本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種提高旋翼飛行器自主飛行穩(wěn)定性的方法及無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：多旋翼飛行器因具備優(yōu)良的操控性能，迅速成為航拍和航模運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的新星，操控器四個(gè)遙感操作對(duì)應(yīng)飛行器的前后、左右、上下和偏航方向的運(yùn)動(dòng)，在自動(dòng)駕駛儀方面，多旋翼自駕儀控制方法簡(jiǎn)單，控制器參數(shù)調(diào)節(jié)也很簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)多旋翼飛行器采用人工遙控方式進(jìn)行控制。為了順利飛行，飛行器需要平穩(wěn)起飛過(guò)程，這需要操控者具有一定的無(wú)人機(jī)駕駛專業(yè)技能，很多不具備無(wú)人機(jī)駕駛技能的普通人群不能很快上手，無(wú)法安全操作多旋翼無(wú)人機(jī)起飛。申請(qǐng)?zhí)枮?015102434546的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)自動(dòng)起降方法及系統(tǒng)，其解決辦法是讓多旋翼無(wú)人機(jī)自動(dòng)平穩(wěn)起飛到一定的安全距離高度（通過(guò)定高單元，例如超聲波測(cè)距傳感器或者氣壓傳感器來(lái)確定起飛高度）后，機(jī)身程序才授權(quán)遙控操作人員采用遙控方式來(lái)遙控操作無(wú)人機(jī)，從而降低起飛難度。然而在無(wú)人機(jī)的自主起飛過(guò)程中，隨著飛行次數(shù)的增多，電池電壓下降，電調(diào)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力下降，電機(jī)的轉(zhuǎn)速有所下降，使得無(wú)人機(jī)在起飛過(guò)程中出現(xiàn)升力不足，控制效果差，不能平穩(wěn)起飛（特別是周圍環(huán)境中風(fēng)力較大的情況下尤為明顯，飛行過(guò)程中電壓降低也有可能出現(xiàn)飛行器不穩(wěn)定的情況），甚至機(jī)身忽上忽下的現(xiàn)象，若起飛過(guò)程中有人工監(jiān)控，操作員還可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，然而對(duì)于整個(gè)飛行過(guò)程（包括起飛及降落過(guò)程）無(wú)人工干預(yù)的自主飛行器將有可能出現(xiàn)起飛失敗、飛行器墜毀的情況。當(dāng)前消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)主要用在視頻航拍、電力線路巡查、交通監(jiān)測(cè)和信息采集以及警用跟蹤方面，在上述應(yīng)用場(chǎng)合中，無(wú)人機(jī)通常采用GPS及地圖導(dǎo)航，飛行器控制算法相對(duì)復(fù)雜并且對(duì)續(xù)航能力的要求較高，當(dāng)飛行路線較長(zhǎng)時(shí)，還需要人工在終點(diǎn)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行回收。此外，對(duì)于在城市密集建筑物間飛行的無(wú)人機(jī)，由于GPS定位精度一般在5米左右（定位精度跟通信的衛(wèi)星數(shù)量相關(guān)），若受建筑物遮擋，精度會(huì)更低，故必須要求地圖精度能夠滿足精確導(dǎo)航要求，當(dāng)前普遍應(yīng)用的百度/高德地圖的誤差一般在3米左右，并且對(duì)于某些新的建筑物、樹(shù)木及一些小型建筑甚至有可能并未在地圖導(dǎo)航系統(tǒng)中標(biāo)示出來(lái)（當(dāng)然在此情況下也可以不利于當(dāng)前市面上現(xiàn)有的百度/高德地圖，而采用自繪地圖，但自繪地圖工作量較大且對(duì)于一些小企業(yè)/個(gè)人來(lái)說(shuō)有一定的技術(shù)難度），這就需要給無(wú)人機(jī)搭載防撞系統(tǒng)（例如大疆的室內(nèi)無(wú)人機(jī)上就搭載了障礙物自主識(shí)別系統(tǒng)）以避免其撞上建筑物或樹(shù)木，如此一來(lái)無(wú)人機(jī)的控制算法就會(huì)更加復(fù)雜，制造成本也變得更高，從而在一定程度上限制了無(wú)人機(jī)在大型小區(qū)、大學(xué)校園、大型工業(yè)園及廠區(qū)等復(fù)雜地面環(huán)境中的應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高旋翼飛行器自主飛行穩(wěn)定性的方法。另一方面，本發(fā)明還提供一種利用基于該方法改進(jìn)后的無(wú)人機(jī)在固定區(qū)域（可以是大型小區(qū)、大學(xué)校園、大型工業(yè)園或廠區(qū)）內(nèi)進(jìn)行巡邏的無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種提高旋翼飛行器自主飛行穩(wěn)定性的方法，包括以下步驟：獲取多次所述旋翼飛行器在執(zhí)行各種飛行動(dòng)作并保持飛行穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的鋰電池電壓值以及對(duì)應(yīng)的PWM值；根據(jù)所述旋翼飛行器在執(zhí)行各種飛行動(dòng)作并保持飛行穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的鋰電池電壓值與PWM值擬合出電池電壓值與PWM值的函數(shù)關(guān)系式；依據(jù)所述函數(shù)關(guān)系式并根據(jù)鋰電池電壓的實(shí)時(shí)變化，讓所述旋翼飛行器的飛控單元對(duì)PWM值作相應(yīng)調(diào)整，從而提高所述旋翼飛行器在執(zhí)行各種飛行動(dòng)作時(shí)的自主飛行穩(wěn)定性。進(jìn)一步地，所述電池電壓值與PWM值的函數(shù)關(guān)系式寫(xiě)入所述旋翼飛行器自帶的飛控程序中。基于上述構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)，包括巡邏監(jiān)控站、由多架多旋翼飛行器組成的無(wú)人機(jī)集群、與所述多旋翼飛行器相同數(shù)量的起降平臺(tái)、用于給所述多旋翼飛行器提供導(dǎo)航的地面標(biāo)識(shí)以及設(shè)置在所述起降平臺(tái)上且與巡邏監(jiān)控站通信連接的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器；所述多旋翼飛行器采用上述方法提高其自主飛行穩(wěn)定性，所述起降平臺(tái)可?？慷嘈盹w行器并給其提供充電，每個(gè)起降平臺(tái)均?？恳患芏嘈盹w行器；所述地面標(biāo)識(shí)在地面上標(biāo)記出巡邏路線，所述巡邏路線呈首尾相接的封閉圖形，所述起降平臺(tái)間隔設(shè)置在巡邏路線上；所述多旋翼飛行器包括航拍攝像單元、標(biāo)識(shí)識(shí)別單元及無(wú)線通信模塊，所述標(biāo)識(shí)識(shí)別單元識(shí)別地面標(biāo)識(shí)保證多旋翼飛行器從當(dāng)前起降平臺(tái)起飛后可沿巡邏路線自主飛行并降落至下一起降平臺(tái)；巡邏時(shí)，所述巡邏監(jiān)控站通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器向多旋翼飛行器上的無(wú)線通信模塊發(fā)出起飛指令，所有多旋翼飛行器同時(shí)從其所在起降平臺(tái)起飛，飛行過(guò)程中，所述航拍攝像單元拍攝對(duì)應(yīng)巡邏區(qū)域的視頻圖像，所述無(wú)線通信模塊將拍攝的視頻信息實(shí)時(shí)發(fā)送至相應(yīng)的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器，所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器將接收的視頻信息傳送到巡邏監(jiān)控站，所述多旋翼飛行器按上述方式沿巡邏路線依次從一個(gè)起降平臺(tái)飛往下一起降平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)在固定區(qū)域內(nèi)巡邏。其中，所述地面標(biāo)識(shí)包括施涂于道路表面的路面標(biāo)識(shí)線條以及施涂在起降平臺(tái)上的降落標(biāo)記符號(hào)；所述標(biāo)識(shí)識(shí)別單元包括用于獲取位于多旋翼飛行器前下方地面標(biāo)識(shí)圖像的第一攝像頭以及用于獲取位于多旋翼飛行器正下方地面標(biāo)識(shí)圖像的第二攝像頭；所述第一攝像頭獲取的圖像經(jīng)處理后分離出前方路線信號(hào)，所述第二攝像頭獲取的圖形經(jīng)處理后分離出當(dāng)前位置信號(hào)，所述多旋翼飛行器的飛控單元結(jié)合前方路線信號(hào)及當(dāng)前位置信號(hào)的變化對(duì)應(yīng)控制該多旋翼飛行器沿巡邏路線往前飛行或轉(zhuǎn)彎或往下降落至起降平臺(tái)。優(yōu)選的，所述路面標(biāo)識(shí)線條為施涂于路面的黃色/白色交通標(biāo)線，所述起降平臺(tái)通過(guò)一固定支架連接在道路兩旁的路燈桿上。更優(yōu)選的，所述多旋翼飛行器的無(wú)線通信模塊與起降平臺(tái)上的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器之間采用OFDM傳輸技術(shù)進(jìn)行無(wú)線通信，所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器與巡邏監(jiān)控站之間采用有線通信，所述多旋翼飛行器沿巡邏路線飛行過(guò)程中，所述無(wú)線通信模塊自動(dòng)在各無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器之間進(jìn)行軟切換，從而保證所述航拍攝像單元拍攝的視頻信息實(shí)時(shí)傳輸至巡邏監(jiān)控站。進(jìn)一步地，所述黃色/白色交通標(biāo)線及降落標(biāo)記符號(hào)的表面涂覆有一層反光材料，所述多旋翼飛行器上安裝有用于照射前下方及正下方路面的LED射燈。在上述無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)中，所述起降平臺(tái)還包括一用于給多旋翼飛行器進(jìn)行電磁感應(yīng)式充電的無(wú)線充電座，所述多旋翼飛行器的底部設(shè)有受電線圈，所述無(wú)線充電座包括控制器、送電線圈、線圈安裝座、電阻式觸控面板以及驅(qū)動(dòng)所述線圈安裝座前后左右移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述送電線圈固定設(shè)置在線圈安裝座上，所述線圈安裝座及送電線圈均設(shè)于電阻式觸控面板的下方，所述降落標(biāo)記符號(hào)印制在電阻式觸控面板上，所述多旋翼飛行器上設(shè)有三條以上的支撐腿，所述受電線圈的位置相對(duì)于支撐腿固定且其與支撐腿之間的位置關(guān)系預(yù)先寫(xiě)入無(wú)線充電座的控制程序中，所述多旋翼飛行器降落到起降平臺(tái)上后，所述支撐腿的底端壓在電阻式觸控面板上，所述控制器先根據(jù)電阻式觸控面板受壓點(diǎn)電阻值的變化計(jì)算出各支撐腿在電阻式觸控面板上的準(zhǔn)確位置，再根據(jù)所述受電線圈與支撐腿之間的位置關(guān)系計(jì)算出受電線圈的準(zhǔn)確位置，然后控制所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)線圈安裝座移動(dòng)，使得所述送電線圈準(zhǔn)確移動(dòng)至受電線圈的正下方，充電開(kāi)始前，所述控制器發(fā)出指令切斷對(duì)電阻式觸控面板的供電，充電完成后，所述控制器發(fā)出指令切斷對(duì)送電線圈的供電。進(jìn)一步地，所述起降平臺(tái)還包括一頂部設(shè)有電動(dòng)門的密閉艙以及用于驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)門開(kāi)合的電機(jī)，所述電機(jī)通過(guò)一單片機(jī)控制，所述無(wú)線充電座整體設(shè)于密閉艙內(nèi)，所述電動(dòng)門上也印有降落標(biāo)記符號(hào)，所述電動(dòng)門上還設(shè)有一無(wú)線電接收器，所述多旋翼飛行器上設(shè)有遙控模塊，所述遙控模塊向無(wú)線電接收器發(fā)送開(kāi)/關(guān)門信號(hào)，所述單片機(jī)控制電機(jī)正/反轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述電動(dòng)門翻轉(zhuǎn)打開(kāi)/關(guān)閉。更進(jìn)一步地，所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器設(shè)于密閉艙外部，所述巡邏監(jiān)控站通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器向多旋翼飛行器上的無(wú)線通信模塊發(fā)出控制模式切換指令，所述多旋翼飛行器在自動(dòng)控制模式與人工控制模式之間進(jìn)行切換，在所述人工控制模式下，所述標(biāo)識(shí)識(shí)別單元停止工作。通過(guò)本發(fā)明提供的方法可以讓電池電壓隨著工作時(shí)間的增加而下降時(shí)，無(wú)人機(jī)能夠相應(yīng)地動(dòng)態(tài)調(diào)整PWM值（油門值），有效保障了電調(diào)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，保證了電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，從而解決電池電壓下降對(duì)無(wú)人機(jī)平穩(wěn)飛行造成的影響。例如飛行過(guò)程中鋰電池的單節(jié)電芯突然損壞，此時(shí)電池電壓將瞬間急劇降低，電壓的劇烈變化將導(dǎo)致無(wú)人機(jī)突然升力不足，快速下墜，此種情況下極有可能產(chǎn)生摔機(jī)/炸機(jī)事件，采用本發(fā)明提供的方法進(jìn)行改進(jìn)后，即便突然出現(xiàn)這樣的情況，若此時(shí)剩余總電量仍可維持無(wú)人機(jī)正常飛行，則飛控單元會(huì)瞬間自動(dòng)調(diào)整PWM值，從而保證旋翼轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)，避免突然升力不足所導(dǎo)致的墜機(jī)狀況。作為本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供的無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別地面標(biāo)識(shí)進(jìn)行導(dǎo)航，巡邏路線由地面標(biāo)識(shí)標(biāo)記出來(lái)，無(wú)人機(jī)巡邏過(guò)程中無(wú)需GPS及內(nèi)置地圖導(dǎo)航，故其控制方式相對(duì)簡(jiǎn)單且不會(huì)出現(xiàn)因建筑物遮擋導(dǎo)致定位精度降低、飛行途中偏離航線或撞上建筑物的情況，更加重要的是，由于采用地面標(biāo)識(shí)精準(zhǔn)導(dǎo)航，只要將地面標(biāo)識(shí)設(shè)置在相對(duì)空曠的地方，無(wú)人機(jī)根本就不需要通過(guò)防撞系統(tǒng)來(lái)避免碰撞。特別值得一提的是，在本發(fā)明提供的無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)中，多架多旋翼飛行器（目前較常見(jiàn)的為四旋翼飛行器）組成的無(wú)人機(jī)集群各自從不同的起降平臺(tái)同時(shí)起飛，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)整個(gè)巡邏路線的巡邏工作。例如整個(gè)巡邏路線總長(zhǎng)70公里，每5公里設(shè)置一個(gè)起降平臺(tái)，一共設(shè)置14個(gè)起降平臺(tái)，每個(gè)起降平臺(tái)上停靠一架四旋翼無(wú)人機(jī)，組成一個(gè)14架無(wú)人機(jī)的集群，假定四旋翼無(wú)人機(jī)的平均飛行速度為10m/s，則無(wú)人機(jī)從一個(gè)起降平臺(tái)飛行至下一起降平臺(tái)的時(shí)間不到9分鐘，由于無(wú)人機(jī)集群同時(shí)起飛開(kāi)始巡邏，則理論上可以在9分鐘內(nèi)就完成整個(gè)巡邏路線的巡邏工作。無(wú)人機(jī)降落起降平臺(tái)后在起降平臺(tái)上充電，按目前市面上常見(jiàn)的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)電池續(xù)航20-25分鐘、充電從0%到100%耗時(shí)120分鐘來(lái)算，上述9分鐘的飛行時(shí)間內(nèi)消耗的電量約為40%左右，故起降平臺(tái)只需60分鐘左右就可完成對(duì)無(wú)人機(jī)的充電，也就是說(shuō)該無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)每69分鐘就可完成對(duì)70公里線路巡邏一次，其巡邏效率及頻率相比現(xiàn)有的人工巡邏均可以得到大幅提升（以上舉例僅用于對(duì)本發(fā)明的有益效果進(jìn)行說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)巡邏頻率、無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間等條件對(duì)無(wú)人機(jī)及起降平臺(tái)的數(shù)量進(jìn)行相應(yīng)的變動(dòng)），在人員工資越來(lái)越高的今天，采用上述無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)顯然可以大幅降低大型物業(yè)管理公司、安保公司的人力成本。附圖說(shuō)明圖1為實(shí)施例1中擬合得到的電池電壓值與PWM值之間的關(guān)系曲線圖。圖2為實(shí)施例2中無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)的整體框圖。圖3為實(shí)施例2中起降平臺(tái)的正面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為實(shí)施例2中起降平臺(tái)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為實(shí)施例2中無(wú)線充電座的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為實(shí)施例2中無(wú)線充電座的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是指兩個(gè)及兩個(gè)以上。需要提前說(shuō)明的是，雖然本發(fā)明未對(duì)無(wú)人機(jī)中為保證其正常飛行所必需的陀螺儀、高度傳感器、加速度計(jì)、電子羅盤及電調(diào)等單元進(jìn)行具體的說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在本發(fā)明所涉及的無(wú)人機(jī)中，同樣包含這些必不可少的部件。為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)之處，下面對(duì)本發(fā)明的基本構(gòu)思進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明中提高多旋翼飛行器飛行穩(wěn)定性的方法主要基于以下構(gòu)思：1、在無(wú)人機(jī)組裝完成且可以飛行后由人工對(duì)其進(jìn)行多次飛行測(cè)試取樣，獲取人工操控過(guò)程中其在執(zhí)行各種飛行動(dòng)作并保持穩(wěn)定飛行狀態(tài)時(shí)的電壓值以及對(duì)應(yīng)的PWM值。2、根據(jù)上述步驟1中獲取的數(shù)據(jù)集合擬合出無(wú)人機(jī)在執(zhí)行各飛行動(dòng)作時(shí)的電壓值與PWM值之間的函數(shù)關(guān)系式。3、依據(jù)步驟2中得到的函數(shù)關(guān)系式讓飛控單元根據(jù)電壓的實(shí)時(shí)變化對(duì)PWM值進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。需要說(shuō)明的是，讓飛控根據(jù)電壓變化動(dòng)態(tài)調(diào)整PWM值的方式至少有以下兩種：一種是無(wú)人機(jī)與地面站進(jìn)行通信并將電壓信息實(shí)時(shí)傳送至地面站，地面站依據(jù)上述函數(shù)關(guān)系式計(jì)算出相應(yīng)的PWM值并發(fā)送給無(wú)人機(jī)，飛控單元根據(jù)地面站提供的PWM值進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。另一種是將上述函數(shù)關(guān)系式直接寫(xiě)入無(wú)人機(jī)的飛控程序中，讓飛控處理器自動(dòng)根據(jù)電壓值變化計(jì)算出相應(yīng)的PWM值并自主進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明提供的無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)主要基于以下構(gòu)思：1、用多架無(wú)人機(jī)組建一個(gè)無(wú)人機(jī)集群，巡邏監(jiān)控站通過(guò)各起降平臺(tái)上的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器與無(wú)人機(jī)通信以實(shí)現(xiàn)對(duì)該無(wú)人機(jī)集群的統(tǒng)一控制。2、設(shè)置地面標(biāo)識(shí)，地面標(biāo)識(shí)標(biāo)記出巡邏路線，通過(guò)無(wú)人機(jī)上的標(biāo)識(shí)識(shí)別單元識(shí)別地面標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)巡邏導(dǎo)航，導(dǎo)航過(guò)程不基于GPS和內(nèi)置地圖，故可避免因定位精度誤差導(dǎo)致飛機(jī)撞擊建筑物的情況。3、將該無(wú)人機(jī)集群分散在巡邏路線上的各個(gè)點(diǎn)，所有無(wú)人機(jī)同時(shí)起飛巡邏，單次巡邏完成后所有無(wú)人機(jī)自主降落到起降平臺(tái)進(jìn)行充電，從而減少單次巡邏時(shí)間及單次巡邏的電池消耗量，提高巡邏效率和頻率。為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合2個(gè)具體實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1：一種提高旋翼飛行器自主飛行穩(wěn)定性的方法，包括以下步驟：1.獲取多次旋翼飛行器在執(zhí)行各種飛行動(dòng)作并保持飛行穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的鋰電池電壓值以及對(duì)應(yīng)的PWM值（本實(shí)施僅就如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定起飛作具體說(shuō)明，其他飛行動(dòng)作的測(cè)試方式與起飛類似）。本實(shí)施例選擇已組裝完成的四旋翼無(wú)人機(jī)作為測(cè)試樣機(jī)，在鋰電池有效輸出功率范圍內(nèi)，測(cè)量11次該無(wú)人機(jī)在人工控制成功穩(wěn)定起飛后的鋰電池電壓值與對(duì)應(yīng)的油門值（即PWM值），測(cè)量數(shù)據(jù)如下：組號(hào)1234567891011油門值420425430440440450460465470475480電壓值（V）12.512.412.312.212.111.911.811.711.611.511.42.根據(jù)上表中鋰電池電壓值與油門值數(shù)據(jù)擬合出電池電壓值與PWM值的函數(shù)關(guān)系式，擬合出的油門值與電壓值二者之間的關(guān)系曲線圖見(jiàn)附圖1所示，從圖1中可以看出擬合得到的公式為y=-0.000004x2-0.0143x+19.216，R2（擬合優(yōu)度）值為0.9931，擬合度很高，故可以用上述擬合出的公式近似真實(shí)地代表電池電壓值與油門值之間的關(guān)系。3.依據(jù)上述函數(shù)關(guān)系式并根據(jù)鋰電池電壓的實(shí)時(shí)變化，讓四旋翼飛行器的飛控單元對(duì)PWM值作相應(yīng)調(diào)整，從而提高其自主飛行穩(wěn)定性。如前所述，讓飛控根據(jù)電壓變化動(dòng)態(tài)調(diào)整PWM值的方式至少有以下兩種：一種是無(wú)人機(jī)與地面站進(jìn)行通信并將電壓信息實(shí)時(shí)傳送至地面站，地面站依據(jù)上述函數(shù)關(guān)系式計(jì)算出相應(yīng)的PWM值并發(fā)送給無(wú)人機(jī)，飛控單元根據(jù)地面站提供的PWM值進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。另一種是將上述函數(shù)關(guān)系式直接寫(xiě)入無(wú)人機(jī)的飛控程序中，讓飛控處理器自動(dòng)根據(jù)電壓值變化計(jì)算出相應(yīng)的PWM值并自主進(jìn)行調(diào)整。優(yōu)選采用后一種方式，因?yàn)檫@樣可以避免無(wú)人機(jī)與地面站之間通信帶來(lái)的反應(yīng)延遲，使得PWM值調(diào)整更迅速。在本實(shí)施例中，當(dāng)電池電壓隨著工作時(shí)間的增加而下降時(shí)，上述經(jīng)改進(jìn)后的無(wú)人機(jī)能夠根據(jù)電壓值的變化相應(yīng)地動(dòng)態(tài)調(diào)整PWM值（油門值），有效保障了電調(diào)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，保證了電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，從而解決電池電壓下降對(duì)無(wú)人機(jī)平穩(wěn)起飛造成的影響。此外上述方案還可以提高飛行器在執(zhí)行其他飛行動(dòng)作時(shí)的穩(wěn)定性，例如飛行過(guò)程中鋰電池的單節(jié)電芯突然損壞，此時(shí)電池電壓將瞬間急劇降低，電壓的劇烈變化將導(dǎo)致無(wú)人機(jī)突然升力不足，快速下墜，此種情況下極有可能發(fā)生摔機(jī)/炸機(jī)事件，采用本實(shí)施例提供的方法進(jìn)行改進(jìn)后，即便突然出現(xiàn)這樣的情況，若此時(shí)剩余總電量仍可維持無(wú)人機(jī)正常飛行，則飛控單元會(huì)瞬間自動(dòng)調(diào)整PWM值，從而保證旋翼轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)，避免突然升力不足所導(dǎo)致的墜機(jī)事件。實(shí)施例2：如圖2所示，基于實(shí)施例1中的方法改進(jìn)后的無(wú)人機(jī)，本實(shí)施例提供一種無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)，其包括巡邏監(jiān)控站（巡邏監(jiān)控站由人工值守）、由多架四旋翼飛行器組成的無(wú)人機(jī)集群、與四旋翼飛行器相同數(shù)量的起降平臺(tái)、用于給四旋翼飛行器提供導(dǎo)航的地面標(biāo)識(shí)以及設(shè)置在起降平臺(tái)上且與巡邏監(jiān)控站通信連接的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器（圖2中未示出）；起降平臺(tái)可停靠四旋翼飛行器并給其提供充電，每個(gè)起降平臺(tái)均停靠一架四旋翼飛行器；地面標(biāo)識(shí)在地面上標(biāo)記出巡邏路線，巡邏路線呈首尾相接的封閉圖形，所有起降平臺(tái)均間隔設(shè)置在巡邏路線上；四旋翼飛行器包括航拍攝像單元、標(biāo)識(shí)識(shí)別單元及無(wú)線通信模塊（四旋翼飛行器的具體結(jié)構(gòu)在附圖中未示出），標(biāo)識(shí)識(shí)別單元識(shí)別地面標(biāo)識(shí)保證四旋翼飛行器從當(dāng)前起降平臺(tái)起飛后可沿巡邏路線自主飛行并降落至下一起降平臺(tái)；巡邏時(shí)，巡邏監(jiān)控站通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器向四旋翼飛行器上的無(wú)線通信模塊發(fā)出起飛指令，所有四旋翼飛行器同時(shí)從其所在起降平臺(tái)起飛，飛行過(guò)程中，標(biāo)識(shí)識(shí)別單元識(shí)別地面標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)巡邏路線導(dǎo)航，航拍攝像單元拍攝對(duì)應(yīng)巡邏區(qū)域的視頻圖像，無(wú)線通信模塊將拍攝的視頻信息實(shí)時(shí)發(fā)送至無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器，無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器將接收的視頻信息傳送到巡邏監(jiān)控站，各四旋翼飛行器按上述方式沿巡邏路線依次從一個(gè)起降平臺(tái)飛往下一起降平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)在圖示巡邏區(qū)域內(nèi)巡邏。在上述實(shí)施例中，無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別地面標(biāo)識(shí)進(jìn)行導(dǎo)航，巡邏路線由地面標(biāo)識(shí)標(biāo)記出來(lái)，無(wú)人機(jī)巡邏過(guò)程中無(wú)需GPS及內(nèi)置地圖導(dǎo)航，故其控制方式相對(duì)簡(jiǎn)單且不會(huì)出現(xiàn)因建筑物遮擋導(dǎo)致定位精度降低、飛行途中偏離航線或撞上建筑物的情況，更加重要的是，由于采用地面標(biāo)識(shí)精準(zhǔn)導(dǎo)航，只要將地面標(biāo)識(shí)設(shè)置在相對(duì)空曠的地方，無(wú)人機(jī)根本就不需要通過(guò)防撞系統(tǒng)來(lái)避免碰撞。特別值得一提的是，在上述實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)中，多架四旋翼飛行器組成的無(wú)人機(jī)集群各自從不同的起降平臺(tái)同時(shí)起飛，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)整個(gè)巡邏路線的巡邏工作。例如圖2所示，整個(gè)巡邏路線總長(zhǎng)70公里，每5公里設(shè)置一個(gè)起降平臺(tái)，一共設(shè)置14個(gè)起降平臺(tái)，每個(gè)起降平臺(tái)上?？恳患芩男頍o(wú)人機(jī)，組成一個(gè)14架無(wú)人機(jī)的集群，假定四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行速度為10m/s，則無(wú)人機(jī)從一個(gè)起降平臺(tái)飛行至下一起降平臺(tái)的時(shí)間不到9分鐘，由于無(wú)人機(jī)集群同時(shí)起飛開(kāi)始巡邏，則理論上可以在9分鐘內(nèi)就完成整個(gè)巡邏路線的巡邏工作。無(wú)人機(jī)降落起降平臺(tái)后在起降平臺(tái)上充電，按目前市面上常見(jiàn)的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)電池續(xù)航20-25分鐘、充電從0%到100%耗時(shí)120分鐘來(lái)算，上述9分鐘的飛行時(shí)間內(nèi)消耗的電量約為40%左右，故起降平臺(tái)只需60分鐘左右就可完成對(duì)無(wú)人機(jī)的充電，也就是說(shuō)該無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)每69分鐘就可完成對(duì)70公里線路巡邏一次，其巡邏效率及頻率相比現(xiàn)有的人工巡邏均可以得到大幅提升，在人員工資越來(lái)越高的今天，采用上述無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)顯然可以大幅降低大型物業(yè)管理公司、安保公司的人力成本。需要說(shuō)明的是，在上述實(shí)施例中，起降平臺(tái)給四旋翼飛行器提供充電的方式可以有多種，例如可以采用無(wú)線充電（電磁感應(yīng)式或磁共振式無(wú)線充電）、磁吸接觸式充電等，在后面的描述中，將重點(diǎn)對(duì)電磁感應(yīng)式無(wú)線充電的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。另外需要強(qiáng)調(diào)的是，在本實(shí)施例中，地面標(biāo)識(shí)可以采用不可見(jiàn)的紅外線標(biāo)識(shí)，若采用紅外線標(biāo)識(shí)，則標(biāo)識(shí)識(shí)別單元對(duì)應(yīng)采用紅外線傳感器，當(dāng)然也可以采用在相鄰兩個(gè)起降平臺(tái)間設(shè)置彼此獨(dú)立供電的LED軟燈條（LED軟燈條包括多個(gè)間隔排列的LED燈，最好采用紅色燈，便于白天識(shí)別）來(lái)形成，單個(gè)LED燈沿巡邏路線依次點(diǎn)亮，下一LED燈點(diǎn)亮?xí)r，前一LED燈熄滅，從而形成燈光導(dǎo)航軌跡，標(biāo)識(shí)識(shí)別單元采用視覺(jué)識(shí)別追蹤技術(shù)追蹤光點(diǎn)的移動(dòng)，從而保證四旋翼飛行器可以沿上述光燈光軌跡從一個(gè)起降平臺(tái)飛往下一起降平臺(tái)(起降平臺(tái)上可以設(shè)置降落標(biāo)記符號(hào)或者頻閃/常亮LED燈作為降落標(biāo)識(shí))。在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，地面標(biāo)識(shí)主要包括施涂于道路表面的路面標(biāo)識(shí)線條以及施涂在起降平臺(tái)上的降落標(biāo)記符號(hào)，對(duì)應(yīng)地，標(biāo)識(shí)識(shí)別單元包括用于獲取位于四旋翼飛行器前下方地面標(biāo)識(shí)圖像的第一攝像頭以及用于獲取位于四旋翼飛行器正下方地面標(biāo)識(shí)圖像的第二攝像頭，第一攝像頭獲取的圖像經(jīng)處理后分離出前方路線信號(hào)，第二攝像頭獲取的圖形經(jīng)處理后分離出當(dāng)前位置信號(hào)，四旋翼飛行器的飛控單元結(jié)合前方路線信號(hào)及當(dāng)前位置信號(hào)的變化對(duì)應(yīng)控制該四旋翼飛行器沿巡邏路線往前飛行或轉(zhuǎn)彎或往下降落至起降平臺(tái)。上述采用在巡邏區(qū)域道路表面施涂線條標(biāo)識(shí)及降落標(biāo)記符號(hào)的地面標(biāo)識(shí)構(gòu)建方式相比其他方案（例如LED燈條、紅外線標(biāo)識(shí)等）具有施工簡(jiǎn)單，成本較低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于上述地面標(biāo)識(shí)構(gòu)建方式，無(wú)人機(jī)的飛行控制可以采用以下方案：當(dāng)?shù)谝粩z像頭及第二攝像頭獲取的地面標(biāo)識(shí)圖像均為標(biāo)識(shí)線條，則無(wú)人機(jī)繼續(xù)往前飛行；當(dāng)?shù)谝粩z像頭獲取到降落標(biāo)記符號(hào)，而第二攝像頭獲取的地面標(biāo)識(shí)圖像仍為標(biāo)識(shí)線條，則無(wú)人機(jī)開(kāi)始減速但仍繼續(xù)往前飛行；隨著飛行的繼續(xù)，當(dāng)?shù)谝粩z像頭獲取的地面標(biāo)識(shí)圖像為標(biāo)識(shí)線條，而第二攝像頭獲取到降落標(biāo)記符號(hào)時(shí)，無(wú)人機(jī)停止往前飛行并開(kāi)始降落；當(dāng)?shù)谝粩z像頭監(jiān)測(cè)到標(biāo)識(shí)線條彎轉(zhuǎn)，而第二攝像頭獲取的地面標(biāo)識(shí)圖像為直的標(biāo)識(shí)線條時(shí)，則無(wú)人機(jī)開(kāi)始減速往前飛行并相應(yīng)跟隨前方標(biāo)識(shí)線條轉(zhuǎn)彎。概括來(lái)說(shuō)，只要當(dāng)?shù)诙z像頭獲取的地面標(biāo)識(shí)為降落標(biāo)記符號(hào)時(shí)，無(wú)人機(jī)就停止往前飛行而開(kāi)始降落，其他情況下無(wú)人機(jī)都保持往前飛行（根據(jù)第一攝像頭監(jiān)測(cè)到的前方標(biāo)識(shí)變化相應(yīng)地對(duì)飛行速度及方向作調(diào)整）。通過(guò)上述兩個(gè)攝像頭監(jiān)測(cè)前方路線變化及當(dāng)前位置變化，可以保證無(wú)人機(jī)在飛行速度較快的情況下更精準(zhǔn)地降落和轉(zhuǎn)彎（實(shí)際上在以LED燈條作為地面標(biāo)識(shí)的方案中，也可以采用上述雙攝像頭作為標(biāo)識(shí)識(shí)別單元，第一攝像頭用于追蹤移動(dòng)的光點(diǎn)，第二攝像頭用于獲取無(wú)人機(jī)正下方的地面標(biāo)識(shí)，當(dāng)?shù)谝粩z像頭獲取到降落標(biāo)識(shí)而第二攝像頭未獲取到降落標(biāo)識(shí)時(shí)，無(wú)人機(jī)開(kāi)始減速，當(dāng)?shù)诙z像頭獲取到降落標(biāo)識(shí)時(shí)，無(wú)人機(jī)停止往前飛行并開(kāi)始降落）。在上述實(shí)施方案中，路面標(biāo)識(shí)線條可以采用道路表面原本已經(jīng)存在的黃色/白色交通標(biāo)線，而起降平臺(tái)通過(guò)一固定支架連接在道路兩旁的路燈桿上即可。利用道路表面原本存在的交通標(biāo)線作為地面標(biāo)識(shí)可以省去標(biāo)識(shí)線條施涂工作，縮短無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)的組建時(shí)間，同時(shí)有利于降低建設(shè)成本。進(jìn)一步地，還可以在黃色/白色交通標(biāo)線及降落標(biāo)記符號(hào)的表面涂覆一層反光材料，在多旋翼飛行器上安裝用于照射前下方及正下方路面的LED射燈，在LED射燈的照射下，交通標(biāo)線表面的反光材料層反射光線，可以讓標(biāo)線及降落標(biāo)記清晰可見(jiàn)，這對(duì)提高無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)識(shí)別單元夜間識(shí)別的準(zhǔn)確性是非常有用的。此外，在上述無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)中，優(yōu)選的，四旋翼飛行器的無(wú)線通信模塊與起降平臺(tái)上的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器之間采用OFDM傳輸技術(shù)進(jìn)行無(wú)線通信，無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器與巡邏監(jiān)控站之間采用有線通信，四旋翼飛行器沿巡邏路線飛行過(guò)程中，無(wú)線通信模塊自動(dòng)在各無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器之間進(jìn)行軟切換，從而保證所述航拍攝像單元拍攝的視頻信息實(shí)時(shí)傳輸至巡邏監(jiān)控站。進(jìn)一步地，在上述無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)中，優(yōu)選的，如圖5和6所示，起降平臺(tái)還包括一用于給四旋翼飛行器進(jìn)行電磁感應(yīng)式充電的無(wú)線充電座，四旋翼飛行器的底部設(shè)有受電線圈，無(wú)線充電座包括控制器、送電線圈、線圈安裝座、電阻式觸控面板（電阻式觸控面板的結(jié)構(gòu)與以及驅(qū)動(dòng)線圈安裝座前后左右移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置（驅(qū)動(dòng)裝置在附圖中未示出），送電線圈固定設(shè)置在線圈安裝座上，線圈安裝座及送電線圈均設(shè)于電阻式觸控面板的下方，降落標(biāo)記符號(hào)印制在電阻式觸控面板上，四旋翼飛行器設(shè)有三條以上的支撐腿，受電線圈的位置相對(duì)于支撐腿固定且其與支撐腿之間的位置關(guān)系預(yù)先寫(xiě)入無(wú)線充電座的控制程序中，當(dāng)四旋翼飛行器降落到起降平臺(tái)上后，支撐腿的底端壓在電阻式觸控面板上，控制器先根據(jù)電阻式觸控面板受壓點(diǎn)電阻值的變化計(jì)算出各支撐腿在電阻式觸控面板上的準(zhǔn)確位置，再根據(jù)受電線圈與支撐腿之間的位置關(guān)系計(jì)算出受電線圈的準(zhǔn)確位置，然后控制驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)線圈安裝座移動(dòng)，使得送電線圈準(zhǔn)確移動(dòng)至受電線圈的正下方，充電開(kāi)始前，控制器發(fā)出指令切斷對(duì)電阻式觸控面板的供電，充電完成后，控制器發(fā)出指令切斷對(duì)送電線圈的供電。眾所周知，電磁感應(yīng)式無(wú)線充電的充電效率跟線圈的對(duì)位準(zhǔn)確性密切相關(guān)，雖然現(xiàn)有技術(shù)中已有一些通過(guò)送電線圈移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對(duì)位的技術(shù)方案，但其大多是通過(guò)不斷比對(duì)和計(jì)算送電線圈移動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電流的變化來(lái)尋找受電線圈的位置，最終完成對(duì)位。例如小米公司申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮椤?016102524424”的中國(guó)發(fā)明專利就是采用上述方案，這樣的線圈自動(dòng)對(duì)位方式實(shí)際上存在一定的盲目性，完成對(duì)位的過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，本發(fā)明通過(guò)采用電阻式觸控面板作為充電座的承托板，當(dāng)無(wú)人機(jī)的支腿壓到電阻式觸控面板上時(shí)，控制器可以準(zhǔn)確確定支腿的位置，再通過(guò)受電線圈與支腿的位置關(guān)系即可精確計(jì)算出受電線圈的位置，最后只需通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將送電線圈對(duì)應(yīng)移動(dòng)至受電線圈的正下方與其對(duì)齊即可，送電線圈對(duì)位速度快而精準(zhǔn)。進(jìn)一步地，見(jiàn)圖3和4所示，上述起降平臺(tái)還包括一頂部設(shè)有電動(dòng)門的密閉艙以及用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)門開(kāi)合的電機(jī)，該電機(jī)通過(guò)一單片機(jī)控制（電機(jī)及單片機(jī)在附圖中未示出），無(wú)線充電座整體設(shè)于密閉艙內(nèi)，電動(dòng)門上也印有降落標(biāo)記符號(hào)，電動(dòng)門上還設(shè)有一無(wú)線電接收器，在四旋翼飛行器上設(shè)有遙控模塊，通過(guò)遙控模塊向無(wú)線電接收器發(fā)送開(kāi)/關(guān)門信號(hào)，單片機(jī)控制電機(jī)正/反轉(zhuǎn)動(dòng)，就可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)門翻轉(zhuǎn)打開(kāi)/關(guān)閉。飛行器降落時(shí)，先通過(guò)遙控模塊發(fā)送開(kāi)門信號(hào)打開(kāi)電動(dòng)門，接著飛行器往下進(jìn)入密閉艙中，平穩(wěn)降落在電阻式觸控面板上，此時(shí)通過(guò)遙控模塊發(fā)送關(guān)門信號(hào)，關(guān)閉電動(dòng)門；起飛前，飛行器再通過(guò)遙控模塊發(fā)送開(kāi)門信號(hào)，打開(kāi)電動(dòng)門，之后才執(zhí)行起飛動(dòng)作，完成起飛后，飛行器再通過(guò)遙控模塊發(fā)送關(guān)門信號(hào)即可關(guān)閉電動(dòng)門。將充電座設(shè)于密閉艙內(nèi)有以下好處：1、平時(shí)可以關(guān)閉電動(dòng)門，防止電阻式觸控面板表面受污染。2、該密閉艙可以作為飛行器的?？繋?kù)房，不巡邏時(shí)，飛行器停在密閉艙內(nèi)可以避免受日曬雨淋。最后，上述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器設(shè)于密閉艙外部，巡邏監(jiān)控站通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器向四旋翼飛行器上的無(wú)線通信模塊發(fā)出控制模式切換指令，四旋翼飛行器在自動(dòng)控制模式與人工控制模式之間進(jìn)行切換，在人工控制模式下，標(biāo)識(shí)識(shí)別單元停止工作。設(shè)置可切換的自動(dòng)控制模式與人工控制模式可以實(shí)現(xiàn)在某些緊急情況下對(duì)飛行器進(jìn)行人工干預(yù)，避免意外發(fā)生，而當(dāng)需要給所有飛行器更換電池（或者其他日常維護(hù)）時(shí)，也可以通過(guò)人工控制飛行器讓其一一降落在巡邏路線的地面上或者飛至巡邏監(jiān)控站，從而可以在一定程度上減輕無(wú)人機(jī)維護(hù)工作量，提高日常維護(hù)工作效率。為了讓本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更方便地理解本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)之處，本發(fā)明的一些附圖和描述已經(jīng)被簡(jiǎn)化，并且為了清楚起見(jiàn)，本申請(qǐng)文件還省略了一些其它元素，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到這些省略的元素也可構(gòu)成本發(fā)明的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3