专利名称：无人机自动与遥控切换系统的制作方法
技术领域：
本发明是用于无人机在遥控飞行和自动控制飞行之间进行切换的装置，能够实现无人机从遥控飞行到自动控制飞行之间的无缝切换。主要应用在无人机飞行控制领域。
背景技术：
无人机的飞行控制主要有两种形式，即遥控飞行和自动控制飞行。以往的遥控与 自动控制切换系统仅是将遥控指令和自动飞行控制指令进行直接切换，而不考虑两者的差 异。如果自动控制指令和遥控指令差异较大，则无人机可能会从期望的平衡点进入另一个 飞行状态，严重时甚至可能发生坠机事故。因此，传统的遥控与自动控制切换系统安全性较 低，应用于无人机上可能产生隐患。本发明通过检测切换前的遥控指令信号，并以此为控制 的起点开始自动飞行控制，从而可以实现遥控飞行向自动控制飞行的无缝切换。因此，与传 统的遥控与自动控制切换系统相比，应用本发明的无人机具有安全、可靠和切换平稳的优 点ο
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于无人机遥控飞行与自动控制飞行无缝切换的系 统。本发明的特征在于，含有遥控接收机，遥控/自动控制切换系统和飞行控制计算 机。其中，遥控/自动控制切换系统由遥控指令检测模块和遥控/自动控制切换模块组成。 无人机遥控与自动控制切换系统的核心是一个CPLD或其他具备I/O选择的控制芯片，可以 选择遥控器接收机的遥控指令和飞行控制计算机的自控指令发送给舵机。遥控接收机将遥控人员的操纵指令输出到无人机遥控与自动控制切换系统，其 中，除了用于飞行控制的若干通道之外(简称遥控指令通道)，还设定了一个用于控制指令 切换的通道(简称切换指令通道)。遥控指令检测模块通过检测切换指令通道的信号，可以 判断当前是遥控飞行模态还是自动控制飞行模态。无人机遥控与自动控制切换系统由遥控指令检测模块和遥控/自动控制切换模 块组成。其中，遥控指令检测模块用于对各个飞行控制通道的遥控指令以及遥控/自动控 制切换指令进行检测和量化，并将检测得到的遥控指令传送给飞行控制计算机；遥控/自 动控制切换模块用于切换遥控和自动控制指令，并将其发送给无人机的舵机。在遥控飞行模态时，遥控/自动控制切换模块将遥控接收机输出的遥控飞行指令 直接传送给无人机的各个舵机，实现无人机的遥控飞行；在自动控制模态时，遥控/自动控 制切换模块将飞行控制计算机输出的自动飞行控制指令直接发送给无人机的各个舵机，实 现无人机的自动控制飞行；在遥控向自动控制切换时，遥控/自动控制切换模块将遥控控制指令切断，同时 将自动控制指令直接发送给无人机的各个舵机。飞行控制计算机根据最后得到的遥控指 令，以此作为平衡点并将其发送给飞行控制计算机。飞行控制计算机将平衡点记录下来，并以此作为飞行控制的起点。由于遥控人员可以在切换前将无人机保持在期望的平衡点，因 此无人机在控制切换之后将以这个期望的平衡点开始自动飞行控制，从而实现了遥控向自 动控制的无缝切换。 在自动控制向遥控切换时，遥控/自动控制切换模块将自动控制指令切换，同时 直接将遥控控制指令发送给无人机的各个舵机，从而可以立即实现遥控飞行。在每次遥控飞行向自动控制飞行切换完成后，飞行控制计算机将以新的平衡点作 为控制的起点。因此，如果某次切换完成后发现无人机未能以期望的平衡点开始进行工作， 只需重新进行一次遥控飞行向自动控制飞行的切换即可。
图1是无人机遥控和自动控制切换系统的原理框图。图1中，1.遥控器接收机，2.遥控/自动控制切换系统，3.飞行控制计算机，4.无 人机舵机，5.遥控指令检测模块，6.遥控/自动控制切换模块。
具体实施例方式在图1中，无人机遥控与自动控制切换系统含有遥控接收机(1)，遥控/自动控 制切换系统(2)和飞行控制计算机(3)。其中，遥控/自动控制切换系统(2)由遥控指令检 测模块(5)和遥控/自动控制切换模块(6)组成。遥控接收机(1)输出遥控飞行指令信号(简称“遥控指令”)和遥控/自动控制 切换指令(简称“切换指令”)，飞行控制计算机⑶输出自动飞行指令信号(简称“自控指 令”)。遥控/自动控制切换系统⑵用于根据“切换指令”实现对遥控指令和自控指令的 选择，并将选择后的指令发送给无人机的舵机4，实现对无人机的操纵。遥控指令检测模块(5)用于对切换指令以及各个飞行控制通道的遥控指令进行 检测和量化，并将检测结果传送给飞行控制计算机(2)，遥控/自动控制切换模块(6)用于 切换遥控和自动控制指令，并将其发送给无人机的舵机(4)。在遥控向自动控制切换时，飞行控制计算机(3)将遥控指令检测模块(5)最后发 送的遥控指令作为平衡点，以此为平衡点作为飞行控制的起点。同时，遥控/自动控制切换 模块(6)根据遥控指令检测模块(5)的检测结果选择飞行控制计算机(3)的自控指令发送 给舵机(4)，无人机随之从遥控飞行转换到自动控制飞行。由于遥控人员可以在切换前操纵 无人机进入期望的平衡点，因此无人机在控制切换之后将以该期望平衡点开始自动飞行控 制，从而实现了遥控向自动控制的无缝切换。 在自动控制向遥控切换时，遥控/自动控制切换模块(6)根据遥控指令检测模块 (5)的检测结果选择遥控接收机(1)的遥控指令发送给舵机(4)，无人机随之从自动控制飞 行转换到遥控飞行。
权利要求
无人机遥控与自动控制切换系统，其特征在于，含有遥控指令检测模块和控制切换模块，其中遥控指令检测模块用于对无人机各个飞行控制通道的遥控指令以及遥控/自动控制切换指令进行检测和量化，并将检测得到的遥控指令传送给飞行控制计算机，控制切换模块用于切换遥控和自动控制指令，并将其发送给无人机的各个舵机，其中在遥控向自动控制切换时，飞行控制计算机根据最后一个时间段内检测得到的遥控指令获得无人机飞行的平衡点，并在此平衡点的基础上进行自动飞行控制，同时控制切换模块将自动控制指令发送给各个舵机，从而实现了遥控向自动控制的无缝切换；在自动控制向遥控切换时，控制切换模块直接将自动控制指令切断，同时将遥控指令发送给各个舵机，从而实现操纵人员的遥控飞行，需要注意的是利用此控制切换系统，无人机可以在遥控飞行和自动控制飞行之间方便地切换。如果发现无人机切换到自动飞行控制后而不在平衡点附近飞行，只需重新再作一次遥控/自动控制飞行切换即可。
全文摘要
无人机遥控与自动控制切换系统属于无人机飞行控制领域，其特征在于，含有遥控指令检测模块和控制切换模块，其中，遥控指令检测模块用于对无人机各个飞行控制通道的遥控指令以及遥控/自动控制切换指令进行检测和量化，并将检测得到的遥控指令传送给飞行控制计算机，控制切换模块用于切换遥控和自动控制指令，并将其发送给无人机的各个舵机。在遥控向自动控制切换时，飞行控制计算机以最后得到的遥控指令作为控制的平衡点，并在此基础上进行飞行控制，从而可以实现遥控向自动控制的无缝切换。
文档编号G05B19/04GK101807051SQ20101010060
公开日2010年8月18日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者屠展, 朱纪洪, 王冠林 申请人:清华大学