[發(fā)明專利]一種無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711030783.8
• 申請(qǐng)日: 2017-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107728642B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王飛;崔利;張繼孝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京博鷹通航科技有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，包括主控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、通訊設(shè)備、地面站設(shè)備，主控制器包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊，數(shù)據(jù)采集模塊采集各傳感器的測(cè)量信號(hào)，并上傳至數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊，對(duì)無(wú)人機(jī)中各種飛行模態(tài)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理與控制；執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電機(jī)電調(diào)裝置和噴灑裝置；地面站設(shè)備對(duì)多無(wú)人機(jī)進(jìn)行航跡規(guī)劃、編隊(duì)并異構(gòu)多無(wú)人機(jī)協(xié)同規(guī)劃，主控制器實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)仿地飛行控制、高可靠容錯(cuò)控制以及自主避障的控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，18億畝基本農(nóng)田，每年需要大量的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)，而小型旋翼無(wú)人機(jī)具有高度低，飄移少，可空中懸停，無(wú)需專用起降機(jī)場(chǎng)，旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對(duì)作物的穿透性，防治效果高，噴灑作業(yè)人員避免了暴露于農(nóng)藥的危險(xiǎn)，提高了噴灑作業(yè)安全性等諸多優(yōu)點(diǎn)。而無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的功能和性能對(duì)無(wú)人機(jī)作業(yè)能力起決定性作用。

目前農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域?qū)o(wú)人機(jī)的需求強(qiáng)烈且明確，但目前同類產(chǎn)品普遍存在無(wú)法全自主飛行、高度控制精度差、作業(yè)配套功能不完善等問(wèn)題，

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，提供了一種無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)及其控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，包括主控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、通訊設(shè)備、地面站設(shè)備，

主控制器包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊，

數(shù)據(jù)采集模塊采集各傳感器的測(cè)量信號(hào)，并上傳至數(shù)據(jù)處理模塊；

通信模塊接收通訊設(shè)備傳輸?shù)挠傻孛嬲驹O(shè)備上行信道送來(lái)的控制命令，同時(shí)將無(wú)人機(jī)的姿態(tài)數(shù)據(jù)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)參數(shù)通過(guò)通訊設(shè)備實(shí)時(shí)傳送給地面站設(shè)備；

數(shù)據(jù)處理模塊，對(duì)無(wú)人機(jī)中各種飛行模態(tài)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理與控制；

執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電機(jī)電調(diào)裝置和噴灑裝置；

其特征在于：地面站設(shè)備對(duì)多無(wú)人機(jī)進(jìn)行航跡規(guī)劃、編隊(duì)并異構(gòu)多無(wú)人機(jī)協(xié)同規(guī)劃，主控制器實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)仿地飛行控制、高可靠容錯(cuò)控制以及自主避障的控制。

一種無(wú)人機(jī)飛行控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，建立作業(yè)處方圖、三維微地形；

步驟2，基于作業(yè)處方圖、三維微地形進(jìn)行航跡規(guī)劃；

步驟3，多無(wú)人機(jī)編隊(duì)，地面站設(shè)備控制多架無(wú)人機(jī)，根據(jù)并行作業(yè)進(jìn)程，實(shí)時(shí)生成每架無(wú)人機(jī)的飛行航跡，并上傳至無(wú)人機(jī)實(shí)施作業(yè)；

步驟4，異構(gòu)多無(wú)人機(jī)協(xié)同規(guī)劃；

步驟5，控制無(wú)人機(jī)仿地飛行；

步驟6，基于自適應(yīng)容錯(cuò)對(duì)無(wú)人機(jī)高可靠容錯(cuò)控制；

步驟7，控制無(wú)人機(jī)避障。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明基于農(nóng)田微地形與變量施藥處方圖信息融合，進(jìn)行單機(jī)與多機(jī)協(xié)調(diào)的航跡自動(dòng)規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)農(nóng)田作業(yè)能源載荷匹配的自動(dòng)規(guī)劃與一站多機(jī)協(xié)同控制功能,提高農(nóng)田作業(yè)工作效率及遍歷覆蓋率；

2、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)規(guī)劃最優(yōu)噴灑參考路徑,飛行距離最短，提升工作效率；

3、本發(fā)明采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償，使得系統(tǒng)達(dá)到滿意的動(dòng)態(tài)特性；

4、本發(fā)明采用自動(dòng)仿地飛行，操作人員可干預(yù)調(diào)整飛行高度，結(jié)束干預(yù)后無(wú)人機(jī)可按調(diào)整后高度繼續(xù)自主飛行，可方便實(shí)際操作和較好的處理緊急情況；

5、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在線診斷、隔離、并實(shí)時(shí)重構(gòu)系統(tǒng)，確保導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性；