一種無人飛行器及防止該無人飛行器脫離控制區(qū)域的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無人飛行器，尤其是指一種無人飛行器及防止該無人飛行器脫離控制區(qū)域的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微小型多旋翼無人機(jī)在軍事、民用和科技領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。旋翼無人機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、無人駕駛、可垂直起降和定點(diǎn)懸停、操作性好等優(yōu)勢。無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自主飛行的關(guān)鍵與核心，飛行控制系統(tǒng)的性能優(yōu)劣直接決定了旋翼無人機(jī)的飛行性能及其完成任務(wù)的情況。因此研制適合多旋翼無人機(jī)的輕型化、低成本、低功耗的飛行控制系統(tǒng)具有重要的理論價值和工程應(yīng)用價值。
[0003]中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)?201310562022.2，公開號:CN104635742A)披露了一種無人機(jī)飛行控制裝置，其安裝在無人機(jī)本體上，并且包括有控制器本體、超聲波傳感器、姿態(tài)傳感器、GPS/北斗雙模芯片、遙控信號發(fā)射機(jī)和遙控接收機(jī)混合控制器。上述無人飛行器雖然可以實(shí)現(xiàn)自主姿態(tài)穩(wěn)定和巡線飛行，以及無線遙控信號的級聯(lián)控制，但是在實(shí)際使用過程中還存有以下不足之處:1、無人飛行器在使用過程中，容易受風(fēng)的作用而產(chǎn)生基座偏離實(shí)際方向，甚至出現(xiàn)前后調(diào)頭情況，這時由于很多使用者未能及時發(fā)現(xiàn)，從而想要對無人飛行器進(jìn)行召回操作，卻使得無人飛行器偏離使用者更遠(yuǎn)，一旦無人飛行器與使用者的距離超過遙控器的可控制區(qū)域，那么無人飛行器便脫離控制，從而因無法追尋而造成丟失。2、無人飛行器在使用過程中容易出現(xiàn)電量不足，一旦出現(xiàn)電量不足，無人飛行器通常是由其當(dāng)前位置直線降落，在寬敞場合內(nèi)尋找降落點(diǎn)較難，費(fèi)時費(fèi)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種無人飛行器及防止該無人飛行器脫離控制區(qū)域的方法，其主要目的在于克服現(xiàn)有無人飛行器容易受風(fēng)作用脫離控制區(qū)域的缺陷。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種無人飛行器，包括飛行器本體以及用于操控該飛行器本體動作的遙控器，所述飛行器本體包括基座、用于帶動該基座飛行的復(fù)數(shù)組傳動裝置、裝設(shè)于基座內(nèi)的信號接收器、中央處理器以及第一衛(wèi)星定位模塊，所述信號接收器的使能端無線連接于所述遙控器的輸出端，所述遙控器內(nèi)設(shè)置有一第二衛(wèi)星定位模塊，所述第一衛(wèi)星定位模塊提供一基座位置信息給中央處理器，所述第二衛(wèi)星定位模塊提供一遙控位置信息并通過信號接收器轉(zhuǎn)給中央處理器，所述中央處理器根據(jù)該基座位置信息和遙控位置信息進(jìn)行計算，實(shí)時獲得遙控器與基座的相對距離A，當(dāng)該相對距離A超出預(yù)先設(shè)定的閾值S，中央處理器停止接受實(shí)時遙控器的遙控指令并自動控制所述傳動裝置動作，使飛行器本體朝遙控器移動，直到所述相對距離A小于或者等于閾值S，所述中央處理器才根據(jù)所述遙控器的遙控指令控制所述傳動裝置動作。
[0006]進(jìn)一步的，所述第一衛(wèi)星定位模塊為GPS定位模塊或者北斗芯片，所述第二衛(wèi)星定位模塊為GPS定位模塊或者北斗芯片。
[0007]進(jìn)一步的，復(fù)數(shù)組傳動裝置包括分別設(shè)置于基座的前側(cè)、后側(cè)、左側(cè)和右側(cè)的前旋翼、后旋翼、左旋翼和右旋翼，所述前旋翼、后旋翼、左旋翼和右旋翼均包括連接于基座四側(cè)位置的架體、可轉(zhuǎn)動地裝設(shè)于架體上的螺旋槳、控制該螺旋槳轉(zhuǎn)動的電機(jī)以及控制該電機(jī)轉(zhuǎn)動的伺服控制器，每個伺服控制器均電連接有一速度控制器，每個速度控制器的使能端均電連接于所述中央處理器上，所述前旋翼和后旋翼的螺旋槳為逆時針旋轉(zhuǎn)，所述左旋翼和右旋翼為順時針旋轉(zhuǎn)。
[0008]進(jìn)一步的，所述中央處理器還電連接有三個用于測量基座在飛行過程中角速度變化的陀螺儀。
[0009]進(jìn)一步的，所述遙控器上還包括有發(fā)射天線、呈左右間隔布置的方向操縱桿和油門操縱桿；使用時，當(dāng)信號接收器接收到油門操縱桿向上推升或者向下?lián)軇硬僮鲃幼鞯男盘柡?，中央處理器可以控制前旋翼、后旋翼、左旋翼和右旋翼同時運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生加速上升的驅(qū)動力或者減速緩慢下降，控制基座進(jìn)行垂直升降的動作；當(dāng)信號接收器接收到油門操縱桿向左撥動或者向右撥動操作動作的信號后，會使得左旋翼或右旋翼其中一個的轉(zhuǎn)速增加或者遞減，利用其上螺旋槳的轉(zhuǎn)速差來控制基座進(jìn)行左右橫移的動作；當(dāng)信號接收器接收到方向操縱桿向左撥動或者向右撥動操作動作的信號后，會使得左旋翼和右旋翼的轉(zhuǎn)速同時增加或者同時遞減，同時前旋翼、后旋翼的轉(zhuǎn)速保持不變，使得基座在空中進(jìn)行頂端左右旋轉(zhuǎn)的動作；當(dāng)信號接收器接收到方向操縱桿向上撥動或者向下?lián)軇硬僮鲃幼鞯男盘柡?，會使得前旋翼或后旋翼其中一個的轉(zhuǎn)速增加或者遞減，利用其上螺旋槳的轉(zhuǎn)速差來控制基座進(jìn)行前后橫移的動作。
[0010]一種防止無人飛行器脫離控制區(qū)域的方法，包括以下步驟:在遙控器和飛行器本體的基座內(nèi)同時裝設(shè)衛(wèi)星定位模塊，基座內(nèi)內(nèi)的衛(wèi)星定位模塊提供一基座位置信息給中央處理器，遙控器內(nèi)的衛(wèi)星定位模塊提供一遙控位置信息并通過信號接收器轉(zhuǎn)給中央處理器，中央處理器根據(jù)該基座位置信息和遙控位置信息進(jìn)行計算，實(shí)時獲得遙控器與基座的相對距離A，當(dāng)該相對距離A超出預(yù)先設(shè)定的閾值S，中央處理器停止接受實(shí)時遙控器的遙控指令并自動控制所述傳動裝置動作，使飛行器本體朝遙控器移動，直到所述相對距離A小于或者等于閾值S，中央處理器才根據(jù)所述遙控器的遙控指令控制所述傳動裝置動作。
[0011]進(jìn)一步的，當(dāng)中央處理器感應(yīng)到飛行器本體內(nèi)電池的電量低于閾值B，中央處理器停止接受實(shí)時遙控器的遙控指令并自動控制所述傳動裝置動作，使飛行器本體朝遙控器移動，直到所述相對距離A等于0，中央處理器才控制飛行器本體由當(dāng)前位置水平下降到地面。
[0012]進(jìn)一步的，所述衛(wèi)星定位模塊為GPS定位模塊或者北斗芯片。
[0013]進(jìn)一步的，飛行器本體內(nèi)的傳動裝置包括分別設(shè)置于基座的前側(cè)、后側(cè)、左側(cè)和右側(cè)的前旋翼、后旋翼、左旋翼和右旋翼，所述前旋翼、后旋翼、左旋翼和右旋翼均包括連接于基座四側(cè)位置的架體、可轉(zhuǎn)動地裝設(shè)于架體上的螺旋槳、控制該螺旋槳轉(zhuǎn)動的電機(jī)以及控制該電機(jī)轉(zhuǎn)動的伺服控制器，每個伺服控制器均電連接有一速度控制器，每個速度控制器的使能端均電連接于所述中央處理器上，所述前旋翼和后旋翼的螺旋槳為逆時針旋轉(zhuǎn)，所述左旋翼和右旋翼為順時針旋轉(zhuǎn)。
[0014]進(jìn)一步的，遙控器上還包括有發(fā)射天線、呈左右間隔布置的方向操縱桿和油門操縱桿；使用時，當(dāng)信號接收器接收到油門操縱桿向上推升或者向下?lián)軇硬僮鲃幼鞯男盘柡?，中央處理器可以控制前旋翼、后旋翼、左旋翼和右旋翼同時運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生加速上升的驅(qū)動力或者減速緩慢下降，控制基座進(jìn)行垂直升降的動作；當(dāng)信號接收器接收到油門操縱桿向左撥動或者向右撥動操作動作的信號后，會使得左旋翼或右旋翼其中一個的轉(zhuǎn)速增加或者遞減，利用其上螺旋槳的轉(zhuǎn)速差來控制基座進(jìn)行左右橫移的動作；當(dāng)信號接收器接收到方向操縱桿向左撥動或者向右撥動操作動作的信號后，會使得左旋翼和右旋翼的轉(zhuǎn)速同時增加或者同時遞減，同時前旋翼、后旋翼的轉(zhuǎn)速保持不變，使得基座在空中進(jìn)行頂端左右旋轉(zhuǎn)的動作；當(dāng)信號接收器接收到方向操縱桿向上撥動或者向下?lián)軇硬僮鲃幼鞯男盘柡?，會使得前旋翼或后旋翼其中一個的轉(zhuǎn)速增加或者遞減，利用其上螺旋槳的轉(zhuǎn)速差來控制基座進(jìn)行前后橫移的動作。
[0015]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果在于:
1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)，通過在遙控器內(nèi)增設(shè)第二衛(wèi)星定位模塊，使得中央處理器根實(shí)時獲得遙控器與基座的相對距離，因而當(dāng)出現(xiàn)受風(fēng)的作用而產(chǎn)生基座偏離實(shí)際方向，使用者即使未能及時發(fā)現(xiàn)情況，中央處理器也會優(yōu)先根據(jù)相對距離的上限而控制飛行器本體朝遙控器移動，這樣可以有效地避免無人飛行器脫離控制區(qū)域，滿足用戶的需求。
[0016]2、在本發(fā)明中，通過在遙控器內(nèi)增設(shè)第二衛(wèi)星定位模塊，還可以使得無人飛行器當(dāng)其上電池電量較低時自動飛到使用者的正上方并直線降落，因而使用者無需擔(dān)心無人飛行器因電量耗盡而難以尋找的問題，解決了使用者的難題和顧慮，增強(qiáng)產(chǎn)品的使用性能，完善用戶的需求。
[0017]3、在本發(fā)明中，通過設(shè)置所述陀螺儀，該陀螺儀可以感應(yīng)到基座受風(fēng)力作用而產(chǎn)生角度偏擺時，中央處理器便會相應(yīng)調(diào)整