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一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统

阅读：461发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，包括：无人机、微处理器、激光雷达、降落伞安全保护装置、地面基站和智能停机坪，所述微处理器分别与无人机、激光雷达和降落伞安全保护装置电性连接，所述地面基站分别与无人机、智能停机坪通讯连接。本实用新型实现了无人机的环境感知，有效的掌握了无人机周围的障碍物信息，提高了无人机系统的避障效果，降低了操作难度，提高无人机的控制精度，可防止着陆冲击载荷对无人机机身结构和机载设备造成损伤，延长无人机使用寿命，保障无人机系统能够重复使用，可提供无人机精准降落、自主充电，减少现场人员的参与，大幅提高产品应用效率，且可实现无人机集群控制，大幅提高无人机作业能力。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，其特征在于，包括：无人机、微处理器、激光雷达、降落伞安全保护装置、地面基站和智能停机坪，所述微处理器设置在无人机的内部，所述激光雷达设置在无人机上，所述降落伞安全保护装置设置在无人机的顶部，所述微处理器分别与无人机、激光雷达和降落伞安全保护装置电性连接，所述地面基站分别与无人机、智能停机坪通讯连接；
所述微处理器包括激光雷达驱动模块、三维模型建立模块、主动避障模块、导航模块和飞行控制模块；
所述激光雷达驱动模块内置激光雷达驱动程序，用于控制激光雷达对无人机周围环境进行360°扫描，得到无人机的周围环境点云数据；
所述三维模型建立模块内置环境建模程序，用于订阅周围环境点云数据，通过点云匹配算法生成数字三维模型，并将数字三维模型无线发送至地面基站，以实时显示；
所述主动避障模块内置避障程序，用于订阅周围环境点云数据，并计算预设范围内障碍物与无人机的距离和角度，根据距离和角度，确定当前飞行路线；
所述导航模块内置导航程序，用于获取当前飞行路线，并计算无人机的当前控制参数；
所述飞行控制模块内置飞行控制程序，用于获取当前控制参数，并产生当前控制指令，从而控制无人机按照当前飞行路线行驶；
所述降落伞安全保护装置包括传感器模块、降落伞、伺服释放模块；
所述传感器模块用于检测无人机的飞行状态，并将获取的无人机的飞行状态发送给微处理器；
所述伺服释放模块用于在当无人机降落时控制开启降落伞。
2.根据权利要求1所述的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，其特征在于：所述智能停机坪包括停机平台、环境监测模块、远程控制模块和自动充电模块，所述的环境监测模块和自动充电模块分别通过远程控制模块与地面基站通讯连接；
所述环境监测模块用于检测无人机的降落位置的环境；
所述自动充电模块用于在无人机降落完成后对无人机进行自动充电。
3.根据权利要求2所述的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，其特征在于：所述的自动充电模块包括电池平衡保护器和充电端子，所述充电端子和电池平衡保护器均与远程控制模块耦接，所述充电端子与无人机上的充电端口相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，其特征在于：还包括气囊缓冲装置，所述气囊缓冲装置包括充气模块和气囊，所述充气模块与微处理器电性连接，所述充气模块通过管道与气囊相连通，所述气囊设置在无人机的底部。
5.根据权利要求4所述的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，其特征在于：所述充气模块采用惰性气体，所述气囊采用橡胶囊体。
6.根据权利要求1所述的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，其特征在于：还包括电源装置，所述电源装置包括蓄电池模块和供电电路模块，所述供电电路模块与微处理器电性连接，所述蓄电池模块和供电电路模块电性连接，用于为整个系统进行供电。
7.根据权利要求6所述的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，其特征在于：所述电源装置还包括太阳能供电模块，所述太阳能供电模块与蓄电池模块电性连接，用于通过太阳能电池板将太阳能转化为电能存储在蓄电池模块中。
8.根据权利要求1所述的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，其特征在于：所述无人机上还设置有GPS定位装置，所述GPS定位装置电性连接于微处理器。
9.根据权利要求1所述的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，其特征在于：所述微处理器采用STM32F103C8T6单片机。

说明书全文

一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统

技术领域

[0001] 本发明属于无人机技术领域，更具体地说，尤其涉及一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统。

背景技术

[0002] 无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。

[0003] 现有的无人机系统的自动充电、集群模式仍然是限制无人机大规模作业的难题，无法有效发挥其优势，且无法对飞行路线上的障碍物进行探测和规避，因此造成碰撞、坠机，由于目前的无人机成本很高，碰撞或坠机事故会大大增加使用者的成本，同时目前无人机的降落伞保护装置已经得到了应用，但是用户必须手动操作降落伞控制按钮或者进行其它操作才能够打开降落伞，降落伞保护功能受到了制约。

[0004] 因此，我们提出一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统。

发明内容

[0005] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，实现了无人机的环境感知，有效的掌握了无人机周围的障碍物信息，提高了无人机系统的避障效果，降低了操作难度，提高无人机的控制精度，可防止着陆冲击载荷对无人机机身结构和机载设备造成损伤，延长无人机使用寿命，保障无人机系统能够重复使用，可提供无人机精准降落、自主充电，减少现场人员的参与，大幅提高产品应用效率，且可实现无人机集群控制，大幅提高无人机作业能力，而提出的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，包括：无人机、微处理器、激光雷达、降落伞安全保护装置、地面基站和智能停机坪，所述微处理器设置在无人机的内部，所述激光雷达设置在无人机上，所述降落伞安全保护装置设置在无人机的顶部，所述微处理器分别与无人机、激光雷达和降落伞安全保护装置电性连接，所述地面基站分别与无人机、智能停机坪通讯连接；

[0008] 所述微处理器包括激光雷达驱动模块、三维模型建立模块、主动避障模块、导航模块和飞行控制模块；

[0009] 所述激光雷达驱动模块内置激光雷达驱动程序，用于控制激光雷达对无人机周围环境进行360°扫描，得到无人机的周围环境点云数据；

[0010] 所述三维模型建立模块内置环境建模程序，用于订阅周围环境点云数据，通过点云匹配算法生成数字三维模型，并将数字三维模型无线发送至地面基站，以实时显示；

[0011] 所述主动避障模块内置避障程序，用于订阅周围环境点云数据，并计算预设范围内障碍物与无人机的距离和角度，根据距离和角度，确定当前飞行路线；

[0012] 所述导航模块内置导航程序，用于获取当前飞行路线，并计算无人机的当前控制参数；

[0013] 所述飞行控制模块内置飞行控制程序，用于获取当前控制参数，并产生当前控制指令，从而控制无人机按照当前飞行路线行驶；

[0014] 所述降落伞安全保护装置包括传感器模块、降落伞、伺服释放模块；

[0015] 所述传感器模块用于检测无人机的飞行状态，并将获取的无人机的飞行状态发送给微处理器；

[0016] 所述伺服释放模块用于在当无人机降落时控制开启降落伞。

[0017] 优选的，所述智能停机坪包括停机平台、环境监测模块、远程控制模块和自动充电模块，所述的环境监测模块和自动充电模块分别通过远程控制模块与地面基站通讯连接；

[0018] 所述环境监测模块用于检测无人机的降落位置的环境；

[0019] 所述自动充电模块用于在无人机降落完成后对无人机进行自动充电。

[0020] 优选的，所述的自动充电模块包括电池平衡保护器和充电端子，所述充电端子和电池平衡保护器均与远程控制模块耦接，所述充电端子与无人机上的充电端口相匹配。

[0021] 优选的，还包括气囊缓冲装置，所述气囊缓冲装置包括充气模块和气囊，所述充气模块与微处理器电性连接，所述充气模块通过管道与气囊相连通，所述气囊设置在无人机的底部。

[0022] 优选的，所述充气模块采用惰性气体，所述气囊采用橡胶囊体。

[0023] 优选的，还包括电源装置，所述电源装置包括蓄电池模块和供电电路模块，所述蓄电池模块和供电电路模块电性连接，所述供电电路模块与微处理器电性连接，用于为整个系统进行供电。

[0024] 优选的，所述电源装置还包括太阳能供电模块，所述太阳能供电模块与蓄电池模块电性连接，用于通过太阳能电池板将太阳能转化为电能存储在蓄电池模块中。

[0025] 优选的，所述无人机上还设置有GPS定位装置，所述GPS定位装置电性连接于微处理器。

[0026] 本发明的技术效果和优点：

[0027] 本发明提供的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，本发明通过微处理器和激光雷达的配合，实现了无人机的环境感知，有效的掌握了无人机周围的障碍物信息，提高了无人机系统的避障效果，降低了操作难度，提高无人机的控制精度，通过微处理器和降落伞安全保护装置能在无人机降落时自动打开降落伞，保护无人机机身，防止着陆冲击载荷对无人机机身结构和机载设备造成损伤，延长无人机使用寿命，保障无人机系统能够重复使用，通过微处理器、智能停机坪和地面基站的配合提供无人机精准降落、自主充电，减少现场人员的参与，大幅提高产品应用效率，且可实现无人机集群控制，大幅提高无人机作业能力。附图说明

[0028] 图1为本发明的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统的通讯连接的模块示意图；

[0029] 图2为本发明的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统的电性连接的模块示意图；

[0030] 图3为本发明的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统的降落伞安全保护装置打开的流程示意图；

[0031] 图4为本发明的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统的STM32F103C8T6单片机及其外围电路示意图；

[0032] 图5为本发明的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统的激光雷达的工作原理模型示意图。

具体实施方式

[0033] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 请参阅图1-5，本发明提供一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，包括：无人机、微处理器、激光雷达、降落伞安全保护装置、地面基站和智能停机坪，所述微处理器设置在无人机的内部，所述激光雷达设置在无人机上，所述降落伞安全保护装置设置在无人机的顶部，所述微处理器分别与无人机、激光雷达和降落伞安全保护装置电性连接，所述地面基站分别与无人机、智能停机坪通讯连接；

[0035] 所述微处理器包括激光雷达驱动模块、三维模型建立模块、主动避障模块、导航模块和飞行控制模块；

[0036] 所述激光雷达驱动模块内置激光雷达驱动程序，用于控制激光雷达对无人机周围环境进行360°扫描，得到无人机的周围环境点云数据；

[0037] 所述三维模型建立模块内置环境建模程序，用于订阅周围环境点云数据，通过点云匹配算法生成数字三维模型，并将数字三维模型无线发送至地面基站，以实时显示；

[0038] 所述主动避障模块内置避障程序，用于订阅周围环境点云数据，并计算预设范围内障碍物与无人机的距离和角度，根据距离和角度，确定当前飞行路线；

[0039] 所述导航模块内置导航程序，用于获取当前飞行路线，并计算无人机的当前控制参数；

[0040] 所述飞行控制模块内置飞行控制程序，用于获取当前控制参数，并产生当前控制指令，从而控制无人机按照当前飞行路线行驶；

[0041] 所述降落伞安全保护装置包括传感器模块、降落伞、伺服释放模块；

[0042] 所述传感器模块用于检测无人机的飞行状态，并将获取的无人机的飞行状态发送给微处理器；

[0043] 所述伺服释放模块用于在当无人机降落时控制开启降落伞。

[0044] 具体的，所述智能停机坪包括停机平台、环境监测模块、远程控制模块和自动充电模块，所述的环境监测模块和自动充电模块分别通过远程控制模块与地面基站通讯连接；

[0045] 所述环境监测模块用于检测无人机的降落位置的环境；

[0046] 所述自动充电模块用于在无人机降落完成后对无人机进行自动充电。

[0047] 具体的，所述的自动充电模块包括电池平衡保护器和充电端子，所述充电端子和电池平衡保护器均与远程控制模块耦接，所述充电端子与无人机上的充电端口相匹配。

[0048] 具体的，还包括气囊缓冲装置，所述气囊缓冲装置包括充气模块和气囊，所述充气模块与微处理器电性连接，所述充气模块通过管道与气囊相连通，所述气囊设置在无人机的底部。

[0049] 具体的，所述充气模块采用惰性气体，所述气囊采用橡胶囊体。

[0050] 具体的，还包括电源装置，所述电源装置包括蓄电池模块和供电电路模块，所述蓄电池模块和供电电路模块电性连接，所述供电电路模块与微处理器电性连接，用于为整个系统进行供电。

[0051] 具体的，所述电源装置还包括太阳能供电模块，所述太阳能供电模块与蓄电池模块电性连接，用于通过太阳能电池板将太阳能转化为电能存储在蓄电池模块中。

[0052] 具体的，所述无人机上还设置有GPS定位装置，所述GPS定位装置电性连接于微处理器。

[0053] 综上所述：本发明提供的一种具有降落伞安全保护装置的无人机系统，本发明通过微处理器和激光雷达的配合，实现了无人机的环境感知，有效的掌握了无人机周围的障碍物信息，提高了无人机系统的避障效果，降低了操作难度，提高无人机的控制精度，通过微处理器和降落伞安全保护装置能在无人机降落时自动打开降落伞，保护无人机机身，防止着陆冲击载荷对无人机机身结构和机载设备造成损伤，延长无人机使用寿命，保障无人机系统能够重复使用，通过微处理器、智能停机坪和地面基站的配合提供无人机精准降落、自主充电，减少现场人员的参与，大幅提高产品应用效率，且可实现无人机集群控制，大幅提高无人机作业能力。

[0054] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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