[发明专利]一种基于状态估计规则的无人机特情处置方法

说明书

本发明公开了一种基于状态估计规则的无人机特情处置方法，涉及无人机数据处理与决策领域。本方法基于无人机实时图像及遥测数据构建以下五种特情的状态估计规则：无人机丢星或信号受干扰、电池电量不足、风力过大、图传中断以及无人机失控；然后实时估计无人机状态，自主检测和判别无人机特情类型，给出相应的特情处置策略；最后根据特情处置优先级依次处理，及时调整无人机姿态、速度和位置以脱离危险场景，提高无人机的安全飞行系数。本发明不仅能够检测并处理多种无人机常见特情，针对多种特情同时出现的场景依然有效，同时提供了一种新的无人机丢星处置方法，效率较高。

技术领域

本发明涉及无人机数据处理与决策领域，特别是指一种基于状态估计规则的无人机特情处置方法，可用于无人机特情故障的检测与安全处置。

背景技术

无人机以其成本低、生存能力强、体积小、重量轻、机动性好等特点，在社会生活和现代战争中均发挥了重要作用，给无人机的发展注入了新的活力。然而，就技术层面而言，所有无人机目前普遍存在以下几个问题：(1)无人机续航能力不足；(2)无人机通信系统主要使用1.4GHz和2.4GHz无线电频段，其中1.4GHz主要作为数据通讯频段，2.4GHz主要作为图像传输频段。公共无线电通信链路的抗干扰能力弱，尤其是同频干扰无法避免。随着无人机的数量指数级增长，无人机通信系统干扰的问题，将日渐突出；(3)受地形、天气等客观条件影响，导航卫星信号易受干扰，精度和稳定性不足，会导致无人机悬停不稳、偏离预设航线等问题。

近两年，无人机的几次重要表演事故引发了行业的普遍关注：西安无人机表演失控、重庆无人机撞大楼和郑州无人机坠落事件。此类事故产生的主要原因是无人机的定位及辅助定位系统受到干扰，造成其位置和高度的数据异常；其次是电量不足导致无人机坠落。这也是无人机事故发生的常见问题，除此之外，最容易出问题的几个地方在于：(1)数传通讯出现故障：无人机无法及时执行控制中心发出的指令乱飞，无法更新RTK数据而导致无法精确定位；(2)GPS信号丢失：无法定位，无人机乱飞；(3)磁罗盘(电子指南针)被干扰：无人机容易画圈飞。这几个问题都会导致无人机乱飞、坠落、撞击等严重事故。

目前无人机自主飞行任务中普遍存在以下几种特情：

(1)无人机丢星或者信号受干扰，接收不到GPS信号；

(2)电池电量不足，剩余电量不足以返回起飞点；

(3)风力过大，飞行安全无法保障；

(4)图传中断或控制信号不稳；

(5)无人机失控。

要避免这些普遍存在的问题所造成的不利影响，除了硬件技术的更新换代，还可以通过现有知识库和视觉图像算法进行辅助决策和紧急处置来避免无人机事故的发生。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景方法中所存在特情引发的问题而提供一种基于状态估计规则的无人机特情处置方法。本发明不仅基于无人机实时图像及遥测数据构建了状态估计规则，同时可以根据状态估计规则实时估计无人机状态，自主判别无人机特情类型，给出相应的处置决策方案，使无人机能够及时调整自身姿态、速度和位置以脱离危险场景，提高无人机的安全飞行系数。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于状态估计规则的无人机特情处置方法，包括以下过程：

构建无人机丢星或者信号受干扰，接收不到GPS信号的状态估计规则；根据规则实时估计无人机状态，当无人机丢星或者GPS信号受干扰特情发生时，向无人机发送悬停指令，等待信号恢复；

构建无人机电池电量不足，剩余电量不足以返回起飞点的状态估计规则；根据规则实时估计无人机状态，当无人机电池电量不足特情发生时，向无人机发送返航指令；