带有双CPU的无人机智能地面站和控制无人机的方法与流程

文档序号:11544650阅读:364来源:国知局

本发明涉及到一种无人机智能地面站,特别涉及到带有双cpu的无人机智能地面站以及利用带有双cpu的无人机智能地面站控制无人机的方法。



背景技术:

无人机作为一种性能优越的空中平台,最早用于军事领域。但随着技术的发展和变革,无人机开始在民用领域迅速发展。

无人机主要是通过地面遥控或gps飞控来实现各项作业。无人机作业与传统作业相比,具有作业精准、高效环保等特点,可以节省大量的人力成本。

目前国内无人机作业普遍采用航模遥控器手动控制,其方式是由无人机操作人员(飞手)通过遥控器控制无人机的起降以及一系列动作,这要求飞手必须经过专业训练,且在操控飞机时需要精力高度集中,实时关注周围环境以及无人机的状态,不能有半点懈怠。而且无人机飞行一旦超出视线范围,操控就难以进行,很容易导致无人机坠毁或,并造成巨大的经济损失和安全问题。

无人机坠毁或失联责任认证问题。这是为无人机减少损失迫切需要解决的问题,也是行业安全飞行的需求。现有的无人机地面站,只是采集无人机的飞行轨迹,无法获知飞手的操作动作,这样一旦无人机坠毁或失联时,责任无法确定是否是飞手操作失误还是其它问题。



技术实现要素:

所要解决的技术问题:

现有的无人机智能地面站不能得知飞手的控制动作,在无人机出问题时,无法确定责任。同时1个cpu要同时接收数据、记录数据,分析数据,发送指令给无人机等工作,使无人机遥控器通过cpu控制无人机时,指令上有延迟。

技术方案:

为了解决以上问题,本发明提供了一种带有双cpu的无人机智能地面站,包括第一cpu,还包括第二cpu、分路复用器,所述的分路复用器一端连接第一cpu和第二cpu,另一端连接数传模块,无人机遥控器连接到第二cpu上,无人机通过数传模块和第一cpu连接。

所述的第一cpu为非实时系统,所述第二cpu为实时系统。

在无人机遥控器和第二cpu之间设置有教练口,无人机遥控器的操作指令信息通过教练口传输到第二cpu。

所述教练接口通过ppm协议或sbus协议接收无人机操作指令信息。

所述无人机的行为数据包括实际运行轨迹、飞行速度、高度、姿态等信息。

本发明还提供了带有双cpu的无人机智能地面站控制无人机的方法,包括三种模式,自动模式、半自动模式、手动模式。

所述自动模式为:无人机智能地面站将预先设置好的任务路线、飞行速度由第一cpu通过数传模块发给无人机,无人机上通过数传模块接收后执行任务,同时无人机将实际运行轨迹、飞行速度、高度、姿态、喷幅、流量等信息又通过数传据模块传输到第一cpu第一cpu记录保存。

在所述的半自动模式下,无人机智能地面站的第一cpu对接收到的无人机遥控器的操作指令预先设置,飞手操纵无人机遥控器,第二cpu采集到所有的操作指令信息传输到第一cpu,第一cpu根据无人机遥控器的行为对应的预先设置,通过数传模块发送指令给无人机,同时无人机将实际运行轨迹、飞行速度、高度、姿态等信息通过数传模块传输到无人机智能地面站的第一cpu。

在所述的手动模式下,飞手操纵无人机遥控器,所有的操作指令信息传输到第二cpu,第二cpu将操作指令通过数传模块发送给无人机,无人机按照操作指令飞行,同时第二cpu将无人机遥控器的所有操作指令发送到第一cpu,第一cpu将所有操作指令记录保存,无人机将实际运行轨迹、飞行速度、高度、姿态、喷幅、流量等信息通过数传模块传输到第一cpu,第一cpu记录保存。

有益效果

本发明提供的带有双cpu的无人机智能地面站可以将飞手的操作实时记录下来,或者在某些紧急情况屏蔽飞手的错误操作,来保证无人机和人的安全,本发明提供的带有双cpu的无人机智能地面站提供的采用双cpu架构来最大限度的减少信号延迟。

附图说明

图1为本发明的结构示意。

具体实施方式

下面通过附图和实施例来对本发明进行详细说明。

如图1所示,一种带有双cpu的无人机智能地面站,包括第一cpu,还包括第二cpu、分路复用器,所述的分路复用器一端连接第一cpu和第二cpu,另一端连接数传模块,无人机遥控器连接到第二cpu上,无人机通过数传模块和第一cpu连接。

从图中可以看出,有两个cpu,第一cpu和第二cpu,通过分路复用器,第一cpu和第二cpu都可以通过数传模块和无人机进行数据传输,其中第二cpu是单向通过数传模块向无人机,第一cpu和无人机之间通过数传模块进行双向数据传输。

第一cpu采用非实时系统,而第一cpu要同时接收数据、记录数据,分析数据等工作,在第一cpu的工作状态下,从无人机遥控器做出控制行为到第一cpu发送行为数据到无人机就存在一个延时,由于这个延时的存在,会导致突发情况下,飞手虽然及时反应,作为紧急措施,但指令到达无人机时,已经导致事故,所以尽管延时无法避免,但缩小延时有着很重要的意义。

增设了分路复用器。在这种结构下,第二cpu在收到无人机遥控器行为数据的情况下通过分时复用器直接通过数传模块传输到无人机,这样不需要再通过第一cpu通过数传模块到无人机,减少了延时,信号转发的延迟可以控制在5ms以内,完全不会影响到飞手的操控体验。

第二cpu的任务简单,因此不需要操作系统层,处理代码直接访问硬件,从而保证响应的实时性。在本专利中第二cpu采用实时系统。只负责传送数据到第一cpu和发送行为数据信号到无人机。

进一步的优化,在无人机地面站上增设了教练口,教练口和无人机遥控器连接,采集无人机遥控器的行为数据发送到第二cpu。

所述教练接口在通过来ppm协议或sbus协议接收无人机遥控器行为数据。

ppm即脉冲位置调剂,在上个世纪,航模邻域中主要使用这种信号作为遥控器的主要无线通信协议,后来被用于教练线和模拟器。该信号使用多个脉冲作为一组,并以组为单位周期性发送,通过组内各个脉冲之间的宽度来传输相应通道的舵机控制信息。每个通道信号脉宽0~2ms,变化范围为1~2ms之间。1帧ppm信号长度为20ms,理论上最多可以有10个通道,但是同步脉冲也需要时间,模型遥控器最多9个通道。

sbus即智能总线,该协议有两个特点:一个是数字化,一个是总线化。数字化是指协议使用现有数字通信接口作为通信的硬件协议,使用专用的软件协议,这使得该设备非常适合在单片机系统中使用,也就是说适合与飞控链接。另外在其硬件协议中使用了数据校验增加抗干扰能力。总线化指的是一个数字接口可以链接多个设备,这些设备通过hub与一个s.bus总线连接,并能够得到各自的控制信息。

本发明还提供了带有双cpu的无人机智能地面站控制无人机的方法,有三种模式,分别为自动模式、半自动模式和手动模式。

在自动模式下,由于无人机智能地面站将预先设置好的任务路线、飞行速度,所以通过第一cpu直接将操作指令通过数传模块发送到无人机,无人机将实际运行轨迹、飞行速度、高度、姿态、喷幅、流量等信息通过数传模块发送到第一cpu,由第一cpu记录保存和分析。在自动模式下,只是第一cpu工作。

在半自动模式下,无人机智能地面站的第一cpu对接收到的无人机遥控器的操作指令预先设置,所以半自动模式还是由第一cpu发送从第二cpu处接收到操作指令,按照对应的预先设置的指令通过数传模块传送到无人机,无人机按照对应的预先设置的指令进行飞行,无人机将实际运行轨迹、飞行速度、高度、姿态、喷幅、流量等信息通过数传模块发送到第一cpu,由第一cpu记录保存和分析。

半自动模式和其它模式相比不同的是,无人机智能地面站对无人机遥控器的操作动作进行预设,比如,操作手柄控制飞机向左飞一定距离,操作手柄,到达一定距离后,松开,这样存在一问题,不能精确的操作,智能地面站通过|cpu对左飞的动作进行预设,手柄向左动一下,无人机向左移动确定的距离,这样就能够精确的控制。

无人机的半自动模式主要是由飞机上的飞控和遥控器联合控制,事先将一些预设参数包括地块测绘信息、无人机飞行速度、高度、流量、喷幅等,这些预设参数发送到飞控,由飞手去控制。无人机遥控器在作业过程中只需要向前推杆喷洒,向右推杆一下即可。期间飞控会回传无人机植保的状态信息。

在手动模式下,手动模式下,飞手操纵无人机遥控器,所有的操作指令信息传输到第二cpu,第二cpu将操作指令通过数传模块发送给无人机,无人机按照操作指令飞行,同时第二cpu将无人机遥控器的所有操作指令发送到第一cpu,第一cpu将所有操作指令记录保存,无人机将实际运行轨迹、飞行速度、高度、姿态信息通过数传模块传输到第一cpu,第一cpu记录保存。

在手动模式下,是由第二cpu通过分路复用器和数传模块向无人机发送操作指令。这样不需要再通过第一cpu通过数传模块到无人机,减少了延时,信号转发的延迟可以控制在5ms以内。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上,但它们并不是用来限定本发明的,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明之精神和范围内,自当可作各种变化或润饰,因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

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