本發(fā)明涉及無人機(jī)控制技術(shù)，具體地指一種無人機(jī)避險(xiǎn)飛行數(shù)據(jù)記錄裝置及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代飛機(jī)上都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的記錄設(shè)備，稱為黑匣子。通過黑匣子人們可以解析出飛機(jī)在整個(gè)飛行過程中的飛行數(shù)據(jù)，根據(jù)黑匣子記錄的飛行數(shù)據(jù)可以預(yù)先排除飛機(jī)隱患，避免事故發(fā)生，一旦發(fā)生事故，也可以通過黑匣子記錄的飛行數(shù)據(jù)分析事故原因。

現(xiàn)有的黑匣子大多是用于載人機(jī)，雖然有些可用于無人機(jī)，但由于現(xiàn)有的黑匣子體積和重量較大，且占用飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的資源，不適合中小型無人機(jī)使用。

無人機(jī)在空中作業(yè)時(shí)，面臨著山脈、建筑物、樹木、輸電線路等有形障礙物的安全威脅，以及禁飛區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)等無形障礙的約束。如果躲避不及就會(huì)發(fā)生墜機(jī)事件、產(chǎn)生安全隱患，甚至對(duì)操作者或者他人造成傷害；同時(shí)也會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于有形障礙物，現(xiàn)有技術(shù)中已存在較完善的解決方案，無人機(jī)能夠進(jìn)行自動(dòng)避讓。但對(duì)于禁飛區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)等無形障礙，現(xiàn)有的無人機(jī)還無法提前識(shí)別這些區(qū)域而進(jìn)行避讓，從而造成無人機(jī)的工作效率的降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能具備自動(dòng)避險(xiǎn)，規(guī)避禁飛區(qū)域的無人機(jī)避險(xiǎn)飛行數(shù)據(jù)記錄裝置及方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種無人機(jī)避險(xiǎn)飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，包括無人機(jī)本體，所述無人機(jī)本體內(nèi)設(shè)置有黑匣子，其特征在于：所述黑匣子內(nèi)設(shè)有與主控芯片連接的陀螺儀、加速度傳感器、地磁傳感器、氣壓溫度傳感器、控制信號(hào)接口和GPS接口；控制信號(hào)接口經(jīng)轉(zhuǎn)換器與主控芯片連接；主控芯片與存儲(chǔ)元件和無線信號(hào)發(fā)射芯片連接；外殼內(nèi)設(shè)有電源；陀螺儀、加速度傳感器和地磁傳感器分別為三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸地磁傳感器；

所述主控芯片內(nèi)設(shè)置有判斷單元、預(yù)警單元以及強(qiáng)制執(zhí)行單元，所述判斷單元用于根據(jù)所述GPS接口無人機(jī)本體的位置信息判斷無人機(jī)本體是否進(jìn)入預(yù)警區(qū)域或禁飛區(qū)域，進(jìn)一步計(jì)算該無人機(jī)本體進(jìn)入預(yù)警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離，并判斷該距離是否大于預(yù)設(shè)距離，如果無人機(jī)本體進(jìn)入預(yù)警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離不大于所述預(yù)設(shè)距離，則由預(yù)警單元向所述控制信號(hào)接口輸出返航指令，根據(jù)所述返航指令控制無人機(jī)本體按存儲(chǔ)元件記錄的當(dāng)前飛行路線返回，如果無人機(jī)進(jìn)入預(yù)警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離大于所述預(yù)設(shè)距離，則由強(qiáng)制執(zhí)行單元輸出禁飛指令，根據(jù)所述禁飛指令控制無人機(jī)降落。

進(jìn)一步地，所述主控芯片為32位單片機(jī)。

進(jìn)一步地，所述存儲(chǔ)元件為Micro SD存儲(chǔ)卡。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)換器為由八位單片機(jī)構(gòu)成的并行信號(hào)轉(zhuǎn)串行信號(hào)轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明還提供了運(yùn)用上述裝置的方法，該方法采用功耗較小的元器件構(gòu)成獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，并通過獨(dú)立的可充電電源為飛行數(shù)據(jù)記錄裝置提供電源，以實(shí)現(xiàn)不占用現(xiàn)有無人機(jī)自駕系統(tǒng)資源的目的；獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置中自帶感應(yīng)裝置、主控芯片、儲(chǔ)存和發(fā)射裝置，以實(shí)現(xiàn)不影響無人機(jī)固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議的目的；獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置通過三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器感應(yīng)無人機(jī)的三維角速度信號(hào)和三維加速度信號(hào)，通過主控芯片按捷聯(lián)慣導(dǎo)算法解算出無人機(jī)的三維姿態(tài)信息；主控芯片根據(jù)三軸地磁傳感器、GPS衛(wèi)星定位裝置和氣壓溫度傳感器感應(yīng)無人機(jī)的地理和位置信息對(duì)解算出的無人機(jī)三維姿態(tài)信息進(jìn)行修正獲得具有高可信度的三維姿態(tài)信息；同時(shí)，主控芯片將從無人機(jī)自駕儀讀取到控制信號(hào)根據(jù)時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系與具有高可信度的三維姿態(tài)信息一一對(duì)應(yīng)的寫入存儲(chǔ)元件。

進(jìn)一步地，所述地理和位置信息是指無人機(jī)所處位置的經(jīng)緯度信息和高度信息。

進(jìn)一步地，所述主控芯片具有飛行狀態(tài)判斷功能，通過嵌入主控芯片內(nèi)的正常飛行程序與無人機(jī)實(shí)際飛行姿態(tài)比較判斷無人機(jī)是否處于正常飛行狀態(tài)，當(dāng)檢測出非正常飛行狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)無線發(fā)射芯片發(fā)射固定頻率的求救搜索信號(hào)。

本發(fā)明構(gòu)成，獨(dú)立于無人機(jī)自駕系統(tǒng)的一套完整的電路系統(tǒng)，由自帶的傳感器設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)解算，不占用自駕儀的計(jì)算資源，也不涉及無人機(jī)固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議等問題，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有無人機(jī)自駕系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成影響，因此也不會(huì)影響飛行控制性能；輔以配備一套自動(dòng)規(guī)避系統(tǒng)，有良好的適用性和較高的使用價(jià)值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明設(shè)備運(yùn)行程序流程圖；

圖3為本發(fā)明自動(dòng)避險(xiǎn)流程示意圖；

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1-主控芯片，1a-判斷單元，1b-預(yù)警單元，1c-強(qiáng)制執(zhí)行單元，2-無線信號(hào)發(fā)射芯片，3-氣壓溫度傳感器，4-地磁傳感器，5-加速度傳感器，6-陀螺儀，7-存儲(chǔ)元件，8-轉(zhuǎn)換器，9-控制信號(hào)接口，10-GPS接口，11-電源。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種無人機(jī)避險(xiǎn)飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，包括無人機(jī)本體，無人機(jī)本體內(nèi)設(shè)置有黑匣子，黑匣子內(nèi)設(shè)有與主控芯片1連接的陀螺儀6、加速度傳感器5、地磁傳感器4、氣壓溫度傳感器3、控制信號(hào)接口9和GPS接口10；控制信號(hào)接口9經(jīng)轉(zhuǎn)換器8與主控芯片1連接；主控芯片1與存儲(chǔ)元件7和無線信號(hào)發(fā)射芯片2連接；外殼內(nèi)設(shè)有電源11；陀螺儀6、加速度傳感器5和地磁傳感器4分別為三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸地磁傳感器；

如圖3所示，主控芯片1內(nèi)設(shè)置有判斷單元1a、預(yù)警單元1b以及強(qiáng)制執(zhí)行單元1c，判斷單元1a用于根據(jù)GPS接口10無人機(jī)本體的位置信息判斷無人機(jī)本體是否進(jìn)入預(yù)警區(qū)域或禁飛區(qū)域，進(jìn)一步計(jì)算該無人機(jī)本體進(jìn)入預(yù)警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離，并判斷該距離是否大于預(yù)設(shè)距離，如果無人機(jī)本體進(jìn)入預(yù)警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離不大于預(yù)設(shè)距離，則由預(yù)警單元1b向控制信號(hào)接口9輸出返航指令，根據(jù)返航指令控制無人機(jī)本體按存儲(chǔ)元件7記錄的當(dāng)前飛行路線返回，如果無人機(jī)進(jìn)入預(yù)警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離大于預(yù)設(shè)距離，則由強(qiáng)制執(zhí)行單元1c輸出禁飛指令，根據(jù)禁飛指令控制無人機(jī)降落。

主控芯片1為32位單片機(jī)。存儲(chǔ)元件7為Micro SD存儲(chǔ)卡。轉(zhuǎn)換器8為由八位單片機(jī)構(gòu)成的并行信號(hào)轉(zhuǎn)串行信號(hào)轉(zhuǎn)換器。

如圖2所示，無人機(jī)避險(xiǎn)飛行數(shù)據(jù)的記錄方法，該方法采用功耗較小的元器件構(gòu)成獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，并通過獨(dú)立的可充電電源為飛行數(shù)據(jù)記錄裝置提供電源，以實(shí)現(xiàn)不占用現(xiàn)有無人機(jī)自駕系統(tǒng)資源的目的；獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置中自帶感應(yīng)裝置、主控芯片、儲(chǔ)存和發(fā)射裝置，以實(shí)現(xiàn)不影響無人機(jī)固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議的目的；獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置通過三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器感應(yīng)無人機(jī)的三維角速度信號(hào)和三維加速度信號(hào)，通過主控芯片按捷聯(lián)慣導(dǎo)算法解算出無人機(jī)的三維姿態(tài)信息；主控芯片根據(jù)三軸地磁傳感器、GPS衛(wèi)星定位裝置和氣壓溫度傳感器感應(yīng)無人機(jī)的地理和位置信息對(duì)解算出的無人機(jī)三維姿態(tài)信息進(jìn)行修正獲得具有高可信度的三維姿態(tài)信息；同時(shí)，主控芯片將從無人機(jī)自駕儀讀取到控制信號(hào)根據(jù)時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系與具有高可信度的三維姿態(tài)信息一一對(duì)應(yīng)的寫入存儲(chǔ)元件7。

地理和位置信息是指無人機(jī)所處位置的經(jīng)緯度信息和高度信息。

主控芯片具有飛行狀態(tài)判斷功能，通過嵌入主控芯片內(nèi)的正常飛行程序與無人機(jī)實(shí)際飛行姿態(tài)比較判斷無人機(jī)是否處于正常飛行狀態(tài)，當(dāng)檢測出非正常飛行狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)無線發(fā)射芯片發(fā)射固定頻率的求救搜索信號(hào)。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。