感器和无线通信模块机载部分均安装在无人飞行器上；所述无线通信模块地面部分安装在地面控制单元上；所述地面控制单元通过无线通信模块与无人飞行器建立连接，并控制无人飞行器飞行。所述中央处理单元包括传感器数据采集、与地面控制单元数据交换、数据处理的中央处理器，用于存储数据的数据存储器，用于与外部设备连接的I/o接口。所述地面控制单元包括智能移动终端、控制模块、用于与外部设备连接的I/o接口。所述测距传感器、无线通信模块机载部分和惯性传感器分别与中央处理单元的I/O接口连接。所述的无线通信模块地面部分与地面控制单元的I/O接口连接。所述测距传感器的数量为6个，分别安装在无人飞行器的上方、下方、前方、后方、左方、右方。所述系统还包括报警单元；所述报警单元与中央处理单元的I/o接口连接；所述报警单元包括报警器和报警指示灯中的一种或两种的组合。所述系统还包括惯性传感器，所述惯性传感器安装在无人飞行器上，且与中央处理单元的I/o接口连接。所述无人飞行器包括机体、驱动装置和蓄电池，驱动装置与中央处理单元的I/o接口连接。所述驱动装置包括螺旋桨、无刷电机和电调；所述电调一端与无刷电机连接；另一端与中央处理单元的I/o接口连接。所述驱动装置包括螺旋桨、无刷电机和电调；所述电调一端与无刷电机连接；另一端与中央处理单元的I/o接口连接。
[0035]一种自动防撞的无人飞行器系统，其中包括中央处理器、测距传感器、惯性传感器、报警器、驱动装置、无线通信模块、地面控制单元。
[0036]所述的中央处理器是整个硬件平台的核心。中央处理器的典型代表是单片机，该芯片内部集成R0M/EPR0M、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、1/0、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPR0M等各种必要功能和外设。所有的传感器均通过I/O接口将数据送入中央处理器，地面控制单元通过无线电数据通信模块与中央处理器的I/O相连，将控制指令送入中央处理器。中央处理器根据这些信息融合计算后。该实例采用意法半导体公司的STM32F103ZET6微控制器。
[0037]所述的测距传感器采用红外传感器，输出的是模拟信号，共6颗，分别测量上下前后左右障碍物的距离，其都与中央处理器的A/D 口连接。
[0038]所述的惯性传感器用于检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度运动，并与中央处理器的IIC总线相连接。
[0039]所述的报警器与中央处理器的I/O接口相连；所述的驱动装置包含螺旋桨、无刷电机、电调。电调的一端与无刷电机连接，一端与中央处理器的PWM 口连接。
[0040]所述的地面控制单元是指在地面通过无线电遥控无人飞行器的遥控器。如市售的fatabaT8FG型无人飞行器飞行遥控器。
[0041]所述的无线电数据通信模块用于地面控制单元与中央处理器之间的通信，一方面，地面控制单元通过无线电通信模块控制无人飞行器的飞行；另一方面，中央处理器在危险的状况下可以通过无线电数据通信模块向地面控制单元发送危险信息。地面控制单元、中央处理器均设有无线电数据通信模块。
[0042]由于空间内存在大量不可预见的流动障碍，这就要求对无人飞行器周边情况作详细了解，因此在其上下前后左右安装有测距用的红外传感器。
[0043]无人飞行器升空后，用地面控制单元依次独立控制其每个方向上的加速度，使其达到最大，并用中央处理单元结合惯性传感器计算每个方向上的最大加速度，并存储在数据存储器中。
[0044]中央处理器一边接收来自红外传感器的数据，一边接收来自地面控制单元的控制指令。根据这两个数据，中央处理器控制着无人飞行器的飞行。6个红外传感器每隔10ms测一次障碍物的距离，数据存储器里记录着每个红外传感器前一次的数值。中央处理器每隔10ms判断一次危险飞行的条件，若此条件成立，微控制器判断此时处于危险中，无人飞行器不接受地面控制单元的飞行指令控制，以最大加速度减速到速度为0并立即撤销减速方向上的加速度，使其处于悬停状态，并通过报警器报警和向地面控制单元发送危险信息提醒操作人员采取措施。接着，无人飞行器等待来自地面控制单元的新的飞行指令。直到危险飞行的条件没有成立，方可重新执行地面站的飞行指令。
[0045]上述所述的危险飞行的条件是指:某一个红外传感器的数值小于等于安全距离阈值。
[0046]所述的安全距离阈值，是由中央处理器、惯性传感器测得，具体如下:通过地面控制单元依次独立控制无人飞行器在每个方向上飞行状态，使其达到最大加速度，并用中央处理单元结合惯性传感器计算每个方向上的最大加速度，并存储在数据存储器中。
[0047]上述实例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种防撞无人飞行器系统，其特征在于:包括无人飞行器、中央处理单元、地面控制单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块；所述无线通信模块包括机载部分和地面部分；所述中央处理单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块机载部分均安装在无人飞行器上；所述无线通信模块地面部分安装在地面控制单元上；所述地面控制单元通过无线通信模块与无人飞行器建立连接，并控制无人飞行器飞行。2.如权利要求1所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于:所述中央处理单元包括传感器数据采集、与地面控制单元数据交换、数据处理的中央处理器，用于存储数据的数据存储器，用于与外部设备连接的I/O接口。3.如权利要求1或2所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于:所述地面控制单元包括智能移动终端、控制模块、用于与外部设备连接的I/o接口。4.如权利要求2所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于:所述测距传感器、无线通信模块机载部分和惯性传感器分别与中央处理单元的I/O接口连接。5.如权利要求3所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于:所述的无线通信模块地面部分与地面控制单元的I/O接口连接。6.如权利要求1所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于:所述测距传感器的数量为6个，分别安装在无人飞行器的上方、下方、前方、后方、左方、右方。7.如权利要求2所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于:所述系统还包括报警单元；所述报警单元与中央处理单元的I/O接口连接；所述报警单元包括报警器和报警指示灯中的一种或两种的组合。8.如权利要求2所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于:所述无人飞行器包括机体、驱动装置和蓄电池，驱动装置与中央处理单元的I/O接口连接。9.如权利要求8所述的一种防撞无人飞行器系统，其特征在于:所述驱动装置包括螺旋桨、无刷电机和电调；所述电调一端与无刷电机连接；另一端与中央处理单元的I/O接口连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种防撞无人飞行器系统，涉及无人飞行器技术领域。本实用新型包括无人飞行器、中央处理单元、地面控制单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块；所述无线通信模块包括机载部分和地面部分；所述中央处理单元、测距传感器、惯性传感器和无线通信模块机载部分均安装在无人飞行器上；所述无线通信模块地面部分安装在地面控制单元上；所述地面控制单元通过无线通信模块与无人飞行器建立连接，并控制无人飞行器飞行。本实用新型解决了现有技术中无人飞行器防撞系统结构复杂、制造成本高、安全性能低的问题。本实用新型制造成本低、结构简单、安全性能高。
【IPC分类】B64D45/00, G05D1/10
【公开号】CN205034349
【申请号】CN201520736039
【发明人】房之军, 胡小伟, 马方立, 裴峥, 孔明明
【申请人】西华大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年9月22日