[发明专利]无人机的飞行控制系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人机控制系统的工作方法及系统。

背景技术

无人机目前应用场合十分广泛，例如在快递领域，无人机目前也可以用于运送快递，或者在监控领域、天气检测领域，因此无人机在远程飞行过程中，经常会由于GPS模块故障造成丢失现象，经济损失巨大。

因此，需要设计一种新的无人机的飞行控制系统及方法以解决无人机由于GPS模块故障丢失的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机的飞行控制系统及其工作方法，以解决由于GPS模块故障造成飞机丢失的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无人机控制系统，包括：用于控制无人机按相应路径飞行的处理器模块，与该处理器模块相连的第一、第二GPS模块，第一、第二GPS模块通过相应串口与处理器模块相连，所述处理器模块适于在第一GPS模块无法工作时，启动第二GPS模块工作。

所述无人机控制系统还包括：与该处理器模块相连的路径优化子系统；所述路径优化子系统适于获得各楼间风的实时数据，并建立城市楼间风道网；当无人机设定飞行目的地后，所述路径优化子系统适于根据城市楼间风道网选择无人机飞至该目的地的最优路径。

进一步，所述无人机控制系统还包括：与处理模块相连的地图存储模块和用于检测无人机飞行姿态的陀螺仪，以及由该处理器模块控制的飞机动力子系统；其中所述飞机动力子系统包括：由处理器模块控制的水平动力机构和垂直动力机构；其中所述水平动力机构位于机身处，且包括：水平螺旋桨机构；所述垂直动力机构包括：对称设于左、右机翼处的垂直螺旋桨机构；所述垂直螺旋桨机构包括至少一垂直螺旋桨，用于将垂直螺旋桨机构悬挂于机翼下方的悬挂装置，所述垂直螺旋桨适于通过相应微型电机驱动转动；所述悬挂装置包括：适于使垂直螺旋桨向前或向后倾斜的第一角度微调电机，以及使垂直螺旋桨向左或向右倾斜的第二角度微调电机；其中所述第一、第二角度微调电机和微型电机均由处理器模块控制，以根据飞行姿态调节垂直螺旋桨的倾角和垂直螺旋桨的转速；并且，所述无人机还设有用于检测飞行过程中所遇侧风的风向传感器和风速传感器，且将当前无人机所受侧风的风向和风速数据发送至处理器模块；所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，调节垂直螺旋桨的倾角和垂直、水平螺旋桨的转速，以稳定与当前飞行姿态；并且，若侧风的风向和风速有助于飞行，则降低垂直螺旋桨和/或水平螺旋桨的转速。所述第一、第二角度微调电机和微型电机为直流无刷电机。

进一步，所述无人机的机翼上覆盖有光伏电池，所述路径优化子系统还适于获得各楼间的实时光照强度，以及所述路径优化子系统在选择最优路径时，若两条或两条以上的路段具有相同数据的楼间风，则将实时光照强度最大的路段选入最优路径中。

进一步，所述路径优化子系统还适于获得城市上空的云层数据，且在选择最优路径时，避开云层覆盖区的路段；以及所述处理器模块还与用于拍摄建筑物全景的摄像装置相连，且所述处理器模块适于根据建筑物全景识别该建筑物的高度；当无人机在雨雪天气飞行时，所述路径优化子系统适于选择建筑物的背风路段作为无人机在最优路径中的路径选择；并且使无人机的飞行高度低于该建筑物的高度（优选的方案是，使无人机的飞行高度低于该建筑物的顶层高度3-10米，且使无人机与该建筑物的间距为3-8米，具体实施时可通过与所述处理器模块相连的雷达测距模块实现高度和距离的探测；也可采用所述摄像装置实现所述高度和距离的估算），以通过该建筑物遮挡雨雪。

进一步，所述处理器模块还与机内的充放电控制模块相连，且所述充放电控制模块适于将机载电池（采用锂电池或镍氢电池或磷酸铁锂电池或超级电容）电量发送至处理器模块，且当机载电池电量低于一设定值时，所述处理器模块控制无人机停至一光照强度高的区域，以通过所述光伏电池对机载电池进行充电；或所述处理器模块控制无人机停至一风力较大的区域，以通过风吹动水平螺旋桨和/或垂直螺旋桨产生电能对机载电池进行充电；其中所述垂直螺旋桨适于通过第一、第二角度微调电机调节倾角，以使垂直螺旋桨迎风旋转。

又一方面，本发明还提供了一种无人机控制系统的工作方法，即对无人机飞至目的地的路径进行选择，以获得最优路径。