[發(fā)明專利]基于北斗導(dǎo)航的無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610483227.5
• 申請(qǐng)日: 2016-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107515616A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖賢建;莊華;莊燕濱;李曉芳;費(fèi)賢舉;奚吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州工學(xué)院
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10;G01S19/49
• 代理公司: 南京同澤專利事務(wù)所(特殊普通合伙)32245
• 代理人: 蔣欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)的飛行控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)快速、使用成本低、維護(hù)使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛被運(yùn)用，例如在快遞領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)目前也可以用于運(yùn)送快遞，但是由于在高樓之間存在樓間風(fēng)，如何利用樓間風(fēng)或避免樓間側(cè)風(fēng)的干擾是本領(lǐng)域的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于北斗導(dǎo)航的無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行路線進(jìn)行優(yōu)化，提高無(wú)人機(jī)的飛行效率，延長(zhǎng)飛行距離。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，包括：用于控制無(wú)人機(jī)按相應(yīng)路徑飛行的處理器模塊，與該處理器模塊相連的路徑優(yōu)化子系統(tǒng)；所述路徑優(yōu)化子系統(tǒng)適于獲得各樓間風(fēng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并建立城市樓間風(fēng)道網(wǎng)；當(dāng)無(wú)人機(jī)設(shè)定飛行目的地后，所述路徑優(yōu)化子系統(tǒng)適于根據(jù)城市樓間風(fēng)道網(wǎng)選擇無(wú)人機(jī)飛至該目的地的最優(yōu)路徑。

進(jìn)一步，所述無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)還包括：與處理模塊相連的北斗導(dǎo)航模塊、地圖存儲(chǔ)模塊和用于檢測(cè)無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)的陀螺儀，以及由該處理器模塊控制的飛機(jī)動(dòng)力子系統(tǒng)；其中所述飛機(jī)動(dòng)力子系統(tǒng)包括：由處理器模塊控制的水平動(dòng)力機(jī)構(gòu)和垂直動(dòng)力機(jī)構(gòu)；其中所述水平動(dòng)力機(jī)構(gòu)位于機(jī)身處，且包括：水平螺旋槳機(jī)構(gòu)；所述垂直動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括：對(duì)稱設(shè)于左、右機(jī)翼處的垂直螺旋槳機(jī)構(gòu)；所述垂直螺旋槳機(jī)構(gòu)包括至少一垂直螺旋槳，用于將垂直螺旋槳機(jī)構(gòu)懸掛于機(jī)翼下方的懸掛裝置，所述垂直螺旋槳適于通過(guò)相應(yīng)微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述懸掛裝置包括：適于使垂直螺旋槳向前或向后傾斜的第一角度微調(diào)電機(jī)，以及使垂直螺旋槳向左或向右傾斜的第二角度微調(diào)電機(jī)；其中所述第一、第二角度微調(diào)電機(jī)和微型電機(jī)均由處理器模塊控制，以根據(jù)飛行姿態(tài)調(diào)節(jié)垂直螺旋槳的傾角和垂直螺旋槳的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步，所述無(wú)人機(jī)還設(shè)有用于檢測(cè)飛行過(guò)程中所遇側(cè)風(fēng)的風(fēng)向傳感器和風(fēng)速傳感器，且將當(dāng)前無(wú)人機(jī)所受側(cè)風(fēng)的風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器模塊；所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風(fēng)的風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)垂直螺旋槳的傾角和垂直、水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定與當(dāng)前飛行姿態(tài)；并且，若側(cè)風(fēng)的風(fēng)向和風(fēng)速有助于飛行，則降低垂直螺旋槳和/或水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步，所述無(wú)人機(jī)的機(jī)翼上覆蓋有光伏電池，所述路徑優(yōu)化子系統(tǒng)還適于獲得各樓間的實(shí)時(shí)光照強(qiáng)度，以及所述路徑優(yōu)化子系統(tǒng)在選擇最優(yōu)路徑時(shí)，若兩條或兩條以上的路段具有相同數(shù)據(jù)的樓間風(fēng)，則將實(shí)時(shí)光照強(qiáng)度最大的路段選入最優(yōu)路徑中。

進(jìn)一步，所述路徑優(yōu)化子系統(tǒng)還適于獲得城市上空的云層數(shù)據(jù)，且在選擇最優(yōu)路徑時(shí)，避開(kāi)云層覆蓋區(qū)的路段；以及所述處理器模塊還與用于拍攝建筑物全景的攝像裝置相連，且所述處理器模塊適于根據(jù)建筑物全景識(shí)別該建筑物的高度；當(dāng)無(wú)人機(jī)在雨雪天氣飛行時(shí)，所述路徑優(yōu)化子系統(tǒng)適于選擇建筑物的背風(fēng)路段作為無(wú)人機(jī)在最優(yōu)路徑中的路徑選擇；并且使無(wú)人機(jī)的飛行高度低于該建筑物的高度（優(yōu)選的方案是，使無(wú)人機(jī)的飛行高度低于該建筑物的頂層高度3-10米，且使無(wú)人機(jī)與該建筑物的間距為3-8米，具體實(shí)施時(shí)可通過(guò)與所述處理器模塊相連的雷達(dá)測(cè)距模塊實(shí)現(xiàn)高度和距離的探測(cè)；也可采用所述攝像裝置實(shí)現(xiàn)所述高度和距離的估算），以通過(guò)該建筑物遮擋雨雪。

進(jìn)一步，所述處理器模塊還與機(jī)內(nèi)的充放電控制模塊相連，且所述充放電控制模塊適于將機(jī)載電池電量發(fā)送至處理器模塊，且當(dāng)機(jī)載電池電量低于一設(shè)定值時(shí)，所述處理器模塊控制無(wú)人機(jī)停至一光照強(qiáng)度高的區(qū)域，以通過(guò)所述光伏電池對(duì)機(jī)載電池進(jìn)行充電；或所述處理器模塊控制無(wú)人機(jī)停至一風(fēng)力較大的區(qū)域，以通過(guò)風(fēng)吹動(dòng)水平螺旋槳和/或垂直螺旋槳產(chǎn)生電能對(duì)機(jī)載電池進(jìn)行充電；其中所述垂直螺旋槳適于通過(guò)第一、第二角度微調(diào)電機(jī)調(diào)節(jié)傾角。

又一方面，本發(fā)明還提供了一種無(wú)人機(jī)的飛行控制方法，即對(duì)無(wú)人機(jī)飛至目的地的路徑進(jìn)行選擇，以獲得最優(yōu)路徑。