[發明專利]無人駕駛直升機

無效

• 申請號: 200680010444.7
• 申請日: 2006-03-28
• 公開（公告）號: CN101151188A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 中村克
• 申請（專利權）人: 雅馬哈發動機株式會社
• 主分類號: B64D45/00
• 分類號: B64D45/00;B64D43/00
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 趙飛

技術領域

本發明涉及用于通過自主控制進行編程飛行的無人駕駛直升機，具體涉及使用并安裝GPS傳感器以檢測無人駕駛直升機的位置的方法。

背景技術

通常，利用安裝在直升機上的電影攝像機或照相機來從空中對影像進行拍攝。特別是在近年來，這種攝像機被安裝在無人駕駛直升機上(JP-A-2002-166893)，該無人駕駛直升機通過利用無線電控制器等從地面上進行遙控來飛行或根據預編程路線(即編程飛行)飛行。因此，在有人駕駛直升機不能飛行的區域采用上述航空拍攝。

通常，無人駕駛直升機的機身的姿態角容易受到風或其他因素的影響。此外，因為結構原因，在轉向時飛行期間的姿態角會產生劇烈的變化。主要通過安裝在機身上各種不同類型的伺服電機來控制無人駕駛直升機的姿態角，以改變主旋翼的軸的傾角以及主旋翼及尾旋翼的葉片的傾角。此外，如果這種類型的無人駕駛直升機例如遭遇較強的側風，則當前的飛行路線會急劇偏離預期的飛行路線。因此存在自主控制需要耗費較長時間來修正飛行路線的情況。

為了從地面獲知機身或飛行的這種狀態并適當地控制直升機，設置通信裝置以在直升機的機身與地面基站之間傳遞數據。機身的上述狀態包括用于控制機身姿態角的伺服電機的工作狀態、發動機的工作狀態、用于檢測機身的傾角以及發動機轉速的各種類型傳感器的工作狀態、以及安裝在機身上的電池的使用狀態等。另一方面，上述飛行的狀態包括例如無人駕駛直升機飛行的方向、高度以及位置等與飛行路線相關的當前狀態、以及顯示GPS裝置是否正常工作的GPS裝置的工作狀態等。飛行器的狀態以及飛行的狀態等的數據從機身被傳遞至陸地基端，并被顯示在設置在地面基站內的個人電腦的監控器屏幕上。

用于通過自主控制進行編程飛行的一種最重要的傳感器是GPS。這是因為，對于無人駕駛直升機而言，精確地檢測直升機的當前位置以通過精確地遵循預定路線來進行飛行非常重要。

近年來，GPS(全球定位系統)因車載導航系統的普及而被熟知。GPS利用從繞地球在環形軌道(空中約20,000km)上運動的24個GPS衛星(四個衛星布置在六條軌道的每一條上)發送的信息。該系統用于獲得使用者的當前位置(緯度、經度以及海撥)、速度以及時間。

GPS所使用的無線電波是高頻波(1.5GHz)，因此其特性與光的特性類似。因此，如果在上述衛星與設置至無人駕駛直升機的GPS天線之間的空間中存在金屬物體、建筑物、山麓、機器、人或鳥等，可能會劣化位置的精度，或者可能不能接收到無線電波。此外，因此GPS衛星由美國國防部控制，故在國家緊急狀態的情況下其使用可能會受到限制。

如圖9所示，存在兩種類型的定位系統用以利用GPS來檢測位置。第一種定位系統是單GPS?101，其僅利用來自GPS衛星的信號進行單單獨定位100。第二種定位系統是相對定位110，其包括用于從GPS衛星接收信息并通過無線電發送該信息的地面上的基站，以及諸如車輛、船只以及飛行器的運動物體。上述運動物體從GPS衛星接收信號并從基站接收無線電數據，并通過計算來提高定位精度。

上述相對定位的方法包括差分GPS(以下稱為DGPS)111(其較廉價，具有相對較高的精度，并可在遠離基站的位置使用)以及實時運動GPS(以下稱為RTK-GPS)112(其具有較高的精度)。

單GPS?101具有GPS接收器以及天線。GPS接收器測量通過無線電波(載波)從衛星發送的編碼的傳播時間以計算位置。GPS接收器較廉價并且結構簡單。此外，GPS接收器可有利地以高速進行計算以進行控制。但是，因為定位精度取決于從衛星對無線電波的接收精度，故GPS接收器的定位精度包含約15m至100m的誤差。

DGPS?111包括基站(其設置至地面上已經精確測量位置的地點)以及運動站(其設置在諸如車輛、船只以及飛行器的運動單元中)。基站測量通過無線電波(載波)從衛星發送的編碼的傳播時間，并計算基站的位置。此外，基站還將已知的位置數據與通過計算獲得的位置數據進行比較，并獲得諸如GPS信號的誤差率等修正數據。

基站通過無線電波向運動站發送修正數據。就上述無線電波而言，通常對于車載導航系統使用FM廣播波。但是，可使用無線電波的各種不同頻率及類型。這種運動站使用修正數據來進行計算以基于從衛星接收的信號來對僅通過運動站測量到的數據進行修正。因此，可獲得當前位置。根據DGPS?111，可以在相對廉價及簡單的系統中以比單GPS更高的精度對運動單元的位置進行檢測。