專利名稱：無人機自動與遙控切換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是用于無人機在遙控飛行和自動控制飛行之間進行切換的裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)無人機從遙控飛行到自動控制飛行之間的無縫切換。主要應用在無人機飛行控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無人機的飛行控制主要有兩種形式，即遙控飛行和自動控制飛行。以往的遙控與 自動控制切換系統(tǒng)僅是將遙控指令和自動飛行控制指令進行直接切換，而不考慮兩者的差 異。如果自動控制指令和遙控指令差異較大，則無人機可能會從期望的平衡點進入另一個 飛行狀態(tài)，嚴重時甚至可能發(fā)生墜機事故。因此，傳統(tǒng)的遙控與自動控制切換系統(tǒng)安全性較 低，應用于無人機上可能產(chǎn)生隱患。本發(fā)明通過檢測切換前的遙控指令信號，并以此為控制 的起點開始自動飛行控制，從而可以實現(xiàn)遙控飛行向自動控制飛行的無縫切換。因此，與傳 統(tǒng)的遙控與自動控制切換系統(tǒng)相比，應用本發(fā)明的無人機具有安全、可靠和切換平穩(wěn)的優(yōu) 點ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于無人機遙控飛行與自動控制飛行無縫切換的系 統(tǒng)。本發(fā)明的特征在于，含有遙控接收機，遙控/自動控制切換系統(tǒng)和飛行控制計算 機。其中，遙控/自動控制切換系統(tǒng)由遙控指令檢測模塊和遙控/自動控制切換模塊組成。 無人機遙控與自動控制切換系統(tǒng)的核心是一個CPLD或其他具備I/O選擇的控制芯片，可以 選擇遙控器接收機的遙控指令和飛行控制計算機的自控指令發(fā)送給舵機。遙控接收機將遙控人員的操縱指令輸出到無人機遙控與自動控制切換系統(tǒng)，其 中，除了用于飛行控制的若干通道之外(簡稱遙控指令通道)，還設定了一個用于控制指令 切換的通道(簡稱切換指令通道)。遙控指令檢測模塊通過檢測切換指令通道的信號，可以 判斷當前是遙控飛行模態(tài)還是自動控制飛行模態(tài)。無人機遙控與自動控制切換系統(tǒng)由遙控指令檢測模塊和遙控/自動控制切換模 塊組成。其中，遙控指令檢測模塊用于對各個飛行控制通道的遙控指令以及遙控/自動控 制切換指令進行檢測和量化，并將檢測得到的遙控指令傳送給飛行控制計算機；遙控/自 動控制切換模塊用于切換遙控和自動控制指令，并將其發(fā)送給無人機的舵機。在遙控飛行模態(tài)時，遙控/自動控制切換模塊將遙控接收機輸出的遙控飛行指令 直接傳送給無人機的各個舵機，實現(xiàn)無人機的遙控飛行；在自動控制模態(tài)時，遙控/自動控 制切換模塊將飛行控制計算機輸出的自動飛行控制指令直接發(fā)送給無人機的各個舵機，實 現(xiàn)無人機的自動控制飛行；在遙控向自動控制切換時，遙控/自動控制切換模塊將遙控控制指令切斷，同時 將自動控制指令直接發(fā)送給無人機的各個舵機。飛行控制計算機根據(jù)最后得到的遙控指 令，以此作為平衡點并將其發(fā)送給飛行控制計算機。飛行控制計算機將平衡點記錄下來，并以此作為飛行控制的起點。由于遙控人員可以在切換前將無人機保持在期望的平衡點，因 此無人機在控制切換之后將以這個期望的平衡點開始自動飛行控制，從而實現(xiàn)了遙控向自 動控制的無縫切換。 在自動控制向遙控切換時，遙控/自動控制切換模塊將自動控制指令切換，同時 直接將遙控控制指令發(fā)送給無人機的各個舵機，從而可以立即實現(xiàn)遙控飛行。在每次遙控飛行向自動控制飛行切換完成后，飛行控制計算機將以新的平衡點作 為控制的起點。因此，如果某次切換完成后發(fā)現(xiàn)無人機未能以期望的平衡點開始進行工作， 只需重新進行一次遙控飛行向自動控制飛行的切換即可。


圖1是無人機遙控和自動控制切換系統(tǒng)的原理框圖。圖1中，1.遙控器接收機，2.遙控/自動控制切換系統(tǒng)，3.飛行控制計算機，4.無 人機舵機，5.遙控指令檢測模塊，6.遙控/自動控制切換模塊。
具體實施例方式在圖1中，無人機遙控與自動控制切換系統(tǒng)含有遙控接收機(1)，遙控/自動控 制切換系統(tǒng)(2)和飛行控制計算機(3)。其中，遙控/自動控制切換系統(tǒng)(2)由遙控指令檢 測模塊(5)和遙控/自動控制切換模塊(6)組成。遙控接收機(1)輸出遙控飛行指令信號(簡稱“遙控指令”)和遙控/自動控制 切換指令(簡稱“切換指令”)，飛行控制計算機⑶輸出自動飛行指令信號(簡稱“自控指 令”)。遙控/自動控制切換系統(tǒng)⑵用于根據(jù)“切換指令”實現(xiàn)對遙控指令和自控指令的 選擇，并將選擇后的指令發(fā)送給無人機的舵機4，實現(xiàn)對無人機的操縱。遙控指令檢測模塊(5)用于對切換指令以及各個飛行控制通道的遙控指令進行 檢測和量化，并將檢測結(jié)果傳送給飛行控制計算機(2)，遙控/自動控制切換模塊(6)用于 切換遙控和自動控制指令，并將其發(fā)送給無人機的舵機(4)。在遙控向自動控制切換時，飛行控制計算機(3)將遙控指令檢測模塊(5)最后發(fā) 送的遙控指令作為平衡點，以此為平衡點作為飛行控制的起點。同時，遙控/自動控制切換 模塊(6)根據(jù)遙控指令檢測模塊(5)的檢測結(jié)果選擇飛行控制計算機(3)的自控指令發(fā)送 給舵機(4)，無人機隨之從遙控飛行轉(zhuǎn)換到自動控制飛行。由于遙控人員可以在切換前操縱 無人機進入期望的平衡點，因此無人機在控制切換之后將以該期望平衡點開始自動飛行控 制，從而實現(xiàn)了遙控向自動控制的無縫切換。 在自動控制向遙控切換時，遙控/自動控制切換模塊(6)根據(jù)遙控指令檢測模塊 (5)的檢測結(jié)果選擇遙控接收機(1)的遙控指令發(fā)送給舵機(4)，無人機隨之從自動控制飛 行轉(zhuǎn)換到遙控飛行。
權(quán)利要求
無人機遙控與自動控制切換系統(tǒng)，其特征在于，含有遙控指令檢測模塊和控制切換模塊，其中遙控指令檢測模塊用于對無人機各個飛行控制通道的遙控指令以及遙控/自動控制切換指令進行檢測和量化，并將檢測得到的遙控指令傳送給飛行控制計算機，控制切換模塊用于切換遙控和自動控制指令，并將其發(fā)送給無人機的各個舵機，其中在遙控向自動控制切換時，飛行控制計算機根據(jù)最后一個時間段內(nèi)檢測得到的遙控指令獲得無人機飛行的平衡點，并在此平衡點的基礎上進行自動飛行控制，同時控制切換模塊將自動控制指令發(fā)送給各個舵機，從而實現(xiàn)了遙控向自動控制的無縫切換；在自動控制向遙控切換時，控制切換模塊直接將自動控制指令切斷，同時將遙控指令發(fā)送給各個舵機，從而實現(xiàn)操縱人員的遙控飛行，需要注意的是利用此控制切換系統(tǒng)，無人機可以在遙控飛行和自動控制飛行之間方便地切換。如果發(fā)現(xiàn)無人機切換到自動飛行控制后而不在平衡點附近飛行，只需重新再作一次遙控/自動控制飛行切換即可。
全文摘要
無人機遙控與自動控制切換系統(tǒng)屬于無人機飛行控制領(lǐng)域，其特征在于，含有遙控指令檢測模塊和控制切換模塊，其中，遙控指令檢測模塊用于對無人機各個飛行控制通道的遙控指令以及遙控/自動控制切換指令進行檢測和量化，并將檢測得到的遙控指令傳送給飛行控制計算機，控制切換模塊用于切換遙控和自動控制指令，并將其發(fā)送給無人機的各個舵機。在遙控向自動控制切換時，飛行控制計算機以最后得到的遙控指令作為控制的平衡點，并在此基礎上進行飛行控制，從而可以實現(xiàn)遙控向自動控制的無縫切換。
文檔編號G05B19/04GK101807051SQ20101010060
公開日2010年8月18日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者屠展, 朱紀洪, 王冠林 申請人:清華大學