[發明專利]一種無人機進出中繼服務站的交互對接控制方法

在審

• 申請號: 201610288221.2
• 申請日: 2016-05-03
• 公開（公告）號: CN105759831A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 劉春
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

1.一種無人機進出中繼服務站的交互對接控制方法，其特征在于：包括無人機與中繼服務站雙方互相發現方法、進站過程交互控制方法、任務暫停與恢復控制方法和離站過程交互控制方法；

所述無人機與中繼服務站雙方互相發現方法，包括以下子步驟：

步驟A1：在無人機的飛行地圖中標示出中繼服務站的經緯度和高度，以便無人機在地圖中檢索和發現離自身最近的中繼服務站點；

步驟A2：設置中繼服務站的內置通訊為無線廣播機制，廣播的名稱集成到無人機的地圖中；

步驟A3：無人機定位到中繼服務站位置并飛行靠近；

步驟A4：當無人機進入中繼服務站的無線廣播空域，通過指定的無線id號發起與中繼服務站的連接請求，或通過預置的頻點以無線圖傳通訊方式連接，并在連接建立后進行各種數據傳輸；

步驟A5：無人機接近中繼服務站后，進行視覺定位，并根據中繼服務站的方位要求，調整自身的飛行姿態，轉動自身，對準進站角度，準確飛入中繼服務站內；

所述進站過程交互控制方法，包括以下子步驟：

步驟B1：請求進入過程，具體實現包括以下子步驟；

步驟B1.1：無人機與中繼服務站建立無線通訊連接后，無人機向中繼服務站發起請求服務指令包；

步驟B1.2：中繼服務站在接收到請求后，首先檢查自身是否滿足接待條件；其中不滿足接待條件的情況包括以下兩種：

情況1：備件供應不滿足條件，但等待一段時間后，備件可能滿足條件；

情況2：不滿足進站條件也無法判斷等待時間；

步驟B1.3：中繼服務站發出請求服務響應指令包；

步驟B2：進入中過程，具體實現包括以下子步驟；

步驟B2.1：無人機收到請求服務響應指令包后，對數據包內容進行解析；如果發現拒絕標識，且拒絕原因編碼是情況2類型，則表明無法服務，無人機需要盡快飛離，并尋找下一個站點或者降落以避免墜機；如果是情況1類型，則繼續解析預計等待時間字段，然后計算自身當前電量是否足夠支撐到等待時間到來；若電量不足以支撐到等待時間結束，則尋找下一個站點或者降落以避免墜機；否則等待進入，并間斷發出請求服務指令包，以維持雙方通訊；中繼服務站則不斷更新自身狀態和等待時間，并發回請求服務響應指令包通知無人機繼續等待；

步驟B2.2：中繼服務站滿足進站條件后，則將請求服務響應指令包中的批準標識設置為生效狀態；然后打開艙門，等待并檢查完艙門的打開狀態后，發出進站許可指令包；

步驟B2.3：無人機一旦解析發現請求服務響應指令包變為進站許可指令包，即表明可以開始進站了，則發出準備進站指令包；

步驟B3：降落過程，具體實現包括以下子步驟；

步驟B3.1：無人機下降過程中一邊調整自身的方位，一邊間斷的發出進入狀態指令包向中繼服務站持續更新自身當前的各種狀態；

步驟B3.2：當降落到平臺上后，無人機將進入狀態指令包中的降落狀態字段設置為已降落標識，并減速但暫時不要停機；

步驟B3.3：中繼服務站檢查無人機降落的位置和姿態，確定是否會阻礙后續的維護行動；如果發現姿態不符合要求，則發出降落狀態指令包；

步驟B3.4：無人機收到需要調整的降落狀態指令包后，即再次飛行微調整自身的位姿或降落位置，直到中繼服務站發出的降落狀態指令包中的降落就位指示轉變為有效狀態，則停止飛行，進入維護狀態；

所述任務暫停與恢復控制方法，包括以下子步驟：

步驟C1：在維護任務執行之前以休眠方式保存無人機當前運行軟件的所有進程信息，并設置自身進入維護休眠狀態，在實際休眠之前向中繼服務站發出系統休眠指令包；

步驟C2：中繼服務站收到系統休眠指令包后，按照等待時間字段等待后，即認為無人機已經休眠，則按照無人機請求的維護內容啟動維護任務；

步驟C3：在維護完成后，再由中繼服務站喚醒無人機，使其重新啟動并回到休眠前的狀態；

步驟C4：無人機重新啟動過程中檢測自身是否有維護休眠記錄；如果有則說明自身是在一次維護后恢復的，則搜索自身提交的請求服務指令包，核對請求服務中的服務內容項目是否都已經得到了維護；若發現請求服務內容和已維護內容不一致，不滿足離開條件，則再次發出請求服務指令包，并重復上述所有過程進行新的一輪維護；若發現請求服務內容已經全部得到維護，則無人機發出準備出站指令包，準備離開中繼服務站；

所述離站過程交互控制方法，包括以下子步驟：

步驟D1：準備出站過程，具體實現包括以下子步驟；

步驟D1.1：中繼服務站在接收到準備出站指令包后，打開中繼服務站艙門，升起無人機降落平臺，發出出站許可指令包；

步驟D1.2：中繼服務站檢側到艙門完全打開后，將許可等待標識改為許可有效，將等待時間清零；

步驟D1.3：無人機接收到出站許可指令包時，解析其中的許可或等待標識，一旦發現變為許可，即表示可以起飛了；

步驟D1.4：無人機啟動飛行裝置，啟動目標識別裝置和定位裝置，定位自身當前位置和定位降落平臺位置，以便測量起飛過程中的相對位置，避免碰撞和墜機，準備離開；

步驟D2：出站中過程，具體實現包括以下子步驟；

步驟D2.1：無人機啟動飛行裝置，并發出出站狀態指令包；

步驟D2.2：在出站過程中，無人機間斷的向中繼服務站發出出站狀態指令包，已維持及跟蹤飛行狀態；

步驟D3：出站完成過程，具體實現包括以下子步驟；

步驟D3.1：當無人機飛行到一定高度時，檢測發現當前高度距離中繼服務站已經超過中繼服務站最大結構尺寸，意味著無人機已經徹底飛離中繼服務站，中繼服務站可以關閉或者為下一個無人機服務了，此時無人機發出出站完成指令包；

步驟D3.2：中繼服務站收到出站完成指令包后，即知道當前的維護過程已經完結，可以開始下一個維護任務，或者降下起降平臺關閉艙門，恢復自身的能量。