基于姿态同步的超视距无人机遥控系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107589738A(43)申请公布日2018.01.16(21)申请号201610531455.5(22)申请日2016.07.08(71)申请人宗鹏地址100101北京市安慧北里安园1号楼1门701信箱(72)发明人宗鹏(51)Int.Cl.G05D1/00(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称基于姿态同步的超视距无人机遥控系统(57)摘要本发明目的是为了推广无人机的应用，针对无人机规范管理，提出了一种应用于无人机网络运行及操作管理的手段。该发明首先提出了网络传输控制的基本方法，即以无线网络或蜂窝系统建立替代传统点对点的遥控通道，由此可以大大延长无人机的操作距离。发明重点解决了将传统遥控指令转换为数据包的形式以通过网络进行传输。其次，发明将机载传感器采集的飞行姿态数据传送到地面控制台，以图形化显示出飞行高度、位置、速度、加速度、偏航角等信息，并以前庭感知，人在回路的方式再现飞行状态，使操作员身体直接感受到驾驶的效果。其方法有助于操控手准确把握驾驶情况，使飞行操控更准确，尤其适用于完成无人机各种任务的精准操作，克服了传统基于位置操作的盲目性，对未来发展大型飞机无人化驾驶具有重要的基础作用。CN107589738ACN107589738A权利要求书1/1页1.首先，保护的是人在回路“驾驶”无人机的理念，即通过传感器、手机模块和动感座椅再现飞行姿态和操作。其次，利用手机模块实现远程操控技术，即将多通道遥控指令合并在蜂窝信道中。最后，动感座椅的同步技术，用姿态信息控制座椅的转动产生驾驶效果。2CN107589738A说明书1/2页基于姿态同步的超视距无人机遥控系统技术领域：[0001]本发明的主要原理是将移动通信技术、传感技术和无人机遥控技术结合，实现远程超视距无人机操控的目的。使无人机操控手可以在任意远的距离“驾驶”飞机，与传统无人机遥控方式不同的是操控手可以通过传感设备及通信链路感知飞机的飞行姿态，尤如身临其境的感觉，采用所谓“驾驶”而不是简单地遥控来控制飞机的飞行。通过无线信道，包括移动网络或卫星系统可以实现任意远的无人“驾驶”。背景技术：[0002]当前无人机技术的发展非常迅猛，无论是军事还是民用，从侦察勘探到救援和一体化打击作战，无人机的作用越来越引起人们的重视。传统无人机飞行控制还停留在制定预案，然后自主飞行的方式上，而且通常是在视距范围内飞行。控制上缺乏灵活性，尤其是在超视距情况下，操作手无法确定其飞行状态。本发明技术核心点在于，将传统的无人机遥控进行改造，增加各种无线通信手段作为控制链路，特别是采用手机模块，可以利用现有的移动网络作为无人机的遥控信道，覆盖范围广。另外，增加机载传感设备或直接从原有机载设备获取无人机的姿态信息，可以准确把握飞行姿态，并通过动感座椅再现飞行的状态，使操作手身临其境。这一点是目前无人机遥控所没有考虑到的。因为大多数无人机遥控还是采取航模方式，即利用短波或超短波遥控器根据飞行位置进行简单地遥控，对于飞机是否处于风和环境因素的影响全然不知，基本上是靠自主飞行来解决。对于未来无人机的空中搏斗和远距离执行特技操作只能是望尘莫及。发明内容：[0003]包括三个方面技术的集成。一是采用移动通信技术，将传统的遥控指令通过手机模块发送给机载模块，传统的遥控器通常是多通道，手机模块可以将多通道合并在移动信道中，然后再接收端还原，这样通信距离可以大大延长。二是采用传感技术将飞机的飞行姿态、位置信息再通过手机模块发送到地面控制站/中心，进行显示，并转化为高度、速度、偏航角等虚拟仪表。三是通过动感座椅同步响应飞行姿态变化，还原飞行效果，这样飞机怎样变化，动感座椅会产生相应的运动，仿佛人在飞机中驾驶，它的优点在于控制飞机时不单纯利用视觉还能发挥人体的各个感应器官准确控制飞机飞行。附图说明：[0004]图1基于传感的超视距无人机控制系统框图[0005]图2基于姿态同步的无人机控制原理图具体实施方式：[0006]包括以下几个步骤。首先在飞机上安装姿态传感设备或从机载计算机总线上获取相应信息。同时在飞机上还安装手机模块，并以微处理器进行数据采集与处理。其次飞机的3CN107589738A说明书2/2页飞行姿态数据通过手机模块发送到地面控制站。再将接收到的姿态信息连接的动感座椅上，转换为座椅的三轴转动，产生横摇、俯仰、升降等运动效果，类似飞行模拟舱，不同的是其运动是经过飞行操作和遥控大环路作用的结果。所有飞行操作和环境变化都在座椅的运动中体现。4CN107589738A说明书附图1/1页图1图25