[發明專利]一種無人機自主返航控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202010551457.7
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111650965B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 蔡志為;張海亮;楊宏宇;祁紫軒
• 申請（專利權）人: 北華航天工業學院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

1.一種應用于無人機自主返航控制系統的控制方法，其特征在于：所述無人機自主返航控制系統包括，

導航信號接收模塊(1)，用于接收衛星導航信號；

遙控信號收發模塊(2)，用于和控制終端通訊連接，收發遙控信號；

雷達探測模塊(3)，包括成180°夾角安裝的兩個雷達探頭，用于對無人機周邊障礙物進行探測；

雷達信號分析模塊(4)，與雷達探測模塊(3)通訊連接，用于對雷達回波信號進行分析；

自主控制模塊(5)，分別與導航信號接收模塊(1)、遙控信號收發模塊(2)和雷達信號分析模塊(4)通訊連接，用于實現無人機的自主控制；

該方法包括以下步驟：

A、當遙控信號收發模塊(2)能夠接受到遙控信號時，自主控制模塊(5)執行遙控信號收發模塊(2)接收的控制指令；

B、當遙控信號收發模塊(2)失去與控制終端的通訊連接時，自主控制模塊(5)根據導航信號接收模塊(1)提供的導航信號自動返回預設地點；

C、當遙控信號收發模塊(2)失去與控制終端的通訊連接且導航信號接收模塊(1)無法接收到衛星導航信號時，自主控制模塊(5)控制無人機上升至預設高度，然后進行圓周巡航飛行，搜索衛星導航信號和遙控信號；

D、在遙控信號收發模塊(2)失去與控制終端的通訊連接時，雷達探測模塊(3)開始工作，對無人機飛行方向的前側和后側區域進行掃描，雷達探測模塊(3)將掃描結果發送至雷達信號分析模塊(4)；

E、雷達信號分析模塊(4)對掃描結果進行分析，得出無人機周邊障礙物位置；

F、自主控制模塊(5)根據無人機周邊障礙物位置對無人機進行避障控制；

步驟E中，雷達信號分析模塊(4)對掃描結果進行分析包括以下步驟，

E1、根據掃描結果中障礙物出現的位置，確定最大危險區域，最大危險區域包含所有掃描結果中的障礙物坐標；

E2、根據不同掃描周期中障礙物的分布狀態，對障礙物的風險進行區分，在最大危險區域中刪除低風險障礙物，得到優化危險區域；

步驟E2中，根據相連障礙物之間的相對位置對障礙物進行分組，同組內的障礙物之間的相對位置在不同掃描周期中的變化率低于設定閾值，計算分組后每組內的平均障礙物數量，將低于平均障礙物數量50％的障礙物組進行標記，將標記出的障礙物組與無人機的距離進行計算，將距離大于設定安全距離且被標記的障礙物組進行刪除；刪除障礙物后，將最大危險區域的邊界進行重新界定，然后對保留的相鄰障礙物組之間的距離進行判定，將相鄰障礙物組之間距離大于無人機最大寬度2倍的區域從最大危險區域刪除，得到優化危險區域。

2.根據權利要求1所述的應用于無人機自主返航控制系統的控制方法，其特征在于：步驟D中，雷達探測模塊(3)對無人機飛行方向的前側和后側區域進行掃描時，位于無人機飛行方向前側的雷達探頭的掃描角度為120°，掃描頻率為5次/秒，位于無人機飛行方向后側的雷達探頭的掃描角度為75°，掃描頻率為1次/秒。

3.根據權利要求1所述的應用于無人機自主返航控制系統的控制方法，其特征在于：步驟F中，自主控制模塊(5)將既定飛行路線與優化危險區域進行比對，在保證飛行路線不與優化危險區域重疊的前提下，選擇最短長度的飛行路線作為最終飛行路線執行。