專利名稱：一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無人機(jī)遙控系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法。
背景技術(shù)：
無人機(jī)是一種有動(dòng)力、可控制、能攜帶多種任務(wù)設(shè)備、執(zhí)行多種作戰(zhàn)任務(wù)并能重復(fù)
使用的無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)飛行器。無人機(jī)在飛行中存在地面遙控飛行和自主飛行兩種形式，當(dāng)執(zhí)
行地面遙控飛行時(shí)，需要地面操縱人員的參與， 一般利用指揮控制車的車內(nèi)遙控(包括軟
件面板和硬件面板)和車外遙控器協(xié)同的方式。在中高空飛行階段，無人機(jī)飛行環(huán)境和飛
行速度相對(duì)穩(wěn)定因而一般使用車內(nèi)的硬件面板和軟件面板進(jìn)行遙控；而起飛和降落階段對(duì)
遙控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性要求較高，因此一般地面操縱人員通過觀察無人機(jī)的狀態(tài)利用
車外遙控器來遙控?zé)o人機(jī)。無論采取何種遙控方式，地面站都需在各種操縱狀態(tài)處理成有
效的遙控指令后，再經(jīng)指令編碼器形成規(guī)定格式的遙控幀上傳至無人機(jī)。 遙控指令是地面站控制無人機(jī)及其有效載荷運(yùn)作的一種命令。它是一種即時(shí)指
令，即機(jī)載的指令譯碼器譯出指令后立即送至機(jī)載各設(shè)備執(zhí)行。遙控指令包括開關(guān)和比例
指令兩種，開關(guān)指令是為了改變無人機(jī)狀態(tài)而設(shè)置，如開車、關(guān)車、自主/遙控切換等，在遙
控幀中某一路開關(guān)指令通常以離散化單比特?cái)?shù)字0和1表示；而比例指令則用于精確地控
制無人機(jī)姿態(tài)，如俯仰、橫滾和航向等，在遙控幀中某一路比例指令通常以量化的單字節(jié)范
圍在0x00至0xFF之間的數(shù)字表示。 圖1為兼容多種遙控方式的無人機(jī)遙控系統(tǒng)簡(jiǎn)化硬件構(gòu)架。如圖1所示，在實(shí)際 飛行時(shí)操縱人員可以選擇通過車內(nèi)遙控模塊1、車外遙控模塊2或運(yùn)行于遙控處理計(jì)算機(jī) 3之上的軟件遙控模塊4這三種方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的遙控。遙控處理計(jì)算機(jī)3實(shí)現(xiàn)對(duì)三 種遙控指令的統(tǒng)一處理和遙控方式的統(tǒng)一管理，其中車內(nèi)遙控模塊1和車外遙控模塊2為 機(jī)械電子設(shè)備，產(chǎn)生的比例指令和開關(guān)指令首先以數(shù)字信號(hào)的形式被信號(hào)處理計(jì)算機(jī)5采 集，信號(hào)處理計(jì)算機(jī)5將一定格式的車內(nèi)和車外指令幀以特定周期分別上傳至遙控處理計(jì) 算機(jī)3，其接口方式一般為異步串行接口 ；軟件遙控模塊4由于其實(shí)現(xiàn)方式的局限，只能以 軟件按鈕的方式實(shí)現(xiàn)開關(guān)指令，被遙控處理計(jì)算機(jī)3的相關(guān)模塊采集和處理。遙控處理計(jì) 算機(jī)3根據(jù)需要選擇一種或兩種遙控方式的比例指令和開關(guān)指令，發(fā)送至指令編碼器6形 成遙控幀經(jīng)測(cè)控收發(fā)裝置7發(fā)送至無人機(jī)8。 實(shí)現(xiàn)無人機(jī)控制的軟件遙控模塊、車內(nèi)遙控模塊和車外遙控模塊一般由三個(gè)不同 的地面人員操縱，并且三種遙控方式適用的情況略有不同。車內(nèi)遙控模塊以軟件按鈕方式 實(shí)現(xiàn)開關(guān)指令，操縱簡(jiǎn)便，因而通常作為產(chǎn)生開關(guān)指令的主要方式；車內(nèi)遙控模塊通常為固 定于指揮控制車上的機(jī)柜硬件面板，穩(wěn)定性較好，產(chǎn)生的比例指令零點(diǎn)和變化范圍穩(wěn)定且 線性度好，因而作為發(fā)送比例指令的主要方式。另外車內(nèi)遙控模塊由于采用硬件方式，產(chǎn)生 的開關(guān)指令可以作為突發(fā)情況，例如遙控處理計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)由于震動(dòng)而斷開連接時(shí)開關(guān)指令 的備份；車外遙控采用便攜式的小型機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)，機(jī)動(dòng)性好，可由操縱人員攜帶并作用于 車外一定范圍，因而適用于車內(nèi)遙控和軟件遙控的操縱人員視野受限的情況，一般為無人機(jī)起飛降落地點(diǎn)不在指揮控制車視野范圍之內(nèi)、起飛降落地點(diǎn)路面不平整或雨霧天氣等。
在無人機(jī)實(shí)際遙控飛行中，外界突發(fā)情況難以避免，三種遙控方式之間的配合和 切換對(duì)于安全的遙控飛行非常重要，這就涉及遙控方式選擇方法的設(shè)計(jì)問題。而現(xiàn)有的遙 控方式的選擇方法存在如下缺陷 1、遙控方式切換過于死板，部分系統(tǒng)采取初始飛行時(shí)的遙控方式即為全飛行的遙 控方式的策略，飛行過程中不能切換，遙控系統(tǒng)適應(yīng)能力弱； 2、三種遙控方式兼容性差，即雖然遙控方式可以進(jìn)行隨時(shí)切換，但遙控處理計(jì)算
機(jī)的判斷策略混亂，造成"切換有效而遙控?zé)o效"的情況，易引發(fā)重大責(zé)任事故； 3、車內(nèi)、車外和軟件遙控的比例和開關(guān)指令不能組合，當(dāng)前宜采用的遙控方式比
例或開關(guān)指令的一種發(fā)生故障時(shí)，不能由其他遙控方式的比例或開關(guān)指令代替； 4、遙控模塊的防誤操作設(shè)計(jì)差，尤其對(duì)于部分關(guān)鍵開關(guān)指令而言，當(dāng)兩種需要互
相切換的遙控方式的開關(guān)指令相反時(shí)， 一旦切換即造成誤操作，而且系統(tǒng)在遙控方式發(fā)生
故障時(shí)無提示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法，該方法在不改變無人機(jī)地面指揮
控制車硬件構(gòu)架的前提下，設(shè)計(jì)一種能夠兼容多種遙控方式的遙控信號(hào)處理系統(tǒng)，針對(duì)不
同的飛行環(huán)境提出三種應(yīng)用模式自動(dòng)模式、固定模式和復(fù)合模式，并在各應(yīng)用模式中制定 了遙控方式優(yōu)先級(jí)的選擇策略，實(shí)現(xiàn)了遙控方式的有效切換和指令的有效組合，避免了多 種遙控方式共存時(shí)潛在的沖突。
—種無人機(jī)遙控方式的選擇方法，包括以下幾個(gè)步驟 步驟一、構(gòu)建遙控信號(hào)處理系統(tǒng)； 步驟二、選擇工作模式； 步驟三初始化模式信息； 步驟四遙控信息處理； 步驟五告警信息處理； 步驟六切換模式條件判斷； 步驟七遙控結(jié)束條件判斷，結(jié)束遙控； 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 1、兼容多種遙控方式，且工作模式切換便捷，遙控方式指令組合靈活； 2、采用防誤操作處理，比例指令采用三發(fā)兩判制，開關(guān)指令采用軟件遙控面板關(guān)
鍵指令確認(rèn)等措施； 3、本方法不改變現(xiàn)有系統(tǒng)硬件構(gòu)架，易于實(shí)現(xiàn)。


圖1為兼容多種遙控方式的無人機(jī)遙控系統(tǒng)簡(jiǎn)化硬件構(gòu)架； 圖2為本發(fā)明的方法流程圖； 圖3為本發(fā)明遙控信號(hào)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明的指令幀結(jié)構(gòu)；
圖5為本發(fā)明步驟四的流程圖； 圖6為本發(fā)明步驟六種工作模式切換狀態(tài)圖 圖中 1.車內(nèi)遙控模塊 3.遙控處理計(jì)算機(jī) 4.軟件遙控模塊 6.指令編碼器 7.測(cè)控收發(fā)裝置 9.信號(hào)采集處理模塊10.遙控處理模塊
2.車外遙控模塊 5.信號(hào)處理計(jì)算機(jī) 8.無人機(jī)
11.軟件總體控制模塊 12.軟件告警模塊
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。 本發(fā)明的一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法如圖2所示，包括以下幾個(gè)步驟
步驟一、構(gòu)建遙控信號(hào)處理系統(tǒng)； 遙控信號(hào)處理系統(tǒng)如圖3所示，包括車內(nèi)遙控模塊1、車外遙控模塊2、軟件遙控模 塊4、信號(hào)采集模塊9、遙控處理模塊10、軟件總體控制模塊11和軟件告警模塊12。
首先，車內(nèi)遙控模塊1產(chǎn)生車內(nèi)指令幀A，車內(nèi)指令幀A包括車內(nèi)比例指令和車內(nèi) 開關(guān)指令，車外遙控模塊2產(chǎn)生車外指令幀B，車外指令幀B包括車外比例指令和車外開關(guān) 指令，車內(nèi)指令幀A和車外指令幀B傳送至信號(hào)采集模塊9 ;信號(hào)采集模塊9以預(yù)先設(shè)置的 采樣速率采集車內(nèi)遙控模塊1和車外遙控模塊2實(shí)時(shí)發(fā)來的指令幀，信號(hào)采集模塊9將車 內(nèi)指令幀A和車外指令幀B以周期t上傳送至遙控處理模塊10。 然后，操縱人員通過軟件遙控模塊4的人機(jī)界面進(jìn)行軟件開關(guān)指令的選擇，軟件 遙控模塊4根據(jù)操縱人員的選擇形成軟件指令幀C，軟件指令幀C只包含軟件開關(guān)指令，軟 件指令幀C傳送給遙控處理模塊10 ; 最后，遙控處理模塊10完成對(duì)遙控指令的處理，遙控處理模塊10還完成判斷車內(nèi) 指令幀A、車外指令幀B和軟件指令幀C所帶的指令故障標(biāo)志，產(chǎn)生告警信息E，將告警信息 E發(fā)送至軟件告警模塊12，軟件告警模塊12的人機(jī)界面顯示告警信息；
軟件總體控制模塊11將總體信息D載入到遙控處理模塊10，實(shí)現(xiàn)遙控信號(hào)處理系 統(tǒng)的初始化，進(jìn)而完成全系統(tǒng)的總體控制； 所述的車內(nèi)遙控模塊1 、車外遙控模塊2和軟件遙控模塊4作為遙控指令產(chǎn)生機(jī)構(gòu) 產(chǎn)生的指令幀結(jié)構(gòu)相同，均包括幀頭、比例指令、開關(guān)指令、故障標(biāo)志和幀尾。
以本發(fā)明方法應(yīng)用于某型無人機(jī)系統(tǒng)為例，如圖4所示，其指令幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下
幀頭為固定的2字節(jié)數(shù)據(jù)0xEB、0x90 ;幀尾為固定的1字節(jié)數(shù)據(jù)OxEE ;指令來源 用以指示遙控指令是來自車內(nèi)遙控模塊1、車外遙控模塊2還是軟件遙控模塊4，分別以1 字節(jié)數(shù)據(jù)0xAA、0xBB和OxCC表示；比例指令為8路用于精確地控制無人機(jī)姿態(tài)的單字節(jié)數(shù) 據(jù)，而在幀設(shè)計(jì)中采用三發(fā)兩判制，即連續(xù)發(fā)送3組相同的8路比例指令數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷其中 至少兩組相同時(shí)該指令幀方為有效，否則無效，因此比例指令共計(jì)8X3 = 24字節(jié)；開關(guān)指 令為16路用于改變無人機(jī)狀態(tài)的單比特?cái)?shù)據(jù)，0和l表示相反的作用效果，共計(jì)2字節(jié)；故 障標(biāo)志由各遙控模塊內(nèi)部的故障監(jiān)控單元產(chǎn)生，包括比例指令故障標(biāo)志和開關(guān)指令故障標(biāo) 志，其中比例指令故障標(biāo)志為8比特?cái)?shù)據(jù)，各比特?cái)?shù)據(jù)分別表征8路比例指令的故障狀態(tài)， 其中0表示無故障，1表示有故障，開關(guān)指令故障標(biāo)志為16比特?cái)?shù)據(jù)，原理同比例指令故障標(biāo)志，故障標(biāo)志共計(jì)2字節(jié)。 本發(fā)明方法在應(yīng)用于其他型號(hào)的無人機(jī)系統(tǒng)時(shí)，指令幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以參考上述應(yīng)用實(shí)例。 步驟二、選擇工作模式； 在遙控飛行過程中，飛行環(huán)境可能出現(xiàn)的諸多情況，并且各種遙控方式的應(yīng)用范圍也不盡相同。為此充分考慮可能發(fā)生的情況，無人機(jī)的工作模式分為自動(dòng)模式、固定模式和復(fù)合模式，操縱人員根據(jù)實(shí)際情況對(duì)工作模式進(jìn)行選擇。 自動(dòng)模式適用于各遙控方式初始狀況良好，各遙控方式的操縱人員均到位，無人機(jī)起降環(huán)境和中高空飛行環(huán)境良好時(shí)，系統(tǒng)判斷指令故障常規(guī)優(yōu)先級(jí)自動(dòng)切換遙控方式，避免各遙控模塊可能存在故障隱患的情況。常規(guī)優(yōu)先級(jí)是指，對(duì)于開關(guān)指令而言，優(yōu)先級(jí)由低到高依次為車內(nèi)遙控一車外遙控一軟件遙控；對(duì)于比例指令，優(yōu)先級(jí)由低到高依次為車外遙控一車內(nèi)遙控。 固定模式適用于某一種或兩種遙控方式發(fā)生故障，或某一種或兩種遙控方式的操縱人員缺席的情況，以此時(shí)操縱人員固定使用一種遙控方式。當(dāng)車內(nèi)遙控和車外遙控均發(fā)生故障時(shí)，只有軟件遙控的開關(guān)指令有效，無比例指令產(chǎn)生，指令幀的比例指令全部為0x00。 復(fù)合模式的適用范圍涵蓋了自動(dòng)模式和固定模式，尤其適用于無人機(jī)起降環(huán)境惡劣，中高空飛行環(huán)境惡劣或各遙控模塊存在隱性故障時(shí)，以便操縱人員隨時(shí)根據(jù)需要切換遙控方式，按自定義的指令優(yōu)先級(jí)及其組合以適應(yīng)各種突發(fā)情況。
步驟三初始化模式信息； 比例指令和開關(guān)指令組合包括a.軟件開關(guān)+車內(nèi)比例；b.軟件開關(guān)+車外比例；C.車內(nèi)開關(guān)+車內(nèi)比例；d.車內(nèi)開關(guān)+車外比例；e.車外開關(guān)+車外比例；f.車外開關(guān)+車內(nèi)比例。所述的"+ "表示組合，例如a.軟件開關(guān)+車內(nèi)比例為例，表示當(dāng)前指令組合為軟件開關(guān)指令和車內(nèi)比例指令的組合； 操縱人員通過步驟二選擇一種工作模式，然后初始化該模式的信息，這些信息包括所選模式對(duì)應(yīng)的遙控指令組合以及各遙控方式中比例指令和開關(guān)指令的各自的優(yōu)先級(jí)。指令組合及其優(yōu)先級(jí)一旦確定后，遙控處理模塊便形成了遙控方式的選擇策略。
具體為 如果為自動(dòng)模式，指令優(yōu)先級(jí)為常規(guī)優(yōu)先級(jí)，即有效的開關(guān)指令默認(rèn)為軟件遙控，有效比例指令默認(rèn)為車內(nèi)遙控。當(dāng)開關(guān)指令或比例指令發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到該指令比當(dāng)前故障指令優(yōu)先級(jí)低一級(jí)的指令組合。 例當(dāng)前為軟件遙控開關(guān)指令良好而車內(nèi)遙控比例指令發(fā)生故障，指令組合自動(dòng)切換順序?yàn)閘.軟件開關(guān)+車內(nèi)比例一2.軟件開關(guān)+車外比例； 例以當(dāng)前為車內(nèi)遙控比例指令良好而開關(guān)指令連續(xù)發(fā)生故障，指令組合自動(dòng)切
換順序?yàn)閍.軟件開關(guān)+車內(nèi)比例一f.車外開關(guān)+車內(nèi)比例一C.車內(nèi)開關(guān)+車內(nèi)比例。
如果為固定模式，遙控方式選擇分別設(shè)置"默認(rèn)"/ "選擇"兩種方式。
若采用"默認(rèn)"，則開關(guān)指令默認(rèn)為軟件遙控；比例指令默認(rèn)為車內(nèi)遙控。 若選擇"選擇"，則在車內(nèi)遙控和車外遙控兩種之一選擇固定的遙控方式，開關(guān)指
令和比例指令均來自所選擇的遙控方式，此時(shí)開關(guān)指令失效，指令組合只能選擇c.車內(nèi)開關(guān)+車內(nèi)比例和e.車外開關(guān)+車外比例。 如果為復(fù)合模式，對(duì)軟件遙控、車內(nèi)遙控和車外遙控的三種開關(guān)指令設(shè)置高/中/低三種優(yōu)先級(jí)，對(duì)車內(nèi)遙控和車外遙控的兩種比例指令設(shè)置高/低兩種優(yōu)先級(jí)。初始的指令組合為兩種指令優(yōu)先級(jí)均最高的組合，當(dāng)該組合的比例指令或開關(guān)指令發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到該指令比當(dāng)前故障指令優(yōu)先級(jí)低一級(jí)的指令組合。 例當(dāng)前開關(guān)指令優(yōu)先級(jí)從低到高依次設(shè)置為車內(nèi)一軟件一車外、比例指令優(yōu)先級(jí)從低到高依次設(shè)置為車外一車內(nèi)，則默認(rèn)最高優(yōu)先級(jí)的指令組合為f.車外開關(guān)+車內(nèi)比例。當(dāng)開關(guān)指令連續(xù)發(fā)生故障時(shí)指令組合自動(dòng)切換順序?yàn)閒.車外開關(guān)+車內(nèi)比例—a.軟件開關(guān)+車內(nèi)比例一C.車內(nèi)開關(guān)+車內(nèi)比例。
因此對(duì)于自動(dòng)模式和復(fù)合模式指令組合選擇范圍為a-f，而對(duì)于固定模式指令組
合選擇范圍為a、 c和e。
步驟四遙控信息處理； 步驟二和步驟三是在軟件總體控制模塊11中進(jìn)行設(shè)置的，因此其產(chǎn)生的總體信息D包括工作模式和初始化模式信息，總體信息以函數(shù)參數(shù)的形式傳遞給遙控處理模塊10。遙控處理模塊10是整個(gè)遙控信息處理的核心模塊。
遙控信息處理流程如圖5所示，包括以下幾個(gè)步驟 ①遙控處理模塊10載入總體信息D，形成對(duì)車內(nèi)遙控、車外遙控和軟件遙控三種遙控方式的選擇策略。 ②遙控處理模塊10完成對(duì)車內(nèi)遙控、車外遙控和軟件遙控所上傳的車內(nèi)指令幀、車外指令幀和軟件指令幀的接收和過濾，過濾的準(zhǔn)則遵循步驟三所預(yù)設(shè)的指令組合及其優(yōu)先級(jí)。遙控處理模塊10首先判斷當(dāng)前最高優(yōu)先級(jí)的指令是否發(fā)生故障，即判斷各路遙控指令幀中設(shè)置的故障標(biāo)志位是否有效。當(dāng)判斷結(jié)果為是，即當(dāng)前選擇的遙控指令(至少比例指令和開關(guān)指令之一 )發(fā)生故障，軟件告警模塊12的人機(jī)界面顯示故障信息，進(jìn)入步驟③；當(dāng)判斷結(jié)果為否，則指令無故障，形成有效的遙控指令，轉(zhuǎn)到步驟 。
③在發(fā)生故障后，判斷是否有低優(yōu)先級(jí)的指令替換。 如果判斷為是，則存在低優(yōu)先級(jí)的遙控指令作為備份，則當(dāng)前遙控指令被低優(yōu)先級(jí)的無故障的指令替換，替換后形成有效遙控指令，轉(zhuǎn)到步驟④；如果判斷為否，軟件告警模塊12的人機(jī)界面提示操縱人員切換工作模式。 ④遙控處理模塊將無故障的遙控指令處理形成有效遙控指令后，返回步驟②繼續(xù)
完成下一周期各路遙控指令幀的接收和過濾。
步驟五告警信息處理； 當(dāng)前采用的遙控方式中比例指令或開關(guān)指令之一發(fā)生故障，或需要切換模式時(shí)，軟件告警模塊12發(fā)出具有詳細(xì)說明的告警信息； 例當(dāng)前指令組合為b.軟件開關(guān)+車外比例時(shí)，當(dāng)車外比例發(fā)生故障，而其低一優(yōu)先級(jí)的比例指令為車內(nèi)比例無故障時(shí)，則軟件告警模塊12的人機(jī)界面顯示"車外比例故障，將自動(dòng)切換至車內(nèi)比例"； 例當(dāng)前指令組合為c.車內(nèi)開關(guān)+車內(nèi)比例時(shí)，當(dāng)車內(nèi)比例發(fā)生故障，而其低一優(yōu)先級(jí)的比例指令為車外比例同樣有故障時(shí)，則軟件告警模塊12的人機(jī)界面顯示"車內(nèi)比例故障，無替換指令，需切換工作模式"。
在無人機(jī)狀態(tài)控制中存在關(guān)鍵開關(guān)指令，這些指令在實(shí)施后往往沒有補(bǔ)救措施，如"關(guān)車"、"自毀"等。關(guān)鍵開關(guān)指令在當(dāng)前指令組合幀中有效時(shí)，在軟件告警模塊12的人機(jī)界面顯示提示"關(guān)鍵指令發(fā)送確認(rèn)"對(duì)話框，操縱人員再次確認(rèn)后方可發(fā)送，避免誤操作。
步驟六切換模式條件判斷。 判斷是否切換模式，根據(jù)步驟五所述，在當(dāng)前遙控指令發(fā)生故障后，軟件告警模塊12顯示沒有低優(yōu)先級(jí)的指令替換，需要操縱人員切換工作模式；在飛行環(huán)境發(fā)生變化或操縱人員需要交替工作的情況下，也可進(jìn)行工作模式的切換。當(dāng)判斷需要進(jìn)行切換模式時(shí)，返
回步驟二。 遙控方式切換如圖6所示，在首次初始化完成后，進(jìn)入所選的工作模式，一旦該工作模式的指令組合都發(fā)生故障或飛行環(huán)境發(fā)生改變，則需要進(jìn)行切換工作模式，各種模式之間的切換狀態(tài)具體為 在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，操縱人員通過軟件總體控制模塊11的人機(jī)界面進(jìn)行系統(tǒng)的首次初始化，可以選擇自動(dòng)模式、固定模式和復(fù)合模式；當(dāng)選擇自動(dòng)模式，一旦符合切換模式的條件即可通過軟件總體控制模塊11的人機(jī)界面進(jìn)行再次初始化，選擇固定模式或復(fù)合模式或返回選擇自動(dòng)模式；當(dāng)選擇固定模式，符合切換模式的條件后也可再次初始化，選擇自動(dòng)模式或復(fù)合模式或返回選擇固定模式；當(dāng)選擇復(fù)合模式，符合切換模式的條件后也可再次初始化，選擇自動(dòng)模式或固定模式或返回選擇復(fù)合模式。 無論是否發(fā)生故障都可以隨時(shí)更換工作模式；當(dāng)前選擇的指令組合及其低優(yōu)先級(jí)
指令組合發(fā)生故障，但該模式存在無故障的指令組合時(shí)，可以暫時(shí)退出該工作模式，進(jìn)行再
次初始化進(jìn)入該模式選擇無故障的指令組合，例如固定模式下車外遙控發(fā)生故障可以暫時(shí)
退出該模式，并再次進(jìn)入該模式選擇無故障的車內(nèi)遙控；當(dāng)前選擇的指令組合及其低優(yōu)先
級(jí)指令組合發(fā)生故障，且沒有其他無故障指令組合時(shí)，可以先切換到其他工作模式進(jìn)行遙
控，待故障消除之后再次進(jìn)入該模式。 如果不需要切換模式，執(zhí)行步驟七； 步驟七遙控結(jié)束條件判斷，結(jié)束遙控。 整個(gè)飛行遙控是否結(jié)束依賴于操縱人員實(shí)時(shí)觀察告警信息，了解飛機(jī)狀態(tài)、飛行環(huán)境和飛行階段。判斷是否結(jié)束遙控，當(dāng)產(chǎn)生以下四個(gè)個(gè)條件時(shí)，遙控結(jié)束
1、各遙控方式均產(chǎn)生故障； 2、存在無故障的遙控方式，但該方式不適用當(dāng)前飛行環(huán)境； 3、飛機(jī)平穩(wěn)著陸，飛行結(jié)束。 4、飛行狀況無需地面遙控，切換至自主飛行。 在滿足以上四個(gè)條件后，可以結(jié)束遙控。在1和2兩種情況下，結(jié)束遙控并不是放棄對(duì)無人機(jī)的控制，而是結(jié)束地面遙控飛行狀態(tài)，無人機(jī)進(jìn)入自主飛行狀態(tài)。
如果為否，返回步驟四。
權(quán)利要求
一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟步驟一、構(gòu)建遙控信號(hào)處理系統(tǒng)；遙控信號(hào)處理系統(tǒng)包括車內(nèi)遙控模塊、車外遙控模塊、軟件遙控模塊、信號(hào)采集模塊、遙控處理模塊、軟件總體控制模塊和軟件告警模塊；首先，車內(nèi)遙控模塊產(chǎn)生車內(nèi)指令幀A，車內(nèi)指令幀A包括車內(nèi)比例指令和車內(nèi)開關(guān)指令，車外遙控模塊產(chǎn)生車外指令幀B，車外指令幀B包括車外比例指令和車外開關(guān)指令，車內(nèi)指令幀A和車外指令幀B傳送至信號(hào)采集模塊；信號(hào)采集模塊以預(yù)先設(shè)置的采樣速率采集車內(nèi)遙控模塊和車外遙控模塊實(shí)時(shí)發(fā)來的指令幀，信號(hào)采集模塊將車內(nèi)指令幀A和車外指令幀B以周期t上傳送至遙控處理模塊；然后，操縱人員通過軟件遙控模塊進(jìn)行軟件開關(guān)指令的選擇，軟件遙控模塊根據(jù)操縱人員的選擇形成軟件指令幀C，軟件指令幀C只包含軟件開關(guān)指令，軟件指令幀C也傳送給遙控處理模塊；最后，遙控處理模塊完成對(duì)遙控指令的處理，判斷車內(nèi)指令幀A、車外指令幀B和軟件指令幀C所帶的指令故障標(biāo)志，產(chǎn)生告警信息E，發(fā)送至軟件告警模塊，軟件告警模塊顯示告警信息；軟件總體控制模塊將總體信息D載入到遙控處理模塊，實(shí)現(xiàn)遙控信號(hào)處理系統(tǒng)的初始化；步驟二、選擇工作模式；無人機(jī)的工作模式分為自動(dòng)模式、固定模式和復(fù)合模式，操縱人員根據(jù)實(shí)際情況對(duì)工作模式進(jìn)行選擇；步驟三初始化模式信息；比例指令和開關(guān)指令組合包括a.軟件開關(guān)+車內(nèi)比例；b.軟件開關(guān)+車外比例；c.車內(nèi)開關(guān)+車內(nèi)比例；d.車內(nèi)開關(guān)+車外比例；e.車外開關(guān)+車外比例；f.車外開關(guān)+車內(nèi)比例；所述的“+”表示組合；操縱人員通過步驟二選擇一種工作模式，然后初始化該模式的信息，這些信息包括所選模式對(duì)應(yīng)的遙控指令組合以及各遙控方式中比例指令和開關(guān)指令的各自的優(yōu)先級(jí)；具體為如果為自動(dòng)模式，指令優(yōu)先級(jí)為常規(guī)優(yōu)先級(jí)，即有效的開關(guān)指令默認(rèn)為軟件遙控，有效比例指令默認(rèn)為車內(nèi)遙控；當(dāng)開關(guān)指令或比例指令發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換到該指令比當(dāng)前故障指令優(yōu)先級(jí)低一級(jí)的指令組合；如果為固定模式，遙控方式選擇分別設(shè)置“默認(rèn)”和“選擇”兩種方式；若選擇“默認(rèn)”方式，則開關(guān)指令默認(rèn)為軟件遙控；比例指令默認(rèn)為車內(nèi)遙控；若選擇“選擇”方式，則在車內(nèi)遙控和車外遙控兩種之一選擇固定的遙控方式，開關(guān)指令和比例指令均來自所選擇的遙控方式，此時(shí)開關(guān)指令失效，指令組合只能選擇c.車內(nèi)開關(guān)+車內(nèi)比例和e.車外開關(guān)+車外比例；如果為復(fù)合模式，對(duì)軟件遙控、車內(nèi)遙控和車外遙控的三種開關(guān)指令設(shè)置高/中/低三種優(yōu)先級(jí)，對(duì)車內(nèi)遙控和車外遙控的兩種比例指令設(shè)置高/低兩種優(yōu)先級(jí)；初始的指令組合為兩種指令優(yōu)先級(jí)均最高的組合，當(dāng)該組合的比例指令或開關(guān)指令發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到該指令比當(dāng)前故障指令優(yōu)先級(jí)低一級(jí)的指令組合；對(duì)于自動(dòng)模式和復(fù)合模式指令組合選擇范圍為a-f，對(duì)于固定模式指令組合選擇范圍為a、c和e；步驟四遙控信息處理；步驟二和步驟三在軟件總體控制模塊中進(jìn)行設(shè)置，軟件總體控制模塊產(chǎn)生總體信息D包括工作模式和初始化模式信息，總體信息D傳遞給遙控處理模塊；遙控處理模塊對(duì)遙控信息進(jìn)行處理，包括以下幾個(gè)步驟①遙控處理模塊載入總體信息D，形成對(duì)車內(nèi)遙控、車外遙控和軟件遙控遙控方式的選擇策略；②遙控處理模塊完成對(duì)車內(nèi)遙控、車外遙控和軟件遙控所上傳的車內(nèi)指令幀A、車外指令幀B和軟件指令幀C的接收和過濾，過濾的遵循步驟三所預(yù)設(shè)的指令組合及其優(yōu)先級(jí)，遙控處理模塊判斷當(dāng)前最高優(yōu)先級(jí)的指令是否發(fā)生故障，即判斷各路遙控指令幀中設(shè)置的故障標(biāo)志位是否有效；當(dāng)判斷結(jié)果為是，即當(dāng)前選擇的遙控指令發(fā)生故障，軟件告警模塊的人機(jī)界面顯示故障信息，進(jìn)入步驟③；當(dāng)判斷結(jié)果為否，則指令無故障，形成有效的遙控指令，轉(zhuǎn)到步驟④；③在發(fā)生故障后，判斷是否有低優(yōu)先級(jí)的指令替換；如果判斷為是，則存在低優(yōu)先級(jí)的遙控指令作為備份，則當(dāng)前遙控指令被低優(yōu)先級(jí)的無故障的指令替換，替換后形成有效遙控指令，轉(zhuǎn)到步驟④；如果判斷為否，軟件告警模塊的人機(jī)界面提示操縱人員切換工作模式；④遙控處理模塊將無故障的遙控指令處理形成有效遙控指令后，返回步驟②繼續(xù)完成下一周期各路遙控指令幀的接收和過濾；步驟五告警信息處理；當(dāng)前采用的遙控方式中比例指令或開關(guān)指令之一發(fā)生故障，或需要切換模式時(shí)，軟件告警模塊發(fā)出告警信息；步驟六切換模式條件判斷；判斷是否切換模式，在首次初始化完成后，進(jìn)入所選的工作模式，一旦該工作模式的指令組合都發(fā)生故障或飛行環(huán)境發(fā)生改變，則切換工作模式，返回步驟二，各種模式之間的切換狀態(tài)具體為在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，操縱人員通過軟件總體控制模塊進(jìn)行系統(tǒng)的首次初始化，選擇自動(dòng)模式、固定模式或者復(fù)合模式；當(dāng)選擇自動(dòng)模式，符合切換模式的條件，則通過軟件總體控制模塊進(jìn)行再次初始化，選擇固定模式或復(fù)合模式或返回選擇自動(dòng)模式；當(dāng)選擇固定模式，符合切換模式的條件，則再次初始化，選擇自動(dòng)模式或復(fù)合模式或返回選擇固定模式；當(dāng)選擇復(fù)合模式，符合切換模式的條件，則再次初始化，選擇自動(dòng)模式或固定模式或返回選擇復(fù)合模式；如果不需要切換模式，執(zhí)行步驟七；步驟七遙控結(jié)束條件判斷，結(jié)束遙控；判斷是否結(jié)束遙控，當(dāng)滿足以下四個(gè)條件之一時(shí)，結(jié)束遙控；在(1)和(2)時(shí)，結(jié)束地面遙控飛行狀態(tài)，無人機(jī)進(jìn)入自主飛行狀態(tài)；(1)各遙控方式均產(chǎn)生故障；(2)存在無故障的遙控方式，但該方式不適用當(dāng)前飛行環(huán)境；(3)飛機(jī)平穩(wěn)著陸，飛行結(jié)束；(4)飛行狀況無需地面遙控，切換至自主飛行；如果為否，返回步驟四。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法，其特征在于，所述的車內(nèi) 遙控模塊、車外遙控模塊和軟件遙控模塊產(chǎn)生的車內(nèi)指令幀A、車外指令幀B和軟件指令幀C均包括幀頭、比例指令、開關(guān)指令、故障標(biāo)志和幀尾。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法，其特征在于，所述的步驟 二中，自動(dòng)模式按照常規(guī)優(yōu)先級(jí)自動(dòng)切換遙控方式；固定模式為操縱人員固定使用一種遙 控方式；復(fù)合模式按照操作人員自定義的指令優(yōu)先級(jí)及其組合選擇遙控方式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法，其特征在于，所述的常規(guī) 優(yōu)先級(jí)為，開關(guān)指令優(yōu)先級(jí)由低到高依次為車內(nèi)遙控一車外遙控一軟件遙控；比例指令 優(yōu)先級(jí)由低到高依次為車外遙控一車內(nèi)遙控。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法，其特征在于，所述的步驟 六中，工作模式能夠隨時(shí)更換，當(dāng)前選擇的指令組合及其低優(yōu)先級(jí)指令組合發(fā)生故障，但該模式存在無故障的指令組合時(shí)，暫時(shí)退出該工作模式，進(jìn)行再次初始化進(jìn)入該模式選擇無 故障的指令組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無人機(jī)遙控方式的選擇方法，具體包括如下幾個(gè)步驟步驟一、構(gòu)建遙控信號(hào)處理系統(tǒng)；步驟二、選擇工作模式；步驟三初始化模式信息；步驟四遙控信息處理；步驟五告警信息處理；步驟六切換模式條件判斷；步驟七遙控結(jié)束條件判斷，結(jié)束遙控；本發(fā)明不改變無人機(jī)地面指揮控制車硬件構(gòu)架，構(gòu)建遙控信號(hào)處理系統(tǒng)，針對(duì)不同的飛行環(huán)境提出三種應(yīng)用模式自動(dòng)模式、固定模式和復(fù)合模式，并在各應(yīng)用模式中制定了遙控方式優(yōu)先級(jí)的選擇策略，實(shí)現(xiàn)了遙控方式的有效切換和指令的有效組合，避免了多種遙控方式共存時(shí)潛在的沖突。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101710243SQ20091024372
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者劉春輝, 曾國奇, 熊小軍 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)