本發明屬于無人機控制領域，具體涉及一種防碰撞及增穩無人機控制方法。

背景技術：

在現代農業中，為了抑制農作物的病、蟲、草害，需要給農作物噴灑農藥。對于小塊作物地，普通的人工施藥器械性價比較高，但是對于平原上的遼闊的作物地，往往需要利用無人機來噴灑農藥。與傳統人工作業相比，植保無人機噴防效果好、突擊性能強、單位面積施藥液量小、不受作物長勢的限制，且適應各種地形。

但是，使用無人機進行農藥噴灑的實際應用中面臨以下兩個問題和挑戰：第一，在農田上空飛行過程中，無法對飛行路線上的障礙物進行探測和規避，因此造成碰撞、墜機，由于目前的無人機成本很高，碰撞或墜機事故會大大增加使用者的成本。第二，農藥噴灑過程中，隨著農藥藥液重量的減少，會帶來無人機整體的重量變化，使無人機飛行高度上升；但是常規無人機控制方法無法自動調節飛行高度，確保飛行高度的穩定，影響農藥噴灑的均勻度。

目前大多無人機上沒有抗風系統，抗風能力低，在有風的情況下，無人機在飛行過程中，會出現漂移的情況，嚴重影響無人機的工作效率。

技術實現要素：

發明目的：本發明的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種防碰撞及增穩無人機控制方法。

技術方案：本發明所述的一種防碰撞及增穩無人機控制方法，包括：

飛行控制器接收到來自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑重合，則制定新的無人機的飛行路徑；

飛行控制器按照新的飛行路徑控制無人機的飛行，使無人機繞開障礙物；無人機按調整之后的飛行路徑完成避障后，繼續返回預設飛行路徑執行農藥噴灑任務；

如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑不重合，則按預設飛行路徑執行農藥噴灑任務；

飛行控制器接收到來自微波高度計的高度信息后，如確認當前飛行高度超出預設的飛行高度范圍，則會通過飛行控制器調低無人機的飛行高度；如果飛行高度在預設的飛行高度范圍之內，則無需對飛行高度進行調整；

空速管實時測量飛機和空氣的相對速度v1，同時，通過gps模塊和imu慣性測量模塊實時測量飛機相對地面的移動速度v2；空速管和imu慣性測量模塊分別將測量的數據信息v1和v2，發送給飛行控制器，飛行控制器獲得兩者的速度差，并將速度差的數據信息發送給飛行姿態控制器；飛行姿態控制器綜合分析數據信息，并將數據信息轉化為電信號控制電機的輸出，進而控制無人機的飛行姿態。

進一步的，飛行控制器接收到來自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑重合，則制定新的無人機的飛行路徑；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無人機的飛行，使無人機繞開障礙物；無人機按調整之后的飛行路徑完成避障后，繼續返回預設飛行路徑執行農藥噴灑任務；如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑不重合，則按預設飛行路徑執行農藥噴灑任務；

同時，飛行控制器接收到來自微波高度計的高度信息后，如確認當前飛行高度超出預設的飛行高度范圍，則會通過飛行控制器調低無人機的飛行高度；如果飛行高度在預設的飛行高度范圍之內，則無需對飛行高度進行調整。

本發明還公開了一種防碰撞及增穩無人機：

包括飛行控制器，所述飛行控制器用于控制機體的飛行狀態和姿態；

微波傳感器，所述微波傳感器安裝在所述機體，并且與所述飛行控制器相連，用于探測機體周圍的障礙物，將障礙物的位置信息傳輸給飛行控制器；

微波高度計，所述微波高度計安裝在所述無人機的機體，微波高度計與所述飛行控制器相連，用于檢測無人機的機體的高度，并將所述高度信息傳輸給飛行控制器；

還包括驅動無人機飛行姿態改變的電機，無人機機體體的四個方向上均設有空速管，所述無人機本體內設有gps模塊、imu慣性測量模塊和飛行控制器，所述飛行控制器包括飛行姿態控制器，所述gps模塊和imu慣性測量模塊均與飛行姿態控制器電性連接，所述飛行姿態控制器與電機電性連接。

進一步的，所述微波傳感器包括雷達信號處理器、發射天線和接收天線，所述發射天線與雷達信號處理器連接，所述接收天線與雷達信號處理器連接；發射天線向機體周圍發射微波信號，接收天線接收回波并傳輸給雷達信號處理器，雷達信號處理器完成對障礙物位置的探測。

進一步的，飛行控制器接收到來自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑重合，則制定新的無人機的飛行路徑；

飛行控制器按照新的飛行路徑控制無人機的飛行，使無人機繞開障礙物；無人機按調整之后的飛行路徑完成避障后，繼續返回預設飛行路徑執行農藥噴灑任務；如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑不重合，則按預設飛行路徑執行農藥噴灑任務。

進一步的，飛行控制器接收到來自微波高度計的高度信息后，如確認當前飛行高度超出預設的飛行高度范圍，則會通過飛行控制器調低無人機的飛行高度；如果飛行高度在預設的飛行高度范圍之內，則無需對飛行高度進行調整。

進一步的，飛行控制器接收到來自微波高度計的高度信息后，如確認當前飛行高度超出預設的飛行高度范圍，則會通過飛行控制器調低無人機的飛行高度；如果飛行高度在預設的飛行高度范圍之內，則無需對飛行高度進行調整。

有益效果：本發明的有益效果是：

1、無人機飛行安全性高。由于無人機控制系統包括飛行控制器和微波傳感器；微波傳感器安裝在所述機體，并且與所述飛行控制器相連，用于探測機體周圍的障礙物，將障礙物的位置信息傳輸給飛行控制器；飛行控制器接收到來自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑重合，則制新無人機的飛行軌跡；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無人機的飛行，使無人機繞開障礙物；無人機按調整之后的飛行路徑完成避障后，繼續返回預設飛行路徑執行農藥噴灑任務。

2、農藥噴灑均勻。由于無人機控制系統包括飛行控制器和微波高度計，所述微波高度計安裝在所述無人機的機體，微波高度計與所述飛行控制器相連，用于檢測無人機的機體的高度，并將所述高度信息傳輸給飛行控制器。飛行控制器接收到來自微波高度計的高度信息后，如確認當前飛行高度超出預設的飛行高度范圍，則會通過飛行控制器調低無人機的飛行高度，從而使無人機的飛行高度能夠隨著農藥噴灑的進行及時調整，使農藥噴灑更加均勻、有效；

3、通過在無人機本體的四個方向各添加一個空速管，前后兩個空速管測量俯仰方向的風速，左右兩個空速管測量橫滾方向的風速，測得速度后和imu慣性測量模塊以及gps融合后測的速度做比較，將差值轉換為姿態改變量傳給飛行控制器，飛行控制器讀取當前的姿態改變量，并且通過飛行姿態控制器控制電機的運轉，進而調整飛行姿態來抵抗風速，此發明，能夠讓無人機更好的抵抗風速，能夠讓無人機在強風下更好的作業。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步詳細說明。

本發明一種實施例的一種防碰撞及增穩無人機，包括飛行控制器，所述飛行控制器用于控制機體的飛行狀態和姿態；

微波傳感器，所述微波傳感器安裝在所述機體，并且與所述飛行控制器相連，用于探測機體周圍的障礙物，將障礙物的位置信息傳輸給飛行控制器；

微波高度計，所述微波高度計安裝在所述無人機的機體，微波高度計與所述飛行控制器相連，用于檢測無人機的機體的高度，并將所述高度信息傳輸給飛行控制器；

還包括驅動無人機飛行姿態改變的電機，無人機機體體的四個方向上均設有空速管，所述無人機本體內設有gps模塊、imu慣性測量模塊和飛行控制器，所述飛行控制器包括飛行姿態控制器，所述gps模塊和imu慣性測量模塊均與飛行姿態控制器電性連接，所述飛行姿態控制器與電機電性連接。

在本發明上述實施例的無人機控制中，所述微波傳感器包括雷達信號處理器、發射天線和接收天線，所述發射天線與雷達信號處理器連接，所述接收天線與雷達信號處理器連接；發射天線向機體周圍發射微波信號，接收天線接收回波并傳輸給雷達信號處理器，雷達信號處理器完成對障礙物位置的探測。

用本發明上述實施例的無人機系統對無人機進行控制時，飛行控制器接收到來自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑重合，則制定新的無人機的飛行路；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無人機的飛行，使無人機繞開障礙物；無人機按調整之后的飛行路徑完成避障后，繼續返回預設飛行路徑執行農藥噴灑任務；如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑不重合，則按預設飛行路徑執行農藥噴灑任務。

利用本發明上述實施例的無人機控制系統對無人機進行控制時，飛行控制器接收到來自微波高度計的高度信息后，如確認當前飛行高度超出預設的飛行高度范圍，則會通過飛行控制器調低無人機的飛行高度；如果飛行高度在預設的飛行高度范圍之內，則無需對飛行高度進行調整。

本發明實施例還提供一種無人機控制方法，基于如上任一項實施例所述的無人機控制系統；

飛行控制器接收到來自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑重合，則制定新的無人機的飛行路徑；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無人機的飛行，使無人機繞開障礙物；無人機按調整之后的飛行路徑完成避障后，繼續返回預設飛行路徑執行農藥噴灑任務；如確認所述障礙物位置與無人機的預設飛行路徑不重合，則按預設飛行路徑執行農藥噴灑任務；

同時，飛行控制器接收到來自微波高度計的高度信息后，如確認當前飛行高度超出預設的飛行高度范圍，則會通過飛行控制器調低無人機的飛行高度；如果飛行高度在預設的飛行高度范圍之內，則無需對飛行高度進行調整。

在上述無人機控制系統中，利用微波高度計檢測無人機的機體的高度，并將所述高度信息傳輸給飛行控制器，進而利用飛行控制器控制無人機的飛行高度。上述實施例還可以進一步改進，形成以下實施例的無人機控制系統及對應的無人機控制方法。

增穩系統的自動控制方法，包括以下步驟：

(1)空速管實時測量飛機和空氣的相對速度v1，同時，通過gps模塊和imu慣性測量、模塊實時測量飛機相對地面的移動速度v2；

(2)空速管和imu慣性測量模塊分別將測量的數據信息v1和v2，發送給飛行控制器，飛行控制器獲得兩者的速度差，并將速度差的數據信息發送給飛行姿態控制器；

(3)飛行姿態控制器綜合分析數據信息，并將數據信息轉化為電信號控制電機的輸出，進而控制無人機的飛行姿態。

基于上述，本發明提供的無人機抗風增穩系統，在無人機本體的四個方向各添加一個空速管，前后兩個空速管測量俯仰方向的風速，左右兩個空速管測量橫滾方向的風速，測得速度后和imu慣性測量模塊以及gps融合后測的速度做比較，將差值轉換為姿態改變量傳給飛行控制器，飛行控制器讀取當前的姿態改變量，并且通過飛行姿態控制器控制電機的運轉，進而調整飛行姿態來抵抗風速，此發明，能夠讓無人機更好的抵抗風速，能夠讓無人機在強風下更好的作業。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。