[發(fā)明專利]一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910243726.7
• 申請日: 2009-12-23
• 公開（公告）號: CN101710243A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春輝;熊小軍;曾國奇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 官漢增

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無人機(jī)遙控系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法。

背景技術(shù)

無人機(jī)是一種有動(dòng)力、可控制、能攜帶多種任務(wù)設(shè)備、執(zhí)行多種作戰(zhàn)任務(wù)并能重復(fù)使用的無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)飛行器。無人機(jī)在飛行中存在地面遙控飛行和自主飛行兩種形式，當(dāng)執(zhí)行地面遙控飛行時(shí)，需要地面操縱人員的參與，一般利用指揮控制車的車內(nèi)遙控(包括軟件面板和硬件面板)和車外遙控器協(xié)同的方式。在中高空飛行階段，無人機(jī)飛行環(huán)境和飛行速度相對穩(wěn)定因而一般使用車內(nèi)的硬件面板和軟件面板進(jìn)行遙控；而起飛和降落階段對遙控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性要求較高，因此一般地面操縱人員通過觀察無人機(jī)的狀態(tài)利用車外遙控器來遙控?zé)o人機(jī)。無論采取何種遙控方式，地面站都需在各種操縱狀態(tài)處理成有效的遙控指令后，再經(jīng)指令編碼器形成規(guī)定格式的遙控幀上傳至無人機(jī)。

遙控指令是地面站控制無人機(jī)及其有效載荷運(yùn)作的一種命令。它是一種即時(shí)指令，即機(jī)載的指令譯碼器譯出指令后立即送至機(jī)載各設(shè)備執(zhí)行。遙控指令包括開關(guān)和比例指令兩種，開關(guān)指令是為了改變無人機(jī)狀態(tài)而設(shè)置，如開車、關(guān)車、自主/遙控切換等，在遙控幀中某一路開關(guān)指令通常以離散化單比特?cái)?shù)字0和1表示；而比例指令則用于精確地控制無人機(jī)姿態(tài)，如俯仰、橫滾和航向等，在遙控幀中某一路比例指令通常以量化的單字節(jié)范圍在0x00至0xFF之間的數(shù)字表示。

圖1為兼容多種遙控方式的無人機(jī)遙控系統(tǒng)簡化硬件構(gòu)架。如圖1所示，在實(shí)際飛行時(shí)操縱人員可以選擇通過車內(nèi)遙控模塊1、車外遙控模塊2或運(yùn)行于遙控處理計(jì)算機(jī)3之上的軟件遙控模塊4這三種方式來實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的遙控。遙控處理計(jì)算機(jī)3實(shí)現(xiàn)對三種遙控指令的統(tǒng)一處理和遙控方式的統(tǒng)一管理，其中車內(nèi)遙控模塊1和車外遙控模塊2為機(jī)械電子設(shè)備，產(chǎn)生的比例指令和開關(guān)指令首先以數(shù)字信號的形式被信號處理計(jì)算機(jī)5采集，信號處理計(jì)算機(jī)5將一定格式的車內(nèi)和車外指令幀以特定周期分別上傳至遙控處理計(jì)算機(jī)3，其接口方式一般為異步串行接口；軟件遙控模塊4由于其實(shí)現(xiàn)方式的局限，只能以軟件按鈕的方式實(shí)現(xiàn)開關(guān)指令，被遙控處理計(jì)算機(jī)3的相關(guān)模塊采集和處理。遙控處理計(jì)算機(jī)3根據(jù)需要選擇一種或兩種遙控方式的比例指令和開關(guān)指令，發(fā)送至指令編碼器6形成遙控幀經(jīng)測控收發(fā)裝置7發(fā)送至無人機(jī)8。

實(shí)現(xiàn)無人機(jī)控制的軟件遙控模塊、車內(nèi)遙控模塊和車外遙控模塊一般由三個(gè)不同的地面人員操縱，并且三種遙控方式適用的情況略有不同。車內(nèi)遙控模塊以軟件按鈕方式實(shí)現(xiàn)開關(guān)指令，操縱簡便，因而通常作為產(chǎn)生開關(guān)指令的主要方式；車內(nèi)遙控模塊通常為固定于指揮控制車上的機(jī)柜硬件面板，穩(wěn)定性較好，產(chǎn)生的比例指令零點(diǎn)和變化范圍穩(wěn)定且線性度好，因而作為發(fā)送比例指令的主要方式。另外車內(nèi)遙控模塊由于采用硬件方式，產(chǎn)生的開關(guān)指令可以作為突發(fā)情況，例如遙控處理計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)由于震動(dòng)而斷開連接時(shí)開關(guān)指令的備份；車外遙控采用便攜式的小型機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)，機(jī)動(dòng)性好，可由操縱人員攜帶并作用于車外一定范圍，因而適用于車內(nèi)遙控和軟件遙控的操縱人員視野受限的情況，一般為無人機(jī)起飛降落地點(diǎn)不在指揮控制車視野范圍之內(nèi)、起飛降落地點(diǎn)路面不平整或雨霧天氣等。

在無人機(jī)實(shí)際遙控飛行中，外界突發(fā)情況難以避免，三種遙控方式之間的配合和切換對于安全的遙控飛行非常重要，這就涉及遙控方式選擇方法的設(shè)計(jì)問題。而現(xiàn)有的遙控方式的選擇方法存在如下缺陷：

1、遙控方式切換過于死板，部分系統(tǒng)采取初始飛行時(shí)的遙控方式即為全飛行的遙控方式的策略，飛行過程中不能切換，遙控系統(tǒng)適應(yīng)能力弱；

2、三種遙控方式兼容性差，即雖然遙控方式可以進(jìn)行隨時(shí)切換，但遙控處理計(jì)算機(jī)的判斷策略混亂，造成“切換有效而遙控?zé)o效”的情況，易引發(fā)重大責(zé)任事故；

3、車內(nèi)、車外和軟件遙控的比例和開關(guān)指令不能組合，當(dāng)前宜采用的遙控方式比例或開關(guān)指令的一種發(fā)生故障時(shí)，不能由其他遙控方式的比例或開關(guān)指令代替；

4、遙控模塊的防誤操作設(shè)計(jì)差，尤其對于部分關(guān)鍵開關(guān)指令而言，當(dāng)兩種需要互相切換的遙控方式的開關(guān)指令相反時(shí)，一旦切換即造成誤操作，而且系統(tǒng)在遙控方式發(fā)生故障時(shí)無提示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法，該方法在不改變無人機(jī)地面指揮控制車硬件構(gòu)架的前提下，設(shè)計(jì)一種能夠兼容多種遙控方式的遙控信號處理系統(tǒng)，針對不同的飛行環(huán)境提出三種應(yīng)用模式：自動(dòng)模式、固定模式和復(fù)合模式，并在各應(yīng)用模式中制定了遙控方式優(yōu)先級的選擇策略，實(shí)現(xiàn)了遙控方式的有效切換和指令的有效組合，避免了多種遙控方式共存時(shí)潛在的沖突。

一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一、構(gòu)建遙控信號處理系統(tǒng)；