[发明专利]一种无人机智能试验保护系统

权利要求书

1.一种无人机智能试验保护系统，其特征在于，包括钢架（1），减震垫（2），上绳索（3），下绳索（4），下绳索自动绞盘（5），上绳索自动绞盘（6），若干个滑轮（7）；

所述钢架（1）包括至少一个垂直支架和设于垂直支架顶部的水平支架，减震垫（2）设置于钢架（1）下方区域位置正中间，上绳索自动绞盘（6）和下绳索自动绞盘（5）均设置于与减震垫所在位置的地面上；钢架（1）的水平支架上间隔依次均布有若干个滑轮（7），其中靠近上绳索（3）首端的第一个滑轮位于无人机位置正上方；减震垫（2）所在位置的地面上间隔依次均布有若干个滑轮（7），其中靠近下绳索（4）首端的第一个滑轮位于无人机位置正下方；钢架（1）顶部角落位置安装多个智能摄像头（8），钢架（1）上安装多个感光照明大灯（9）；

在实验准备阶段，无人机静止摆放于减震垫（2）中间位置，上绳索（3）的首端与无人机机身上部接头固定，上绳索（3）的尾端绕过焊接在钢架（1）上的若干个滑轮（7）与上绳索自动绞盘（6）连接；下绳索（4）的首端与无人机起落架下部接头固定，下绳索（4）的尾端绕过焊接在地面上的若干个滑轮（7）与下绳索自动绞盘（5）连接；

还包括绞盘控制器和飞控计算机；飞控计算机与无人机、智能摄像头、绞盘控制器通信连接；绞盘控制器连接下绳索自动绞盘（5）和上绳索自动绞盘（6）；

智能摄像头（8）采集无人机实时图像，上传飞控计算机进行处理；飞控计算机根据处理结果控制无人机和绞盘控制器的动作；

所述飞控计算机处理流程：

（1）飞控计算机处理智能摄像头采集的无人机实时图像，获取无人机的姿态信息和光流速度；在无人机试飞过程中背景保持不变，利用光流法将无人机在空间上的位置变化转换成图像序列在时间上的变化；对不同时刻的图像与背景图像做差处理得到的差值图像进行滤波处理，接着对其进行光流计算得到无人机姿态信息和光流速度并以此判断无人机飞行状态；

（2）当无人机的俯仰角小于20度以及光流速度小于阈值时，飞机姿态稳定，可进行上升或者下降操作；无人机上升过程中，飞控计算机判断无人机是否飞行到上升极限高度，当达到上升极限高度时发送到达上升极限高度指令给绞盘控制器，同时无人机维持无人机飞行高度保持稳定飞行；当无人机未能达到上升极限高度时，进入下一次循环执行上升指令；

在无人机下降过程中，判断无人机是否达到下降极限高度，当无人机安全着陆以后，飞控计算机发送到达下降极限高度指令给绞盘控制器，同时控制无人机停止运动，当无人机未能安全着陆时，继续执行降落指令；其中无人机飞行高度通过GPS获取，GPS数据直接传递给飞控计算机；

绞盘控制器控制2个自动绞盘的电机转动使得悬挂在无人机上的绳索跟随无人机上升或者下降：当绞盘控制器接收到上升或者降落指令，绞盘控制器根据接收到的数据包解析出此时此刻无人机的飞行速度从而控制电机的转速，防止绳索缠绕在无人机上；在无人机上升过程中，绞盘控制器接收到达指定高度指令时，绞盘控制器控制电机停止转动，当绞盘控制器未能接收到达指定高度指令时，继续执行上升过程；当无人机在下降过程中，绞盘控制器接收到达地面指令时，控制电机停止转动，否则继续执行下降过程；

（3）当无人机的俯仰角大于20度或者光流速度大于阈值时，飞机飞行姿态不稳定，飞控计算机发送紧急控制指令给无人机和绞盘控制器；飞控计算机根据图像处理结果发送紧急控制指令给无人机，控制无人机停转；以及发送紧急控制指令给绞盘控制器，控制自动绞盘锁死；绞盘控制器通过中断的方式接收飞控计算机发送的紧急指令，当绞盘控制器接收到紧急指令时触发中断服务程序，绞盘控制器锁死电机，避免无人机在空间位置上出现较大的晃动。