本發(fā)明屬于無(wú)人機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種防碰撞及增穩(wěn)無(wú)人機(jī)控制方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，為了抑制農(nóng)作物的病、蟲(chóng)、草害，需要給農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥。對(duì)于小塊作物地，普通的人工施藥器械性價(jià)比較高，但是對(duì)于平原上的遼闊的作物地，往往需要利用無(wú)人機(jī)來(lái)噴灑農(nóng)藥。與傳統(tǒng)人工作業(yè)相比，植保無(wú)人機(jī)噴防效果好、突擊性能強(qiáng)、單位面積施藥液量小、不受作物長(zhǎng)勢(shì)的限制，且適應(yīng)各種地形。

但是，使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥噴灑的實(shí)際應(yīng)用中面臨以下兩個(gè)問(wèn)題和挑戰(zhàn)：第一，在農(nóng)田上空飛行過(guò)程中，無(wú)法對(duì)飛行路線上的障礙物進(jìn)行探測(cè)和規(guī)避，因此造成碰撞、墜機(jī)，由于目前的無(wú)人機(jī)成本很高，碰撞或墜機(jī)事故會(huì)大大增加使用者的成本。第二，農(nóng)藥噴灑過(guò)程中，隨著農(nóng)藥藥液重量的減少，會(huì)帶來(lái)無(wú)人機(jī)整體的重量變化，使無(wú)人機(jī)飛行高度上升；但是常規(guī)無(wú)人機(jī)控制方法無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)飛行高度，確保飛行高度的穩(wěn)定，影響農(nóng)藥噴灑的均勻度。

目前大多無(wú)人機(jī)上沒(méi)有抗風(fēng)系統(tǒng)，抗風(fēng)能力低，在有風(fēng)的情況下，無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)漂移的情況，嚴(yán)重影響無(wú)人機(jī)的工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種防碰撞及增穩(wěn)無(wú)人機(jī)控制方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種防碰撞及增穩(wěn)無(wú)人機(jī)控制方法，包括：

飛行控制器接收到來(lái)自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑重合，則制定新的無(wú)人機(jī)的飛行路徑；

飛行控制器按照新的飛行路徑控制無(wú)人機(jī)的飛行，使無(wú)人機(jī)繞開(kāi)障礙物；無(wú)人機(jī)按調(diào)整之后的飛行路徑完成避障后，繼續(xù)返回預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；

如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑不重合，則按預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；

飛行控制器接收到來(lái)自微波高度計(jì)的高度信息后，如確認(rèn)當(dāng)前飛行高度超出預(yù)設(shè)的飛行高度范圍，則會(huì)通過(guò)飛行控制器調(diào)低無(wú)人機(jī)的飛行高度；如果飛行高度在預(yù)設(shè)的飛行高度范圍之內(nèi)，則無(wú)需對(duì)飛行高度進(jìn)行調(diào)整；

空速管實(shí)時(shí)測(cè)量飛機(jī)和空氣的相對(duì)速度v1，同時(shí)，通過(guò)gps模塊和imu慣性測(cè)量模塊實(shí)時(shí)測(cè)量飛機(jī)相對(duì)地面的移動(dòng)速度v2；空速管和imu慣性測(cè)量模塊分別將測(cè)量的數(shù)據(jù)信息v1和v2，發(fā)送給飛行控制器，飛行控制器獲得兩者的速度差，并將速度差的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給飛行姿態(tài)控制器；飛行姿態(tài)控制器綜合分析數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)控制電機(jī)的輸出，進(jìn)而控制無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)。

進(jìn)一步的，飛行控制器接收到來(lái)自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑重合，則制定新的無(wú)人機(jī)的飛行路徑；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無(wú)人機(jī)的飛行，使無(wú)人機(jī)繞開(kāi)障礙物；無(wú)人機(jī)按調(diào)整之后的飛行路徑完成避障后，繼續(xù)返回預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑不重合，則按預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；

同時(shí)，飛行控制器接收到來(lái)自微波高度計(jì)的高度信息后，如確認(rèn)當(dāng)前飛行高度超出預(yù)設(shè)的飛行高度范圍，則會(huì)通過(guò)飛行控制器調(diào)低無(wú)人機(jī)的飛行高度；如果飛行高度在預(yù)設(shè)的飛行高度范圍之內(nèi)，則無(wú)需對(duì)飛行高度進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種防碰撞及增穩(wěn)無(wú)人機(jī)：

包括飛行控制器，所述飛行控制器用于控制機(jī)體的飛行狀態(tài)和姿態(tài)；

微波傳感器，所述微波傳感器安裝在所述機(jī)體，并且與所述飛行控制器相連，用于探測(cè)機(jī)體周圍的障礙物，將障礙物的位置信息傳輸給飛行控制器；

微波高度計(jì)，所述微波高度計(jì)安裝在所述無(wú)人機(jī)的機(jī)體，微波高度計(jì)與所述飛行控制器相連，用于檢測(cè)無(wú)人機(jī)的機(jī)體的高度，并將所述高度信息傳輸給飛行控制器；

還包括驅(qū)動(dòng)無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)改變的電機(jī)，無(wú)人機(jī)機(jī)體體的四個(gè)方向上均設(shè)有空速管，所述無(wú)人機(jī)本體內(nèi)設(shè)有g(shù)ps模塊、imu慣性測(cè)量模塊和飛行控制器，所述飛行控制器包括飛行姿態(tài)控制器，所述gps模塊和imu慣性測(cè)量模塊均與飛行姿態(tài)控制器電性連接，所述飛行姿態(tài)控制器與電機(jī)電性連接。

進(jìn)一步的，所述微波傳感器包括雷達(dá)信號(hào)處理器、發(fā)射天線和接收天線，所述發(fā)射天線與雷達(dá)信號(hào)處理器連接，所述接收天線與雷達(dá)信號(hào)處理器連接；發(fā)射天線向機(jī)體周圍發(fā)射微波信號(hào)，接收天線接收回波并傳輸給雷達(dá)信號(hào)處理器，雷達(dá)信號(hào)處理器完成對(duì)障礙物位置的探測(cè)。

進(jìn)一步的，飛行控制器接收到來(lái)自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑重合，則制定新的無(wú)人機(jī)的飛行路徑；

飛行控制器按照新的飛行路徑控制無(wú)人機(jī)的飛行，使無(wú)人機(jī)繞開(kāi)障礙物；無(wú)人機(jī)按調(diào)整之后的飛行路徑完成避障后，繼續(xù)返回預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑不重合，則按預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)。

進(jìn)一步的，飛行控制器接收到來(lái)自微波高度計(jì)的高度信息后，如確認(rèn)當(dāng)前飛行高度超出預(yù)設(shè)的飛行高度范圍，則會(huì)通過(guò)飛行控制器調(diào)低無(wú)人機(jī)的飛行高度；如果飛行高度在預(yù)設(shè)的飛行高度范圍之內(nèi)，則無(wú)需對(duì)飛行高度進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步的，飛行控制器接收到來(lái)自微波高度計(jì)的高度信息后，如確認(rèn)當(dāng)前飛行高度超出預(yù)設(shè)的飛行高度范圍，則會(huì)通過(guò)飛行控制器調(diào)低無(wú)人機(jī)的飛行高度；如果飛行高度在預(yù)設(shè)的飛行高度范圍之內(nèi)，則無(wú)需對(duì)飛行高度進(jìn)行調(diào)整。

有益效果：本發(fā)明的有益效果是：

1、無(wú)人機(jī)飛行安全性高。由于無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)包括飛行控制器和微波傳感器；微波傳感器安裝在所述機(jī)體，并且與所述飛行控制器相連，用于探測(cè)機(jī)體周圍的障礙物，將障礙物的位置信息傳輸給飛行控制器；飛行控制器接收到來(lái)自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑重合，則制新無(wú)人機(jī)的飛行軌跡；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無(wú)人機(jī)的飛行，使無(wú)人機(jī)繞開(kāi)障礙物；無(wú)人機(jī)按調(diào)整之后的飛行路徑完成避障后，繼續(xù)返回預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)。

2、農(nóng)藥噴灑均勻。由于無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)包括飛行控制器和微波高度計(jì)，所述微波高度計(jì)安裝在所述無(wú)人機(jī)的機(jī)體，微波高度計(jì)與所述飛行控制器相連，用于檢測(cè)無(wú)人機(jī)的機(jī)體的高度，并將所述高度信息傳輸給飛行控制器。飛行控制器接收到來(lái)自微波高度計(jì)的高度信息后，如確認(rèn)當(dāng)前飛行高度超出預(yù)設(shè)的飛行高度范圍，則會(huì)通過(guò)飛行控制器調(diào)低無(wú)人機(jī)的飛行高度，從而使無(wú)人機(jī)的飛行高度能夠隨著農(nóng)藥噴灑的進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，使農(nóng)藥噴灑更加均勻、有效；

3、通過(guò)在無(wú)人機(jī)本體的四個(gè)方向各添加一個(gè)空速管，前后兩個(gè)空速管測(cè)量俯仰方向的風(fēng)速，左右兩個(gè)空速管測(cè)量橫滾方向的風(fēng)速，測(cè)得速度后和imu慣性測(cè)量模塊以及gps融合后測(cè)的速度做比較，將差值轉(zhuǎn)換為姿態(tài)改變量傳給飛行控制器，飛行控制器讀取當(dāng)前的姿態(tài)改變量，并且通過(guò)飛行姿態(tài)控制器控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而調(diào)整飛行姿態(tài)來(lái)抵抗風(fēng)速，此發(fā)明，能夠讓無(wú)人機(jī)更好的抵抗風(fēng)速，能夠讓無(wú)人機(jī)在強(qiáng)風(fēng)下更好的作業(yè)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明一種實(shí)施例的一種防碰撞及增穩(wěn)無(wú)人機(jī)，包括飛行控制器，所述飛行控制器用于控制機(jī)體的飛行狀態(tài)和姿態(tài)；

微波傳感器，所述微波傳感器安裝在所述機(jī)體，并且與所述飛行控制器相連，用于探測(cè)機(jī)體周圍的障礙物，將障礙物的位置信息傳輸給飛行控制器；

微波高度計(jì)，所述微波高度計(jì)安裝在所述無(wú)人機(jī)的機(jī)體，微波高度計(jì)與所述飛行控制器相連，用于檢測(cè)無(wú)人機(jī)的機(jī)體的高度，并將所述高度信息傳輸給飛行控制器；

還包括驅(qū)動(dòng)無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)改變的電機(jī)，無(wú)人機(jī)機(jī)體體的四個(gè)方向上均設(shè)有空速管，所述無(wú)人機(jī)本體內(nèi)設(shè)有g(shù)ps模塊、imu慣性測(cè)量模塊和飛行控制器，所述飛行控制器包括飛行姿態(tài)控制器，所述gps模塊和imu慣性測(cè)量模塊均與飛行姿態(tài)控制器電性連接，所述飛行姿態(tài)控制器與電機(jī)電性連接。

在本發(fā)明上述實(shí)施例的無(wú)人機(jī)控制中，所述微波傳感器包括雷達(dá)信號(hào)處理器、發(fā)射天線和接收天線，所述發(fā)射天線與雷達(dá)信號(hào)處理器連接，所述接收天線與雷達(dá)信號(hào)處理器連接；發(fā)射天線向機(jī)體周圍發(fā)射微波信號(hào)，接收天線接收回波并傳輸給雷達(dá)信號(hào)處理器，雷達(dá)信號(hào)處理器完成對(duì)障礙物位置的探測(cè)。

用本發(fā)明上述實(shí)施例的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，飛行控制器接收到來(lái)自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑重合，則制定新的無(wú)人機(jī)的飛行路；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無(wú)人機(jī)的飛行，使無(wú)人機(jī)繞開(kāi)障礙物；無(wú)人機(jī)按調(diào)整之后的飛行路徑完成避障后，繼續(xù)返回預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑不重合，則按預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)。

利用本發(fā)明上述實(shí)施例的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，飛行控制器接收到來(lái)自微波高度計(jì)的高度信息后，如確認(rèn)當(dāng)前飛行高度超出預(yù)設(shè)的飛行高度范圍，則會(huì)通過(guò)飛行控制器調(diào)低無(wú)人機(jī)的飛行高度；如果飛行高度在預(yù)設(shè)的飛行高度范圍之內(nèi)，則無(wú)需對(duì)飛行高度進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種無(wú)人機(jī)控制方法，基于如上任一項(xiàng)實(shí)施例所述的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)；

飛行控制器接收到來(lái)自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑重合，則制定新的無(wú)人機(jī)的飛行路徑；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無(wú)人機(jī)的飛行，使無(wú)人機(jī)繞開(kāi)障礙物；無(wú)人機(jī)按調(diào)整之后的飛行路徑完成避障后，繼續(xù)返回預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；如確認(rèn)所述障礙物位置與無(wú)人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑不重合，則按預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；

同時(shí)，飛行控制器接收到來(lái)自微波高度計(jì)的高度信息后，如確認(rèn)當(dāng)前飛行高度超出預(yù)設(shè)的飛行高度范圍，則會(huì)通過(guò)飛行控制器調(diào)低無(wú)人機(jī)的飛行高度；如果飛行高度在預(yù)設(shè)的飛行高度范圍之內(nèi)，則無(wú)需對(duì)飛行高度進(jìn)行調(diào)整。

在上述無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)中，利用微波高度計(jì)檢測(cè)無(wú)人機(jī)的機(jī)體的高度，并將所述高度信息傳輸給飛行控制器，進(jìn)而利用飛行控制器控制無(wú)人機(jī)的飛行高度。上述實(shí)施例還可以進(jìn)一步改進(jìn)，形成以下實(shí)施例的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)及對(duì)應(yīng)的無(wú)人機(jī)控制方法。

增穩(wěn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制方法，包括以下步驟：

(1)空速管實(shí)時(shí)測(cè)量飛機(jī)和空氣的相對(duì)速度v1，同時(shí)，通過(guò)gps模塊和imu慣性測(cè)量、模塊實(shí)時(shí)測(cè)量飛機(jī)相對(duì)地面的移動(dòng)速度v2；

(2)空速管和imu慣性測(cè)量模塊分別將測(cè)量的數(shù)據(jù)信息v1和v2，發(fā)送給飛行控制器，飛行控制器獲得兩者的速度差，并將速度差的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給飛行姿態(tài)控制器；

(3)飛行姿態(tài)控制器綜合分析數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)控制電機(jī)的輸出，進(jìn)而控制無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)。

基于上述，本發(fā)明提供的無(wú)人機(jī)抗風(fēng)增穩(wěn)系統(tǒng)，在無(wú)人機(jī)本體的四個(gè)方向各添加一個(gè)空速管，前后兩個(gè)空速管測(cè)量俯仰方向的風(fēng)速，左右兩個(gè)空速管測(cè)量橫滾方向的風(fēng)速，測(cè)得速度后和imu慣性測(cè)量模塊以及gps融合后測(cè)的速度做比較，將差值轉(zhuǎn)換為姿態(tài)改變量傳給飛行控制器，飛行控制器讀取當(dāng)前的姿態(tài)改變量，并且通過(guò)飛行姿態(tài)控制器控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而調(diào)整飛行姿態(tài)來(lái)抵抗風(fēng)速，此發(fā)明，能夠讓無(wú)人機(jī)更好的抵抗風(fēng)速，能夠讓無(wú)人機(jī)在強(qiáng)風(fēng)下更好的作業(yè)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。