一种能够进行应急处理的无人机和无人机应急处理方法

文档序号:28373 发布日期:2021-09-24 浏览:42次 >En<

阅读说明:本技术 一种能够进行应急处理的无人机和无人机应急处理方法 (Unmanned aerial vehicle capable of performing emergency treatment and unmanned aerial vehicle emergency treatment method ) 是由 岳焕印 叶虎平 廖小罕 于 2021-07-23 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种能够进行应急处理的无人机和无人机应急处理方法,包括芯片和无人机本体,芯片用于按照预设频率,在无人机本体的当前飞行位置的预设范围内,获取无人机本体对应的目标停机位置,并生成用于控制无人机本体从当前飞行位置飞至目标停机位置的飞行策略;当无人机本体发生故障时,根据最新的飞行策略控制无人机进行飞行,在无人机发生故障后,节省了选取停机位置以及生成飞行策略的耗时,能够最大概率上使无人机降落至最新的飞行策略对应的目标停机位置,进而能够极大降低无人机损毁的概率,而且,在无人机发生故障之前,有足够的时间选取目标停机位置即最优的停机位置,避免操作人员所带来的干扰,进一步降低无人机损毁的概率。(The invention relates to an unmanned aerial vehicle capable of carrying out emergency treatment and an unmanned aerial vehicle emergency treatment method, wherein the unmanned aerial vehicle comprises a chip and an unmanned aerial vehicle body, the chip is used for acquiring a target stop position corresponding to the unmanned aerial vehicle body within a preset range of the current flight position of the unmanned aerial vehicle body according to preset frequency and generating a flight strategy for controlling the unmanned aerial vehicle body to fly from the current flight position to the target stop position; when the unmanned aerial vehicle body breaks down, fly according to latest flight strategy control unmanned aerial vehicle, after unmanned aerial vehicle breaks down, saved and selected the stop position and generated flight strategy consuming time, can make unmanned aerial vehicle descend to the target stop position that latest flight strategy corresponds on the maximum probability, and then can greatly reduce the probability that unmanned aerial vehicle destroys, and, before unmanned aerial vehicle breaks down, have sufficient time to select target stop position and be optimal stop position, avoid the interference that operating personnel brought, further reduce the probability that unmanned aerial vehicle destroys.)

一种能够进行应急处理的无人机和无人机应急处理方法

技术领域

本发明涉及无人机

技术领域

,尤其涉及一种能够进行应急处理的无人机和无人机应急处理方法。

背景技术

无人机具有成本低、生存能力强、机动性能好等优点,在各个领域均具有广泛的应用,目前,在无人机发生损坏并需要紧急迫降时,操作人员会选取停机位置,然后生成飞行轨迹,并控制在无人机按照飞行轨迹进行飞行,以使无人机降落在停机位置,但存在如下问题:

1)在无人机发生损坏并需要紧急迫降时,操作人员为减少耗时,以及由于操作人员的紧张,往往导致选用的停机位置不是最佳停机位置,此时会延长无人机的飞行时间,增大了无人机损毁的概率;

2)操作人员会选取停机位置,然后生成飞行轨迹,并控制在无人机按照飞行轨迹进行飞行,该过程耗时过长,也增大了无人机损毁的概率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供了一种能够进行应急处理的无人机和无人机应急处理方法。

本发明的一种能够进行应急处理的无人机的技术方案如下:

包括芯片和无人机本体,所述芯片用于:

按照预设频率,在无人机本体的当前飞行位置的预设范围内,获取所述无人机本体对应的目标停机位置,并生成用于控制所述无人机本体从所述当前飞行位置飞至所述目标停机位置的飞行策略;

当所述无人机本体发生故障时,根据最新的飞行策略控制所述无人机本体进行飞行。

本发明的一种能够进行应急处理的无人机的有益效果如下:

当本申请的无人机正在飞行时,实时确定目标停机位置,以及生成用于控制无人机从当前飞行位置飞至目标停机位置的飞行策略,当本申请的无人机发生故障、需要紧急迫降时,能够直接根据最新的飞行策略控制无人机进行飞行,也就是说,在本申请的无人机发生故障后,节省了选取停机位置以及生成飞行策略的耗时,能够最大概率上使无人机降落至最新的飞行策略对应的目标停机位置,进而能够极大降低无人机损毁的概率,而且,在本申请的无人机发生故障之前,有足够的时间选取目标停机位置即最优的停机位置,避免操作人员所带来的干扰,进一步降低无人机损毁的概率,由此实现了一种能够进行应急处理的无人机。

在上述方案的基础上,本发明的一种能够进行应急处理的无人机还可以做如下改进。

进一步,所述无人机本体上设有具有多个出气口的气泵,所述气泵的每个出气口分别连接一个气管,每个气管的出气口分别设在所述无人机本体的每个旋翼的正下方并向下延伸,所述气泵的每个出气口处均设有用于调节气流大小的控制阀,所述芯片还用于:

当根据所述最新的飞行策略控制所述无人机本体进行飞行时,获取所述无人机本体的每个旋翼的升力;

当最大升力与最小升力之间的偏差超过预设升力偏差时,启动所述气泵,并根据所述偏差,通过目标控制阀调整目标气管的出气口的气流大小,其中,所述目标气管指:延伸至所述最小升力所对应的旋翼的正下方的气管,所述目标控制阀指:所述目标气管对应的控制阀。

采用上述进一步方案的有益效果是:当最大升力与最小升力之间的偏差超过预设升力偏差时,根据偏差,通过目标控制阀调整目标气管的出气口的气流大小,为最小升力所对应的旋翼提供升力,避免无人机在紧急迫降时发生严重倾斜,进一步降低无人机损毁的概率。

进一步,所述无人机本体的起落架包括两个相对设置的“凵”字形结构的空腔支架,每个空腔支架的两个相对设置的竖杆的空腔内设有伸缩杆和缓冲胶垫,且每个缓冲胶垫连接在相应伸缩杆的伸缩端,则所述芯片还用于:

当根据所述最新的飞行策略控制所述无人机本体进行飞行、且所述无人机本体的飞行高度低于预设高度阈值时,控制每个伸缩杆从相应竖杆的空腔内伸出缓冲胶垫,并根据所述无人机本体的倾斜角度调整每个伸缩杆的伸缩量。

采用上述进一步方案的有益效果是:根据无人机本体的倾斜角度调整每个伸缩杆的伸缩量,以保证无人机本体的缓冲胶垫在最大程度上同时着陆,进一步降低无人机损毁的概率。

进一步,所述芯片获取所述无人机本体对应的目标停机位置的过程,包括:

控制所述无人机本体的摄像头在不同的位置,朝向地面拍摄至少两张图像;

根据得到的至少两个图像的重叠区域,构建三维图像;

根据所述三维图像确定目标停机位置。

本发明的一种无人机应急处理方法的技术方案如下:

按照预设频率,在无人机本体的当前飞行位置的预设范围内,获取所述无人机本体对应的目标停机位置,并生成用于控制所述无人机本体从所述当前飞行位置飞至所述目标停机位置的飞行策略;

当所述无人机本体发生故障时,根据最新的飞行策略控制所述无人机本体进行飞行,以使所述无人机本体降落至所述最新的飞行策略对应的目标停机位置。

本发明的一种无人机应急处理方法的有益效果如下:

当无人机本体正在飞行时,实时确定目标停机位置,以及生成用于控制无人机本体从当前飞行位置飞至目标停机位置的飞行策略,当无人机本体发生故障、需要紧急迫降时,能够直接根据最新的飞行策略控制无人机本体进行飞行,也就是说,当无人机发生故障后,节省了选取停机位置以及生成飞行策略的耗时,能够最大概率上使无人机本体降落至最新的飞行策略对应的目标停机位置,进而能够极大降低无人机损毁的概率,而且,在无人机发生故障之前,有足够的时间选取目标停机位置即最优的停机位置,避免操作人员所带来的干扰,进一步降低无人机损毁的概率。

在上述方案的基础上,本发明的一种无人机应急处理方法还可以做如下改进。

进一步,所述无人机本体上设有具有多个出气口的气泵,所述气泵的每个出气口分别连接一个气管,每个气管的出气口分别设在所述无人机本体的每个旋翼的正下方并向下延伸,所述气泵的每个出气口处均设有用于调节气流大小的控制阀,则所述方法还包括:

当根据所述最新的飞行策略控制所述无人机本体进行飞行时,获取所述无人机本体的每个旋翼的升力;

当最大升力与最小升力之间的偏差超过预设升力偏差时,启动所述气泵,并根据所述偏差,通过目标控制阀调整目标气管的出气口的气流大小,其中,所述目标气管指:延伸至所述最小升力所对应的旋翼的正下方的气管,所述目标控制阀指:所述目标气管对应的控制阀。

采用上述进一步方案的有益效果是:当最大升力与最小升力之间的偏差超过预设升力偏差时,根据偏差,通过目标控制阀调整目标气管的出气口的气流大小,为最小升力所对应的旋翼提供升力,避免无人机在紧急迫降时发生严重倾斜,进一步降低无人机损毁的概率。

进一步,所述无人机本体的起落架包括两个相对设置的“凵”字形结构的空腔支架,每个空腔支架的两个相对设置的竖杆的空腔内设有伸缩杆和缓冲胶垫,且每个缓冲胶垫连接在相应伸缩杆的伸缩端,则所述方法还包括:

当根据所述最新的飞行策略控制所述无人机本体进行飞行、且所述无人机本体的飞行高度低于预设高度阈值时,控制每个伸缩杆从相应竖杆的空腔内伸出缓冲胶垫,并根据所述无人机本体的倾斜角度调整每个伸缩杆的伸缩量。

采用上述进一步方案的有益效果是:根据无人机本体的倾斜角度调整每个伸缩杆的伸缩量,以保证无人机本体的缓冲胶垫在最大程度上同时着陆,进一步降低无人机损毁的概率。

进一步,所述获取所述无人机本体对应的目标停机位置,包括:

控制所述无人机本体的摄像头在不同的位置,朝向地面拍摄至少两张图像;

根据得到的至少两个图像的重叠区域,构建三维图像;

根据所述三维图像确定目标停机位置。

附图说明

图1为本发明实施例的一种能够进行应急处理的无人机的结构示意图之一;

图2为本发明实施例的一种能够进行应急处理的无人机的结构示意图之二;

图3为本发明实施例的一种无人机应急处理方法的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示,本发明实施例的一种能够进行应急处理的无人机,包括芯片210和无人机本体220,所述芯片210用于:

按照预设频率,在无人机本体220的当前飞行位置的预设范围内,获取所述无人机本体220对应的目标停机位置,并生成用于控制所述无人机本体220从所述当前飞行位置飞至所述目标停机位置的飞行策略;

当所述无人机本体220发生故障时,根据最新的飞行策略控制所述无人机本体220进行飞行,以使所述无人机本体220降落至所述最新的飞行策略对应的目标停机位置。

其中,所述芯片210获取所述无人机本体220对应的目标停机位置的过程,包括:

1)控制所述无人机本体220的摄像头在不同的位置,朝向地面拍摄至少两张图像;

2)根据得到的至少两个图像的重叠区域,构建三维图像,以两个图像为例进行说明,根据无人机本体220在拍摄该选取的该两张图像时的位置,并根据该两张图像的重叠区域中所包含的像素坐标,确定该两个图像所构建的三维图像,具体构建过程的细节技术为本领域技术人员所悉知,在此不做赘述;

3)根据所述三维图像确定目标停机位置,具体地:根据三维图像,在无人机本体220的当前飞行位置的预设范围内,确定不存在障碍物的区域,并根据三维图像确定每个不存在障碍物的区域的面积大小,将面积大于预设面积阈值的区域确定为待选区域,那么:

将距离无人机本体220的当前飞行位置最近的待选区域确定为目标停机位置,或者,综合考虑每个待选区域的周边区域的信息,以及每个待选区域的地表信息,来确定目标停机位置,其中,周边区域的信息包括周边区域的植被高低,是否有水坑等,待选区域内的地表信息包括待选区域内是否为草地、岩石地面等信息,具体可通过预先设置预设条件的方式实现目标停机位置的自动筛选。

其中,预设频率为每分钟1次或10次等,可根据实际情况确认。飞行策略包括飞行角度、飞行速度、飞行轨迹等信息,无人机本体220指现有的各种型号的无人机,在现有的各种型号的无人机上搭配本申请中的芯片210,得到本申请的一种能够进行应急处理的无人机;

可以理解的是,在本申请的无人机的飞行过程中,目标停机位置和飞行策略也是在动态变化的。

当本申请的无人机正在飞行时,实时确定目标停机位置,以及生成用于控制无人机从当前飞行位置飞至目标停机位置的飞行策略,当本申请的无人机发生故障、需要紧急迫降时,能够直接根据最新的飞行策略控制无人机进行飞行,也就是说,在本申请的无人机发生故障后,节省了选取停机位置以及生成飞行策略的耗时,能够最大概率上使无人机本体220降落至最新的飞行策略对应的目标停机位置,进而能够极大降低无人机损毁的概率,而且,在本申请的无人机发生故障之前,有足够的时间选取目标停机位置即最优的停机位置,避免操作人员所带来的干扰,进一步降低无人机损毁的概率,由此实现了一种能够进行应急处理的无人机。

较优地,在上述技术方案中,所述无人机本体220上设有具有多个出气口的气泵,所述气泵的每个出气口分别连接一个气管,每个气管的出气口分别设在所述无人机本体220的每个旋翼的正下方并向下延伸,所述气泵的每个出气口处均设有用于调节气流大小的控制阀,所述芯片210还用于:

当根据所述最新的飞行策略控制所述无人机本体220进行飞行时,获取所述无人机本体220的每个旋翼的升力;

当最大升力与最小升力之间的偏差超过预设升力偏差时,启动所述气泵,并根据所述偏差,通过目标控制阀调整目标气管的出气口的气流大小,其中,所述目标气管指:延伸至所述最小升力所对应的旋翼的正下方的气管,所述目标控制阀指:所述目标气管对应的控制阀。

以第一气管为例对能够向旋翼提供升力的原理进行说明,具体地:

第一气管的进气口连接在气泵的第一个出气口,气泵的第一个出气口设有用于调节气流大小的第一控制阀,第一气管的出气口在无人机本体220的第一旋翼的正下方并向下延伸,即第一出气口的朝向背离第一旋翼,因此,通过调整第一出气口的气流的大小,可调节为最小升力所对应的旋翼所提供的升力大小。

其中,获取所述无人机本体220的每个旋翼的升力的具体实现方式为:

1)在每个旋翼的下方设置压力传感器,如精确度为±0.05%FS、±0.025%FS等,当旋翼在转动时,会产生向下的作用力,通过高精度压力传感器能精确得到每个旋翼的升力;

2)使用AERS-Midwest公司所研制的轻型压力传感器,监控流过无人机的旋翼的气流,计算出每个旋翼的升力。

以第一气管和第二气管为例,对根据偏差调整目标气管的出气口的气流大小的过程进行说明,具体地:

第二气管的进气口连接在气泵的第二个出气口,气泵的第二个出气口设有用于调节气流大小的第二控制阀,第二气管的出气口在无人机本体220的第二旋翼的正下方并向下延伸;若获取无人机本体220的每个旋翼的升力中,第一旋翼的升力最小,第二旋翼的升力最大,且当最大升力与最小升力之间的偏差超过预设升力偏差时,说明无人机本体220以及发生严重倾斜,且第一旋翼相比较于第二旋翼距离地面更近,且第一气管为目标气管,第一气管对应的第一控制阀为目标控制阀,那么:

根据偏差、气管的出气口的口径等参数能够计算出目标气管即第一气管的出气口的气流大小,在启动气泵后,通过控制目标控制阀调节目标气管即第一气管的出气口的气流大小达到计算出的气流大小,并超过计算出的气流大小一段时间,以使第一旋翼的高度与第二旋翼的高度相等。其中,该时间可通过力学知识得到,然后,控制目标控制阀调节目标气管即第一气管的出气口的气流大小降低并保持到计算出的气流大小,此时,目标气管即第一气管的出气口提供的升力的值与偏差相等,能够在最大程度上保持无人机的平衡,避免无人机在紧急迫降时发生严重倾斜,进一步降低无人机损毁的概率。

也就是说,当最大升力与最小升力之间的偏差超过预设升力偏差时,根据偏差,通过目标控制阀调整目标气管的出气口的气流大小,为最小升力所对应的旋翼提供升力,避免无人机在紧急迫降时发生严重倾斜,进一步降低无人机损毁的概率。

其中,根据偏差并通过目标控制阀调整目标气管的出气口的气流大小的过程是一个动态过程。

较优地,在上述技术方案中,所述无人机本体220的起落架包括两个相对设置的“凵”字形结构的空腔支架,每个空腔支架的两个相对设置的竖杆的空腔内设有伸缩杆和缓冲胶垫260,且每个缓冲胶垫260连接在相应伸缩杆的伸缩端,则所述芯片210还用于:

当根据所述最新的飞行策略控制所述无人机本体220进行飞行、且所述无人机本体220的飞行高度低于预设高度阈值时,控制每个伸缩杆从相应竖杆的空腔内伸出缓冲胶垫260,并根据所述无人机本体220的倾斜角度调整每个伸缩杆的伸缩量。

其中,预设高度阈值可为10米或20米等,可根据实际情况确定,当无人机将要着陆时,无人机难免发生倾斜,此时,根据所述无人机本体220的倾斜角度控制每个伸缩杆的伸缩量,以保证无人机本体220的缓冲胶垫260在最大程度上同时着陆,进一步降低无人机损毁的概率,以图2进行说明:

两个相对设置的“凵”字形结构的空腔支架分别为第一空腔支架和第二空腔支架,第一空腔支架包括两个相对设置的竖杆,分别为第一竖杆230和第二竖杆240,第二空腔支架包括两个相对设置的竖杆,分别为第三竖杆270和第四竖杆280,无人机本体220所搭载的POS定位定向系统能够获取无人机本体220的倾斜角度,然后根据无人机本体220的结构尺寸计算出每个竖杆在水平方向上的高度差,例如,当第一竖杆230相较第三竖杆270更接近于地面时,则第一竖杆230内所设置的第一伸缩杆250的伸缩量小于第三竖杆270内所设置的第三伸缩杆290的伸缩量,并通过每个竖杆在水平方向上的高度差能过精确计算每个伸缩杆的伸缩量,以保证无人机本体220的缓冲胶垫260在最大程度上同时着陆,进一步降低无人机损毁的概率。当降落到地面后,再将每个伸缩杆的伸缩量调整为相同。

如图3所示,本发明实施例的一种无人机应急处理方法,包括如下步骤:

S1、按照预设频率,在无人机本体220的当前飞行位置的预设范围内,获取所述无人机本体220对应的目标停机位置,并生成用于控制所述无人机本体220从所述当前飞行位置飞至所述目标停机位置的飞行策略;

S2、当所述无人机本体220发生故障时,根据最新的飞行策略控制所述无人机本体220进行飞行,以使所述无人机本体220降落至所述最新的飞行策略对应的目标停机位置。

当无人机本体220正在飞行时,实时确定目标停机位置,以及生成用于控制无人机本体220从当前飞行位置飞至目标停机位置的飞行策略,当无人机本体220发生故障、需要紧急迫降时,能够直接根据最新的飞行策略控制无人机本体220进行飞行,也就是说,当无人机发生故障后,节省了选取停机位置以及生成飞行策略的耗时,能够最大概率上使无人机本体220降落至最新的飞行策略对应的目标停机位置,进而能够极大降低无人机损毁的概率,而且,在无人机发生故障之前,有足够的时间选取目标停机位置即最优的停机位置,避免操作人员所带来的干扰,进一步降低无人机损毁的概率。

较优地,在上述技术方案中,所述无人机本体220上设有具有多个出气口的气泵,所述气泵的每个出气口分别连接一个气管,每个气管的出气口分别设在所述无人机本体220的每个旋翼的正下方并向下延伸,所述气泵的每个出气口处均设有用于调节气流大小的控制阀,则所述方法还包括:

S3、当根据所述最新的飞行策略控制所述无人机本体220进行飞行时,获取所述无人机本体220的每个旋翼的升力;

S4、当最大升力与最小升力之间的偏差超过预设升力偏差时,启动所述气泵,并根据所述偏差,通过目标控制阀调整目标气管的出气口的气流大小,其中,所述目标气管指:延伸至所述最小升力所对应的旋翼的正下方的气管,所述目标控制阀指:所述目标气管对应的控制阀。

当最大升力与最小升力之间的偏差超过预设升力偏差时,根据偏差,通过目标控制阀调整目标气管的出气口的气流大小,为最小升力所对应的旋翼提供升力,避免无人机在紧急迫降时发生严重倾斜,进一步降低无人机损毁的概率。

较优地,在上述技术方案中,所述无人机本体220的起落架包括两个相对设置的“凵”字形结构的空腔支架,每个空腔支架的两个相对设置的竖杆的空腔内设有伸缩杆和缓冲胶垫260,且每个缓冲胶垫260连接在相应伸缩杆的伸缩端,则所述方法还包括:

S5、当根据所述最新的飞行策略控制所述无人机本体220进行飞行、且所述无人机本体220的飞行高度低于预设高度阈值时,控制每个伸缩杆从相应竖杆的空腔内伸出缓冲胶垫260,并根据所述无人机本体220的倾斜角度调整每个伸缩杆的伸缩量。

根据无人机本体220的倾斜角度调整每个伸缩杆的伸缩量,以保证无人机本体220的缓冲胶垫260在最大程度上同时着陆,进一步降低无人机损毁的概率。

较优地,在上述技术方案中,所述获取所述无人机本体220对应的目标停机位置,包括:

S10、控制所述无人机本体220的摄像头在不同的位置,朝向地面拍摄至少两张图像;

S11、根据得到的至少两个图像的重叠区域,构建三维图像;

S12、根据所述三维图像确定目标停机位置。

在上述各实施例中,虽然对步骤进行了编号S1、S2等,但只是本申请给出的具体实施例,本领域的技术人员可根据实际情况调整S1、S2等的执行顺序,此也在本发明的保护范围内,可以理解,在一些实施例中,可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。

上述关于本发明的一种无人机应急处理方法中的各个步骤,可参考上文中关于一种能够进行应急处理的无人机的实施例的技术细节,在此不做赘述。

在本发明中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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