一种无人机的辅助定高系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种无人机的辅助定高系统，包括一根或两根柔性条状件、两个感应信号发射器、一个感应信号接收器、一个主控模块以及一个飞控系统；柔性条状件连接在无人机飞行器上并向重力方向下垂，两个感应信号发射器安装在柔性条状件上，感应信号接收器、主控模块、飞控系统安装在无人机飞行器的机身处，感应信号发射器和感应信号接收器之间通过有线或无线连接，主控模块与感应信号接收器以及飞控系统电连接，飞控系统的多个输出通道分别连接并控制无人机的各动力系统。本实用新型可以使无人机自动保持在限定高度范围，在植保领域，可以提高农药喷洒精准度，提高喷洒均匀度，提高农药利用率。本实用新型同样适用于任何需要低空非精确定高的场合。
【专利说明】
一种无人机的辅助定高系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及无人机领域，具体涉及一种通过对物体的感应定位飞行高度并控制飞行高度的无人机辅助定高系统，特别适用于植保领域。
【背景技术】
[0002]近年来随着无人机技术的快速发展，使得无人机技术应用于各个领域。其中无人机在农业航空领域发挥了重要作用，典型的案例就是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机(简称植保无人机)。采用植保无人机低空喷洒农药，具有操作简单、喷洒均匀、用药量少、效率高、便于信息化管理等特点。
[0003]目前的植保无人机在喷洒农药时，需要专业的飞行控制者来操控，并且由于农田地面高低不平导致农作物高度不一致，需要控制者调整油门来使得无人机距农作物的高度保持一致，从而达到药物喷洒均匀的要求。飞行控制者在操控无人机作业过程中，仅靠目测来控制油门的幅度，这对专业人员的技术要求非常高，控制精度低，同时也无法使得无人机得到广泛使用。
[0004]中国专利CN201520139322.4曾提出过一种基于植保无人机超声波可控定高作业系统，其工作原理是通过超声波探测器测量无人机距地面的高度数据，通过视频字符叠加输送到监视器给操作员提供判断。其信号和接收机信号同时接入单片机内，由单片机控制做判断输出信号，内设定可变的高度的指令，和定高开启指令并由遥控器的一个附属通道开关执行，最后由单片机把所有高度信号提供给飞控系统，由飞控系统调节动力，实现植保无人机的超声波可控定高，使得植保无人机实现自我调节并可以实现可控高度。
[0005]上述方案是在无人机的GPS定高系统之外增加了一套超声波定高系统，虽然可以克服现有的植保无人机无法自动定高的缺陷，但采用超声波定高技术难度较大、设备结构较复杂，需要在无人机上安装单片机、接收机、超声波探测器等多种电子设备，整个平台的实现成本较高，并且由于设备繁多、超声波测距的算法也较为复杂，这种超声波定高系统的工作的稳定性和效率也存在疑问。
【实用新型内容】
[0006]为了解决上述问题，
【申请人】经过研究改进，现提供一种无人机的辅助定高系统，可以作为无人机现有的GPS定高系统的辅助，用于植保领域以及任何需要低空非精确定高的使用环境。
[0007]本实用新型的技术方案如下:
[0008]—种无人机的辅助定高系统，所述系统包括一根或两根柔性条状件、两个感应信号发射器、一个感应信号接收器、一个主控模块以及一个飞控系统;所述柔性条状件连接在无人机飞行器上并向重力方向下垂，所述两个感应信号发射器安装在柔性条状件上，所述感应信号接收器、主控模块、飞控系统安装在无人机飞行器的机身处，所述感应信号发射器和感应信号接收器之间通过有线或无线连接，所述主控模块与感应信号接收器以及飞控系统电连接，所述飞控系统的多个输出通道分别连接并控制无人机的各动力系统。
[0009]进一步的，所述柔性条状件为软棒、软管或者软带结构。
[0010]进一步的，所述柔性条状件的长度可调并可拆卸。
[0011]进一步的，所述感应信号发射器能精确感知周边物体，在接近物体或触碰到物体时发出信号。
[0012]进一步的，所述柔性条状件的数量为两根，两根柔性条状件的长度不同，所述两个感应信号发射器分别安装在两个柔性条状件的下端部。
[0013]进一步的，所述柔性条状件的数量为一根，所述两个感应信号发射器分别设置在所述柔性条状件上的不同位置，并保持一定距离。
[0014]本实用新型的有益技术效果是:
[0015]本实用新型可应用在农用植保无人机领域，在植保无人机的支撑臂上设置柔性条状件，在柔性条状件上不同位置安装两个感应信号发射器。当植保机工作时，要求位置较低的感应信号发射器接近或者碰到农作物，位置较高的感应信号发射器不接近或者碰到农作物，从而实现无人机的自动定高。
[0016]本实用新型无需飞行控制者人为操控植保无人机，避免因地势不平而盲目人为调节，造成多喷或漏喷，使得植保无人机保持与农作物的高度一致，无需人工干预和调整，提高农作物的药物的喷洒精准度，提高喷洒均匀度，提高农药利用率。
[0017]与现有的超声波定高方式相比，本实用新型无人机采用对物体的感应的方式实现定高，简单易行，系统结构简单，可靠性高，易于维护，成本低廉，十分实用，有利于应用到实际中以及大规模的生产与推广。
[0018]本实用新型可以作为无人机现有的GPS定高系统的辅助，但由于其对高度的反应较之GPS定高系统更为迅速，因此该辅助定高系统的调控的优先级高于GPS定高系统。本实用新型不但适用于植保领域，也可以适用于任何需要低空非精确定高的场合。
[0019]本实用新型的优点将在下面【具体实施方式】部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型一种实施例的结构图。
[0021 ]图2是本实用新型一种实施例的电路框图。
[0022]图3是本实用新型的定高原理示意图(第一状态)。
[0023]图4是本实用新型的定高原理示意图(第二状态)。
[0024]图5是本实用新型的定高原理示意图(第三状态)。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步说明。
[0026]请参见图1，本实用新型是一种无人机的辅助定高系统，其安装在载体-无人机上，此无人机可以是旋翼飞行器也可以是固定翼飞行器。在图1的实施例中，其载体为一旋翼无人机，当然本实用新型的载体并不局限于此，本实用新型也可安装在固定翼无人机上。
[0027]图1所示实施例中的旋翼无人机包括机身1、支撑臂2和旋翼动力系统3。支撑臂2连接在机身I周围，旋翼动力系统3安装在每个支撑臂2上。支撑臂2、旋翼动力系统3可以为4组、6组或8组，本实用新型所给出的实施例中为6旋翼机型，各组支撑臂2、旋翼动力系统3均匀分布在机身I周围。旋翼的动力系统可以是内燃机、电动机、涵道发动机、喷气发动机或火箭发动机。
[0028]图1所示实施例中的辅助定高系统包括两条长度不同的柔性条状件-第一柔性条状件5-1和第二柔性条状件5-2、两个感应信号发射器-第一感应信号发射器6-1和第二感应信号发射器6-2、一个感应信号接收器7、一个主控模块8以及一个飞控系统4。第一柔性条状件5-1、第二柔性条状件5-2可以为橡胶、织物、塑料材质的软棒、软空心管或者软带结构，其长度可调并可拆卸，两者的一端分别连接在旋翼无人机的两个不同的支撑臂2的下方。第一感应信号发射器6-1和第二感应信号发射器6-2分别安装在第一柔性条状件5-1和第二柔性条状件5-2的另一端。在其他实施例中，也可将第一柔性条状件5-1和第二柔性条状件5-2设置在同一支撑臂2的下方;或者也可以只采用一根柔性条状件，而将第一感应信号发射器6-1和第二感应信号发射器6-2分别设置在同一条柔性条状件上的不同高度位置，一上一下设置。感应信号接收器7、主控模块8、飞控系统4安装在机身I上方或者内部，本实用新型所给出的实施例中是安装在机身I的内部。
[0029]飞控系统4、感应信号接收器7、主控模块8在图1中由于是安装在机身I内部，在飞机外部不可见，其电路连接关系见图2。
[0030]请参见图2，第一感应信号发射器6-1、第二感应信号发射器6-2与感应信号接收器7之间通过有线或者无线连接，主控模块8与感应信号接收器7、飞控系统4电连接。飞控系统4的多个输出通道分别连接并控制各旋翼动力系统3的工作。
[0031]请参见图3?图5，以本实用新型在植保无人机上的应用为例，本实用新型的定高原理如下:
[0032]若将本实用新型作为植保机使用，需在机身I内部或者下方安装药箱，在药箱上设置加药口、喷洒装置。
[0033]首先，根据不同植被、不同药剂的施药高度要求，将第一柔性条状件5-1和第二柔性条状件5-2对长度分别调整为LI和L2(L1>L2)，使规定的施药高度在LI和L2之间。
[0034]第一感应信号发射器6-1、第二感应信号发射器6-2是与物体接触或者接近至某一设定的距离(例如Icm)时发出信号、不与物体接触或者接近时不发出信号的装置。
[0035]在图3状态，第一感应信号发射器6-1接触到植被，而第二感应信号发射器6-2未接触到植被。因此，感应信号接收器7接收到第一感应信号发射器6-1发出的信号，而未接收到第二感应信号发射器6-2发出的信号。感应信号接收器7将此信号送至主控模块8，主控模块8通过预定程序得知此时无人机的距离植被顶端表面的飞行高度在LI和L2之间，此高度满足要求，该植保机高度维持不变，可进行施药。
[0036]在图4状态，第一感应信号发射器6-1、第二感应信号发射器6-2均接触到了植被。因此，感应信号接收器7接收到第一感应信号发射器6-1和第二感应信号发射器6-2发出的信号。感应信号接收器7将此信号送至主控模块8，主控模块8通过预定程序得知此时无人机的距离植被顶端表面的飞行高度小于L2，高度过低，从而控制飞控系统4的多个输出通道控制各旋翼动力系统3的工作，提升该植保机的飞行高度，直到图3状态。
[0037]在图5状态，第一感应信号发射器6-1、第二感应信号发射器6-2均未接触到植被。因此，感应信号接收器7未接收到第一感应信号发射器6-1、第二感应信号发射器6-2发出的碰触信号。感应信号接收器7此时无信号送至主控模块8，主控模块8通过预定程序得知此时无人机的距离植被顶端表面的飞行高度大于LI，高度过高，从而控制飞控系统4的多个输出通道控制各旋翼动力系统3的工作，降低该植保机的飞行高度，直到图3状态。
[0038]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种无人机的辅助定高系统，其特征在于:所述系统包括一根或两根柔性条状件、两个感应信号发射器、一个感应信号接收器、一个主控模块以及一个飞控系统;所述柔性条状件连接在无人机飞行器上并向重力方向下垂，所述两个感应信号发射器安装在柔性条状件上，所述感应信号接收器、主控模块、飞控系统安装在无人机飞行器的机身处，所述感应信号发射器和感应信号接收器之间通过有线或无线连接，所述主控模块与感应信号接收器以及飞控系统电连接，所述飞控系统的多个输出通道分别连接并控制无人机的各动力系统。2.根据权利要求1所述的无人机的辅助定高系统，其特征在于:所述柔性条状件为软棒、软管或者软带结构。3.根据权利要求1所述的无人机的辅助定高系统，其特征在于:所述柔性条状件的长度可调并可拆卸。4.根据权利要求1所述的无人机的辅助定高系统，其特征在于:所述感应信号发射器能精确感知周边物体，在接近物体或触碰到物体时发出信号。5.根据权利要求1所述的无人机的辅助定高系统，其特征在于:所述柔性条状件的数量为两根，两根柔性条状件的长度不同，所述两个感应信号发射器分别安装在两个柔性条状件的下端部。6.根据权利要求1所述的无人机的辅助定高系统，其特征在于:所述柔性条状件的数量为一根，所述两个感应信号发射器分别设置在所述柔性条状件上的不同位置，并保持一定距离。
【文档编号】B64D47/00GK205469857SQ201620272007
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】陈乐春
【申请人】江苏数字鹰科技发展有限公司