一种无人机自动起降方法及系统.pdf

本发明涉及一种无人机自动起降方法及系统，手持终端和无人机无线终端通过无线网络连接，所述方法包括：手持终端发送自动起降指令至无人机无线终端；无人机无线终端接收手持终端发送的指令并传输至无人机飞控设备；无人机飞控设备根据所述指令控制所述无人机完成起降。所述系统包括：手持终端、无人机，无人机包括无线终端、飞控设备及导航定位设备，手持终端用于发送自动起降指令至所述无线终端，无线终端用于接收所述起降指令并传输至所述飞控设备，所述飞控设备用于根据所述起降指令完成所述无人机自动起降。本方案操作简便，在不改变无人机结构的情况下一键实现无人机的自动起飞和降落，消除了无人机在起降阶段的安全隐患。

权利要求书
1.  一种无人机自动起降方法，手持终端和无人机无线终端通过无线网络连接，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
所述手持终端发送自动起降指令至所述无人机无线终端；
所述无人机无线终端接收所述手持终端发送的指令并传输至无人机飞控设备；
所述无人机飞控设备根据所述指令控制所述无人机完成起降。

2.  根据权利要求1所述的无人机自动起降方法，其特征在于，所述飞控设备控制所述无人机起降过程中通过无人机导航定位设备实时获取飞行参数。

3.  根据权利要求1所述的无人机自动起降方法，其特征在于，所述无人机在自动起飞时缓慢加速上升，并在上升到一定高度后悬停在空中。

4.  根据权利要求1所述的无人机自动起降方法，其特征在于，所述无人机在自动降落时包括以下步骤：
判断所述无人机的飞行状态；
若所述飞行状态为悬空，则所述飞控设备控制所述无人机垂直降落；
若所述飞行状态为飞行中，则所述飞控设备控制所述无人机与地面呈一定角度降落。

5.  根据权利要求1所述的无人机自动起降方法，其特征在于，所述手持终端可针对所述无人机的起降进行微调。

6.  根据权利要求5所述的无人机自动起降方法，其特征在于，所述微调包括：所述无人机起飞时微调悬浮高度；所述无人机降落时微调降落地点。

7.  根据权利要求1所述的无人机自动起降方法，其特征在于，所述手持终端通过起降开关一键发送起降指令，完成所述无人机的自动起降。

8.  一种无人机自动起降系统，所述系统包括手持终端、无人机，所述无人机包括无线终端、飞控设备及导航定位设备，其特征在于，所述手持终端用于发送自动起降指令至所述无线终端，所述无线终端用于接收所述起降指令并传输至所述飞控设备，所述飞控设备用于根据所述起降指令完成所述无人机自动起降。

9.  根据权利要求8所述的无人机自动起降系统，其特征在于，所述导航定位设备用于获取所述无人机实时飞行参数并传输至飞控设备。

10.  根据权利要求8所述的无人机自动起降系统，其特征在于，所述飞控设备进一步用于控制所述无人机自动上升至一定高度悬停。

说明书一种无人机自动起降方法及系统
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机自动起降方法及系统。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。
现有的无人机在起飞和降落过程中大都需要人为控制，由于用户操纵技巧的原因，有出现发生碰撞或者失控的情况，对无人机飞行安全造成很大的隐患，尤其是在一些情况下，由于用户的技术不过关，使得无人机无法起飞或者降落。
现有技术中，公开号为CN104503467A的专利文献公开了一种基于双核架构的无人机自主起降飞行控制系统，包括：导航数据采集和融合模块，用于采集传感器数据，作为制定飞行控制算法和策略的依据；飞行控制模块，用于通过飞机的导航和状态数据，对飞机的姿态和速度进行控制；舵机控制模块，用来监控人工遥控信号和指令、输出控制指令控制舵机、采集执行机构实际位置信息；通信协议控制模块，用于采用多电台和多通道，实现飞机与地面站之间、飞机与地基视觉导航系统之间的通信；系统状态监控模块，用于对飞行状态和机载设备进行状态监控；数据记录模块，用于实现飞机状态信号和传感器数据的记录。然而其并未公开具体起飞过程，在起降过程中也不具备实际的附加调节功能，同时系统设计十分复杂繁琐成本较高，不适用于普通无人机的起降。
发明内容
针对背景技术中出现的问题，本发明提出一种无人机自动起降方法，操作简便，在不改变无人机结构的情况下实现了无人机的自动起飞和降落，消除了无人机在起降阶段的安全隐患，所述方法包括以下步骤：
所述手持终端发送自动起降指令至所述无人机无线终端；
所述无人机无线终端接收所述手持终端发送的指令并传输至无人机飞控设备；
所述无人机飞控设备根据所述指令控制所述无人机完成起降。
优选的是，所述飞控设备控制所述无人机起降过程中通过无人机导航定位设备实时获取飞行参数。
在上述任一方案中优选的是，所述无人机在自动起飞时缓慢加速上升，并在上升到一定高度后悬停在空中。
在上述任一方案中优选的是，所述无人机在自动降落时包括以下步骤：
判断所述无人机的飞行状态；
若所述飞行状态为悬空，则所述飞控设备控制所述无人机垂直降落；
若所述飞行状态为飞行中，则所述飞控设备控制所述无人机与地面呈一定角度降落。
在上述任一方案中优选的是，所述手持终端可针对所述无人机的起降进行微调。
在上述任一方案中优选的是，所述微调包括：所述无人机起飞时微调悬浮高度；所述无人机降落时微调降落地点。
在上述任一方案中优选的是，所述手持终端通过起降开关一键发送起降指令，完成所述无人机的自动起降。
本发明还提供了一种无人机自动起降系统，所述系统包括手持终端、无人机，所述无人机包括无线终端、飞控设备及导航定位设备，所述手持终端用于发送自动起降指令至所述无线终端，所述无线终端用于接收所述起降指令并传输至所述飞控设备，所述飞控设备用于根据所述起降指令完成所述无人机自动起降。
优选的是，所述导航定位设备用于获取所述无人机实时飞行参数并传输至飞控设备。
在上述任一方案中优选的是，所述飞控设备进一步用于控制所述无人机自动上升至一定高度悬停。
在上述任一方案中优选的是，所述飞控设备在控制所述无人机降落时进一步用于：判断所述无人机的飞行状态，若所述飞行状态为悬空，则所述飞控设备控制所述无人机垂直降落；若所述飞行状态为飞行中，则所述飞控设备控制所述无人机与地面呈一定角度降落。
在上述任一方案中优选的是，所述手持终端进一步用于微调所述无人机的自动起降。
在上述任一方案中优选的是，所述微调包括：所述无人机起飞时微调悬浮高度；所述无人机降落时微调降落地点。
在上述任一方案中优选的是，所述手持终端包括一开关装置，所述开关装置用于一键发送起降指令。
本方案操作简便，在不改变无人机结构的情况下一键实现无人机的自动起飞和降落，消除了无人机在起降阶段的安全隐患。
附图说明
图1是按照本发明的一示例性实施例示出的无人机自动起降方法流程图。
图2是按照本发明的一示例性实施例示出的无人机自动起降系统框图。
图3是根据图2所示实施例的系统实现示意图。
图4是按照本发明示出的无人机自动起飞过程的一优选实施例的起飞流程图。
图5是按照本发明示出的无人机自动降落过程的一优选实施例的降落流程图。
图6是按照本发明示出的无人机自动降落过程中手持终端进行降落地点微调的流程图。
具体实施方式
下面参照附图结合示例性的实施例对本发明进行详细描述。
实施例1：
如图1所示，无人机自动起降方法流程如下：
手持终端发送自动起降指令至无人机无线终端；
无人机无线终端接收手持终端发送的指令并传输至无人机飞控设备；
无人机飞控设备根据所述指令控制所述无人机完成起降。
其中，手持终端和无人机无线终端通过无线网络连接，无人飞机在飞控设备控制起降过程中通过无人机自身的导航定位设备实时获取无人机飞行参数完成无人机的平稳起降。
本方案在不改变原有无人机结构的情况下，完成了无人机的自动平稳起降，避免了使用者由于操控不当带来的对无人机的损坏。
实施例2：
如图2所示，无人机自动起降系统包括手持终端、机上无线终端、飞控设备和导航定位设备。系统的工作过程如图3所示，所述手持终端用于发送自动起降指令至所述无线终端，所述无线终端用于接收所述起降指令并传输至所述飞控设备，所述飞控设备用于根据所述起降指令完成所述无人机自动起降，在起降过程中根据导航定位设备实时获取的飞行参数动态调整起降速度，完成平稳起降。
本系统在不改变原有无人机结构的情况下，完成了无人机的自动平稳起降，避免了使用者由于操控不当带来的对无人机的损坏。
实施例3：
如图4所示，无人机通电后，机上导航定位设备打开，用户将按键按下，然后由飞控设备接收，飞控设备接收到信号后即控制无人机升起，在这个过程中导航定位设备实时检测无人机飞行参数传输给飞控设备，使得飞控设备能够控制无人机缓慢加速上升，并在上升到一定高度后悬停在空中。本实施例中，按键的状态由0变为1，手持终端将0到1的变化信号传输给机上无线终端，同时在起飞过程中可通过手持终端微调无人机上升位置，当无人机上升到指定位置后，完成本次无人机的自动起飞过程。
本方案中，通过手持终端一键完成无人机的自动起飞，操作简便且并不改变现有无人机的内部结构，成本低廉，适用性广泛。
实施例4：
如图5所示，无人机在自动降落时，用户按下手持终端按键发送降落指令，无人机无线终端接收手持终端发送的指令并传输至无人机飞控设备，此时飞控设备判断无人机所处的状态，根据不同状态选择不同降落模式。当无人机处于悬停状态时，飞控设备控制无人机垂直降落，导航定位设备实时传送飞行参数至飞控设备完成无人机平稳降落。当无人机处于飞行状态时，飞控设备控制无人机呈一定角度降落，导航定位设备实时传送飞行参数至飞控设备，飞控设备控制无人机平稳降落，本实施例中无人机降落角度为15°至30°。
本方案中，无人机降落时飞控设备进行模式识别，根据不同飞行参数选择相应模式降落，增加了无人机自动降落的灵活性同时降落安全系数更高。
实施例5：
本实施例中，无人机自动降落时，手持终端可针对降落地点进行微调。如图6所示，用户按下手持终端按键发送降落指令，无人机无线终端接收手持终端发送的指令并传输至无人机飞控设备，此时判断是否适宜降落，若适合降落则飞控设备控制无人机降落，导航定位设备实时传送飞行参数至飞控设备，飞控设备控制无人机平稳降落。若此时降落下方不适宜降落，则手持终端控制无人机微调降落地点，选择合适地点进行降落。
本方案中，在无人机自动降落过程中增加了手持终端对无人机的微调，通过微调选择降落地点，使得无人机在合适的降落地点完成降落而非完全依靠自动降落，增加了降落的安全性同时操作简便，不会由于人为操作的不当造成无人机起降时对机身造成的损坏。
实施例6：
本实施例详述手持终端一键对无人机的起降进行自动控制的功能实现过程。初始时刻，无人机停于地面a点且已经通电，用户按下手持终端上的自动起降开关后，手持终端将0到1的变化信号通过无线方式传输给机上无线终端，并由飞控设备接收到，飞控设备控制无人机缓慢加速上升，上升到设定高度n时，则悬停在空中。当无人无人机需要降落时，用户按下手持终端上的自动起降开关后，手持终端将0到1的变化信号通过无线方式传输给机上无线终端，并由飞控设备接收到，飞控设备控制无人机缓慢减速下降，若降落前无人机悬停于b点，则无人机垂直降落，若降落前无人机正处于飞行过程中，则无人机与地面呈一定角度下降，若按下自动起降开关后发现无人机下方不适合降落，则可通过手持终端控制无人机来微调降落地点。
本实施例中，飞控设备只识别0到1的变化信号而不识别1到0的变化信号，即当无人机需要起飞时，手持终端按钮按下后发送0到1的信号给飞控设备，当无人机需要自动降落时，手持终端按钮再次按下发送0到1的信号至飞控设备完成无人机的降落过程。
实施例7：
由于无人机种类繁多，在具体使用过程中包括小型无人飞行器，在飞行过程中，可人为通过手动终端控制飞行器的飞行过程，此类飞行器对于自动起飞完成时的飞行器高度要求不是十分严格，只要完成安全起飞过程即可。但是，当采取无人机自动跟随终端飞行的飞行器时，对自动起飞的起飞高度则要求严格。
本实施例将针对无人机自动起飞时的针对起飞高度进行微调的方案进行详细描述。
比如：飞行器自动跟随安装在汽车内的终端飞行，此时的终端不限于手持式终端，可以安装固定在汽车中，所述终端除必要跟飞部件外还包括一键起飞按钮和高度微调装置，所述一键起飞按钮用于发送飞行器自动起飞指令，所述高度微调装置用于调节飞行器自动起飞高度。由于飞行器跟随终端飞行时的具体功能及使用环境的不同，对飞行器的飞行高度要求也不同。使用的地形环境包括了山区、平原、雨林等，在雨林环境下飞行器的自动起飞高度就要相对较高，在平原环境下，飞行器的自动起飞高度相对较低。使用时的功能包括了地面近距离航拍或高空航拍，当飞行器自动跟随终端飞行完成高空航拍时，飞行器的自动起飞高度就相对较高。
因此，本实施例中，在终端设备上增加了高度微调装置，根据飞行器的跟飞环境以及飞行器跟飞完成功能的不同可对自动起飞高度进行调节，解决了飞行器自动跟飞时，在自动起飞过程中，起飞高度不可调带来的困扰。
具体流程为：飞行器停靠在路边或优选放置在汽车顶部定制停放平台上，终端设备固定在汽车内，操作员驾驶汽车；当确定本次跟飞航拍任务为山地地区高空航拍后，操作员启动汽车，同时只需按下终端设备中的一键起飞按钮，此时飞行器自动起飞；飞行器起飞过程中，操作员根据本次执行的任务调整高度调节装置调节飞行器的适宜飞行高度；操作员驾驶汽车行驶，飞行器在适宜高度完成跟飞任务。
实施例8：
本实施例结合实施例4、5、6所述的无人机降落过程的微调及实施例7所述的飞行器跟飞实例进行详细描述。
本方案所述的无人机自动降落系统和方法除了适用于普通使用者由于技术不过关带来的无人机损坏之外，同样适用于用户不方便针对无人机的降落进行操作的情形。如实施例7中所述的无人机自动跟随终端飞行的过程中，操作员需要驾驶车辆，而终端部分可以根本不包含遥控指挥无人机飞行的功能，由于无人机自动跟随终端飞行不需要遥控指挥，此时需要对无人机的自动降落进行合理设计。
无人机在跟随车内终端飞行时，当此次飞行任务执行完毕，汽车停止移动，无人机跟飞至汽车正上方后将悬停在空中，此时操作员按下车内终端设备的自动起降按钮，无人机无线终端接收到指令后传输至飞控设备，飞控设备则完成无人机的垂直降落。由于无人机悬停高度可能很高，同时由于跟飞误差以及垂直下降过程中的其它误差导致无人机可能并非自动降落至汽车正上方的定制停放无人机平台上，因此在飞控设备中增加了微调模块，无人机在自动降落过程中通过微调模块自动根据终端位置对无人机的降落地点进行微调，由于无人机高度逐渐下降，距离终端设备的距离也逐渐减小，无人机和终端设备的位置偏移误差也随着微调模块的调节而逐渐变小，最终安全平稳的降落在汽车上方无人机停放平台处。
本方案使得操作人员无需额外操作，仅仅按下自动起降按钮即可使无人机平稳降落至指定位置，降落完成后无人机断电，适用于无人机自动跟飞系统，全程自动化控制且开发成本低廉，操作简便易行。
为了更好地理解本发明，以上结合具体实施例对本发明作了详细说明。但是，显然可对本发明进行不同的变型和改型而不超出权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此，以上实施例具有示例性而没有限制的含义。