[发明专利]一种非稳定状态下多旋翼无人机安全保障系统及方法

权利要求书

1.一种非稳定状态下多旋翼无人机安全保障系统，其特征在于，包括降落伞弹射装置(1)、无人机(2)和降落伞控制系统(3)，所述降落伞弹射装置(1)位于无人机(2)的顶部，所述降落伞弹射装置(1)包括上盖(4)、壳体(5)、底座(6)、弹簧盖(7)和舵机(8)，所述壳体(5)的顶部安装有上盖(4)，所述壳体(5)的底部安装有底座(6)，所述弹簧盖(7)位于壳体(5)的内部，所述弹簧盖(7)与上盖(4)之间的区域构成降落伞容纳仓，所述弹簧盖(7)与底座(6)之间设置有弹簧(9)，所述上盖(4)的一侧设置有与壳体(5)相连接的转轴(10)，所述舵机(8)安装于壳体(5)上与转轴(10)相对的一侧，所述舵机(8)上设置有舵机臂(11)，所述舵机臂(11)紧压在上盖(4)的顶部，所述无人机(2)上设置有降落伞控制系统(3)，所述降落伞控制系统(3)包括微处理器(12)、姿态传感器(13)、继电器(14)、无线蓝牙模块(15)，所述姿态传感器(13)用于检测无人机(2)在飞行时三轴加速度，所述微处理器(12)通过内部的控制逻辑模块(16)处理来自姿态传感器(13)的飞行数据，且通过无线蓝牙模块(15)与地面上的PC控制端信号连接，所述继电器(14)用于无人机(2)电力供应控制，所述舵机(8)用于执行弹伞工作，所述微处理器(12)根据处理后的飞行数据分别控制继电器(14)和舵机(8)运作。

2.根据权利要求1所述的一种非稳定状态下多旋翼无人机安全保障系统，其特征在于，所述壳体(5)包括上壳体(17)和下壳体(18)，所述上壳体(17)和下壳体(18)通过卡扣A(19)固定连接，所述下壳体(18)上设置有通孔(20)，绳索通过所述通孔(20)使降落伞弹射装置(1)与无人机(2)固定连接，所述下壳体(18)的内部设置有弹簧轴(21)，所述上壳体(17)的表面开设有观察口(22)，所述上壳体(17)的顶部设置有转轴固定槽(23)，所述上壳体(17)上与转轴固定槽(23)相对的一侧设置有舵机槽(24)。

3.根据权利要求2所述的一种非稳定状态下多旋翼无人机安全保障系统，其特征在于，所述弹簧(9)的外侧设置有弹簧环(25)，所述弹簧环(25)与下壳体(18)之间通过卡扣B(26)固定连接，所述弹簧盖(7)位于卡扣B(26)处开设有凹槽(27)，所述弹簧盖(7)的顶部设置有伞绳口(28)，绳索穿过所述通孔(20)后在伞绳口(28)处固定，所述底座(6)向着降落伞弹射装置(1)的内部设置有连接柱(29)，所述连接柱(29)位于弹簧轴(21)的内侧。

4.根据权利要求2所述的一种非稳定状态下多旋翼无人机安全保障系统，其特征在于，所述上盖(4)包括上盖A(30)和上盖B(31)，所述上盖A(30)和上盖B(31)通过卡扣C(37)固定连接，所述转轴(10)的两端均设置有外转轴(32)，且外转轴(32)固定在上盖(4)上，所述上盖A(30)和上盖B(31)的连接处设置有挡板(33)，所述上壳体(17)和上盖(4)上均设置有皮筋槽(34)，所述上壳体(17)和上盖(4)的皮筋槽(34)形成一对卡槽，皮筋置于所述卡槽之间，使上盖(4)在无遮挡时可在皮筋弹力作用下自动打开。

5.根据权利要求1所述的一种非稳定状态下多旋翼无人机安全保障系统，其特征在于，所述降落伞控制系统(3)还包括升压模块，所述升压模块用于无线蓝牙模块(15)供电，所述控制逻辑模块(16)通过UART接口(36)分别与无线蓝牙模块(15)和姿态传感器(13)信号连接，所述控制逻辑模块(16)通过PWM控制端(35)控制舵机(8)运作。

6.一种采用权利要求1所述的保障系统来实现无人机自动开伞的方法，其特征在于，所述的方法通过以下步骤实现：

步骤一：控制逻辑模块(16)接收来自姿态传感器(13)发出的无人机(2)在飞行时三轴加速度的检测数据，将检测数据经过卡尔曼滤波，再将卡尔曼滤波的结果输入滑动平均滤波器，最后取卡尔曼滤波和滑动平均滤波的结果的差的平方得出非惯性系数，将滑动平均滤波器的输出结果中小于重力加速度的数据进行累加，得出失重系数；

步骤二：将得出来的非惯性系数和失重系数与提前设定好的阈值进行比较，若结果超出阈值则判断为飞行状态异常；控制逻辑模块(16)将飞行状态异常的信号和三轴加速度的检测数据通过无线蓝牙模块(15)发送至地面上的PC控制端，PC控制端回传数据，使控制逻辑模块(16)获得开伞权限；

步骤三：控制逻辑模块(16)获得开伞权限后，控制继电器(14)切断无人机(2)电力供应控制，使无人机(2)螺旋桨停转，且控制舵机(8)带动舵机臂(11)旋转，使舵机臂(11)与上盖(4)处于平行状态，上盖在无遮挡时通过转轴向上开启，使降落伞弹射装置在弹簧的作用下将内部的降落伞弹出。