一种多旋翼无人飞行器及遥测遥控方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无人飞行器技术领域，具体地说涉及一种多旋翼无人飞行器及遥测遥控方法。
【背景技术】
[0002]旋翼无人飞行器是一种先进的垂直起降微型自动驾驶无人飞行器系统，适用于消防、交通、公安警用技侦等部门，可全地形起降，搭载任务载荷，用于执行目标侦察、跟踪和实时情报收集等多种空中任务。
[0003]无人飞行器具有体积小巧、机动灵活、操作简单、维护便捷、携行方便、可靠性及性价比高等诸多优点，另外还具有全地形起降能力以及高度智能化，能以各种姿态飞行，如悬停、前飞、侧飞和倒飞等，具有固定翼无人机难以比拟的特殊使用价值。
[0004]现有的多旋翼无人飞行器，对定位信息的依赖性非常强，当定位信息异常时，无人飞行器就无法知道自己所处位置，导致飞行异常，有的甚至会出现掉落情况。另一方面，无人飞行器一般飞行高度较低，而城市上空建筑物较多，如果仅仅通过人为操作，很难有效解决避障问题，对环境的适应性较差。
【发明内容】
[0005]针对目前多旋翼无人飞行器在定位和避障方面的不足，本发明提供一种同时采用GPS与北斗系统获取定位信息，并采用存储历史定位信息的方法，最大程度保证无人飞行器定位信息正常，同时在定位信息异常时，采用读取历史定位信息的方法，保证飞行器在定位信息异常时可以按照历史轨迹返回到出发位置。本发明增加了雷达测距模块，实时检测无人飞行器与障碍物的距离，在达到一定告警范围时，通知飞控模块使无人飞行器处于悬停状态，有效避免无人飞行器遇到障碍物时发生意外事故。
[0006]为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是:
一种多旋翼无人飞行器，包括移动端10和终端20，移动端10安装在多旋翼无人飞行器上，终端20安装在地面接收站内:
所述的移动端10包括移动端中央处理器11、移动端定位模块12、移动端数传模块13、移动端存储模块14、云台控制模块15、飞控模块16和雷达测距模块17 ;其中，移动端中央处理器11分别与移动端定位模块12、移动端数传模块13、移动端存储模块14、云台控制模块15、飞控模块16、雷达测距模块17连接；移动端数传模块13、移动端存储模块14、和飞控模块16分别与移动端中央处理器11双向通信；移动端定位模块12、雷达测距模块17分别向移动端中央处理器11单向传输定位数据、雷达测距数据；云台控制模块15单向接收移动端中央处理器11的控制指令；
所述的终端20包括终端中央处理器21、终端数传模块22、终端数据转发模块23和终端存储器24 ;其中，终端数传模块22、终端数据转发模块23和终端存储器24分别与终端中央处理器21连接，并双向通信； 移动端中央处理器11与终端中央处理器21之间通过移动端数传模块13和终端数传模块22双向通信。
[0007]飞控模块16实时监测飞机的飞行姿态和飞行位置，并把信号传输给电子调速器，保持飞行器飞行的稳定性。
[0008]采用本发明所述多旋翼无人飞行器的遥测遥控方法，按如下步骤进行:
步骤一:由终端数传模块22将地面站设计的飞行轨迹信息通过无线信号发送给移动端的数传模块13，该飞行轨迹信息再经过移动端中央处理器11发送给飞控模块16，飞控模块16控制无人飞行器的飞行；
步骤二:由移动端中央处理器11接收移动端定位模块12的定位数据；
所述定位数据为多旋翼无人飞行器在每个时间点的经度信息X、玮度信息y、高度信息Z的集合，记为{xt yt Zt);其中，
U1 Y1 Z1)为多旋翼无人飞行器在第I个时间点的经度、玮度、高度信息；
(x2 Y2 z2)为多旋翼无人飞行器在第2个时间点的经度、玮度、高度信息；
以此类推，(xtl ytl ztl)为多旋翼无人飞行器在第t-1个时间点的的经度、玮度、高度信息；(xt yt zt)为多旋翼无人飞行器在第t个时间点的经度、玮度、高度信息；
相邻两个时间点的间隔取0.5至5.0秒；每个历史定位数据均存储在移动端存储模块
(14)中；
将第t个时间点的定位数据与第t-Ι个时间点的定位数据进行比较:
若 xt-xt !< 0.0002，且 y t-yt 丨< 0.00018，且 z t_zt 丨< 20 米，
即经度的差值不超过0.0002度，且玮度的差值不超过0.00018度，高度的差值不超过20米时，判定第t个时间点的定位数据属于正常范围，并将该第t个时间点的定位数据存入移动端存储模块14 ;
若x-xt ^ 0.0002，或y t-yt 0.00018，或z t-zt々20米;即经度的差值、玮度的差值、高度的差值中的任一个超出正常范围，均判定第t个时间点的定位数据发生了异常，也即认为多旋翼无人飞行器的飞行发生了异常；
由移动端中央处理器11将移动端存储模块14中第t-Ι个时间点的定位数据、第t-2
个时间点的定位数据、......第2个时间点的定位数据、第I个时间点的定位数据逐次读取并发送给飞控模块14，使飞控模块14控制无人飞行器按照原来的轨迹返回的出发地；步骤三:移动端中央处理器11将采集到的移动端定位模块12的定位数据、雷达测距模块17的障碍物距离数据通过移动端数传模块13发送至终端数传模块22，终端中央处理器21将这些数据通过终端数据转发模块23发送给地面站，地面人员实时了解无人飞行器的运行轨迹、运行状态；
步骤四:飞控模块16按照步骤一获得的飞行轨迹信息，控制无人飞行器完成飞行，降落至飞行轨迹信息中指定的坐标地点。
[0009]本发明的有益效果在于:
一、本数传方案具备GPS/北斗双冗余定位功能，同时存储历史定位信息的方法，最大程度保证无人飞行器定位信息正常，同时在定位信息异常时，采用读取历史定位信息的方法，保证飞行器在定位信息异常时可以按照历史轨迹返回到出发位置。
[0010]二、雷达测距模块，实时检测无人飞行器与障碍物的距离，在达到一定告警范围时，通知飞控模块使无人飞行器处于悬停状态，有效避免无人飞行器遇到障碍物时发生意外事故。
[0011]三、采用超远距离数传模块，有效保证数据的传输距离。
[0012]四、本数传方案所采用的电源宽范围，适用性好。
[0013]五、本数传方案采用云台控制相机的俯仰，有效增加摄像范围，并可以有效锁定摄像目标。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构框图。
【具体实施方式】
[0015]本发明提供一种同时采用GPS与北斗系统获取定位信息，并采用存储历史定位信息的方法，最大程度保证无人飞行器定位信息正常，同时在定位信息异常时，采用读取历史定位信息的方法，保证飞行器在定位信息异常时可以按照历史轨迹返回到出发位置。本发明增加了雷达测距模块，实时检测无人飞行器与障碍物的距离，在达到一定告警范围时，通知飞控模块使无人飞行器处于悬停状态，有效避免无人飞行器遇到障碍物时发生意外事故。
[0016]现结合【附图说明】详细说明本发明的结构特点。
[0017]参见图1，一种多旋翼无人飞行器，包括移动端10和终端20，移动端10安装在多旋翼无人飞行器上，终端20安装在地面接收站内:
所述的移动端10包括移动端中央处理器11、移动端定位模块12、移动端数传模块13、移动端存储模块14、云台控制模块15、飞控模块16和雷达测距模块17 ;其中，移动端中央处理器11分别与移动端定位模块12、移动端数传模块13、移动端存储模块14、云台控制模块15、飞控模块16、雷达测距模块17连接；移动端数传模块13、移动端存储模块14、和飞控模块16分别与移动端中央处理器11双向通信；移动端定位模块12、雷达测距模块17分别向移动端中央处理器11单向传输定位数据、雷达测距数据；云台控制模块15单向接收移动端中央处理器11的控制指令；
所述的终端20包括终端中央处理器21、终端数传模块22、终端数据转发模块23和终端存储器24 ;其中，终端数传模块22、终端数据转发模块23和终端存储器24分别与终端中央处理器21连接，并双向通信；
移动端中央处理器11与终端中央处理器21之间通过移动端数传模块13和终端数传模块22双向通信。
[0018]飞控模块16实时监测飞机的飞行姿态和飞行位置，并把信号传输给电子调速器，保持飞行器飞行的稳定性。
[0019]进一步说，定位模块12接收GPS卫星或北斗卫星发送过来的定位数据，并将定位数据传送给移动端中央处理器11。
[0020]进一步说，雷达测距模块17监测多旋翼无人飞行器的周围是否存在障碍物、以及该障碍物的距离；当雷达测距模块17监测到障碍物时，将检测到的障碍物距离信息发送给移动端中央处理器11 ; 由移动端中央处理器11对障碍物距离信息进行第一次避让判断:若达到预设在移动端10中的告警范围时，则向飞控模块16发送命令使多旋翼无人飞行器处于悬停状态，避免碰到障碍物，并等待终端20的控制指令；
若未达到预设在移动端10中的告警范围时，则多旋翼无人飞行器保持原有的飞行状态，并由移动端中央处理器11将检测到的障碍物距离信息