一種無人機主動安全裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無人機安全領(lǐng)域，特別是一種無人機主動安全裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無人機技術(shù)日漸成熟，在城市管理、氣象、電力、搶險救災(zāi)、視頻拍攝等工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)方面，無人機的應(yīng)用領(lǐng)域愈發(fā)寬泛；但隨之而來的安全問題也日益顯現(xiàn)，無人機遇到建筑、植物、電力線等障礙物，若不能及時發(fā)現(xiàn)，會導(dǎo)致無人機墜毀或設(shè)施損壞，這種事故帶來了重大的財產(chǎn)損失，甚至會危及人身安全，解決無人機安全飛行問題刻不容緩。
[0003]所以，無人機的安全裝置變得越來越重要。無人機安全裝置可分為主動安全裝置和被動安全裝置。主動安全裝置是利用安裝在機身上的傳感器，在無人機飛行期間，預(yù)先發(fā)現(xiàn)可能影響飛行的障礙物，控制無人機采取相應(yīng)措施。被動安全裝置主要是利用物理防撞結(jié)構(gòu)或降落傘等設(shè)備，對已發(fā)生碰撞的無人機起到保護作用。目前有一些利用視頻傳感器、紅外傳感器等為探測手段的無人機主動安全裝置，但由于自身的缺陷，抗干擾性差，準確度不尚。
[0004]鑒于以上內(nèi)容，從無人機的飛行特性和應(yīng)用場景出發(fā)，精準的探測出航線內(nèi)、距離遠的障礙物對無人機的飛行安全具有更重要的意義，本實用新型就力圖在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)一種用于無人機的主動安全裝置，對無人機的運行進行保護。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型是一種用于無人機的主動安全裝置，以毫米波雷達傳感器為探測手段，在無人機飛行過程中，實時檢測周圍環(huán)境變化，提取目標信息，并結(jié)合無人機本身的速度、加速度等信息，判斷障礙物是否存在危險，如果會對無人機形成威脅，則會向無人機飛控系統(tǒng)發(fā)出報警/減速命令，避免無人機撞擊墜落。
[0006]無人機飛控系統(tǒng)是無人機的重要組成部分，由機載控制模塊和操控平臺兩部分組成。在無人機飛行過程中，飛控系統(tǒng)能夠?qū)o人機的飛行姿態(tài)和運動參數(shù)實施控制。其中機載控制模塊配有對外通信接口，可對其它機載設(shè)備輸出無人機飛行狀態(tài)信息。
[0007]本實用新型的無人機主動安全裝置，包括:雷達模塊，傳動模塊，主控模塊。所述雷達模塊，傳動模塊分別與主控模塊電性連接；所述傳動模塊的旋轉(zhuǎn)支架和雷達模塊外殼剛性連接；所述主控模塊與無人機飛控系統(tǒng)電性連接。傳動模塊和雷達模塊安裝于無人機機身頂部無遮擋的位置，保持水平。
[0008]所述雷達模塊，用于檢測無人機與前方障礙物的相對距離和相對運動速度；包括殼體、安裝于該殼體內(nèi)的收發(fā)板和信號處理板。收發(fā)板用于收發(fā)電磁波束，信號處理板用于將回波進行處理并提取有效目標信息；收發(fā)板和信號處理板之間電性連接。雷達模塊固定于旋轉(zhuǎn)支架上，電機轉(zhuǎn)動，電機的轉(zhuǎn)軸帶動旋轉(zhuǎn)支架和雷達模塊水平轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度為± 50 ° ；控制驅(qū)動器和電機位于傳動模塊殼體內(nèi)，控制指令由主控模塊發(fā)出，控制電機旋轉(zhuǎn)速度和角度。
[0009]所述傳動模塊，用于帶動雷達模塊進行水平向快速掃描；包括電機、控制驅(qū)動器、旋轉(zhuǎn)支架，電機和控制驅(qū)動器之間電性連接，電機的轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)支架之間剛性連接，電機帶動旋轉(zhuǎn)支架左右轉(zhuǎn)動。
[0010]所述主控模塊，用于判斷是否發(fā)出報警/減速命令；包括殼體和主控電路板，主控電路板中的中央控制芯片接收來自雷達模塊的目標信息和來自飛控系統(tǒng)的飛行狀態(tài)信息，并向飛控系統(tǒng)發(fā)送預(yù)警信號。
[0011]該主動安全裝置中，所述主控模塊發(fā)出控制信號，控制傳動模塊在規(guī)定范圍內(nèi)按一定頻率進行掃描。該主動安全裝置由無人機機載電源進行供電，電源線兩端分別接無人機機載電源和該裝置的主控模塊，再經(jīng)由主控模塊將電能傳送至雷達模塊和傳動模塊。
[0012]本實用新型的有益效果是:本實用新型可實現(xiàn)在操作人員在操作無人機時及時并且實時地提醒與前方障礙物的安全距離，并且控制無人機靠近障礙物時主動降速，有效地減少無人機的碰撞事故。
【附圖說明】
[0013]附圖1:本實用新型實施方式的整體功能示意圖；
[0014]附圖2:本實用新型實施方式的安裝結(jié)構(gòu)圖；
[0015]附圖3:本實用新型雷達模塊的功能示意圖；
[0016]附圖4:本實用新型傳動t吳塊的功能不意圖；
[0017]附圖5:本實用新型主控模塊的功能示意圖；
[0018]附圖6:本實用新型判斷障礙物是否危險的原理示意圖。
[0019]附圖標記:
[0020]1:雷達模塊；2:傳動模塊；3:主控模塊；4:無人機機架；5:無人機飛控系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0022]如圖1所示，無人機主動安全裝置，包括:雷達模塊，傳動模塊，主控模塊；所述雷達模塊，傳動模塊分別與主控模塊電性連接；所述傳動模塊的旋轉(zhuǎn)支架和雷達模塊的外殼剛性連接，并能通過機械傳動實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；所述主控模塊與無人機飛控系統(tǒng)電性連接。
[0023]如圖2所示，無人機主動安全裝置的安裝結(jié)構(gòu)圖。傳動模塊和雷達模塊安裝于無人機機身頂部無遮擋的位置，保持水平。主控模塊位于機身內(nèi)部，通過信號線與雷達模塊、傳動模塊和無人機飛控系統(tǒng)分別連接。
[0024]如圖3所示，所述雷達模塊包括:殼體，以及安裝在殼體內(nèi)的兩塊電路板，分別是收發(fā)板和信號處理板。收發(fā)板的主要功能:產(chǎn)生頻率為7650±500MHz的電磁波，并使之形成電磁波束發(fā)射；電磁波束遇到障礙物之后發(fā)生反射，隨后收發(fā)板接收障礙物反射回來的電磁波束，并進行降頻處理，將其轉(zhuǎn)化為中頻信號，然后送到信號處理板。信號處理板的主要功能:將上述中頻信號進行處理，過濾干擾雜波，提取有效目標信息，并將其發(fā)送給主控模塊。有效目標信息包括:無人機與障礙物之間的距離信息、角度信息，無人機與障礙物之間的相對運動速度信息。
[0025]如圖4所示，所述傳動模塊包括:控制驅(qū)動器、電機和旋轉(zhuǎn)支架。所述傳動模塊，是為了擴大雷達模塊所發(fā)射電磁波束的掃描范圍。雷達模塊固定于旋轉(zhuǎn)支架上，電機轉(zhuǎn)動，電機的轉(zhuǎn)軸帶動旋轉(zhuǎn)支架和雷達模塊水平轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度為±50° ;控制驅(qū)動器和電機位于傳動模塊殼體內(nèi)，控制指令由主控模塊發(fā)出，控制電機旋轉(zhuǎn)速度和角度。
[0026]如圖5所示，所述主控模塊包括:殼體和殼體內(nèi)的主控電路板。主控電路板的核心器件是中央控制芯片，該芯片接收來自雷達模塊的有效目標信息，包括無人機與障礙物的距離D，無人機和障礙物的連線與無人機航線的夾角α，無人機與障礙物的相對運動速度V1;接收來自無人機飛控系統(tǒng)的飛行狀態(tài)信息，包括無人機的飛行速度V。，加速度a，機身傾角等。此外，該芯片通過向無人機飛控系統(tǒng)發(fā)出報警/減速命令，可控制無人機進行減速，控制操作臺發(fā)出警報；發(fā)出電機控制命令，控制電機按一定速度和角度進行轉(zhuǎn)動。
[0027]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并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(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無人機主動安全裝置，其特征在于，包括:雷達模塊，傳動模塊，主控模塊；所述雷達模塊，傳動模塊分別與主控模塊電性連接，所述傳動模塊的旋轉(zhuǎn)支架和雷達模塊外殼剛性連接，所述主控模塊與無人機飛控系統(tǒng)電性連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機主動安全裝置，其特征在于，傳動模塊和雷達模塊安裝于無人機機身頂部無遮擋的位置，保持水平。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機主動安全裝置，其特征在于，所述雷達模塊包括殼體、安裝于該殼體內(nèi)的收發(fā)板和信號處理板；收發(fā)板用于收發(fā)電磁波束，信號處理板用于將回波進行處理并提取有效目標信息；收發(fā)板和信號處理板之間電性連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機主動安全裝置，其特征在于，所述傳動模塊，包括電機、控制驅(qū)動器、旋轉(zhuǎn)支架；電機和控制驅(qū)動器之間電性連接，電機的轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)支架之間剛性連接，電機帶動旋轉(zhuǎn)支架左右轉(zhuǎn)動。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機主動安全裝置，其特征在于，雷達模塊固定于旋轉(zhuǎn)支架上，電機轉(zhuǎn)動時，電機轉(zhuǎn)軸帶動旋轉(zhuǎn)支架和雷達模塊水平轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度為±50° ;控制驅(qū)動器和電機位于傳動模塊殼體內(nèi)，控制指令由主控模塊發(fā)出，控制電機旋轉(zhuǎn)速度和角度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機主動安全裝置，其特征在于，所述主控模塊包括殼體和主控電路板；主控電路板的中央控制芯片接收來自雷達模塊的目標信息和來自飛控系統(tǒng)的飛行狀態(tài)信息，并向飛控系統(tǒng)發(fā)送預(yù)警信號。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機主動安全裝置，其特征在于，所述主控模塊發(fā)出控制信號，控制傳動模塊在規(guī)定范圍內(nèi)進行掃描，一個掃描周期為左右往返轉(zhuǎn)動一次，一個掃描周期的時長在0.2秒到2秒之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機主動安全裝置，其特征在于，雷達模塊的工作頻率為 7650 ± 500MHz。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機主動安全裝置，其特征在于，無人機機載電源對該裝置進行供電，電源線兩端分別接無人機機載電源和該裝置的主控模塊，再經(jīng)由主控模塊將電能傳送至雷達模塊和傳動模塊。
【專利摘要】本實用新型涉及無人機安全領(lǐng)域，特別是一種無人機主動安全裝置，該裝置包括：雷達模塊，主控模塊，傳動模塊。所述雷達模塊，傳動模塊分別與主控模塊相連接，所述主控模塊與無人機飛控系統(tǒng)相連接。所述雷達模塊，用于檢測航線前方障礙物相對無人機的相對距離、相對速度；所述主控模塊，用于接收雷達模塊提供的目標信息，和無人機相關(guān)飛行狀態(tài)信息；所述傳動模塊，用于帶動雷達模塊進行橫向掃描。一旦主動安全裝置認定無人機處于危險情況下，將發(fā)出報警/減速命令，提醒操作者并通知無人機飛控系統(tǒng)進行自動減速，直至無人機處于懸停狀態(tài)。這樣就避免了無人機和障礙物發(fā)生碰撞的危險情況。
【IPC分類】G05D1/10
【公開號】CN205028162
【申請?zhí)枴緾N201520735513
【發(fā)明人】趙捷, 于彬彬, 王瑤
【申請人】北京行易道科技有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年9月22日