[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

技術領域

本發明屬于旋翼無人機技術領域，特別是涉及一種旋翼無人機進出中繼換能服務站的交互對接控制方法。

背景技術

現有無人機，特別是電池供電的旋翼無人機由于電量限制，飛行時間較短，目前也還沒有出現無人機的補給站點和技術，因此難以完成長距離和長時間條件下的工作任務，故而一般獨立工作，處于單機狀態，沒有辦法形成無人機服務網絡，使得其使用效率和使用范圍大大受限。

隨著無線通訊技術的發展、機器視覺在旋翼無人機中的應用，以及導航精度、自動跟蹤技術和自動避障的逐步提高，旋翼無人機其實已經基本具備了自動化飛行執行任務的技術條件，只要能解決電力供應難點，就可以大大拓寬旋翼無人機的用途，不僅降低使用者的勞動強度，而且可以大幅度減少使用成本，通過自動化規劃任務，完全可以不再依賴飛控手的長時間人工干預。

但單純的依靠電池技術的發展，還需要解決電池的一些基礎理論與技術問題，存在很大的不確定性。

目前現有領域的相關技術僅僅主要集中在無人機的無線慢速充電方面，有的采用了太陽能電池面板作為電力供應來源，但是對于無人機的快速更換電池、或者更換存儲卡片，以及未來更換燃料電池等均無能為力，對旋翼無人機組網服務的構想及創造目前也還處于空白階段。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明利用無線通訊技術和格式化的數據包協議，規定了無人機與中繼服務站之間的通訊過程、雙方的數據交換信息內容、雙方在停靠期間的狀態變化和控制流程、包括無人機與中繼服務站之間的相互發現與相互通訊機制、無人機安全進出中繼服務站的流程、無人機在補給后恢復原被中斷任務的機制、中繼服務站在補給后的恢復機制。

本發明所采用的技術方案是：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；