[发明专利]一种无人机飞行控制系统及其方法

说明书

一种无人机飞行控制系统，包括主控制器、执行机构、通讯设备、地面站设备，主控制器包括数据采集模块、数据处理模块、通信模块，数据采集模块采集各传感器的测量信号，并上传至数据处理模块；数据处理模块，对无人机中各种飞行模态和执行机构进行管理与控制；执行机构包括电机电调装置和喷洒装置；地面站设备对多无人机进行航迹规划、编队并异构多无人机协同规划，主控制器实现无人机仿地飞行控制、高可靠容错控制以及自主避障的控制。

技术领域

本发明涉及无人机自动飞行控制系统。

背景技术

中国作为农业大国，18亿亩基本农田，每年需要大量的农业植保作业，而小型旋翼无人机具有高度低，飘移少，可空中悬停，无需专用起降机场，旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，防治效果高，喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险，提高了喷洒作业安全性等诸多优点。而无人机飞控系统的功能和性能对无人机作业能力起决定性作用。

目前农业植保领域对无人机的需求强烈且明确，但目前同类产品普遍存在无法全自主飞行、高度控制精度差、作业配套功能不完善等问题，

发明内容

本发明为了克服现有技术方案的不足，提供了一种无人机飞行控制系统及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种无人机飞行控制系统，包括主控制器、执行机构、通讯设备、地面站设备，

主控制器包括数据采集模块、数据处理模块、通信模块，

数据采集模块采集各传感器的测量信号，并上传至数据处理模块；

通信模块接收通讯设备传输的由地面站设备上行信道送来的控制命令，同时将无人机的姿态数据及执行机构的工作状态参数通过通讯设备实时传送给地面站设备；

数据处理模块，对无人机中各种飞行模态和执行机构进行管理与控制；

执行机构包括电机电调装置和喷洒装置；

其特征在于：地面站设备对多无人机进行航迹规划、编队并异构多无人机协同规划，主控制器实现无人机仿地飞行控制、高可靠容错控制以及自主避障的控制。

一种无人机飞行控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，建立作业处方图、三维微地形；

步骤2，基于作业处方图、三维微地形进行航迹规划；

步骤3，多无人机编队，地面站设备控制多架无人机，根据并行作业进程，实时生成每架无人机的飞行航迹，并上传至无人机实施作业；

步骤4，异构多无人机协同规划；

步骤5，控制无人机仿地飞行；

步骤6，基于自适应容错对无人机高可靠容错控制；

步骤7，控制无人机避障。

本发明与现有技术的有益效果体现在：

1、本发明基于农田微地形与变量施药处方图信息融合，进行单机与多机协调的航迹自动规划,实现农田作业能源载荷匹配的自动规划与一站多机协同控制功能,提高农田作业工作效率及遍历覆盖率；

2、本发明实现规划最优喷洒参考路径,飞行距离最短，提升工作效率；

3、本发明采用神经网络进行补偿，使得系统达到满意的动态特性；

4、本发明采用自动仿地飞行，操作人员可干预调整飞行高度，结束干预后无人机可按调整后高度继续自主飞行，可方便实际操作和较好的处理紧急情况；

5、本发明可以实现在线诊断、隔离、并实时重构系统，确保导航系统的精度和稳定性；