[發明專利]基于姿態同步的超視距無人機遙控系統

有效

• 申請號: 202210053243.6
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114489100B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 潘德斯;曾衛華;侯勝利;錢榮毅;馬振寧
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 北京君莫知識產權代理事務所(普通合伙) 11715
• 代理人: 崔云鶴

1.一種基于姿態同步的超視距無人機遙控系統，包括無人機遠程集控系統（1）、超視距通信系統（2）、無人機系統（3）和異常處理模塊（4）；所述無人機遠程集控系統（1）通過所述超視距通信系統（2）和無人機系統（3）數據通信連接；

所述無人機系統（3）包括無人機本體（5）、監視傳感模塊（6）、機載數據存儲模塊（7）、無人機自主控制模塊（8）；所述監視傳感模塊（6）用于獲取無人機的自身姿態數據和監視的外界環境數據，所述監視傳感模塊（6）包括姿態信息采集模塊（9）、視頻圖像采集模塊（10），所述姿態信息采集模塊（9）用于采集所述無人機本體（5）的飛行姿態，所述視頻圖像采集模塊（10）用于獲取無人機本體（5）所處外環境的視頻圖像；所述無人機自主控制模塊（8）、所述姿態信息采集模塊（9）、視頻圖像采集模塊（10）安裝于所述無人機本體（5）上，所述機載數據存儲模塊（7）用于存儲所述監視傳感模塊（6）獲取的數據和所述無人機本體（5）的飛行信息數據；

所述無人機遠程集控系統（1）包括頭戴式VR/AR設備（11）、3D動感座椅（12）、遠程集控平臺（13）數據和集控數據存儲模塊（14）；所述頭戴式VR/AR設備（11）佩戴于所述無人機的遠程操縱人員頭上，從而將所述無人機的視頻圖像采集模塊（10）采集的圖像進行顯示；所述3D動感座椅（12）供3D動感座椅（12）乘坐，從而將無人機的飛行姿態狀態在所述3D動感座椅（12）中體現，以便操縱人員處于無人機的虛擬姿態中；所述集控數據存儲模塊（14）存儲有所述無人機系統（3）的飛行信息數據和執行任務的任務數據；

其特征在于：

所述超視距無人機遙控系統運行時，操縱人員利用所述遠程集控平臺（13）通過所述超視距通信系統（2）和所述無人機實現通信連接，并且所述遠程集控平臺（13）發出操縱控制指令，控制所述無人機起飛執行任務，同時，所述無人機本體（5）的所述姿態信息采集模塊（9）采集所述無人機本體（5）的飛行姿態，所述視頻圖像采集模塊（10）獲取無人機本體（5）所處外環境的視頻圖像，并將所述飛行姿態和所述視頻圖像數據通過所述超視距通信系統（2）發送至所述無人機遠程集控系統（1），從而所述頭戴式VR/AR設備（11）給所述操縱人員顯示所述無人機的視頻圖像采集模塊（10）采集的圖像，所述3D動感座椅（12）基于所述無人機的姿態狀態數據實現3D動感座椅（12）的運動，從而使得所述操縱人員以姿態同步的沉浸式操縱；

在無人機系統（3）工作時，所述無人機系統（3）產生自身的飛行信息數據和執行任務時產生的任務數據以及所述無人機遠程集控系統（1）產生的操縱控制指令數據存儲于所述集控數據存儲模塊（14）；

所述異常處理模塊（4）實時讀取所述飛行信息數據、任務數據和操縱控制指令數據，并進行無人機飛行安全監測、任務數據的判斷、操縱控制指令數據和無人機的飛行信息數據的匹配關系的監測，當檢測到異常時，所述異常處理模塊（4）進行報警，并將相應的異常發生給所述無人機系統（3）操縱者以便處理所述異常；

所述無人機自主控制模塊（8）依據所述姿態信息采集模塊（9）采集的姿態數據和所述無人機遠程集控系統（1）發出的控制指令進行神經網絡的模擬，訓練得出所述控制指令和所述姿態數據的映射關系，在所述無人機系統（3）未接收到控制信號時，所述無人機自主控制模塊（8）基于所述映射關系自主操作所述無人機本體（5），而在接收到所述無人機遠程集控系統（1）發出的控制指令的控制信號時，則執行接收到所述無人機遠程集控系統（1）發出的控制指令。

2.根據權利要求1所述的一種基于姿態同步的超視距無人機遙控系統，其特征在于：所述超視距通信系統（2）為基于5G的通信網絡，所述無人機本體（5）和所述無人機遠程集控系統（1）均配置有5G通信終端模塊，所述無人機本體（5）和所述無人機遠程集控系統（1）之間直接進行通信連接，或者所述無人機本體（5）和所述無人機遠程集控系統（1）之間通過5G中繼通信基站進行通信連接，從而使得實現低延時通信。