[发明专利]一种基于机电一体化的无人机飞行航线管理系统

摘要

本发明公开了机电一体化技术领域的一种基于机电一体化的无人机飞行航线管理系统，包括：无人机、卫星、地面信号收发基站、服务器和遥感控制器，所述无人机、卫星、地面信号收发基站、服务器和遥感控制器组成飞行航线管理系统；无人机：无人机为四旋翼无人飞行器，无人机的四个机翼分别安装电机一、电机二、电机三和电机四，四组电机分别作为四组螺旋桨的动力源，超声波测距单元安装在无人机的底部用于测量无人机与地面的距离，该基于机电一体化的无人机飞行航线管理系统，为闭环控制系统，具有反馈和输出的功能，对无人机的路线控制更加准确。

主权项

1.一种基于机电一体化的无人机飞行航线管理系统，其特征在于，包括：无人机(1)、卫星(2)、地面信号收发基站(3)、服务器(4)和遥感控制器(5)，所述无人机(1)、卫星(2)、地面信号收发基站(3)、服务器(4)和遥感控制器(5)组成飞行航线管理系统；无人机(1)：无人机(1)为四旋翼无人飞行器，无人机(1)的四个机翼分别安装电机一、电机二、电机三和电机四，四组电机分别作为四组螺旋桨的动力源，超声波测距单元安装在无人机(1)的底部用于测量无人机(1)与地面的距离，无人机(1)的四组螺旋桨下分别安装有角加速度传感器一、角加速度传感器二、角加速度传感器三和角加速度传感器四，四组角加速度传感器分别对四组电机的角加速度实时监测，无人机(1)上的控制中心包括：电源模块为控制中心中的电路元件提供电能，无人机信号收发基站用于接收卫星(2)的位置信号、航线路径和向地面信号收发基站(3)发送信息，通信模块使得控制中心具有信息交流的功能，中央处理器作为控制中心的主控制器起到主导作用，电路控制系统作为控制四组电机的控制系统，分别控制四组电机的转速和旋转方向，数据转换模块将超声波测距单元和四组角加速度传感器测量的数据转换为信号发送至中央处理器处理,所述无人机(1)的四组机翼上均安装摄像头,摄像头对周围进行拍摄,并将图像进行处理，图像结合距离进行定位；卫星(2)：卫星(2)在飞行航线管理系统起到制定路线和实时发送位置信息的作用；地面信号收发基站(3)：地面信号收发基站(3)作为信号的中转站，地面信号收发基站(3)既能接收无人机(1)上无人机信号收发基站的位置信息和飞行姿态信息，又能将此信息转发出去；服务器(4)：服务器(4)为飞行航线管理系统提供传输路线和信息交流的作用，服务器(4)接收来自地面信号收发基站(3)的信息，并获取无人机的运动状态，并将信息发出；遥感控制器(5)：遥感控制器(5)作为无人机(1)的外接控制器对无人机的飞行轨道、飞行姿势和飞行动作起到决定性作用，服务器(4)将无人机的信号输出至遥感控制器(5)，通过遥感控制器(5)将控制信息传输至卫星(2)，卫星(2)将遥感控制器(5)的控制信号输出到无人机信号收发基站，中央处理器根据接收的信号对电路控制系统发出指令，电控制系统根据指令对四组电机进行转速、转矩和旋转方向控制，从而达到调整无人机(1)的飞行路线和飞行姿势的调节；无人机控制系统的中央处理器根据测量的离地间距和四组电机的角加速度对无人机的飞行状态进行判定，卫星将无人机的位置信号发送至无人机的无人机信号收发基站，若无人机的位置没有偏离预设路线，四组角加速度传感器持续对四组电机进行测量，超声波测距单元持续实时监测无人机离地距离，摄像头拍摄的图像结合离地距离进行综合判定，若无人机的位置偏离预设路线，无人机通过无人机信号收发基站将偏离信息发送至地面信号收发基站，地面信号收发基站将信息通过服务器发送至遥感控制器，遥感控制器通过控制按钮发出控制命令并通过无线收发单元将控制命令发送至卫星，卫星将控制命令发送至无人机信号收发基站，中央处理器根据接收的控制命令对电路控制系统发出指令，若调节无人机的高度，只需同时对四组电机增加或减少相同的转速和转矩，且四组电机的转动方向相同，从而调节无人机的高度；要调整无人机的仰俯、滚动姿态，使得对角的电机转动方向相同，相邻的电机转动方向相反，保持一组对角电机转速和转动方向不变，另一组对角电机中一个电机转速增加，另一个电机转速降低，根据仰俯、滚动的要求调整，若要对无人机偏航姿态的调整，对角两组电机的转速和转向均相同，根据偏航姿态的要求，电路控制系统需要进行调控两组对角电机的相对转速；所述遥感控制器(5)为无线摇杆控制器，且遥感控制器(5)安装有与卫星(2)相适配的无线收发单元。