無人機的控制系統的製作方法

2023-05-26 17:03:56 1

本實用新型涉及無人機技術領域，具體來說，涉及一種無人機的控制系統。

背景技術：

無人機是通過無線電遙控設備和機載計算機程控系統進行控制的不載人飛行器。多旋翼無人機由於其機身小巧、成本低廉等優勢，更適用於多種有人飛機不宜執行的任務，因此已被廣泛應用於航拍攝影、消防監測、偵察、交通監控等領域。

現有的多旋翼無人機，只能在空中的一定範圍內懸浮，基本均不具備在空中穩定的目標點停留的功能。現有的多旋翼無人機在執行空中任務時需要懸浮在空中，由於其大功率的載荷所以懸停時需要消耗較多的電量，多旋翼無人機所攜帶電量往往也不足以為其提供長時間的供電，因此導致了續航時間不足的問題。

針對相關技術中無人機不能在空中定點停留及續航時間不足的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

針對相關技術中無人機不能在空中定點停留及續航時間不足的問題，本實用新型提出一種無人機的控制系統，能夠使無人機在空中定點停留，節約無人機的電量消耗。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

根據本實用新型的一個方面，提供了一種無人機的控制系統，包括：用於發送空中停留的指令信號的控制模塊；設置於空中位置的停留裝置，停留裝置包括用於發送停留裝置的定位信號的發射模塊；根據指令信號和定位信號向停留裝置飛行並降落於停留裝置上的無人機。

優選地，無人機包括：用於獲取停留裝置的圖像信息並對圖像信息進行圖像處理以生成停留裝置的位置信息的圖像處理模塊。

優選地，無人機包括：用於接收指令信號和定位信號的接收模塊，接收模塊與控制模塊和發射模塊均通信連接。

優選地，無人機包括：用於根據定位信號生成狀態信息和飛行軌跡的處理器模塊，處理器模塊與接收模塊連接，其中狀態信息包括停留裝置的位置信息。

優選地，停留裝置包括使得無人機在空中停留的停留杆、停留平臺或停留架。

優選地，狀態信息還包括：姿態信息。

優選地，無人機包括：用於獲取無人機的姿態信息的姿態獲取模塊，姿態獲取模塊與處理器模塊連接。

優選地，無人機還包括：用於根據飛行軌跡驅動無人機朝向停留裝置飛行的執行模塊，執行模塊與處理器模塊連接。

優選地，姿態獲取模塊包括：加速度模塊和陀螺儀模塊，加速度模塊和陀螺儀模塊均與處理器模塊連接。

優選地，執行模塊包括：飛控模塊和動力模塊，飛控模塊和動力模塊均與處理器模塊連接。

本實用新型通過控制給無人機發送空中停留的指令信號，並通過發射模塊發送停留裝置的定位信號，根據定位信號驅動無人機朝向停留裝置飛行並在到達停留裝置的位置後自動降落於停留裝置上。能夠實現無人機在空中的定點停留，節約了無人機的電量消耗，能夠保證無人機在空中停留期間執行長時間的工作任務。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據本實用新型實施例的無人機的控制系統的框圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

根據本實用新型的實施例，提供了一種無人機的控制系統。

如圖1所示，根據本實用新型實施例的無人機的控制系統包括：用於發送空中停留的指令信號的控制模塊20；設置於空中位置的停留裝置，停留裝置包括用於發送停留裝置的定位信號的發射模塊30；根據指令信號和定位信號進行飛行並降落於停留裝置上的無人機10。

通過給控制模塊20無人機10發送空中停留的指令信號，並通過發射模塊30發送停留裝置的定位信號，無人機10在接收到指令信號後，根據接收到的定位信號向著停留裝置飛行，並最終降落在停留裝置上。能夠使無人機在空中定點停留，可以節約無人機執行空中任務時的電量消耗，與現有技術相比能夠使無人機進行更長時間的空中工作任務。

在一個實施例中，停留裝置包括使得無人機在空中停留的停留杆、停留平臺或停留架。

如圖1所示，控制模塊20和發射模塊30均與無人機10通信連接，控制模塊20向無人機10發送空中停留的指令信號，發射模塊30向無人機發送停留裝置的定位信號。其中，控制模塊20可以是遙控器、手機、或筆記本電腦。

在一個實施例中，無人機10包括：用於接收指令信號和定位信號的接收模塊11，接收模塊11與控制模塊20和發射模塊30均通信連接，無人機10通過接收模塊11接收由控制模塊20發送的空中停留的指令信號和通過發射模塊30發送的停留裝置的定位信號。

在一個實施例中，無人機10還包括：用於根據定位信號生成狀態信息和飛行軌跡的處理器模塊12，處理器模塊12與接收模塊11連接。其中，狀態信息包括無人機相對於停留裝置的位置信息。狀態信息還可以包括：姿態信息，例如無人機的俯仰角信息、橫滾角信息和航向角信息等；飛行軌跡應至少包括無人機的飛行方向和飛行高度。根據停留裝置的位置信息就可以獲得無人機與停留裝置之間相對的方向、距離和高度，依此可以計算出無人機的飛行方向和飛行高度以使無人機向著停留裝置飛行。

在一個實施例中，處理器模塊包括：用於獲取停留裝置的圖像信息並對圖像信息進行圖像處理以生成停留裝置的位置信息的圖像處理模塊。具體的，可以在停留裝置表面設置一形狀和大小為已知的標定物，將標定物實際形狀和大小與其在圖片中的形狀和大小進行比對，得到標定物與無人機的相對位置關係，進而可以確定停留裝置的位置信息；也可以在無人機的飛行過程中獲取停留裝置的多幅圖片，將停留裝置在多幅圖片中的位置變化量與無人機的飛行方向變化量、高度變化量和距離變化量進行比對運算，以得到停留裝置的位置信息。

無人機根據接收到的定位信號得到其相對於停留裝置的位置信息，並生成飛行軌跡控制無人機向著停留裝置飛行，並在飛行過程中判斷無人機是否已經到達停留裝置所在的位置。因為在飛行過程中無人機相對於停留裝置的位置信息是不斷變化的，需重複獲取定位信號並生成位置信息來確定無人機是否已經到達停留裝置。在無人機沒有到達停留裝置的情況下，為了保證對無人機的飛行過程進行準確的控制，應進一步反饋該位置信息給無人機使其對飛行軌跡進行調整，並按照調整後的飛行軌跡進行飛行。在無人機到達了停留裝置後，自動準確地降落於停留裝置上。

同樣參考圖1所示，在一個實施例中，無人機10還包括：用於獲取無人機10的姿態信息的姿態獲取模塊，姿態獲取模塊與處理器模塊12連接。具體的，姿態獲取模塊包括：加速度模塊16和陀螺儀模塊15。加速度模塊16和陀螺儀模塊15與處理器模塊12均相連。陀螺儀模塊15用於測量無人機10的角速率，加速度模塊16用於測量無人機的線加速度。對測量得到的角速率和線加速度進行運算處理，可以得到無人機10的姿態信息。

在一個實施例中，無人機10還包括：用於根據飛行軌跡驅動無人機10朝向停留裝置飛行的執行模塊，執行模塊與處理器模塊連接。執行模塊包括：飛控模塊14和動力模塊13。飛控模塊14和動力模塊13與處理器模塊12均相連。

可選的，無人機10還包括能源模塊27，能源模塊27與無人機10中的各個模塊均相連，並為各個模塊供電。

同樣參考圖1，在無人機需要長時間停駐在空中位置進行作業時，例如執行空中定點拍攝或空中定點監控的任務。無人機操控者只需要通過控制控制模塊20發送空中停留的指令信號，無人機10中的接收模塊11接收到該指令信號後，通過接收模塊11獲取設置於停留裝置上的發射模塊30實時發送的定位信號，並將該定位信號發送給處理器模塊12；同時加速度模塊16和陀螺儀模塊15測量無人機10的姿態信息並將該姿態信息發送給處理器模塊12。處理器模塊12對上述定位信號進行處理、運算以確定無人機10相對於停留裝置的位置信息；處理器模塊12對位置信息和姿態信息進行處理生成飛行軌跡，並根據飛行軌跡向飛控模塊14和動力模塊13發送驅動指令，以驅動無人機10朝向停留裝置飛行並在到達停留裝置後自動降落。然後可以開始執行任務，因為在執行任務的過程中不需要處於懸停狀態，所以避免了消耗較多的電量。

綜上所述，藉助於本實用新型的上述技術方案，通過控制給無人機發送空中停留的指令信號，並通過發射模塊發送停留裝置的定位信號，根據定位信號生成無人機相對於指定的停留裝置的位置信息，並根據該位置信息生成飛行軌跡以驅動無人機朝向停留裝置飛行，在飛行過程中通過反饋的位置信息對飛行軌跡進行調整，在到達停留裝置的位置後自動降落於停留裝置上。能夠實現無人機在空中的定點停留，節約了無人機的電量消耗，能夠保證無人機在空中停留期間執行長時間的工作任務。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。