[发明专利]一种基于飞行指令的小型无人机轨迹归航系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于飞行指令的小型无人机轨迹归航系统及方法，属于小型无人机技术领域。该方法由IMU、数据帧采集模块、路径生成模块和轨迹归航控制模块构成的轨迹归航系统完成，具体包括以下步骤：S1：移动检测，记录无人机每次移动所对应的控制指令和必要的无人机飞行信息并进行存储，生成、优化飞行轨迹；S2：在网络信号不佳导致无人机与控制远端发生通信中断的情况下，无人机根据记录的控制指令进行信号搜寻，直到能与远端正常通信为止。本发明能够在GPS信号缺失的情况下，快速搜寻远端控制信号并恢复正常通信，既保证了轨迹归航过程中不被障碍物阻挡，又提高了轨迹归航的效率，避免了无人机不必要的返航。

技术领域

本发明属于小型无人机技术领域，涉及一种基于飞行指令的小型无人机轨迹归航方法。

背景技术

近几年，小型民用无人机呈现出爆发性增长，小型民用无人机行业具有发展迅速，市场前景好、应用领域广泛等特点。目前，小型无人机的通信方式主要采用的是WIFI或者射频，根据通信距离的增加，控制信息发送的功率将变大，通信链路的带宽也将受到限制。因此如在网络传输不稳定的情况下，保证无人机通信的可靠性，甚至在更加极端的无人机通信中断的情景，如何恢复与远端通信的问题一直是无人机领域研究的重点和难点。

目前常用的自动返航方法，主要是针对大型飞机的返航路径规划，此种返航方法必然需要复杂的硬件来支撑，因此不适用于小型无人机。分析现有无人机自动返航技术的缺陷，具体如下：

(1)公开号为CN 106705963A的专利公开了一种自动返航控制方法和装置，该方法包括根据预设的时间间隔依次采集起始位置点的位置信息、起始位置点对应的时刻信息、飞行该过程中个位置点的位置信息和个位置点对应的时刻信息；若接收到自动返航指令,则获取当前位置点的位置信息及当前位置点对应的时刻信息；根据当前位置点的位置信息及当前位置点对应的时刻信息，读取下一位置点的位置信息；根据GPS获取的位置信息遍历当前位置点和下一位置点；和/或根据捷联惯性导航计算的位置信息遍历当前位置点和下一位置点。但该方法只是单一记录飞行路径，并未对路径生成过程进行优化处理；另一方面，在GPS之外，额外采用了捷联惯性导航系统，复杂的硬件以及处理方式不适用于小型无人机。

(2)公开号为CN 105157715A的专利公开了一种基于北斗导航系统的自适应返航方法及系统，该方法包括在用户行进的过程中每隔一段时间从北斗导航系统的串口获取一次信息，并对信息进行解析，以获取用户在不同时刻的经纬度位置信息生成用户的行进轨迹当接收到用户输入的返航指令时，根据用户的当前位置和行进轨迹输出提示信息给用户，使用户根据提示信息顺利返航。但该方法缺少对突发事件的处理，没有考虑到通信质量不佳等情况的发生，在GPS信号不佳或者缺失的地方甚至会发生迷航现象。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种人性化、成本低、效率高的基于飞行指令的小型无人机轨迹归航方法，应用于小型无人机在飞行过程中GPS信号不佳或缺失，之后发生与控制端通信故障的场景，解决无人机如何快速搜索控制信号恢复远端控制的问题。克服以往无人机在处理通信故障中单一的自动直线返航或者原地等待的模式，能够在GPS信号微弱甚至缺失的情况下快速搜寻远端控制信号恢复正常通信，同时也可以有效规避回退过程中障碍物阻挡的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于飞行指令的小型无人机轨迹归航方法，由轨迹归航系统完成，该方法具体包括以下步骤：

S1：移动检测，记录无人机每次移动所对应的控制指令和必要的无人机飞行信息并进行存储，生成、优化飞行轨迹：

S2：在网络信号不佳导致无人机与控制远端发生通信中断的情况下，无人机根据记录的控制指令进行信号搜寻，直到能与远端正常通信为止。

进一步，所述步骤S1具体包括以下步骤：