无人机自动停放的控制系统及控制方法与流程

1.本技术涉及无人机技术领域，尤其涉及无人机自动停放的控制系统及控制方法。


背景技术：

2.无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点。
3.目前，无人机技术已经具备了自主飞行的功能，并且也能实现自主飞行的功能，并且也能实现自主降落，但是在自主着陆系统为基于gps的无人机自主着陆系统，仍然存在着陆精度不够高、着落安全性不足、无人机负重重、对停机坪要求高的缺点。


技术实现要素：

4.本技术提供无人机自动停放的控制系统及控制方法，以解决现有技术中无人机无法实现自动回库的问题。
5.为解决上述技术问题，本技术提出一种无人机自动停放的控制系统，包括：无人机以及与无人机实现通信连接的移动机场，其中，移动机场包括：车载控制系统，用于控制无人机的自动起降操作以及移动机场的作业控制；gps
‑
rtk基站及红外接收装置，用于无人机的起降定位；数据链模块，用于实现移动机场和无人机之间的数据传输；无人机回收装置，包括车顶密封滑盖、起降平台、平台升降支架和复位纵横推杆，用于实现无人机自动复位回收入库。
6.可选地，述复位纵横推杆包括纵向推杆对和横向推杆对；当无人机落在起降平台时，纵向推杆对和横向推杆对同时相向推动，最终在起降平台的中心点位置将无人机夹住固定；平台升降支架带动起降平台下降，将夹住固定的无人机送至移动机场的内部放置空间。
7.可选地，无人机包括gps
‑
rtk模块、红外发射装置以及无人机本体设备模块；gps
‑
rtk模块和红外发射装置用于实现无人机的定位降落；无人机本体设备模块用于实现无人机本身的飞行控制功能以及与外接进行数据交互。
8.可选地，无人机本体设备模块包括飞控系统、动力系统、机载计算平台和通信模块。
9.可选地，移动机场改装于车辆，其中，车载控制系统部署于车辆前排内部；数据链模块部署于车辆后排上部；gps
‑
rtk基站部署于车辆的后排上部；红外接收装置部署于以起降平台的中心点为圆心，半径为r的后排上部的四边上；无人机回收装置是对车辆后座空间的改造，增加了车顶密封滑盖、起降平台、平台升降支架和复位纵横推杆。
10.为解决上述技术问题，本技术提出一种无人机自动停放的控制方法，包括：无人机接收返航指令；在gps卫星的协助下，无人机分别获得移动机场的坐标位置，并根据坐标位
置靠近移动机场；当无人机返航至预设位置时，无人机的红外发射装置发射红外信号；并结合移动机场反馈的红外信号调整无人机的降落位置以落在移动机场的起降平台上。
11.可选地，无人机接收返航指令，包括：无人机自动停放的控制系统的移动机场的车载控制系统通过数据链模块，发送返航指令给无人机；无人机的通信模块接收返航指令，并将返航指令传输至无人机的机载计算平台；机载计算平台对无人机的飞控系统进行控制，以使无人机执行返航指令。
12.可选地，在gps卫星的协助下，无人机分别获得移动机场的坐标位置，并根据坐标位置靠近移动机场，包括：移动机场通过gps
‑
rtk基站获得测定得到的位置坐标q(b，l，h)；移动机场通过gps
‑
rtk基站接收gps卫星发送的地心坐标系定位坐标q(x1,y1,z1)；移动机场通过gps
‑
rtk基站将位置坐标q(b，l，h)转换为地心坐标系定位坐标q(x,y,z)，并与根据地心坐标系定位坐标q(x1,y1,z1)计算出修正数据r(
△
x，
△
y，
△
z)；无人机的gps
‑
rtk模块接收gps卫星发送的地心坐标系定位坐标m(x1,y1,z1)与移动机场传输过来的修正数据r(
△
x，
△
y，
△
z)；无人机的gps
‑
rtk模块根据地心坐标系定位坐标m(x1,y1,z1)与修正数据r(
△
x，
△
y，
△
z)计算出定位坐标m(x,y,z)，以实现无人机的定位返航。
13.可选地，当无人机返航至预设位置时，无人机的红外发射装置发射红外信号；并结合移动机场反馈的红外信号调整无人机的降落位置以落在移动机场的起降平台上，包括：无人机在返航到移动机场上空2
‑
3米高度的范围时，无人机的红外发射装置发射红外信号；移动机场的四个外红接收装置接收红外信号，并对红外信号进行处理，移动机场将处理后的信息发回给无人机。
14.可选地，还包括：当无人机落在起降平台时，移动机场的纵向推杆对和横向推杆对同时相向推动，最终在移动机场的起降平台的中心点位置将无人机夹住固定；移动机场的平台升降支架带动起降平台下降，将夹住固定的无人机送至移动机场的内部放置空间。
15.本技术提出无人机自动停放的控制系统及控制方法，控制系统包括无人机以及与无人机实现通信连接的移动机场，其中，移动机场包括：车载控制系统，用于控制无人机的自动起降操作以及移动机场的作业控制；gps
‑
rtk基站及红外接收装置，用于无人机的起降定位；数据链模块，用于实现移动机场和无人机之间的数据传输；无人机回收装置，包括车顶密封滑盖、起降平台、平台升降支架和复位纵横推杆，用于实现无人机自动复位回收入库。通过上述方式，本技术可以实现无人机的自动精准入库回收。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本技术无人机自动停放控制系统一实施例的结构示意图；
18.图2是本技术无人机自动停放控制系统另一实施例的结构示意图；
19.图3是本技术无人机自动停放控制方法一实施例的流程示意图；
20.图4是本技术定位坐标获取一实施例的示意图；
21.图5是本技术无人机定位降落一实施例的示意图。
具体实施方式
22.为使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术所提供无人机自动停放的控制系统及控制方法进一步详细描述。
23.本技术提出一种无人机自动停放的控制系统，请参阅图1，图1是本技术无人机自动停放控制系统一实施例的结构示意图，在本实施例中，控制系统可以包括：无人机以及与无人机实现通信连接的移动机场。移动机场用于停放无人机的可移动机库，在本实施例中可以通过汽车改装。其中，移动机场包括：
24.车载控制系统，用于控制无人机的自动起降操作以及移动机场的作业控制。车载控制系统作为整个移动机场及无人机作业过程中的地面站控制中心，控制着无人机起降巡航、移动机场配套设备模块的整体运作。
25.gps
‑
rtk基站及红外接收装置，用于无人机的起降定位。具体地，gps
‑
rtk基站可以通过实时差分定位技术，实现移动机场、无人机的更精确的定位。红外接受装置用于接收无人机的红外信号，实现近距离辅助精准定位的功能。
26.其中，红外装置通过发射/接收特定频段的红外线，在通讯、探测、医疗等方面有广泛的用途。gps：全球卫星定位系统，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能。rtk：gps载波相位实时差分定位技术，用于对gps观测值进行修正以减少定位误差。
27.数据链模块，用于实现移动机场和无人机之间的数据传输。
28.无人机回收装置，包括车顶密封滑盖、起降平台、平台升降支架和复位纵横推杆，用于实现无人机自动复位回收入库。
29.可选地，复位纵横推杆包括纵向推杆对和横向推杆对；当无人机落在起降平台时，纵向推杆对和横向推杆对同时相向推动，最终在起降平台的中心点位置将无人机夹住固定；平台升降支架带动起降平台下降，将夹住固定的无人机送至移动机场的内部放置空间。
30.可选地，无人机包括gps
‑
rtk模块、红外发射装置以及无人机本体设备模块；gps
‑
rtk模块和红外发射装置用于实现无人机的定位降落；无人机本体设备模块用于实现无人机本身的飞行控制功能以及与外接进行数据交互。
31.无人机本体设备模块包括飞控系统、动力系统、机载计算平台和通信模块。
32.gps
‑
rtk模块，通过实时差分定位技术，实现无人机的更精确的定位。红外发射装置，通过发射红外信号与移动机场进行交互，实现近距离辅助精准定位的功能。
33.可选地，移动机场改装于车辆，其中，车载控制系统部署于车辆前排内部；数据链模块部署于车辆后排上部；gps
‑
rtk基站部署于车辆的后排上部；红外接收装置部署于以起降平台的中心点为圆心，半径为r的后排上部的四边上；无人机回收装置是对车辆后座空间的改造，增加了车顶密封滑盖、起降平台、平台升降支架和复位纵横推杆。
34.举例说明，请参阅图2，图2是本技术无人机自动停放的控制系统另一实施例的结构示意图，在本实施例中，是对面包车的空间进行改装，使其成为移动机场。具体地，是通过无人机本身的飞控系统，加上运用gps
‑
rtk定位技术、红外定位技术实现无人机的精准起降，同时通过对面包车的物理空间定制化改造，增加无人机的起降平台、平台升降支架、精准停放位置推杆等实现无人机自动入库回收。
35.移动机场：
36.车载控制系统，部署于改装面包车前排内部，作为整个无人机移动机场及无人机
作业过程中的地面站控制中心，控制着无人机起降巡航、无人机移动机场1配套设备模块的整体运作。
37.数据链模块，部署于改装面包车后排上部，用于向无人机发送数据及接受无人机的回传数据。
38.gps
‑
rtk基站，部署于改装面包车后排上部，通过gps全球卫星定位系统及实时差分定位技术，实现无人机移动机场1、无人机的更精确的定位。
39.红外接收装置，共4个接收器，分别部署于以起降平台的中心点为圆心，半径为r的改装面包车后排上部的4边上，用于接收无人机的红外信号，实现近距离辅助精准定位降落的功能。
40.无人机回收装置主要包括对面包车后座空间的定制化改造，增加车顶密封滑盖、起降平台、平台升降支架、复位纵横推杆，实现飞机降落后的精准复位回收入库。
41.无人机：
42.无人机本体模块，包括机载计算平台、动力系统、飞控系统、通信模块，本体模块主要实现无人机的飞行作业控制及与外界进行数据交互。
43.gps
‑
rtk模块，部署于无人机内部，通过gps全球卫星定位系统及实时差分定位技术，实现无人机的更精确的定位。
44.红外发射装置，外挂于无人机机体正下方，通过发射红外信号与移动机场进行交互，实现近距离辅助精准定位降落的功能。
45.本实施例提出一种无人机自动停放的控制系统，实现了无人机在移动机场上的精准复位及自动停放入库；无需人工辅助，提高了无人机巡视的人力工作效率；作业工作的灵活调配，技术实现简单，改造成本较低，适用于较大范围的推广。
46.基于上述的无人机自动停放系统，本技术还提出一种无人机自动停放的控制方法，请参阅图3，图3是本技术无人机自动停放控制方法一实施例的流程示意图，在本实施例中，具体可以包括以下步骤：
47.s110：无人机接收返航指令。
48.无人机自动停放的控制系统的移动机场的车载控制系统通过数据链模块，发送返航指令给无人机；无人机的通信模块接收返航指令，并将返航指令传输至无人机的机载计算平台；机载计算平台对无人机的飞控系统进行控制，以使无人机执行返航指令。
49.s120：在gps卫星的协助下，无人机分别获得移动机场的坐标位置，并根据坐标位置靠近移动机场。
50.请参阅图4，图4是本技术定位坐标获取一实施例的示意图。移动机场通过gps
‑
rtk基站获得测定得到的位置坐标q(b，l，h)；移动机场通过gps
‑
rtk基站接收gps卫星发送的地心坐标系定位坐标q(x1,y1,z1)；移动机场通过gps
‑
rtk基站将位置坐标q(b，l，h)转换为地心坐标系定位坐标q(x,y,z)，并与根据地心坐标系定位坐标q(x1,y1,z1)计算出修正数据r(
△
x，
△
y，
△
z)；
51.其中，q(x,y,z)＝f(q(b，l，h))；r(
△
x，
△
y，
△
z)＝q(x,y,z)&q(x1,y1,z1)。
52.无人机的gps
‑
rtk模块接收gps卫星发送的地心坐标系定位坐标m(x1,y1,z1)与移动机场传输过来的修正数据r(
△
x，
△
y，
△
z)；无人机的gps
‑
rtk模块根据地心坐标系定位坐标m(x1,y1,z1)与修正数据r(
△
x，
△
y，
△
z)计算出定位坐标m(x,y,z)，以实现无人机的
定位返航。
53.其中，m(x,y,z)＝m(x1,y1,z1)&r(
△
x，
△
y，
△
z)。
54.以上，q(x，y，z)表示全球卫星定位系统地心坐标系位置空间三维坐标。q(b，l，h)表示本地地理坐标系位置空间三维坐标。
55.s130：当无人机返航至预设位置时，无人机的红外发射装置发射红外信号；并结合移动机场反馈的红外信号调整无人机的降落位置以落在移动机场的起降平台上。
56.无人机在返航到移动机场上空2
‑
3米高度的范围时，无人机的红外发射装置发射红外信号；移动机场的四个外红接收装置接收红外信号，并对红外信号进行处理，移动机场将处理后的信息发回给无人机。
57.具体地，对红外信号进行处理的过程可以包括：得出4个相对于无人机红外发射源的距离值l1，l2，l3，l4和角度值θ1，θ2，θ3，θ4，移动机场将红外状态信息转换的方位信号发回给无人机。请参阅图5，图5是本技术无人机定位降落一实施例的示意图。
58.l1＝c*(tr1
‑
ts)，l2＝c*(tr2
‑
ts)，l3＝c*(tr3
‑
ts)，l4＝c*(tr4
‑
ts)；
59.h＝atm
‑
atq；其中，at表示海拔高度。
[0060][0061]
sinθ1＝r1/l1，sinθ2＝r2/l2，sinθ3＝r3/l3，sinθ4＝r4/l4。
[0062]
如果移动机场的4个红外接收装置得到的4个相对于无人机红外发射源的距离角度值一致(l1＝l2＝l3＝l4以及θ1＝θ2＝θ3＝θ4)，则认为无人机已经返航到了无人机机场起降平台的中心点位置上方，移动机场向无人机发送降落指令，无人机执行精准降落。
[0063]
如果4个相对于无人机红外发射源的距离角度值不一致，无人机通过飞控系统对无人机进行方位校准，直至4个相对于无人机红外发射源的距离角度值一致后，移动机场向无人机发送降落指令，无人机执行精准降落。
[0064]
s140：当无人机落在起降平台时，移动机场的纵向推杆对和横向推杆对同时相向推动，最终在移动机场的起降平台的中心点位置将无人机夹住固定；移动机场的平台升降支架带动起降平台下降，将夹住固定的无人机送至移动机场的内部放置空间。
[0065]
进一步地，移动机场的后排车顶密封滑盖自动盖上锁紧，起到保护内部系统的作用。
[0066]
本技术提出无人机自动停放的控制系统及控制方法，控制系统包括无人机以及与无人机实现通信连接的移动机场，其中，移动机场包括：车载控制系统，用于控制无人机的自动起降操作以及移动机场的作业控制；gps
‑
rtk基站及红外接收装置，用于无人机的起降定位；数据链模块，用于实现移动机场和无人机之间的数据传输；无人机回收装置，包括车顶密封滑盖、起降平台、平台升降支架和复位纵横推杆，用于实现无人机自动复位回收入库。通过上述方式，本技术可以实现无人机的自动精准入库回收。
[0067]
可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0068]
本技术中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺
序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0069]
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0070]
以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。