CN107153424A - 一种能抗大风的全自动无人机巡飞系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能抗大风的全自动无人机巡飞系统，包括终端、基站和无人机，所述终端的作用为通过无线连接基站，并控制基站分配任务，基站接收来自终端的任务，并与无人机进行无线连接，及时检测无人机电量以及其他异常情况，无人机主要是接收来自基站的任务并执行和对自身状态进行检测；所述无人机包括有驱动无人机飞行姿态改变的电机，无人机的四个方向上均设有空速管，无人机内设有GPS模块、IMU惯性测量模块和飞行控制系统，飞行控制系统包括飞行姿态控制器。本发明抗风能力强，降低了人力成本，减小了作业难度，提高了作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体是一种能抗大风的全自动无人机巡飞系统。
背景技术
随着科学技术的发展，农业的智能化和技术化也得到快速提高，将无人机应用到农业中实现代替人工进行一些农业植保方面的工作，是一个很好的应用前景，并且已经得到了实施。但是，现有的无人机作业系统分为两种方式：第一种是需要飞手通过遥控器精确操作飞机执行任务；第二种是通过软件控制飞机执行任务。然而第一种方式需要培养飞手，这样人力成本就太高了；第二种方式虽然不需要飞手，但是设置任务和充电等这些工序都需要人工处理，人力消耗太大，成本过高。此外，目前的大多无人机上没有抗风系统，抗风能力低，在有风的情况下，无人机在飞行过程中，会出现漂移的情况，严重影响无人机的工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能抗大风的全自动无人机巡飞系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种能抗大风的全自动无人机巡飞系统，包括终端、基站和无人机，所述终端的作用为通过无线连接基站，并控制基站分配任务，所述基站接收来自终端的任务，并与无人机进行无线连接，对无人机进行编队，控制无人机执行任务，并及时检测无人机电量以及其他异常情况，给无人机自动充电，所述无人机主要是接收来自基站的任务并执行和对自身状态进行检测；所述无人机包括有驱动无人机飞行姿态改变的电机，电机用于驱动其输出轴上安装的旋翼转动，所述无人机的四个方向上均设有空速管，所述无人机内设有GPS模块、IMU惯性测量模块和飞行控制系统，所述飞行控制系统包括飞行姿态控制器，所述GPS模块和IMU惯性测量模块均与飞行姿态控制器电性连接，所述飞行姿态控制器与电机电性连接。
作为本发明进一步的方案：所述无人机为四旋翼无人机，空速管安装于相邻的两个旋翼中间。
作为本发明进一步的方案：所述基站包括检测电量模块和自动充电装置。
作为本发明进一步的方案：所述检测电量模块每隔三秒接收到无人机发送的当前检测电量的数据，当连续三次收到的电量值小于电量默认最低值时，则判定无人机电量不足，控制无人机返航。
作为本发明进一步的方案：所述无人机对自身状态进行检测包括对GPS的检测、罗盘状态的检测和电量的检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在无人机的四个方向各添加一个空速管，前后两个空速管测量俯仰方向的风速，左右两个空速管测量横滚方向的风速，测得速度后和IMU惯性测量模块以及GPS融合后测的速度做比较，将差值转换为姿态改变量传给飞行控制系统，飞行控制系统读取当前的姿态改变量，并且通过飞行姿态控制器控制电机的运转，进而调整飞行姿态来抵抗风速，能够让无人机更好的抵抗风速，能够让无人机在强风下更好的作业；另外，还解决了无人机作业人工消耗多，需要专业飞手才能操作无人机，普通人不能操作的现状，也大大降低了人力成本，采用全自动无人机作业系统进行自动充电和控制，减小了作业难度，提高了作业效率。
附图说明
图1为本发明中无人机的结构示意图。
图2为本发明的系统结构图。
图中：1-无人机，2-空速管，3-GPS模块，4-IMU惯性测量模块，5-飞行控制系统，6-飞行姿态控制器，7-电机，8-旋翼，9-终端，10-基站。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种能抗大风的全自动无人机巡飞系统，包括终端9、基站10和无人机1，所述终端9的作用通过无线连接基站10，并控制基站10分配任务，所述基站10接收来自终端9的任务，并与无人机1进行无线连接，对无人机1进行编队，控制无人机1执行任务，并及时检测无人机1电量以及其他异常情况，给无人机1自动充电，所述无人机1主要是接收来自基站10的任务并执行和对自身状态进行检测。
所述无人机1包括有驱动无人机1飞行姿态改变的电机7，电机7用于驱动其输出轴上安装的旋翼8转动，所述无人机1的四个方向上均设有空速管2，无人机1为四旋翼无人机，空速管2安装于相邻的两个旋翼8中间，所述无人机1内设有GPS模块3、IMU惯性测量模块4和飞行控制系统5，所述飞行控制系统5包括飞行姿态控制器6，所述GPS模块3和IMU惯性测量模块4均与飞行姿态控制器6电性连接，所述飞行姿态控制器6与电机7电性连接。
控制方法包括以下步骤：1)空速管2实时测量无人机1和空气的相对速度V1，同时通过GPS模块3和IMU惯性测量模块4实时测量无人机1相对地面的移动速度V2；2)空速管2和IMU惯性测量模块4分别将测量的数据信息V1和V2，发送给飞行控制系统5，飞行控制系统5获得两者的速度差，并将速度差的数据信息发送给飞行姿态控制器6；3)飞行姿态控制器6综合分析数据信息，并将数据信息转化为电信号控制电机7的输出，进而控制无人机1的飞行姿态。
所述基站10包括检测电量模块和自动充电装置，所述检测电量模块每隔三秒接收到无人机1发送的当前检测电量的数据，当连续三次收到的电量值小于电量默认最低值时，则判定无人机1电量不足，控制无人机1返航，所述无人机1对自身状态进行检测包括对GPS的检测、罗盘状态的检测和电量的检测。
本发明的具体实施为，在无人机1的四个方向各添加一个空速管2，前后两个空速管2测量俯仰方向的风速，左右两个空速管2测量横滚方向的风速，测得速度后和IMU惯性测量模块4以及GPS模块3融合后测的速度做比较，将差值转换为姿态改变量传给飞行控制系统5，飞行控制系统5读取当前的姿态改变量，并且通过飞行姿态控制器6控制电机7的运转，进而调整飞行姿态来抵抗风速，此发明能够让无人机1更好的抵抗风速，能够让无人机1在强风下更好的作业；启动终端9，启动基站10，启动无人机1，终端9编辑任务，发送给其中一个有空闲无人机1的基站10，基站10会自动检测自身有多少任务没有发送给无人机1，然后逐一发送给空闲状态的无人机1，无人机1接收到任务后检测自身电量反馈给基站10，基站10检查无人机1的GPS、罗盘、电量等信息是否正常，如果不正常语音播报并修正无人机1各种状态直到正常为止，如果正常就执行起飞命令，从无人机1起飞开始，基站10会实时监测无人机1实况，如果电量不足或其他异常情况会控制无人机1悬停或者返航，无人机1有自身的状态检测，接收任务前为空闲状态，当GPS、罗盘等信息状态不良时不会起飞，直到各种状态良好；起飞后状态转化为任务状态，这时会将自身的状态信息发送给基站10，并执行任务设定的飞行路线，当任务路线飞行完毕或者电量不足的情况下，无人机1会开始返航到起飞点，并根据当时情况重新接收新的任务或者换电池，然后再次起飞执行任务。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (5)
1.一种能抗大风的全自动无人机巡飞系统，包括终端(9)、基站(10)和无人机(1)，其特征在于，所述终端(9)的作用为通过无线连接基站(10)，并控制基站(10)分配任务，所述基站(10)接收来自终端(9)的任务，并与无人机(1)进行无线连接，对无人机(1)进行编队，控制无人机(1)执行任务，并及时检测无人机(1)电量以及其他异常情况，给无人机(1)自动充电，所述无人机(1)主要是接收来自基站(10)的任务并执行和对自身状态进行检测；所述无人机(1)包括有驱动无人机(1)飞行姿态改变的电机(7)，电机(7)用于驱动其输出轴上安装的旋翼(8)转动，所述无人机(1)的四个方向上均设有空速管(2)，所述无人机(1)内设有GPS模块(3)、IMU惯性测量模块(4)和飞行控制系统(5)，所述飞行控制系统(5)包括飞行姿态控制器(6)，所述GPS模块(3)和IMU惯性测量模块(4)均与飞行姿态控制器(6)电性连接，所述飞行姿态控制器(6)与电机(7)电性连接。
2.根据权利要求1所述的能抗大风的全自动无人机巡飞系统，其特征在于，所述无人机(1)为四旋翼无人机，空速管(2)安装于相邻的两个旋翼(8)中间。
3.根据权利要求1所述的能抗大风的全自动无人机巡飞系统，其特征在于，所述基站(10)包括检测电量模块和自动充电装置。
4.根据权利要求1所述的能抗大风的全自动无人机巡飞系统，其特征在于，所述检测电量模块每隔三秒接收到无人机(1)发送的当前检测电量的数据，当连续三次收到的电量值小于电量默认最低值时，则判定无人机(1)电量不足，控制无人机(1)返航。
5.根据权利要求1所述的能抗大风的全自动无人机巡飞系统，其特征在于，所述无人机(1)对自身状态进行检测包括对GPS的检测、罗盘状态的检测和电量的检测。
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