[發(fā)明專利]一種無人機(jī)自主返航控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010551457.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN111650965B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡志為;張海亮;楊宏宇;祁紫軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北華航天工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發(fā)明公開了一種無人機(jī)自主返航控制系統(tǒng)，包括導(dǎo)航信號(hào)接收模塊，用于接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)；遙控信號(hào)收發(fā)模塊，用于和控制終端通訊連接，收發(fā)遙控信號(hào)；雷達(dá)探測(cè)模塊，包括成180°夾角安裝的兩個(gè)雷達(dá)探頭，用于對(duì)無人機(jī)周邊障礙物進(jìn)行探測(cè)；雷達(dá)信號(hào)分析模塊，與雷達(dá)探測(cè)模塊通訊連接，用于對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行分析；自主控制模塊，分別與導(dǎo)航信號(hào)接收模塊、遙控信號(hào)收發(fā)模塊和雷達(dá)信號(hào)分析模塊通訊連接，用于實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自主控制。本發(fā)明能夠改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高無人機(jī)在自主飛行過程中的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種無人機(jī)自主返航控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

無人機(jī)憑借其機(jī)身小巧靈活的特點(diǎn)，在各類巡查監(jiān)控、航拍飛播作業(yè)中被廣泛使用。傳統(tǒng)的無人機(jī)飛行控制均是通過地面控制終端進(jìn)行遙控，一旦遙控信號(hào)中斷，無人機(jī)的飛行便會(huì)出現(xiàn)問題。為了解決這個(gè)問題，現(xiàn)有技術(shù)使用GPS信號(hào)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自主飛行。但是，實(shí)際的飛行環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，無人機(jī)在自主飛行時(shí)危險(xiǎn)性高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無人機(jī)自主返航控制系統(tǒng)及其控制方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提高無人機(jī)在自主飛行過程中的安全性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種無人機(jī)自主返航控制系統(tǒng)，包括，

導(dǎo)航信號(hào)接收模塊，用于接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)；

遙控信號(hào)收發(fā)模塊，用于和控制終端通訊連接，收發(fā)遙控信號(hào)；

雷達(dá)探測(cè)模塊，包括成180°夾角安裝的兩個(gè)雷達(dá)探頭，用于對(duì)無人機(jī)周邊障礙物進(jìn)行探測(cè)；

雷達(dá)信號(hào)分析模塊，與雷達(dá)探測(cè)模塊通訊連接，用于對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行分析；

自主控制模塊，分別與導(dǎo)航信號(hào)接收模塊、遙控信號(hào)收發(fā)模塊和雷達(dá)信號(hào)分析模塊通訊連接，用于實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自主控制。

一種上述的無人機(jī)自主返航控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

A、當(dāng)遙控信號(hào)收發(fā)模塊能夠接受到遙控信號(hào)時(shí)，自主控制模塊執(zhí)行遙控信號(hào)收發(fā)模塊接收的控制指令；

B、當(dāng)遙控信號(hào)收發(fā)模塊失去與控制終端的通訊連接時(shí)，自主控制模塊根據(jù)導(dǎo)航信號(hào)接收模塊提供的導(dǎo)航信號(hào)自動(dòng)返回預(yù)設(shè)地點(diǎn)；

C、當(dāng)遙控信號(hào)收發(fā)模塊失去與控制終端的通訊連接且導(dǎo)航信號(hào)接收模塊無法接收到衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)時(shí)，自主控制模塊控制無人機(jī)上升至預(yù)設(shè)高度，然后進(jìn)行圓周巡航飛行，搜索衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)和遙控信號(hào)；

D、在遙控信號(hào)收發(fā)模塊失去與控制終端的通訊連接時(shí)，雷達(dá)探測(cè)模塊開始工作，對(duì)無人機(jī)飛行方向的前側(cè)和后側(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描，雷達(dá)探測(cè)模塊將掃描結(jié)果發(fā)送至雷達(dá)信號(hào)分析模塊；

E、雷達(dá)信號(hào)分析模塊對(duì)掃描結(jié)果進(jìn)行分析，得出無人機(jī)周邊障礙物位置；

F、自主控制模塊根據(jù)無人機(jī)周邊障礙物位置對(duì)無人機(jī)進(jìn)行避障控制。

作為優(yōu)選，步驟D中，雷達(dá)探測(cè)模塊對(duì)無人機(jī)飛行方向的前側(cè)和后側(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描時(shí)，位于無人機(jī)飛行方向前側(cè)的雷達(dá)探頭的掃描角度為120°，掃描頻率為5次/秒，位于無人機(jī)飛行方向后側(cè)的雷達(dá)探頭的掃描角度為75°，掃描頻率為1次/秒。

作為優(yōu)選，步驟E中，雷達(dá)信號(hào)分析模塊對(duì)掃描結(jié)果進(jìn)行分析包括以下步驟，

E1、根據(jù)掃描結(jié)果中障礙物出現(xiàn)的位置，確定最大危險(xiǎn)區(qū)域，最大危險(xiǎn)區(qū)域包含所有掃描結(jié)果中的障礙物坐標(biāo)；

E2、根據(jù)不同掃描周期中障礙物的分布狀態(tài)，對(duì)障礙物的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行區(qū)分，在最大危險(xiǎn)區(qū)域中刪除低風(fēng)險(xiǎn)障礙物，得到優(yōu)化危險(xiǎn)區(qū)域。