[发明专利]小型无人飞行器用双向切换系统

权利要求书

1.一种小型无人飞行器用双向切换系统，其特征在于，包括遥控接收机、飞行管理模块、飞行控制模块、切换电路和射频发射/接收机，其中：

该切换系统各组成部分的连接关系为：

遥控接收机分别与切换电路、飞行管理模块连接，飞行管理模块分别与射频发射/接收机、切换电路、飞行控制模块连接，飞行控制模块通过切换电路与飞行器的舵机连接；

该切换系统各组成部分的功能为：

遥控接收机，用于接收来自遥控系统的遥控飞行指令和遥控切换请求指令，并发送遥控飞行指令至切换电路，发送遥控切换请求指令至飞行管理模块；

射频发射/接收机，用于地面站系统与飞行管理模块之间进行信息交互；

切换电路，用于接收所述飞行管理模块的切换指令并根据该切换指令进行内部电路切换，接收来自所述遥控接收机的遥控飞行指令和来自所述飞行控制模块的自动飞行指令，并根据内部电路切换结果选择自动飞行指令和遥控飞行指令之一转换为飞行控制信号并传送至舵机；

飞行管理模块的功能包括：

当通过射频发射/接收机接收到来自地面站系统的射频切换请求指令，或接收到来自遥控接收机的遥控切换请求指令时，飞行管理模块根据飞行控制模块发来的飞行器当前飞行状态，采用预设的判断规则进行切换时机决策，并在决定的切换时机发送切换指令至切换电路以进行工作方式切换，通知飞行控制模块向切换电路提供自动飞行指令；

所述飞行管理模块采用预设的判断规则进行切换时机决策，具体过程为：飞行管理模块根据预设的判断条件进行飞行器当前飞行状态的判断，若满足该判断条件，则飞行管理模块的判定结果为飞行器立刻进行工作方式切换；否则，飞行器暂不进行工作方式切换，等待飞行器飞行状态满足所述判断条件时，再进行工作方式切换；

当飞行器处于自动控制工作方式时，飞行管理模块在接收到来自飞行控制模块的飞行状态异常指令时生成异常报警指令并通过射频发射/接收机发送该异常报警指令至地面站系统，同时发送切换指令至切换电路，该切换指令指示切换电路切换为遥控工作方式；每隔一个固定的时间间隔，飞行管理模块生成控制器监测指令并传送至飞行控制模块，并接收来自飞行控制模块的控制器监测回执指令，若飞行管理模块在超时阈值内接收到所述控制器监测回执指令，则判定飞行控制模块状态正常；若飞行管理模块在超时阈值之外接收到控制器监测回执指令，则判定飞行控制模块状态异常，此时飞行管理模块生成异常报警指令并通过射频发射/接收机发送至地面站系统，同时发送切换指令至切换电路，该切换指令指示切换电路切换为遥控工作方式；

飞行控制模块的功能包括：

从所述切换电路采集所述遥控飞行指令并存储，同时通过内部传感器得到飞行器当前飞行状态并发送给飞行管理模块；当飞行器需要由遥控工作方式切换到自动控制工作方式时，根据飞行器当前飞行状态和内部存储的遥控飞行指令中的飞行参数，产生自动飞行指令并传送至切换电路；当飞行器需要由自动控制工作方式切换到遥控工作方式时，飞行控制模块停止提供自动飞行指令；

当飞行器处于自动控制工作方式时，飞行控制模块根据飞行器当前飞行状态及发送给切换电路的自动飞行指令中的飞行参数，采用基于状态估计的故障诊断方法判断飞行器下一时刻的飞行状态，当判定飞行器下一时刻的飞行状态异常时，发送飞行状态异常指令至所述飞行管理模块；同时在接收到来自所述飞行管理模块发送的控制器监测指令时，发送控制器监测回执指令至所述飞行管理模块。

2.如权利要求1所述的切换系统，其特征在于，所述飞行器当前状态包括飞行高度、真空速、俯仰角、偏航角、滚转角、俯仰角速度、滚转角速度、偏航角速度、航迹倾角、侧向速度、法向加速度、纵向加速度和侧向加速度；

所述判断条件为：飞行高度不小于25m、俯仰角在±10°范围内、偏航角在±5°范围内、滚转角在±5°范围内、俯仰角速度在±1.8°/s范围内、滚转角速度在±0.12°/s范围内、航迹倾角在±5°范围内、侧向速度小于2m/s以及侧向加速度小于5m/s²。