[實用新型]一種無人機防墜毀降落系統

有效

• 申請號: 201621314589.3
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN206363163U
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 張兵;張龍生;周小勇;朱耀庭;余劍鋒;劉光濤
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本實用新型涉及一款無人機系統控制設備，具體為一種無人機防墜毀降落系統。

背景技術

感知-控制技術是機器人自主能力的基礎。根據國際標準化組織的定義，機器人的自主能力是指機器在無人干預下，可以根據當前的狀態和感知信息執行任務的能力。很多情況下，根據機器人的類型和其預期的用途，無人機使用者對機器人自主性的要求也不盡相同。例如，雖然地面上那些機器人不必關心實時動態監測問題，但對于長距離工作的移動式機器人尤其是無人機而言，知道飛行姿態、飛行數據就很重要了。無人機防墜毀系統，可以按自主性，由低到高分為以下三個層次：

1、感知-運動自主性：將人的高級指令（比如到達一個給定的高度，檢測飛機飛行狀態及失控數據）轉化成平臺相關控制信號（比如俯仰角、橫滾角、偏航角或速度）的組合。

2、反應自主性（需要以感知運動自主性為基礎）：在外部有干擾時保持在當前位置或飛行軌跡上，比如在有風或電器機械故障的情況下；躲避障礙物；保持在距離地面安全的或預定的高度。

3、認知自主性（需要以反應自主性為基礎）：解決信息和任務沖突；規劃（例如電池啟動硬件設備）；識別飛機失速；學習記憶失控數據。

目前對達到2—3級自主水平，即具備反應自主性和認知自主性的防墜毀系統，可以稱其為穿防護衣的空中機器人。

實用新型內容

本防墜系統分為防墜模塊、防撞模塊和中間智能控制三個模塊。飛行穩定系統由一組三軸陀螺儀，加速度計和磁力計組成，除此之外，還有氣壓傳感器。該系統最高可以承受24公里/小時的風速。系統配備一對激光測距傳感器，它可以幫助飛行器與障礙物保持一定的距離。人們可以使用無人機飛行運行程序進行遠程訪問，例如：在線接收操縱員、飛控和其他傳感器傳來的數據，并向各個軸向發出速度監測指令和開啟硬件設備的命令。此項目旨在擴大控制范圍以及允許板載的可編程性。本系統的保護方式主要分為高空失控保護和近地失控保護。當在一定高度無人機出現故障時，有智能控制軟件立即判斷無人機的飛行姿態、飛行環境及失控數據，并且瞬間打開降落傘減小下墜速度，并對安全保護硬件下達指令，使其瞬間彈出氣囊，在雙重保護下保證無人機不受損毀。當在近地高度遭遇故障時，控制軟件則直接對硬件部分下達指令，使其打開氣囊將無人機主體保護起來。另外，系統內配有一個內置的衛星定位系統（GNSS，包括GPS和GLONASS），操作范圍為250m，選配Skycontroller，可使操作范圍可以擴展到2km。

本實用新型采用的技術方案如下：一種無人機防墜毀降落系統，主要包括防墜模塊、防撞模塊和中間智能控制三個模塊；其特征在于：防墜模塊由氣囊和降落傘組成，防撞模塊由一對激光測距傳感器組成，中間智能控制模塊由系統主芯片、PPM解碼芯片、IMU慣性測量單元、磁羅盤、氣壓計、A/D芯片、伺服舵機、GNSS雙模衛星定位模塊組成；系統主芯片分別連接A/D芯片、伺服舵機、GNSS雙模衛星定位模塊和PPM解碼芯片；IMU慣性測量單元、磁羅盤和氣壓計分別通過A/D芯片連接至系統主芯片；中間智能控制模塊分別連接防墜模塊和防撞模塊。

本實用新型的系統主芯片的型號為STM32F407。

本實用新型的PPM解碼芯片的型號為Atmega168/328。

本實用新型的GNSS雙模衛星定位模塊：包括GPS和GLONASS。

本實用新型包括三大部分組成，第一部分由氣囊和降落傘組成的防墜模塊，第二部分是由激光測距傳感器組成的防撞模塊，第三部分是中間智能控制模塊，控制各模塊工作，也給整套系統提供電源供應。

本實用新型的設計核心是感知控制技術的運用及智能控制。當在一定高度無人機出現故障時，中間智能控制模塊立即判斷無人機的飛行姿態、飛行環境及失控數據，并且瞬間打開降落傘減小下墜速度，并對安全保護硬件下達指令，使其瞬間彈出氣囊，在雙重保護下保證無人機不受損毀。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框圖。

具體實施方式