旋翼無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)傳感器模塊獲取傳感器信息,同時(shí)通過(guò)位置信息獲取模塊獲取即時(shí)位置信息;
步驟3b,無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊利用傳感器信息和即時(shí)位置信息,計(jì)算傳感器數(shù)據(jù)與需求數(shù)據(jù),即時(shí)位置數(shù)據(jù)與安全閾值差的絕對(duì)值,并根據(jù)該絕對(duì)值判斷四旋翼無(wú)人機(jī)當(dāng)前監(jiān)測(cè)位置是否有效且安全;
步驟3c,四旋翼無(wú)人機(jī)根據(jù)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊判斷的結(jié)果,對(duì)其飛行高度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整;其中,對(duì)其飛行高度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整的實(shí)現(xiàn)步驟為:
步驟3c1,四旋翼無(wú)人機(jī)接收超聲波傳感器,溫度傳感器和攝像頭的數(shù)據(jù),處理后得到四旋翼無(wú)人機(jī)當(dāng)前探測(cè)區(qū)域溫度,以及距離障礙物的距離信息;
步驟3c2,檢測(cè)當(dāng)前位置是否在安全有效區(qū)域,如檢測(cè)當(dāng)前四旋翼無(wú)人機(jī)所處位置溫度是否在安全溫度,距離障礙物的距離是否是安全距離,是否在可監(jiān)測(cè)目標(biāo)范圍之內(nèi),即是否可以采集到清晰的圖像數(shù)據(jù),是否可以采集到有效的數(shù)據(jù),若是,則繼續(xù)按照預(yù)定義的路線飛行,探測(cè),否則執(zhí)行步驟3c3;
步驟3c3,四旋翼無(wú)人機(jī)自適應(yīng)調(diào)整飛行速度,高度和姿態(tài),規(guī)避障礙物和危險(xiǎn)區(qū)域;
步驟3c4,當(dāng)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊未檢測(cè)到任務(wù)完成,異常或返回指令時(shí),返回步驟3c1。
步驟4,四旋翼無(wú)人機(jī)在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)判斷監(jiān)測(cè)任務(wù)完成進(jìn)度和設(shè)備異常情況:
無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并根據(jù)分析結(jié)果判斷四旋翼無(wú)人機(jī)是否完成監(jiān)測(cè)任務(wù),同時(shí)判斷是否出現(xiàn)飛行器件受損、電量不足或傳感器數(shù)據(jù)無(wú)效的異常情況;
步驟5,四旋翼無(wú)人機(jī)執(zhí)行返航程序,并降落到指定的區(qū)域:
步驟5a,四旋翼無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊接收飛行控制設(shè)備發(fā)送的返航指令,或判斷監(jiān)測(cè)任務(wù)完成,或設(shè)備異常,通過(guò)無(wú)人機(jī)通信模塊向飛行控制設(shè)備通信模塊發(fā)送位置信息,飛行控制設(shè)備數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算飛行路線和降落點(diǎn),并通過(guò)飛行控制設(shè)備通信模塊發(fā)送給無(wú)人機(jī)通信模塊;
步驟5b,四旋翼無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)飛行路線信息,傳感器模塊和位置信息獲取模塊反饋的數(shù)據(jù)計(jì)算姿態(tài),并產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)發(fā)送給飛行控制數(shù)據(jù)解析器,四旋翼控制器工作,規(guī)避障礙物,飛往降落地點(diǎn)。