一種無(wú)人飛行器安全快速降落裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)人飛行器安全快速降落裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著多旋翼式無(wú)人飛行器技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)出現(xiàn)了各種民用或者商用多旋翼式無(wú)人飛行器，并且這些無(wú)人飛行器的性能越來(lái)越強(qiáng)，活動(dòng)范圍越來(lái)越大。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于無(wú)人飛行器的降落或者著陸問題，主要側(cè)重于研究如何精準(zhǔn)的降落到指定位置。例如:申請(qǐng)?zhí)枮?01410175402.5、發(fā)明名稱為《無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落的控制方法》的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落的控制方法，用于控制無(wú)人機(jī)到達(dá)預(yù)定的降落點(diǎn)，包括以下步驟:步驟一:在降落點(diǎn)放置一個(gè)聲源，在無(wú)人機(jī)上放置正四面體麥克風(fēng)陣列，在每個(gè)麥克風(fēng)的信號(hào)輸出端設(shè)置一個(gè)信號(hào)放大電路和濾波電路；步驟二:使用GPS導(dǎo)航控制所述無(wú)人機(jī)到達(dá)距離所述降落點(diǎn)10m范圍內(nèi)；步驟三:使用無(wú)人機(jī)上的處理器計(jì)算聲源信號(hào)到達(dá)第二麥克風(fēng)、第三麥克風(fēng)、第四麥克風(fēng)與聲源信號(hào)到達(dá)第一麥克風(fēng)的時(shí)延；步驟四:使用處理器根據(jù)聲源與麥克風(fēng)陣列的空間幾何關(guān)系和時(shí)延計(jì)算無(wú)人機(jī)的偏航角和俯仰角；步驟五:根據(jù)偏航角和俯仰角將無(wú)人機(jī)導(dǎo)航至降落點(diǎn)正上方；步驟六:利用氣壓高度傳感器使無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落到降落點(diǎn)。
[0004]再例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01410436145.6、發(fā)明名稱為《基于視覺的無(wú)人機(jī)自主著陸導(dǎo)引裝置及導(dǎo)引方法》的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開一種基于視覺的無(wú)人機(jī)自主著陸導(dǎo)引裝置及導(dǎo)引方法，利用在跑道兩側(cè)布置的已經(jīng)過離線標(biāo)定好的測(cè)量相機(jī)，實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)入自主導(dǎo)引降落航道后的搭載在無(wú)人機(jī)正前方的強(qiáng)光標(biāo)志燈，利用經(jīng)過大場(chǎng)景范圍精確標(biāo)定后的四個(gè)相機(jī)進(jìn)行雙目立體視覺測(cè)量技術(shù)獲取無(wú)人機(jī)的三維空間位置信息進(jìn)行無(wú)人機(jī)跟蹤和定位，實(shí)時(shí)求解無(wú)人機(jī)位置和速度等飛行參數(shù)，并通過無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)鏈將飛行參數(shù)傳給飛行控制系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)則根據(jù)無(wú)人機(jī)當(dāng)前狀態(tài)調(diào)整飛行參數(shù)保持飛機(jī)平穩(wěn)飛行，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的精準(zhǔn)自主著陸。
[0005]上述現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有對(duì)如何控制無(wú)人飛行器既安全又盡可能快速的降落提供解決方案。
[0006]當(dāng)前情況下，多旋翼式無(wú)人飛行器在垂直方向上的飛行性能超出了無(wú)線通信遙控方式的范圍，即多旋翼式無(wú)人飛行器的飛行高度實(shí)際上是受限于無(wú)線通信的遙控范圍的。如果遙控能夠控制得到，多旋翼式無(wú)人飛行器是可以飛得更高的，這個(gè)高度甚至能夠達(dá)到2000 米。
[0007]事實(shí)上，普通的摩天大廈也才只有100多米高，而小體積的多旋翼式無(wú)人飛行器在飛行到100米或者200米高度的時(shí)候，看起來(lái)就已經(jīng)只是一個(gè)很小的點(diǎn)了，這個(gè)時(shí)候存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)就是:如果飛手被其他事情一打岔或者分神，極有可能就找不到當(dāng)前無(wú)人飛行器在哪里。這種情況下，最佳選擇是飛手控制該無(wú)人飛行器下降，使其接近飛手，幫助飛手重新在視距范圍內(nèi)尋回該無(wú)人飛行器。
[0008]這樣就存在一個(gè)問題，無(wú)人飛行器是在空中運(yùn)動(dòng)的機(jī)器，無(wú)人飛行器最易發(fā)生墜機(jī)風(fēng)險(xiǎn)的過程之一，就是在其降落時(shí)，如果在降落過程中下降速度控制不當(dāng)，極易造成失速，從而導(dǎo)致墜機(jī)。因此，對(duì)于一臺(tái)常見的多旋翼式無(wú)人飛行器來(lái)說(shuō)，上升時(shí)速能輕松達(dá)到6米/秒，甚至更高，但是為了安全因素，其下降時(shí)速往往只有2-3米/秒，甚至更低。
[0009]如此，可以計(jì)算得出，對(duì)于一臺(tái)飛行在空中200米高度的無(wú)人飛行器來(lái)說(shuō)，其正常下落就可能需要花去將近2分鐘時(shí)間。對(duì)于地面的飛手來(lái)說(shuō)，往往會(huì)產(chǎn)生焦慮心理，甚至?xí)?dān)心是不是飛行器已經(jīng)失控或者丟失。另一個(gè)方面，對(duì)于一臺(tái)已經(jīng)能源不足的無(wú)人飛行器來(lái)說(shuō)，漫長(zhǎng)的降落過程，可能意味著能量耗盡，從而導(dǎo)致必然的墜機(jī)。
[0010]綜上所述，如何使得高空中的無(wú)人飛行器能夠安全、快速的降落，是一個(gè)很重要的問題，下降速度太快不安全，而太慢不僅花費(fèi)時(shí)間多同時(shí)也可能不安全，例如電量不夠?qū)е聣嫏C(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種無(wú)人飛行器安全快速降落裝置及方法，其能夠既安全又快速的降落，不僅能夠降低無(wú)人飛行器下降速度過快導(dǎo)致的墜機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，又能避免無(wú)人飛行器下降速度過慢導(dǎo)致的等待時(shí)間過長(zhǎng)及出現(xiàn)因電量不足引起的事故。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的是提供一種無(wú)人飛行器安全快速裝置及方法，提高了無(wú)人飛行器降落過程的穩(wěn)定性，從而進(jìn)一步改善了無(wú)人飛行器降落時(shí)的安全性。
[0013]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0014]—種無(wú)人飛行器安全快速降落裝置，具有觸發(fā)所述無(wú)人飛行器執(zhí)行安全快速降落模式的觸發(fā)裝置，所述無(wú)人飛行器包括用于存儲(chǔ)預(yù)設(shè)安全快速降落速度的存儲(chǔ)器、根據(jù)所述預(yù)設(shè)安全快速降落速度控制所述無(wú)人飛行器降落的飛行控制器和在所述飛行控制器的控制下調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的旋翼，其中，所述飛行控制器分別與所述存儲(chǔ)器和所述旋翼連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述無(wú)人飛行器還包括用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述無(wú)人飛行器當(dāng)前下降速度的速度傳感器，所述速度傳感器連接所述飛行控制器，所述飛行控制器根據(jù)所述當(dāng)前下降速度和所述預(yù)設(shè)安全快速降落速度控制所述旋翼的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，其中，所述預(yù)設(shè)安全快速降落速度包括常規(guī)環(huán)境下所述無(wú)人飛行器能夠安全降落的最大下降速度。
[0016]進(jìn)一步的，所述預(yù)設(shè)安全降落速度具有豎直分量和水平分量，其中，所述水平分量大于等于預(yù)定閾值，所述飛行控制器根據(jù)所述水平分量控制所述無(wú)人飛行器采用折返方式降落。
[0017]進(jìn)一步的，所述折返方式包括螺旋式下降軌跡和/或之字形下降軌跡。
[0018]進(jìn)一步的，所述無(wú)人飛行器還包括用于測(cè)量所述無(wú)人飛行器當(dāng)前飛行高度的高度傳感器，所述高度傳感器連接所述飛行控制器，所述飛行控制器根據(jù)所述當(dāng)前飛行高度設(shè)定所述預(yù)設(shè)安全降落速度。
[0019]進(jìn)一步的，所述無(wú)人飛行器還包括用于檢測(cè)所述無(wú)人飛行器當(dāng)前剩余電量的電量檢測(cè)電路和用于給所述無(wú)人飛行器提供能源的電池，所述電路檢測(cè)電路分別與所述電池和所述飛行控制器連接，所述飛行控制器根據(jù)所述當(dāng)前剩余電量設(shè)定所述預(yù)設(shè)安全降落速度。
[0020]進(jìn)一步的，還包括遙控設(shè)備，所述遙控設(shè)備和所述無(wú)人飛行器分別具有第一雙工通信接口和第二雙工通信接口，所述遙控設(shè)備和所述無(wú)人飛行器通過所述第一雙工通信接口和第二雙工通信接口雙向通信，其中，所述觸發(fā)裝置設(shè)置于所述遙控設(shè)備之上。
[0021]進(jìn)一步的，所述觸發(fā)裝置包括觸發(fā)所述無(wú)人飛行器執(zhí)行安全快速降落模式的快捷鍵和/或物理按鈕。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種無(wú)人飛行器安全快速降落方法，包括以下步驟:
[0023]觸發(fā)所述無(wú)人飛行器執(zhí)行安全快速降落模式的指令；
[0024]接收到所述指令后，讀取存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)安全快速降落速度；
[0025]根據(jù)所述預(yù)設(shè)安全快速降落速度，控制所述無(wú)人飛行器的降落；
[0026]調(diào)節(jié)所述無(wú)人飛行器的旋翼的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
[0027]進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)安全快速降落速度，控制所述無(wú)人飛行器的降落的步驟，具體為控制所述無(wú)人飛行器采用折返方式降落。
[0028]本發(fā)明公開了一種無(wú)人飛行器安全快速降落裝置及方法，通過遙控設(shè)備觸發(fā)無(wú)人飛行器按照預(yù)設(shè)的安全快速降落速度降落到預(yù)設(shè)位置，能夠無(wú)需飛手干預(yù)使得所述無(wú)人飛行器自動(dòng)選擇最安全、最快的降落速度，能夠有效降低墜機(jī)事件的發(fā)生。
[0029]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使得本發(fā)明的技術(shù)手段更加清楚明白，達(dá)到本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施的程度，并且為了能夠讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，下面以本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行舉例說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0030]通過閱讀下文優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】中的詳細(xì)描述，本發(fā)明各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。說(shuō)明書附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。而且在整個(gè)附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。在附圖中:
[0031]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的無(wú)人飛行器安全快速降落裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的無(wú)人飛行器安全快速降落裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例三的無(wú)人飛行器安全快速降落方法流程圖；
[0034]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例四的無(wú)人飛行器安全快速降落方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的具體實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0036]需要說(shuō)明的是，在說(shuō)明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可以理解，硬件制造商可能會(huì)用不同名詞來(lái)稱呼同一個(gè)組件。本說(shuō)明書及權(quán)利要求并不以名詞的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說(shuō)明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”或“包括”為一開放式用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。說(shuō)明書后續(xù)描述為實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說(shuō)明書的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)