阅读说明：本技术 飞行装置gps信号缺失后救援方法及控制方法 (Rescue method and control method for flight device after GPS (global positioning system) signal is lost ) 是由 吴冲 杨广龙 胡庆 杨继成 申小明 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种飞行装置GPS信号缺失后救援方法及控制方法,所述的飞行装置GPS信号缺失后救援方法,包括以下步骤,1)救援飞行装置接收救援信号,所述的救援信号包括目标GPS信息,2)救援飞行器在抵达目标GPS信息前或抵达后主动搜寻故障飞行装置,3)搜寻到故障飞行装置后通过自身GPS信息及两者空间距离融合生成故障飞行装置的推定GPS信息并发出,4)救援飞行装置执行飞行,实时生成并发出推定GPS信息。本发明的救援方法,在作业飞行装置出现GPS故障无法继续作业时,充分利用视觉系统或雷达的覆盖范围,利用救援作业飞行装置根据空间距离生成推定GPS信息并依次作为飞行参考,尤其适用于特定区域。(The invention discloses a rescue method and a control method after a flight device GPS signal is lost, wherein the rescue method after the flight device GPS signal is lost comprises the following steps of 1) receiving a rescue signal by a rescue flight device, wherein the rescue signal comprises target GPS information, 2) actively searching a fault flight device before or after a rescue aircraft arrives at the target GPS information, 3) generating and sending the presumed GPS information of the fault flight device by fusing self GPS information and the space distance of the self GPS information, and 4) executing flight by the rescue flight device, and generating and sending the presumed GPS information in real time. The rescue method of the invention fully utilizes the coverage of a vision system or a radar when the operation flight device has GPS fault and can not continue to operate, utilizes the rescue operation flight device to generate and estimate GPS information according to the space distance and sequentially uses the GPS information as a flight reference, and is particularly suitable for a specific area.)

飞行装置GPS信号缺失后救援方法及控制方法

技术领域

本发明属于无人机控制技术领域，具体涉及一种飞行装置GPS信号缺失后救援方法及控制方法。

背景技术

小型民用无人机呈现出爆发性增长，小型民用无人机行业具有发展迅速，市场前景好、应用领域广泛等特点。目前，小型无人机的通信方式主要采用的是WIFI或者射频，根据通信距离的增加，控制信息发送的功率将变大，通信链路的带宽也将受到限制。因此如在网络传输不稳定的情况下，保证无人机通信的可靠性，甚至在更加极端的无人机通信中断的情景，如何恢复与远端通信的问题一直是无人机领域研究的重点和难点。

目前常用的自动返航方法，主要是针对大型飞机的返航路径规划，此种返航方法必然需要复杂的硬件来支撑，因此不适用于小型无人机。分析现有无人机自动返航技术的缺陷，具体如下：

公开号为CN 106705963A的专利公开了一种自动返航控制方法和装置，该方法包括根据预设的时间间隔依次采集起始位置点的位置信息、起始位置点对应的时刻信息、飞行该过程中个位置点的位置信息和个位置点对应的时刻信息；若接收到自动返航指令,则获取当前位置点的位置信息及当前位置点对应的时刻信息；根据当前位置点的位置信息及当前位置点对应的时刻信息，读取下一位置点的位置信息；根据GPS获取的位置信息遍历当前位置点和下一位置点；和/或根据捷联惯性导航计算的位置信息遍历当前位置点和下一位置点。但该方法只是单一记录飞行路径，并未对路径生成过程进行优化处理；另一方面，在GPS之外，额外采用了捷联惯性导航系统，复杂的硬件以及处理方式不适用于小型无人机。

公开号为CN 105157715A的专利公开了一种基于北斗导航系统的自适应返航方法及系统，该方法包括在用户行进的过程中每隔一段时间从北斗导航系统的串口获取一次信息，并对信息进行解析，以获取用户在不同时刻的经纬度位置信息生成用户的行进轨迹当接收到用户输入的返航指令时，根据用户的当前位置和行进轨迹输出提示信息给用户，使用户根据提示信息顺利返航。但该方法缺少对突发事件的处理，没有考虑到通信质量不佳等情况的发生，在 GPS信号不佳或者缺失的地方甚至会发生迷航现象。如何正确对GPS信号不佳或者缺失，或者GPS装置故障的地方实现安全返航成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种飞行装置GPS信号缺失后控制方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种飞行装置GPS信号缺失后救援方法，包括以下步骤，

1)救援飞行装置接收救援信号，所述的救援信号包括目标GPS信息，

2)救援飞行器在抵达目标GPS信息前或抵达后主动搜寻故障飞行装置，

3)搜寻到故障飞行装置后通过自身GPS信息及两者空间距离融合生成故障飞行装置的推定GPS信息并发出，

4)救援飞行装置执行飞行，实时生成并发出推定GPS信息。

在上述技术方案中，所述的步骤3)后还包括接收并执行飞行航线的步骤。

在上述技术方案中，所述的步骤4)中的飞行为利用视觉装置或雷达的跟随式飞行。

一种飞行装置GPS信号缺失后控制方法，包括以下步骤，

1)作业飞行装置的控制器接收GPS故障或无GPS信号时，立即控制作业飞行装置悬停；

2)控制器通过无线链路将故障信号及干扰前的目标GPS信息发出，

3)控制器实时接收通过无线链路传递来的推定GPS信息作为GPS信息应用执行飞行任务。

在上述技术方案中，所述的作业飞行装置根据气压计及惯导组合实现保持悬停状态。

在上述技术方案中，当作业飞行装置到达预定位置后，还包括启动视觉着陆及激光组合着陆系统实现安全着陆。

在上述技术方案中，所述的飞行任务为继续执行之前的飞行任务或GPS故障或无GPS信号后重新接收的新飞行任务。

一种飞行装置GPS信号缺失后控制方法，包括以下步骤，

1)作业飞行装置GPS信号缺失后立即保持悬停状态，同时直接或经由后台给救援飞行装置发送告警信息，并发送未受干扰前的目标GPS信息，

2)救援飞行装置接收到告警信息飞行装置立即响应告警并根据目标GPS信息进行搜索，

3)搜索到作业飞行装置后，救援飞行装置悬停，

4)将自身GPS信息与空间距离融合后生成推定GPS信息并通过无线数据链路传送给作业飞行装置，

5)作业飞行装置将此推定GPS信息作为GPS信息应用并按照此GPS信息完成预设航线移动，同时，救援飞行装置根据自身GPS信息和空间距离实时计算将推定GPS信息实时传送至作业飞行装置。

在上述技术方案中，当作业飞行装置到达预定位置后，启动视觉着陆及激光组合着陆系统实现安全着陆。

在上述技术方案中，所述的步骤5)中通过视觉及雷达实现与母机保持相对位置。

本发明的优点和有益效果为：

本发明的救援方法，在作业飞行装置出现GPS故障无法继续作业时，充分利用视觉系统或雷达的覆盖范围，利用救援作业飞行装置根据空间距离生成推定GPS信息并依次作为飞行参考，尤其适用于特定区域，如GPS信号弱甚至无信号区域的作业，当作业飞行装置出现 GPS信号缺失时，可在处于有GPS信号区域的救援飞行装置的协助下继续作业。解决当飞行装置GPS信号缺失后无方向飞行造成的飞行装置损失及由于飞行装置坠落造成的安全问题。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

一种飞行装置GPS信号缺失后救援方法，包括以下步骤，

1)救援飞行装置接收救援信号，所述的救援信号包括目标GPS信息，

2)救援飞行器在抵达目标GPS信息前或抵达后主动搜寻故障飞行装置，

3)搜寻到故障飞行装置后通过自身GPS信息及两者空间距离融合生成故障飞行装置的推定GPS信息并发出，

4)救援飞行装置执行飞行，实时生成并发出推定GPS信息。

其中，所述的步骤3)后还包括接收并执行飞行航线的步骤。即当完成初步搜寻后，建立完基本的判断，可根据实际情况由后台重新生成飞行任务，如根据被救援飞行装置当前状态，GPS信息缺失的原因，以及可能的无信号范围等，进行规避航线、返航或者继续执行之前的作业。

当继续作业时，救援飞行装置可直接进行偏移预定距离的同一航线的旁侧移动，即进行僚机式辅助；或者，所述的步骤4)中的飞行为利用视觉装置或雷达的跟随式飞行，即依靠视觉或雷达进行跟随，保证其在可视范围内。

本发明的救援方法，在作业飞行装置出现GPS故障无法继续作业时，充分利用视觉系统或雷达的覆盖范围，利用救援作业飞行装置根据空间距离生成推定GPS信息并依次作为飞行参考，尤其适用于特定区域，如GPS信号弱甚至无信号区域的作业，当作业飞行装置出现 GPS信号缺失时，可在处于有GPS信号区域的救援飞行装置的协助下继续作业。解决当飞行装置GPS信号缺失后无方向飞行造成的飞行装置损失及由于飞行装置坠落造成的安全问题。

实施例二

一种飞行装置GPS信号缺失后控制方法，包括以下步骤，

1)作业飞行装置的控制器接收GPS模块故障或无GPS信号时，立即控制作业飞行装置悬停，如可根据气压计及惯导组合实现保持悬停状态；

2)控制器通过无线链路将故障信号及干扰前的目标GPS信息发出，

3)控制器实时接收通过无线数据通信链路传递来的推定GPS信息作为GPS信息应用执行飞行任务。其中，所述的飞行任务为继续执行之前的飞行任务或GPS故障或无GPS信号后重新接收的新飞行任务。

通过子母机的方式，其中作业飞行装置为子机，作业飞行装置为母机，通过子母机间通信链路建立信息互通，实现子机对母机的接管，实现了故障飞行装置通过领航飞行装置获取 GPS信息，完成安全着陆。无人飞行装置飞行过程中，GPS信号是不可缺少的一部分，当GPS 信号缺失，飞行装置及时利用惯导及视觉系统也无法完成预定航线飞行，同时也无法通过手动控制完成导航。本发明采用接收推定GPS信息的方式，通过实时变化的推定GPS信息并以此作为飞行装置的飞行参考，可有效实现继续执行作业任务。

进一步地，当作业飞行装置到达预定位置后，如根据推定GPS信息和飞行计划，将要降落时，还包括启动视觉着陆及激光组合着陆系统实现安全着陆。即由子机全自动完成领航，并由母机实现预定位置自动降落，无需人工干预。

实施例三

一种飞行装置GPS信号缺失后控制方法，包括以下步骤，

1)作业飞行装置GPS信号缺失后立即保持悬停状态，同时直接或经由后台给救援飞行装置发送告警信息，并发送未受干扰前的目标GPS信息，

2)救援飞行装置接收到告警信息飞行装置立即响应告警并根据目标GPS信息进行搜索，

3)搜索到作业飞行装置后，救援飞行装置悬停，

4)将自身GPS信息与空间距离融合后生成推定GPS信息并通过无线数据通信链路传送给作业飞行装置，

5)作业飞行装置将此推定GPS信息作为GPS信息应用并按照此GPS信息完成预设航线移动，同时，救援飞行装置根据自身GPS信息和空间距离实时计算将推定GPS信息实时传送至作业飞行装置。

其中，作业飞行装置和救援飞行装置可实时保持无线数据通信链路或者当故障发生时再直接建立或通过后台与救援飞行装置建立无线数据通信链路。

当搜索到作业无人机后即进行悬停，同时通过视觉及雷达实现与母机保持相对位置，保持与作业飞行装置的空间距离有效范围内，在进行有效救援的同时，能避免救援无人机也丢失GPS信号，保证救援顺利完成，还可以目标GPS信息为依据设定危险区，避免救援飞行装置进入。而且，为减少救援飞行装置的计算量，信息融合可在后台进行计算。其中，为减少计算量，还可控制救援飞行装置与作业飞行装置通过视觉系统保持空间距离相对稳定。

其中，当作业飞行装置到达预定位置后，启动视觉着陆及激光组合着陆系统，实现安全着陆。以防止由于GPS信号的误差造成着陆不安全，

当前无人飞行装置飞行过程中，GPS信号是不可缺少的一部分，当GPS信号缺失，飞行装置及时利用惯导及视觉系统也无法完成预定航线飞行，同时也无法通过手动控制完成导航。本发明采用子母机的方式，通过子母机间通信链路建立信息互通，实现子机多母机的接管，实现了故障飞行装置通过领航飞行装置获取GPS信息，完成安全着陆。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。