[发明专利]一种农用飞行器安全作业飞行监控装置及其控制算法

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器安全飞行监控的技术领域，尤其是指一种农用飞行器安全作业飞行监控装置及其控制算法。

背景技术

目前，我国农用飞行器在低空作业时主要采用人工遥控和自主飞行控制两种模式。人工遥控模式一般由飞控系统提供飞行姿态稳定功能，而飞行器的航向、速度和高度等飞行参数都由人工手动操控。该模式对飞控系统要求较低、作业时方便灵活、可由人工预判复杂环境实现提前避障，是目前各类农用无人飞行器的常用操控方式；但由于飞行参数主要由人工判定，导致作业参数精度低、范围小、误差大，且对操控人员的手动操作技术要求较高。自主飞行控制模式一般由人工设定飞行参数，飞行过程中则完全依赖飞控系统完成作业流程。该模式下飞行参数精度较高、作业范围大、误差小、对操控人员手动操作要求低，但往往缺乏对复杂农田环境的实时判断而难以达到规避障碍、调整飞行参数等功能。且对飞控要求较高，目前应用范围较小。

我国现有的各类飞行器种类型号繁多，不同厂家同种类型飞行器的飞行参数参差不齐，在田间作业时均存在严重的安全隐患，如飞行速度过快、飞行高度过高、超出指定的飞行空域及难以应付复杂的田间环境等问题。而现有的农用飞行器飞控很少涉及飞行安全参数的控制，更没有实现监管部门对农用飞行器飞行状态的实时监测功能，而且由于缺乏便捷的电子监控装置，监管部门现有的飞行监管方式无法实现实时监测，效率低且难以到位，报批手续复杂，影响了农业航空事业的快速发展。因此，针对农用飞行器的安全飞行问题设计一种飞行监控装置及其控制算法，实现农用飞行器安全作业飞行参数的标准化与统一化是当前农业航空领域刻不容缓的一项技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种农用飞行器安全作业飞行监控装置及其控制算法，能够实时获取飞行器各种位置信息，并根据预设安全飞行参数对当前飞行状态进行判断与决策。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案其农用飞行器安全作业飞行监控装置，包括飞行器位姿传感器模块、飞行安全决策模块、数据输入输出接口模块、电源模块；

所述电源模块为整个监控装置提供电力供应；

所述飞行安全决策模块与飞行器位姿传感器模块连接，处理飞行器位姿传感器模块中获得的数据，并依据预设的参数及安全作业飞行控制算法对飞行器的飞行状态进行判断和决策，通过数据输入输出接口模块给出安全警报提示或输出安全控制指令；

所述数据输入输出接口模块与飞行安全决策模块连接，通过有线或无线的方式接收外部的参数或指令输入，并将安全警报提示或安全控制指令或当前位姿信息输出。

所述飞行器位姿传感器模块包括以下中的两种或两种以上传感器的组合：

速度传感器，用于获取表征飞行器实时飞行速度的数据；

高度传感器，用于获取表征飞行器实时飞行高度的数据；

测距传感器，用于获取表征飞行器与周围障碍物间实时距离的数据；

位置传感器，用于获取表征飞行器实时三维位置坐标的数据。

所述飞行安全决策模块包括数据比较器、优先编码器、数据选择器和命令存储器；

所述数据比较器对预设飞行安全参数及当前飞行位置参数进行判断比较，输出对应飞行参数的优先控制标志及安全状态标志，并作为优先编码器的输入量；

所述优先编码器的输入量为数据比较器输出的优先控制标志及安全状态标志，对每个标志进行编码并作为数据选择器的地址选择码；

所述数据选择器的输入量为命令存储器的输出命令数据，输出的决策命令由优先编码器输出的地址选择码决定，其输出为决策出的飞行控制系统执行命令；

所述命令存储器存储待决策的飞行控制系统执行命令，包括正常工作、禁止启动和起飞、降低速度、降低高度、改变航向的飞行姿态控制量指令。

所述数据输入输出接口模块包括数据输入接口、数据输出接口和数据传输控制模块；

所述数据输入接口用于接收外部输入的参数，包括预设飞行器的最高安全飞行速度、最高安全飞行高度、距障碍物最低安全距离、允许飞行区域经纬度控制坐标范围的安全作业飞行参数；接收外部输入的指令，包括外部监管系统给出的警示指令、外部监管系统给出的紧急飞行姿态控制指令；

所述数据输出接口输出的安全警报提示，包括光提示、声提示以及字符串提示；输出的安全控制指令，包括禁止启动和起飞、降低速度、降低高度、改变航向的飞行姿态控制量指令；输出的当前位姿信息为所述飞行器位姿传感器模块所获取的数据。

所述数据传输控制模块用于建立数据输入输出接口模块与外部系统的通讯链路。