[發明專利]小型無人飛行器用雙向切換系統

無效

• 申請號: 201110457863.8
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102508447A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 唐勝景;楊盛毅;楊貫通;郭杰;劉超;宋祥
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;李愛英

1.一種小型無人飛行器用雙向切換系統，其特征在于，包括遙控接收機、飛行管理模塊、飛行控制模塊、切換電路和射頻發射/接收機，其中：

該切換系統各組成部分的連接關系為：

遙控接收機分別與切換電路、飛行管理模塊連接，飛行管理模塊分別與射頻發射/接收機、切換電路、飛行控制模塊連接，飛行控制模塊通過切換電路與飛行器的舵機連接；

該切換系統各組成部分的功能為：

遙控接收機，用于接收來自遙控系統的遙控飛行指令和遙控切換請求指令，并發送遙控飛行指令至切換電路，發送遙控切換請求指令至飛行管理模塊；

射頻發射/接收機，用于地面站系統與飛行管理模塊之間進行信息交互；

切換電路，用于接收所述飛行管理模塊的切換指令并根據該切換指令進行內部電路切換，接收來自所述遙控接收機的遙控飛行指令和來自所述飛行控制模塊的自動飛行指令，并根據內部電路切換結果選擇自動飛行指令和遙控飛行指令之一轉換為飛行控制信號并傳送至舵機；

飛行管理模塊的功能包括：

當通過射頻發射/接收機接收到來自地面站系統的射頻切換請求指令，或接收到來自遙控接收機的遙控切換請求指令時，飛行管理模塊根據飛行控制模塊發來的飛行器當前飛行狀態，采用預設的判斷規則進行切換時機決策，并在決定的切換時機發送切換指令至切換電路以進行工作方式切換，通知飛行控制模塊向切換電路提供自動飛行指令；

所述飛行管理模塊采用預設的判斷規則進行切換時機決策，具體過程為：飛行管理模塊根據預設的判斷條件進行飛行器當前飛行狀態的判斷，若滿足該判斷條件，則飛行管理模塊的判定結果為飛行器立刻進行工作方式切換；否則，飛行器暫不進行工作方式切換，等待飛行器飛行狀態滿足所述判斷條件時，再進行工作方式切換；

當飛行器處于自動控制工作方式時，飛行管理模塊在接收到來自飛行控制模塊的飛行狀態異常指令時生成異常報警指令并通過射頻發射/接收機發送該異常報警指令至地面站系統，同時發送切換指令至切換電路，該切換指令指示切換電路切換為遙控工作方式；每隔一個固定的時間間隔，飛行管理模塊生成控制器監測指令并傳送至飛行控制模塊，并接收來自飛行控制模塊的控制器監測回執指令，若飛行管理模塊在超時閾值內接收到所述控制器監測回執指令，則判定飛行控制模塊狀態正常；若飛行管理模塊在超時閾值之外接收到控制器監測回執指令，則判定飛行控制模塊狀態異常，此時飛行管理模塊生成異常報警指令并通過射頻發射/接收機發送至地面站系統，同時發送切換指令至切換電路，該切換指令指示切換電路切換為遙控工作方式；

飛行控制模塊的功能包括：

從所述切換電路采集所述遙控飛行指令并存儲，同時通過內部傳感器得到飛行器當前飛行狀態并發送給飛行管理模塊；當飛行器需要由遙控工作方式切換到自動控制工作方式時，根據飛行器當前飛行狀態和內部存儲的遙控飛行指令中的飛行參數，產生自動飛行指令并傳送至切換電路；當飛行器需要由自動控制工作方式切換到遙控工作方式時，飛行控制模塊停止提供自動飛行指令；

當飛行器處于自動控制工作方式時，飛行控制模塊根據飛行器當前飛行狀態及發送給切換電路的自動飛行指令中的飛行參數，采用基于狀態估計的故障診斷方法判斷飛行器下一時刻的飛行狀態，當判定飛行器下一時刻的飛行狀態異常時，發送飛行狀態異常指令至所述飛行管理模塊；同時在接收到來自所述飛行管理模塊發送的控制器監測指令時，發送控制器監測回執指令至所述飛行管理模塊。

2.如權利要求1所述的切換系統，其特征在于，所述飛行器當前狀態包括飛行高度、真空速、俯仰角、偏航角、滾轉角、俯仰角速度、滾轉角速度、偏航角速度、航跡傾角、側向速度、法向加速度、縱向加速度和側向加速度；

所述判斷條件為：飛行高度不小于25m、俯仰角在±10°范圍內、偏航角在±5°范圍內、滾轉角在±5°范圍內、俯仰角速度在±1.8°/s范圍內、滾轉角速度在±0.12°/s范圍內、航跡傾角在±5°范圍內、側向速度小于2m/s以及側向加速度小于5m/s²。