[發(fā)明專利]一種無人機(jī)控制系統(tǒng)及無人機(jī)控制方法

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• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108572661A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勇;宋飛宇;郗小鵬;張志軍;張冬;趙坤;張雪峰;魏坤嶺
• 申請（專利權(quán)）人: 天津航天中為數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G01S19/42;G05B19/04;H04L29/08;B64F1/00;B60P3/11
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

1.一種無人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：包括多旋翼無人機(jī)、智能停機(jī)坪、移動通信站和地面工作站，所述的地面工作站通過移動通信站分別與智能停機(jī)坪、多旋翼無人機(jī)通信連接；多旋翼無人機(jī)與智能停機(jī)坪通信連接；所述的多旋翼無人機(jī)上設(shè)有多旋翼平臺、任務(wù)載荷、可見光傳感器和控制器，多旋翼平臺、任務(wù)載荷、可見光傳感器均固定連接于機(jī)身，可見光傳感器、任務(wù)載荷、多旋翼平臺均與無人機(jī)內(nèi)部的控制器連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的智能停機(jī)坪包括停機(jī)坪主體及環(huán)境監(jiān)測模塊、定位模塊、遠(yuǎn)程控制模塊、伺服機(jī)構(gòu)和自動充電模塊，所述的環(huán)境監(jiān)測模塊、定位模塊、伺服機(jī)構(gòu)、自動充電模塊分別通過遠(yuǎn)程控制模塊與移動通信站連接；所述的環(huán)境檢測模塊包括環(huán)境傳感器和監(jiān)測儀，環(huán)境傳感器與監(jiān)測儀耦接；所述的定位模塊為GPS差分基站。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的停機(jī)坪主體包括用于承載無人機(jī)的收納箱，收納箱的頂部設(shè)有可以自動開合的密封蓋，密封蓋與收納箱滑動連接；收納箱的內(nèi)部底側(cè)設(shè)有推動無人機(jī)水平位移的推桿，密封蓋及推桿均與所述的伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的自動充電模塊包括電池平衡保護(hù)器和充電端子，充電端子、平衡保護(hù)單元均與遠(yuǎn)程控制模塊耦接；充電端子與無人機(jī)上的充電端口相匹配。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的無人機(jī)控制系統(tǒng)還包括應(yīng)急指揮車，應(yīng)急指揮車通過移動通信站與地面工作站通信連接；所述的應(yīng)急指揮車包括車體、起降平臺、數(shù)據(jù)服務(wù)器、通信模塊和充電裝置；其中，起降平臺安裝于車體的尾部，用于無人機(jī)起降，數(shù)據(jù)服務(wù)器和充電裝置均安裝于車體的內(nèi)部，通信模塊安裝于車體頂部。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的起降平臺后端設(shè)有伸縮機(jī)構(gòu)，與車體固定連接；起降平臺上設(shè)有引導(dǎo)傳感器和差分GPS基站，均用于多旋翼無人機(jī)的高精度起降。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的通信模塊包括用于與無人機(jī)通信連接的動中通通信模塊，以及用于與移動通信站通信連接的4G通信模塊。

8.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1～7所述的一種無人機(jī)控制系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)無人機(jī)通過移動通信站與地面工作站連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程上電，多旋翼無人機(jī)完成自檢后將起飛狀態(tài)信息、外部環(huán)境信息上傳至地面工作站；

(2)地面工作站通過固定巡視航跡或新建航跡上傳，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)作業(yè)航跡規(guī)劃；

(3)地面工作站給出多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程任務(wù)執(zhí)行命令，起點(diǎn)處智能停機(jī)坪收到信號后自動打開，隨后多旋翼無人機(jī)開始起飛并執(zhí)行任務(wù)；

(4)多旋翼無人機(jī)機(jī)載圖像信息通過移動通訊站回傳至地面工作站，并通過其后端軟件調(diào)用進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；

(5)操控人員根據(jù)現(xiàn)場情況選用自主或手動模式進(jìn)行單架或多架無人機(jī)的操控；

(6)任務(wù)完成后，多旋翼無人機(jī)返回至起點(diǎn)處智能停機(jī)坪或終點(diǎn)處智能停機(jī)坪進(jìn)行降落，降落后智能停機(jī)坪密封蓋自動關(guān)閉，無人機(jī)自動斷電，并通過充電端子進(jìn)行自主充電，并將無人機(jī)狀態(tài)反饋至地面工作站；

(7)無人機(jī)充電完成后，設(shè)備將狀態(tài)信息反饋至地面工作站，顯示具備作業(yè)狀態(tài)，等待下一次任務(wù)指令。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種無人機(jī)控制方法，其特征在于：

步驟(6)所述的多旋翼無人機(jī)自主充電方法，包括如下步驟：

(61)多旋翼無人機(jī)降落在智能停機(jī)坪體內(nèi)，無人機(jī)螺旋槳停轉(zhuǎn)后多旋翼無人機(jī)自動斷電；

(62)伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動前后推桿使無人機(jī)向智能停機(jī)坪中間運(yùn)動，將無人機(jī)推到智能停機(jī)坪前后居中位置；然后驅(qū)動左右推桿，將無人機(jī)推到智能停機(jī)坪左右居中位置；

(63)停機(jī)坪的充電端子與無人機(jī)上的充電端口對接匹配，進(jìn)行自動充電；當(dāng)電池平衡保護(hù)器檢測到無人機(jī)電池電量已經(jīng)充滿時，充電系統(tǒng)自動停止充電。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種無人機(jī)控制方法，其特征在于，還包括以下步驟：

(8)當(dāng)移動通信站的信號無法覆蓋任務(wù)區(qū)域，應(yīng)急指揮車到達(dá)任務(wù)區(qū)域附近，啟動無人機(jī)飛行至區(qū)域內(nèi)監(jiān)測。

(9)任務(wù)完成后返回至車輛上空，精準(zhǔn)降落至應(yīng)急指揮車的起降平臺并進(jìn)行充電。