一種基于旋翼飛艇的導航飛行系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于飛行器技術領域，尤其涉及一種基于旋翼飛艇的導航飛行系統。
【背景技術】
[0002]飛艇作為一種被廣泛使用的懸浮式航空器，具有在空中懸浮的能力，而且操作駕駛簡單方便，他能夠在低空低速飛行，安全性能比較好，對起落的場地要求不高，運營成本也比較低，且易于維護保養。室內(外)飛行器的優勢在于其商業價值，可廣泛用于監控、測繪、定位、通信及信號增強和貨物運輸等領域，可以提供良好的周邊視界，可以進行廣告展示、航拍、電視轉播和安全監控等活動。而飛艇作為機動性飛行器可以填補大型室內上空的空間，對于一些大型展覽館和博覽會也是一種極好的宣傳和表演手段。
[0003]現有的簡易飛行系統通常是通過無人機自控或人控飛行，飛行過程中存在與障礙物及其他無人機碰撞的可能，受飛行器碰撞及動力問題制約，導航飛行難以開展，同時，無人機動力多消耗于克服重力做功(上升、懸浮)，導致持續飛行能力不足且難以負擔貨物。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種基于旋翼飛艇的導航飛行系統，旨在解決現有飛艇系統在飛行過程中存在與障礙物及其他無人機碰撞的可能，且導航飛行難以開展，以及持續飛行能力不足且難以負擔貨物的技術問題。
[0005]本發明實現方式如下，一種基于旋翼飛艇的導航飛行系統，包括旋翼飛艇、空間定位導航系統和和慣性導航系統；所述空間定位導航系統用于動態獲取旋翼飛艇的時空信息，并根據時空信息、控制點坐標、距離及規劃線路進行三維導航飛行或輔助人工控制飛行;所述慣性導航系統用于獲取旋翼飛艇飛行數據，并通過定位計算跟蹤旋翼飛艇位置，根據旋翼飛艇位置信息進行輔助導航。
[0006]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述空間定位導航系統包括飛艇定位導航模塊、定位控制點模塊和定位服務器，所述飛艇定位導航模塊設置于旋翼飛艇上，所述定位控制點模塊設置于室內(外)的關鍵位置，具有精確空間坐標值，所述飛艇定位導航模塊通過與定位控制點模塊進行通信連接，利用三角測量原理獲取自身位置信息并將該位置信息及時間發送至定位服務器;所述定位服務器根據旋翼飛艇時空信息、控制點坐標、距離及規劃路徑對所述飛艇進行三維導航或人工控制飛行。
[0007]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述慣性導航系統包括慣性傳感器定位模塊，慣性傳感器定位模塊信號連接于定位服務器，慣性感應器定位模塊用于根據旋翼飛艇的初始姿態獲取旋翼飛艇飛行數據，通過慣性變換獲取數據，加入模型算法，跟蹤旋翼飛艇位置變化，進行輔助導航。
[0008]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述旋翼飛艇上還設有碰撞感應模塊、動力控制模塊和超聲波發射感應模塊，所述碰撞感應模塊用于檢測碰撞信號，并將碰撞信號傳輸至動力控制模塊;所述超聲波發射感應模塊用于偵測旋翼飛艇四周的障礙物，發現障礙物則將障礙物及其距離信號傳輸至動力控制模塊;所述動力控制模塊根據碰撞信號或障礙物及其距離信號自動調整旋翼飛艇的動力、飛行姿態及飛行方向。
[0009]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述旋翼飛艇上還設有無線電通信控制模塊，所述無線電通信控制模塊與動力控制系統相集成，用于完成地面站(包括定位服務器)到旋翼飛艇的遙控指令的發送接收，以及旋翼飛艇到地面站的遙測數據或視頻圖像的發送接收，并將地面站的遙控指令傳輸至動力控制模塊，所述動力控制模塊根據地面站的遙控指令調整旋翼飛艇的動力、飛行姿態及飛行方向。
[0010]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述空間定位導航系統的導航方式為:通過定位服務器向飛艇定位導航模塊發送導航信息，所述飛艇定位導航模塊將導航信息傳輸至動力控制模塊，所述動力控制模塊根據導航信息控制旋翼飛艇前后、上下、左右、快慢運動模式，實現基于時空信息、控制點坐標、距離及規劃路徑的三維導航飛行;或根據導航信息發送通過無線電通信控制模塊人工遙控指令進行人工控制飛行。
[0011]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述空間定位導航系統的室內定位方式包括手機基站、偽衛星、無線局域網、射頻標簽、超寬帶無線電及超聲波;所述空間定位導航系統的室外定位方式包括GPS、北斗或基站，以及所述室內定位方式的室外應用。
[0012]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述慣性感應器包括陀螺儀、加速度傳感器、方位傳感器及磁力傳感器。
[0013]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述旋翼飛艇為多旋翼動力旋翼飛艇，所述碰撞感應模塊設置于旋翼飛艇艇囊外側的多個突出部位，所述超聲波發射感應模塊設置于旋翼飛艇的前后部位，且所述碰撞感應模塊和超聲波發射感應模塊分別與動力控制模塊相集成;所述旋翼飛艇的旋翼四周還設有碳纖維護欄，所述碰撞感應模塊還設置于碳纖維護欄的突出部位上，通過所述碳纖維護欄保護旋翼，避免碰撞導致損壞。
[0014]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述無線電通信控制模塊的無線電數據鏈系統調制模式包括2FSK、BPSK、OFDM及直接擴頻。
[0015]本發明實施例的基于旋翼飛艇的導航飛行系統，通過空間定位導航系統動態獲取旋翼飛艇的時空信息，并根據時空信息、控制點坐標、距離及規劃線路進行室內(外)三維導航，實現人工控制+地圖導航相結合的三維智能飛行；通過慣性導航系統跟蹤旋翼飛艇位置，進行輔助導航;通過增加碰撞感應、超聲波發射感應和無線電通信控制功能，在飛行過程中自動偵測及避讓障礙物，或在發生碰撞后自動調整飛行路線，從而有效避免墜落、中斷及損壞，實現了自主智能，使旋翼飛艇能夠克服外部約束，實現室內(外)飛行器的無障礙、定點、定向、基于規劃線路的三維自動導航飛行;有利于提高動力水平，節約能耗，并可攜帶貨物，實現室內(外)飛行器的滿負荷、可持續飛行。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例的基于旋翼飛艇的導航飛行系統的結構示意圖；
[0017]圖2是本發明實施例的基于旋翼飛艇的導航飛行系統的模塊結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0019]請參閱圖1，是本發明實施例的基于旋翼飛艇的導航飛行系統的結構示意圖。本發明實施例的基于旋翼飛艇的導航飛行系統包括旋翼飛艇、空間定位導航系統和慣性導航系統;其中，空間定位導航系統和慣性導航系統分別設置于旋翼飛艇上，空間定位導航系統用于動態獲取旋翼飛艇的時空信息(時間+坐標)，根據時空信息、控制點坐標、距離及規劃線路實現定點、定向、基于規劃線路的室內(外)三維導航飛行或輔助人工控制飛行;慣性導航系統用于獲取旋翼飛艇飛行數據，并通過定位計算跟蹤旋翼飛艇位置，根據旋翼飛艇位置信息進行輔助導航;在本發明實施例中，所述旋翼飛艇為多旋翼動力旋翼飛艇，本發明同樣適用于其他類型的飛艇或飛行器。
[0020]具體地，請一并參閱圖2，是本發明實施例的基于旋翼飛艇的導航飛行系統的模塊結構示意圖。旋翼飛艇上還設有碰撞感應模塊、超聲波發射感應模塊、無人機通信控制模塊及動力控制模塊，碰撞感應模塊、超聲波發射感應模塊和無人機通信控制模塊分別與動力控制模塊相集成，空間定位導航系統和慣性導航系統分別與無人機通信控制模塊及動力控制模塊連接;具體地，
[0021]碰撞感應模塊設置于旋翼飛艇艇囊外側的多個突出部位，用于在發生碰撞時檢測碰撞信號，并將碰撞信號傳輸至動力控制模塊，動力控制模塊根據碰撞信號自動調整旋翼飛艇動力、飛行姿態及飛行方向；在本發明實施例中，旋翼飛艇的旋翼四周還設有碳纖維護欄，碰撞感應模塊還設置于碳纖維護欄的突出部位上，通過碳纖維護欄保護旋翼，避免碰撞導致損壞。
[0022]超聲波發射感應模塊設置于旋翼飛艇的前后部位，用于偵測旋翼飛艇四周一定范圍內的障礙物，發現障礙物則將障礙物及距離信號傳輸至動力控制模塊，動力控制模塊根據障礙物及距離信號自動改變飛行姿態及路線，使旋翼飛艇及時避讓碰撞。
[0023]無線電通信控制模塊用于完成地面站到旋翼飛艇的遙控指令的發送接收，以及旋翼飛艇到地面站的遙測數據或視頻圖像的發送接收，并將地面站的遙控指令傳輸至動力控制模塊，動力控制模塊根據地面站的遙控指令調整旋翼飛艇的動力、飛行姿態及飛行方向，實現旋翼飛艇的人工控制及與地面站的實時數據傳輸;其中，無線電數據鏈路是多模式通信系統，分為上行鏈路和下行鏈路，上行鏈路完成地面站到無人機遙控指