飞行器及飞行系统的制作方法

本实用新型涉及航天领域，具体而言，涉及一种飞行器及飞行系统。

背景技术：

传统的环境检测装置通常是只能用于地面的环境检测，无法真实的检测空中的环境的具体情况，飞机采样、高空气球等成本高，无法普及。

若采用飞行器搭载检测装置，由于在目前的飞行器系统当中没有环境保护环节，并且飞行器内部航电保护措施有限，当遇到环境突变(突降大雨，突来大风)时，往往价格昂贵的飞行器会受到不同程度的损失，严重的时候会直接坠地摧毁，损失巨大。

目前对于飞行器受环境因素影响的情况，主要有两个途径来保护：第一个是通过天气预报或者其它途径预测手段提前获取环境信息来采取保护措施，第二个是飞行器在飞行过程中，操作者通过地面站的环境信息或人为判断当前环境是否对飞行器有损害，并对飞行采取保护措施。

对于现有技术来说，预判天气有一定的不准确性，而通过地面站或者人为判断的保护方式，由于飞行器与地面站和操作者相对较远，当出现环境突变(突降大雨之类的)情况时，操作者无法及时对飞行中的飞行器采取高效的保护措施，从而导致飞行器遭受一定损失。

针对上述无法有效保护飞行器的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种飞行器及飞行系统，以至少解决无法有效保护飞行器的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种飞行器，其特征在于，包括：采集装置，用于采集飞行器飞行环境的环境数据；处理器，与所述采集装置连接，用于基于所述环境数据检测所述飞行环境是否适宜所述飞行器的飞行；保护装置，与所述处理器连接，用于在所述飞行环境不适宜所述飞行器的飞行时，执行保护动作，以保护所述飞行器。

进一步地，所述采集装置设置在采样板上，所述采样板安装在所述飞行器的机架下方。

进一步地，所述飞行器为飞艇，所述采集装置设置在吊舱的舱体内，所述吊舱安装在所述飞艇上。

进一步地，所述采集装置包括下述至少之一：温度传感器、湿度传感器、PM2.5检测器。

进一步地，飞行器还包括数据存储传输装置，与采集装置连接，用于存储环境数据，并将环境数据发送至控制终端。

进一步地，采集装置包括：信息输入接口，信息输入接口用于接收气象设备发送的环境数据。

进一步地，气象设备包括下述至少之一：气象卫星、气象信息记录终端和空气检测装置，其中，气象信息记录终端用于记录飞行器飞行所在地的环境数据；空气检测装置设置在飞行器上或安装在建筑物上，建筑物与飞行器的距离不超出预定距离。

进一步地，数据存储传输装置安装在飞行器的机架上，或者，在飞行器为飞艇的情况下，所述数据存储传输装置设置在所述飞艇的吊舱的舱体内。

进一步地，所述飞行器还包括：定位器，用于定位所述飞行器的位置，其中，所述位置包括所述飞行器的飞行起始位置；所述处理器，与所述定位器连接，用于在所述飞行环境不适宜所述飞行器的飞行时，生成保护指令；所述保护装置在所述保护指令的触发下执行所述保护动作。

进一步地，所述定位器包括下述至少之一：GPS定位单元、遥感传感器、以及光流传感器。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种飞行系统，包括：上述实施例中任意一种飞行器；控制终端，与所述飞行器无线连接，用于控制所述飞行器，并接收所述飞行器返回的数据。

进一步地，所述控制终端包括下述至少之一：遥控器、移动终端、以及地面站。

在本实用新型实施例中，通过在飞行器上设置采集装置，处理器以及保护装置等设备，实时采集飞行器飞行环境的信息，并根据采集到的信息进行判断，判断出当前飞行环境是否适宜飞行器飞行。在飞行器处于适宜飞行的状态下，飞行器正常运行。在飞行器处于不适宜飞行的状态下，飞行器执行保护动作。从而，飞行器可以根据飞行环境的实时状态，采取相对应的飞行策略，降低飞行器在突变的环境下受到的影响，减少因环境的突变而给飞行器带来的损失。并且，由于该飞行器可以减少了受飞行环境突变而带来的损失，所以使用该飞行进行空中环境监测，会减少空中环境监测装置的损失，从而降低成本。进而解决了无法有效保护飞行器的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种飞行器示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种飞行系统示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种可选的飞行器示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

图1是根据本实用新型实施例的一种飞行器示意图，如图1所示，该飞行器包括：采集装置10，用于采集飞行器飞行环境的环境数据；处理器12，与采集装置连接，用于基于环境数据检测飞行环境是否适宜飞行器的飞行；保护装置14，与处理器连接，用于在飞行环境不适宜飞行器的飞行时，执行保护动作，以保护飞行器。

根据本实用新型上述实施例，通过飞行器上的采集装置，采集飞行器飞行环境的环境数据，再将采集的环境数据传输至处理器。在处理器中，根据采集到的环境数据，检测当前环境是否适宜飞行器飞行，并将检测结果传输至保护装置。保护装置根据检测结果，决定飞行器是否执行保护动作。该方案，通过在飞行器上设置采集装置，处理器以及保护装置等设备，实时采集飞行器飞行环境的信息，并根据采集到的信息进行判断，判断出当前飞行环境是否适宜飞行器飞行。在环境不适宜飞行器飞行的情况下，对其进行保护，从而可以有效保护飞行器，解决了现有技术中无法有效保护飞行器的技术问题。

在上述实施例中，在检测到当前飞行环境不适宜飞行器飞行的情况下，控制飞行器执行保护动作。在检测到当前飞行环境不适宜飞行器飞行的情况下，不采取保护动作，飞行器正常运行。

通过上述实施例，在飞行器处于不适宜飞行的状态下，飞行器执行保护动作。从而，飞行器可以根据飞行环境的实时状态，采取相对应的飞行策略，降低飞行器在突变的环境下受到的影响，减少因环境的突变而给飞行器带来的损失。并且，由于该飞行器可以减少了受飞行环境突变而带来的损失，所以使用该飞行进行空中环境监测，会减少空中环境监测装置的损失，从而降低成本。进而解决了无法有效保护飞行器的技术问题。

进一步地，采集装置可以实时采集飞行器所处环境的环境信息，也可以接收气象局采集的气象信息。

可选地，采集装置可以包括：信息输入接口，信息输入接口用于接收气象设备发送的环境数据。其中，气象设备包括下述至少之一：气象卫星、气象信息记录终端和空气检测装置，其中，气象信息记录终端用于记录飞行器飞行所在地的环境数据；空气检测装置设置在飞行器上或安装在建筑物上，建筑物与飞行器的距离不超出预定距离。

根据上述实施例，该采集装置可以包括用于接收飞行器飞行环境信息的信息输入接口，该信息输入接口可以接收飞行器飞行所在地气象局或者气象卫星发来的所发出的环境数据；和/或，信息输入接口可以接收由空气检测装置发出的环境数据。

进一步地，空气检测装置可以是用于实时检测环境信息的装置，并可以将检测到的环境信息传输至采集装置。

可选地，空气检测装置，可以安装在飞行上，实时检测飞行器飞行环境的数据。

可选地，空气检测装置，可以安装在飞行器飞行环境附近的建筑物上，例如安装在飞行器飞行环境附近的高塔上、树上、高楼上等处，检测飞行器飞行环境的数据，并将该环境数据发出，由飞行器的接收装置(如上述的信息输入接口)接收。

进一步地，通过处理器，将采集装置采集到的飞行环境信息进行检测。其检测过程可以是，将飞行环境数据与预先设定的环境数据作对比。在当前飞行环境数据不符合预定环境数据的情况下，检测的结果便是不适宜飞行；在当前飞行环境数据符合预定环境数据的情况下，检测的结果便是适宜飞行。

可选地，预先设定的环境数据可以包括多个环境数据项，在其中任意项不符合预定环境数据的情况下，处理器便可得出不适宜飞行的检测结果。例如，预先设定的环境数据可以包括：限制飞行温度、湿度以及风速等多个数据项，在当前飞行环境数据其中至少一个数据项不符合预定环境数据的情况下，处理器便可得出不适宜飞行的检测结果。

可选地，预定环境数据可以通过从飞行器生产商处获取，飞行器的生产商为了让飞行器得到更好的保护，都会标明飞行器储存环境条件和飞行环境条件，这些信息在说明书中会有标识，用户可以根据该条件信息设置。另外生产商还可以将该数据预先写入预定环境数据，从而无需用户设置。

可选地，预定环境数据，可以通过飞行器使用者的经验所得。用户通过使用飞行器的经验，得到飞行器可以安全飞行的飞行环境参数，从而人为输入预定环境数据。

进一步地，保护装置，在接收到处理器得出的不适宜飞行的检测结果的情况下，执行保护动作。

可选地，执行保护动作的操作可以为，飞行器控制系统发出控制飞行器做保护动作的一系列飞行动作指令，并将该指令作为为第一优先执行的操作，切断用户对飞行器的控制操作。

在另一个可选的实施例中，采集装置设置在采样板上，采样板安装在飞行器的机架下方。具体地，将采样装置设置在采样板上，并将采样板与采样装置安装在飞行器机架的下方。在飞行器飞行过程中，通过安装在飞行器下方的采样板采集飞行环境的空气样本，并根据采集到的空气样本得出当前飞行环境的环境信息。将采样板安装在飞行器的机架下方，机架为飞行器的骨架材料，其强度高，重量大。将采样板与机架安装，可以使采样板的安装更加牢固。并且采样板重量小，将采样板与机架安装，可以使飞行器在安装采样板后对飞行器的影响较小。将采样板安装在机架下方，可以不影响飞行器飞行单元。

可选地，采样板包括有供电模块、温湿度检测模块、PM2.5检测模块、ARM控制模块，采样板安装在机架下方，飞行控制系统与采样板电气连接。根据采集到的空气样品，通过采样板的温湿度检测模块，PM2.5检测模块，得出空气样品所代表的飞行环境信息，并将该飞行环境信息通过ARM处理器控制模块对飞行环境信息进行处理，生成数据形式，便于后续的传输的应用。其中，该供电模块可以为锂电池供电模块，在采样板上设置的温湿度检测模块、PM2.5检测模块和ARM处理控制模块通过供电模块提供的电力进行工作。并且该采样板与飞行控制系统电气连接，便于将飞行环境信息与飞行控制系统做数据传输。

根据本实用新型上述实施例，飞行器为飞艇，采集装置设置在吊舱的舱体内，吊舱安装在飞艇上。飞艇的上部通常是用来填充轻于空气的浮力气囊，以及推进和方向控制装置；在飞艇的下部设置吊舱。在吊舱中设置驾驶舱，发动机和人员舱(如果是有人驾驶的飞艇)。在飞行器为飞艇的情况下，根据飞艇的结构，为不影响飞艇飞行，可以将用于采集飞行环境信息的采集装置设置在飞艇的吊舱内。从而通过吊舱保护采集设备，并且还可以将应用该采集到的飞行环境信息的模块都安装在吊舱内，便于采集到的飞行环境信息的传互，还因为其被包裹在吊舱内，起到美观的作用。

根据本实用新型上述实施例，采集装置包括下述至少之一：温度传感器、湿度传感器、PM2.5检测器。采集装置包括温度传感器、湿度传感器、PM2.5检测器等用于检测空气信息的设备中的至少一个设备。根据不同检测空气信息的设备，其检测的类型也不同，可以设置多个检测空气信息的设备，通过检测不同的空气信息，确保检测的飞行环境信息准确性。

根据本实用新型上述实施例，飞行器还包括数据存储传输装置，与采集装置连接，用于存储环境数据，并将环境数据发送至控制终端。采集装置采集到的飞行环境信息，将通过数据存储传输装置对该信息进行数据化处理，再进行储存，并发送至控制终端，使控制终端根据该环境数据对飞行器的飞行状态进行控制。

可选地，数据存储传输装置包括GPS定位模块，无线通讯模块，ARM处理器处理模块，储存模块，用于对空中检测装置进行定位，以及对个传感器输出的信号进行放大、滤波、模数转换、数字隔离和储存等处理。

可选地，GPS定位模块，可以对飞行器的位置进行定位。其中，定位的内容可以包括飞行器的起始位置，以及飞行轨迹。

可选地，无线模块，可以是433MHz/915MHz无线模块。

可选地，采集装置可以通过无线模块发送空中环境信息给地面站，该地面站接收环境监测装置发送过来的环境信息，进行分析，使用或者实时显示。

可选地，采集装置可以通过无线模块发送空中环境信息给控制终端，是控制终端根据该环境数据对飞行器进行控制。

可选地，无线模块，可以将GPS定位模块定位的飞行器起始位置，以及飞行轨迹，发送至控制终端等接收装置内。

可选地，ARM处理器模块可以将GPS定位模块得到的定位信息，以及采集装置采集到的环境信息进行数据化处理，并将处理后的数据通过无线模块发送至控制终端等接收装置内。

根据本实用新型上述实施例，数据存储传输装置安装在飞行器的机架上，或者，在飞行器为飞艇的情况下，数据存储传输装置设置在飞艇的吊舱的舱体内。由机架为飞行器的骨架材料，其强度高，将数据存储传输装置安装在飞行器的机架上，可以使其更加牢固，不易损坏。在飞行器为飞艇的情况下，将数据存储传输装置设置在飞艇的吊舱的舱体内，可以便于和同样安装在飞艇的吊舱的舱体内的采集装置进行信息传输，并且数据存储传输装置还受飞艇吊舱的保护，降低其损失的风险，同时还可以起到美观的作用。

根据本实用新型上述实施例，飞行器还包括：定位器，用于定位飞行器的位置，其中，位置包括飞行器的飞行起始位置；处理器，与定位器连接，用于在飞行环境不适宜飞行器的飞行时，生成保护指令；保护装置在保护指令的触发下执行保护动作，其中，包括保护动作包括：控制飞行器飞向飞行起始位置、在飞行器达到起始位置后降落在起始位置、以及在在飞行器降落后关闭电源。具体地，通过定位器对飞行器的起始位置以及飞行过程中的位置进行定位，再通过与定位器连接的处理器，可以对飞行器定位的位置信息进行储存，以及在飞行环境不适宜飞行器的飞行时，生成保护指令。根据保护指令，触发保护装置启动，使飞行器执行保护动作。其中，保护动作可以是，控制飞行器平稳降落在起始位置，以及在飞行器降落后关闭电源。进而，在飞行环境不适宜飞行器飞行时，可以强制飞行器降落至起始位置，便于飞行器的回收。

根据本实用新型上述实施例，定位器包括下述至少之一：GPS定位单元、遥感传感器、以及光流传感器。采集器包括GPS定位单元、遥感传感器、以及光流传感器等用于对空中检测装置进行定位的至少一个设备。根据不同定位设备，其定位的方式也不同，可以设置多个定位设备，通过不同定位方式，对空中检测装置进行定位，确保定位的准确性。

图2是根据本实用新型实施例的一种飞行系统示意图，如图2所示，该飞行系统包括：上述实施例中的任意一种飞行器21；控制终端23，与飞行器无线连接，用于控制飞行器，并接收飞行器返回的数据。上述实施例中的飞行器，通过无线与控制终端连接。控制终端通过发送无线信号，控制飞行器的飞行，并且通过无线信号，接收飞行器返回的数据。

根据本实用新型上述实施例，控制终端包括下述至少之一：遥控器、移动终端、以及地面站。控制包括遥控器、移动终端、以及地面站等用于控制飞行器的设备中的至少一个设备。通过该控制终端的一个设备或多个设备控制同一飞行器，确保对飞行器的控制，避免控制终端与飞行器的连接失灵造成飞行器的损失。

图3是根据本实用新型实施例的一种可选的飞行器示意图，如图3所示，该飞行器包括：机架1、起落支架2、无刷电机3、螺旋桨4、电子调速器5、飞行控制系统6、无线遥控器7、无线接收器8、锂电池9以及采集装置10，所述起落支架固定安装在机架下端，所述无刷电机、电子调试器、飞行控制系统、无线接收器及锂电池均安装在机架上，螺旋桨安装在无刷电机上，无线接收器与无线遥控器相匹配，锂电池与飞行控制系统电气连接，飞行控制系统分别与无线接收机和电子调速器电气连接，电子调速器与无刷电机电气连接。并且在该飞行器的机架下方安装有采集装置。采集装置包括：锂电池供电的供电模块、温湿度检测模块、PM2.5检测模块、ARM控制模块，所述采样板安装在机架下方，飞行控制系统与采样板电气连接。飞行器受控制系统控制飞行，并且在飞行过程中，可以通过采集装置采集到飞行器当前飞行环境的信息。

进一步地，飞行器的机架上还安装有数据存储传输装置，包括：GPS定位模块，无线通讯模块，ARM处理器处理模块，储存模块，可以对空中检测装置进行定位，以及对个传感器输出的信号进行放大、滤波、模数转换、数字隔离和储存等处理。数据存储传输装置，与采集装置连接，用于存储环境数据，并将环境数据发送至控制终端。将采集装置采集到的飞行环境信息进行检测。其中，GPS定位模块，可以对飞行器的位置进行定位。其中，定位的内容可以包括飞行器的起始位置，以及飞行轨迹。其中，无线模块，可以将GPS定位模块定位的飞行器起始位置，以及飞行轨迹，发送至控制终端等接收装置内。并且，无线模块还可以将采集装置采集到的环境信息发送至ARM处理器。其中，ARM处理器模块可以将GPS定位模块得到的定位信息，以及采集装置采集到的环境信息进行数据化处理，以及对采集装置采集到的飞行环境信息进行检测。其检测过程可以是，将飞行环境数据与预先设定的环境数据作对比。在当前飞行环境数据不符合预定环境数据的情况下，检测的结果便是不适宜飞行；在当前飞行环境数据符合预定环境数据的情况下，检测的结果便是适宜飞行。在飞行器处于适宜飞行的状态下，飞行器正常运行；在飞行器处于不适宜飞行的状态下，飞行器执行保护动作。启动预设在ARM处理器内的保护模块，发出控制飞行器作保护动作的一系列飞行动作指令，并将该指令作为为第一优先执行的操作，切断用户对飞行器的控制操作。从而，在当前飞行环境不适宜飞行器飞行的状态下，通过控制飞行器做出保护动作，降低飞行器的损坏风险，减少飞行器的损失。

可选地，飞行器的机架包括：上盖板、下底板和横臂，下底板与起落架固定连接，上盖板、横臂、下底板依次固定连接成整体，所述横臂为4条，呈十字形状分布，四个无刷电机分别安装在各条横臂的端部。通过该结构设计和连接方式，可以强化飞行器的结构，以及提高各部件间的连接强度，使飞行器更加坚固，从而减少飞行器的损坏风险。

根据本实用新型上述实施例，可以在飞行器当遇到突然环境变化时，可以对飞行器进行保护。在飞行器的使用过程中，操作者手持无线遥控器将本装置升空到要检测的空间，飞行器通过上述各装置和模块，将采集到的飞行环境信息传回地面站电脑，进行分析、使用以及显示。并且，通过采集装置，对飞行器的周边的环境进行实时监测，可以对飞行器的飞行状态进行提前预判和评估，保证飞行器的安全飞行，避免因高空环境导致飞行器事故。在飞行器内部添加上述装置和系统，可以在飞行器自动检测到环境发生或即将发生突变的状态下，将自动采取保护措施，将飞行器的损失降到最低。

可选地，在启动飞行器前，对飞行器设置的环境限制数据，其环境限制数据可以通过从飞行器生产厂商那边获取，一般制造商为了让飞行器得到更好的保护都会标明飞行器存储环境条件和飞行条件(例如，适合飞行环境温度-10℃ˉ80℃,湿度0％ˉ85％)，如果超出那些条件，制造商都会建议采取一定的保护措施，这些都会在飞行器说明书中有标识。还可以通过使用者的经验所得的飞行条件参数，通过人为输入到环境保护系统中，作为环境限制数据。在飞行器的使用过程中启动飞行器，飞行器内的GPS定位模块开始工作，获取起始时的位置信息，这些信息包含了通过GPS获取的坐标位置、光流传感器获取的原点位置等等，根据获取位置信息的工具不同，其信息内容也不经相同，但是目的都是为了获取起飞时的那个位置，为后面的保护措施做准备。在飞行器飞行过程中，通过传感器，获取当前环境数据，其中最为基础的也是重要的就是温度、湿度、气压和风速等几个参数，如果是需要在特殊环境工作的飞行器，也需要安装相应的传感器(例如：遥感飞行器，需要安装遥感传感器，以获取遥感信号)，数据获取后将其存储到系统中，判断时再将其调取出来。其判断方式是通过启动前设置的环境限制数据与当前环境数据作对比，在至少一项当前的环境数据不符合环境限制数据的情况下，立即采取保护措施。例如，当我们人为设置环境限制数据中环境湿度数据为0％ˉ80％的状态下，如果当前环境湿度为80％或以上，则判定对飞行器有损害，执行报警和保护措施，保护飞行器。如果判断到没有超出限制，则飞行器正常飞行，并循环执行上述操作。直到出现当前环境超出限制的情况，则采取相应的保护措施：切换到环境保护模式，地面站和遥控器无法对飞行器进行操作，飞行器通过将起始位置信息设置为目标位置，以无人机最大油门的速度飞向起始位置，抵达位置后，自动降落在起始位置地面上，然后关闭电源，防止停在起始位置时，接触水或者其他导电液体而引发的短路现象，以最大限度保护飞行器。例如，在突发降雨的情况下，飞行器返还后关闭电源，可以降低雨水进入飞行器内，引发短路的风险。在执行完上述之后，操作者可以在突发环境变化后，以最快时间将飞行器收拾好，防止其被环境损害。在正常情况下，环境保护系统只会执行当前环境数据获取和判断是否超出限制，对原本的飞行控制系统没有任何干扰。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。