[实用新型]一种无人机防坠毁降落系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一款无人机系统控制设备，具体为一种无人机防坠毁降落系统。

背景技术

感知-控制技术是机器人自主能力的基础。根据国际标准化组织的定义，机器人的自主能力是指机器在无人干预下，可以根据当前的状态和感知信息执行任务的能力。很多情况下，根据机器人的类型和其预期的用途，无人机使用者对机器人自主性的要求也不尽相同。例如，虽然地面上那些机器人不必关心实时动态监测问题，但对于长距离工作的移动式机器人尤其是无人机而言，知道飞行姿态、飞行数据就很重要了。无人机防坠毁系统，可以按自主性，由低到高分为以下三个层次：

1、感知-运动自主性：将人的高级指令（比如到达一个给定的高度，检测飞机飞行状态及失控数据）转化成平台相关控制信号（比如俯仰角、横滚角、偏航角或速度）的组合。

2、反应自主性（需要以感知运动自主性为基础）：在外部有干扰时保持在当前位置或飞行轨迹上，比如在有风或电器机械故障的情况下；躲避障碍物；保持在距离地面安全的或预定的高度。

3、认知自主性（需要以反应自主性为基础）：解决信息和任务冲突；规划（例如电池启动硬件设备）；识别飞机失速；学习记忆失控数据。

目前对达到2—3级自主水平，即具备反应自主性和认知自主性的防坠毁系统，可以称其为穿防护衣的空中机器人。

实用新型内容

本防坠系统分为防坠模块、防撞模块和中间智能控制三个模块。飞行稳定系统由一组三轴陀螺仪，加速度计和磁力计组成，除此之外，还有气压传感器。该系统最高可以承受24公里/小时的风速。系统配备一对激光测距传感器，它可以帮助飞行器与障碍物保持一定的距离。人们可以使用无人机飞行运行程序进行远程访问，例如：在线接收操纵员、飞控和其他传感器传来的数据，并向各个轴向发出速度监测指令和开启硬件设备的命令。此项目旨在扩大控制范围以及允许板载的可编程性。本系统的保护方式主要分为高空失控保护和近地失控保护。当在一定高度无人机出现故障时，有智能控制软件立即判断无人机的飞行姿态、飞行环境及失控数据，并且瞬间打开降落伞减小下坠速度，并对安全保护硬件下达指令，使其瞬间弹出气囊，在双重保护下保证无人机不受损毁。当在近地高度遭遇故障时，控制软件则直接对硬件部分下达指令，使其打开气囊将无人机主体保护起来。另外，系统内配有一个内置的卫星定位系统（GNSS，包括GPS和GLONASS），操作范围为250m，选配Skycontroller，可使操作范围可以扩展到2km。

本实用新型采用的技术方案如下：一种无人机防坠毁降落系统，主要包括防坠模块、防撞模块和中间智能控制三个模块；其特征在于：防坠模块由气囊和降落伞组成，防撞模块由一对激光测距传感器组成，中间智能控制模块由系统主芯片、PPM解码芯片、IMU惯性测量单元、磁罗盘、气压计、A/D芯片、伺服舵机、GNSS双模卫星定位模块组成；系统主芯片分别连接A/D芯片、伺服舵机、GNSS双模卫星定位模块和PPM解码芯片；IMU惯性测量单元、磁罗盘和气压计分别通过A/D芯片连接至系统主芯片；中间智能控制模块分别连接防坠模块和防撞模块。

本实用新型的系统主芯片的型号为STM32F407。

本实用新型的PPM解码芯片的型号为Atmega168/328。

本实用新型的GNSS双模卫星定位模块：包括GPS和GLONASS。

本实用新型包括三大部分组成，第一部分由气囊和降落伞组成的防坠模块，第二部分是由激光测距传感器组成的防撞模块，第三部分是中间智能控制模块，控制各模块工作，也给整套系统提供电源供应。

本实用新型的设计核心是感知控制技术的运用及智能控制。当在一定高度无人机出现故障时，中间智能控制模块立即判断无人机的飞行姿态、飞行环境及失控数据，并且瞬间打开降落伞减小下坠速度，并对安全保护硬件下达指令，使其瞬间弹出气囊，在双重保护下保证无人机不受损毁。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式