本發(fā)明涉及無人直升機領(lǐng)域，尤其涉及一種無人直升機航線控制、輔助控制裝置。

背景技術(shù)：
隨著農(nóng)業(yè)自動化的發(fā)展，越來越多的機械化設(shè)施被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營中。以飛機噴灑為例，使用有人飛機進行農(nóng)藥噴灑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)有相當長的應(yīng)用歷史了，但是這一技術(shù)有著天然的安全性缺陷。使用飛機進行農(nóng)藥噴灑，意味著飛行員必須進行低空飛行，然而長時間低空飛行對飛行員的人身安全有著巨大的威脅，飛機飛行速度快，一旦出現(xiàn)些許意外，很可能導致飛機墜毀，人員傷亡。另外，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀中，由于許多耕地的經(jīng)營者并沒有面積非常大的耕地，使用有人飛機成本費用太高，各個地方也沒有大量可供有人飛機使用的跑道。無人直升機可以非常好地規(guī)避上述缺點。相比于人工噴灑農(nóng)藥，無人直升機不但作業(yè)的速度快，噴灑均勻，還能避免農(nóng)藥對傳統(tǒng)作業(yè)人員的毒害，并大大減輕作業(yè)人員的勞動強度。相對于有人飛機噴灑來說，無人直升機噴灑農(nóng)藥不會涉及飛行員人身安全問題，也不會受到起飛條件的限制。目前，無人直升機噴灑作業(yè)，通常是由專業(yè)的噴灑服務(wù)商為耕地經(jīng)營者提供噴灑服務(wù)，服務(wù)商向經(jīng)營者收取一定的費用。然而無人直升機的作業(yè)航線通常由操控員在地面通過遙控裝置進行指揮，然而由于光線、天氣等原因，操控員的視覺會產(chǎn)生誤差，難以避免地會造成無人直升機的實際飛行航線偏離預定飛行航線的狀況，導致部分耕地未能噴灑到農(nóng)藥，而操控員也未能及時察覺到航線的偏離，從而影響服務(wù)商的服務(wù)質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供一種無人直升機航線控制、輔助控制裝置。具體地，所述無人直升機航線控制裝置，應(yīng)用在無人直升機的地面控制系統(tǒng)上，所述裝置包括：航線規(guī)劃單元，用于根據(jù)無人直升機的計劃作業(yè)區(qū)域和預定作業(yè)寬度規(guī)劃所述無人直升機的最優(yōu)作業(yè)航線；航線監(jiān)測單元，用于接收無人直升機的實時飛行坐標參數(shù)，根據(jù)所述實時飛行坐標參數(shù)生成所述無人直升機的實際作業(yè)航線；偏航提示單元，用于定期比較所述實際作業(yè)航線和最優(yōu)作業(yè)航線，如果所述實際作業(yè)航線偏離所述最優(yōu)作業(yè)航線，則發(fā)送偏航提示信息給無人直升機。優(yōu)選地，所述航線規(guī)劃單元，還包括：以所述最優(yōu)作業(yè)航線的起點為原點，所述無人直升機的初始飛行方向為y軸正向，建立平面直角坐標系；所述偏航提示單元，還包括：比較所述實際作業(yè)航線的坐標參數(shù)在x軸上的映射x1與所述最優(yōu)作業(yè)航線的坐標參數(shù)在x軸上的映射x2的大小，如果所述x1小于所述x2，則所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線向左偏離，發(fā)送左偏航提示信息給無人機；如果所述x1大于所述x2，則所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線向右偏離，發(fā)送右偏航提示信息給無人機。優(yōu)選地，所述偏航提示單元，進一步用于計算所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線的偏離等級，并根據(jù)所述偏離等級發(fā)送不同等級的偏航提示信息給無人直升機。優(yōu)選地，所述裝置還包括：語音提示單元，用于在所述實際作業(yè)航線偏離所述最優(yōu)作業(yè)航線時，輸出語音偏航提示。優(yōu)選地，所述偏航提示單元，進一步包括，如果所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線的偏離大于等于預設(shè)的容忍值，則發(fā)送偏航提示信息給無人直升機。優(yōu)選地，所述偏航提示單元，進一步包括，如果所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線的偏離小于所述預設(shè)的容忍值，則發(fā)送航線正確信息給無人直升機。所述無人直升機航線輔助控制裝置，應(yīng)用在無人直升機上，所述裝置包括：定位模塊、定位反饋單元、偏航響應(yīng)單元、顯示燈，所述定位反饋單元，用于從定位模塊獲取無人直升機的實時飛行坐標參數(shù)，并將所述實時飛行坐標參數(shù)傳輸給地面控制系統(tǒng)；所述偏航響應(yīng)單元，用于接收所述地面控制系統(tǒng)發(fā)送的偏航提示信息，并控制顯示燈輸出與所述偏航提示信息對應(yīng)的偏航燈光顯示。優(yōu)選地，所述顯示燈有兩個，分別位于無人直升機的左右兩側(cè)。優(yōu)選地，所述偏航響應(yīng)單元，進一步包括如果接收的所述偏航提示信息是左偏航提示信息，則點亮無人直升機的左側(cè)顯示燈或者右側(cè)顯示燈，如果接收的所述偏航提示信息是右偏航提示信息，則點亮無人直升機的右側(cè)顯示燈或者左側(cè)顯示燈。優(yōu)選地，所述偏航響應(yīng)單元，進一步包括接收不同等級的偏航提示信息，并控制顯示燈輸出與所述不同等級的偏航提示信息對應(yīng)的不同閃爍頻率的燈光。優(yōu)選地，所述偏航響應(yīng)單元，進一步包括接收所述地面控制系統(tǒng)發(fā)送的航線正確信息，并在上次接收到的是偏航提示信息時，控制顯示燈關(guān)閉偏航燈光顯示。由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明通過在無人直升機上設(shè)置有顯示燈，同時通過地面控制系統(tǒng)監(jiān)測無人直升機的實際作業(yè)航線，在實際作業(yè)航線有偏差的時候，通知顯示燈輸出對應(yīng)的燈光提示，以此來提醒操控員無人直升機實際作業(yè)偏差的方向機程度，進而操控員可以及時作出相應(yīng)的調(diào)整，提高無人直升機的作業(yè)精準度。附圖說明圖1是本發(fā)明一種實施例中無人直升機航線控制裝置的邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明一種實施例中無人直升機航線輔助控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明一種實施例中無人直升機航線控制的方法流程圖；圖4是本發(fā)明一種實施例中最優(yōu)作業(yè)航線的示意圖；圖5是本發(fā)明一種實施例中實際作業(yè)航線偏航示意圖。具體實施方式在實際應(yīng)用中，由于操控員往往無法得知無人直升機的實際作業(yè)航線是否偏離預定的作業(yè)航線，這樣，就無法對無人直升機的作業(yè)航線進行及時地調(diào)整，也就無法確保無人機的服務(wù)作業(yè)質(zhì)量。本發(fā)明提供一種相對通用的解決方案來解決上述問題。以計算機軟件實現(xiàn)為例，但本發(fā)明不排除其他實現(xiàn)方式，比如可編程邏輯器件、固件甚至專用硬件。請參考圖1，本發(fā)明提供一種無人直升機航線控制裝置，應(yīng)用在無人直升機的地面控制系統(tǒng)上。作為該邏輯裝置的運行載體，所述無人直升機的地面控制系統(tǒng)的硬件環(huán)境通常至少包括CPU、內(nèi)存、非易失性存儲器。所述地面控制系統(tǒng)可以安裝在筆記本電腦或者平板電腦上等電子設(shè)備上。所述裝置在邏輯層面包括有：航線規(guī)劃單元、航線監(jiān)測單元、偏航提示單元、轉(zhuǎn)向提示單元以及語音提示單元。請參考圖2，本發(fā)明還提供一種無人直升機航線輔助控制裝置，應(yīng)用在無人直升機上，所述裝置包括：定位模塊、定位反饋單元、偏航響應(yīng)單元、轉(zhuǎn)向響應(yīng)單元、顯示燈。其中所述定位模塊包括GPS模塊或北斗等其他定位模塊，所述定位反饋單元、偏航響應(yīng)單元以及轉(zhuǎn)向響應(yīng)單元作為邏輯裝置運行在硬件環(huán)境至少包括CPU、內(nèi)存、非易失性存儲器的所述無人直升機上。請參考圖3，在本發(fā)明的一種實施方式中，所述無人直升機航線控制、輔助控制裝置在運行過程中執(zhí)行如下步驟：步驟101，根據(jù)無人直升機的計劃作業(yè)區(qū)域和預定作業(yè)寬度規(guī)劃所述無人直升機的最優(yōu)作業(yè)航線。本步驟由地面控制系統(tǒng)的航線規(guī)劃單元執(zhí)行。步驟102，從定位模塊獲取無人直升機的實時飛行坐標參數(shù)，并將所述實時飛行坐標參數(shù)傳輸給地面控制系統(tǒng)。本步驟由無人直升機的定位反饋單元執(zhí)行。步驟103，接收無人直升機的實時飛行坐標參數(shù)，根據(jù)所述實時飛行坐標參數(shù)生成所述無人直升機的實際作業(yè)航線。本步驟由地面控制系統(tǒng)的航線監(jiān)測單元執(zhí)行。步驟104，定期比較所述實際作業(yè)航線和最優(yōu)作業(yè)航線，如果所述實際作業(yè)航線偏離所述最優(yōu)作業(yè)航線，則發(fā)送偏航提示信息給無人直升機。本步驟由地面控制系統(tǒng)的偏航提示單元執(zhí)行。步驟105，接收所述地面控制系統(tǒng)發(fā)送的偏航提示信息，并控制顯示燈輸出與所述偏航提示信息對應(yīng)的偏航燈光顯示。本步驟由無人直升機的偏航響應(yīng)單元執(zhí)行。上述步驟中，操控員首先將計劃作業(yè)區(qū)域的坐標參數(shù)以及無人直升機的預定作業(yè)寬度輸入到地面控制系統(tǒng)中，地面控制系統(tǒng)會為操作員規(guī)劃出本次作業(yè)的最優(yōu)作業(yè)航線，操作員按照所述最優(yōu)作業(yè)航線操作無人直升機作業(yè)，就能夠保證本次作業(yè)完全覆蓋所述計劃作業(yè)區(qū)域。由于操控員人工操作無人直升機進行作業(yè)，實際作業(yè)航線難以避免地會和最優(yōu)作業(yè)航線產(chǎn)生偏差，所以本發(fā)明提供了上述步驟102至步驟105，用在無人直升機偏航的時候為操控員提供相應(yīng)的提醒。具體地，航線規(guī)劃單元以所述最優(yōu)作業(yè)航線的起點為原點，所述無人直升機的初始飛行方向為y軸正向，建立平面直角坐標系，請進一步參考圖4，ABCD四點所組成的矩形是計劃作業(yè)區(qū)域，所述矩形區(qū)域內(nèi)的迂回線是最優(yōu)作業(yè)航線。航線監(jiān)測單元根據(jù)無人直升機發(fā)送過來的實時飛行坐標參數(shù)在所述計劃作業(yè)區(qū)域內(nèi)生成其實際作業(yè)航線。偏航提示單元定期比較所述實際作業(yè)航線和最優(yōu)作業(yè)航線，比如每秒鐘比較兩次或者四次。具體地，偏航提示單元根據(jù)所述實際作業(yè)航線的坐標參數(shù)在x軸上的映射x1與所述最優(yōu)作業(yè)航線的坐標參數(shù)在x軸上的映射x2的大小來判斷所述無人直升機的作業(yè)航線是否有偏離。本發(fā)明中所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線的偏離方向都是以操控員的位置為基準判斷。具體地，請進一步參考圖4，在實際作業(yè)航線E點，所述無人直升機飛向操控員，E點的坐標參數(shù)在x軸上的映射是x1，所述最優(yōu)作業(yè)航線的坐標參數(shù)在x軸上的映射是x2，如果所述x1小于x2，則所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線向左偏離，如果所述x1大于所述x2，則所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線向右偏離，符合操控員的觀察方式。同樣，在實際作業(yè)航線F點，所述無人直升機飛離操控員，F(xiàn)點的坐標參數(shù)在x軸上的映射小于所述最優(yōu)作業(yè)航線在x軸上的映射時，所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線向左偏離，反之向右偏離。本發(fā)明選擇的航線偏離的比較方法，相對直觀、簡便，又符合操控員的觀察視角。優(yōu)選地，本發(fā)明設(shè)置偏航提示的容忍值，如果所述無人直升機的實際作業(yè)航線偏離最優(yōu)作業(yè)航線超過所述容忍值，則以偏航情況處理，如果沒有超過所述容忍值，則忽略不計。以無人直升機噴灑農(nóng)藥作業(yè)為例，如果所述無人直升機的預定作業(yè)寬度是6米，那么所述偏航提示容忍值可以設(shè)置為1米或其他數(shù)值，即只有在所述實際作業(yè)航線偏離所述最優(yōu)作業(yè)航線的距離大于或等于1米時，才以偏航的情況處理。在本發(fā)明實現(xiàn)中，可以將所述容忍值輸入地面控制系統(tǒng)，所述地面控制系統(tǒng)會根據(jù)計劃作業(yè)區(qū)域與實際耕地的比例計算出x1與x2偏差的容忍值△x。航線監(jiān)測單元在所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線左偏離時，發(fā)送左偏航提示信息給無人在直升機，右偏離時，發(fā)送右偏航提示給無人直升機。所述無人直升機根據(jù)所述左、右偏航提示輸出對應(yīng)的偏航燈光顯示來提醒操控員。具體地，為了能夠讓操控員清晰地了解到無人直升機的作業(yè)偏離方向，本發(fā)明在所述無人直升機上安裝有顯示燈，所述顯示燈可以在所述無人直升機的左右兩側(cè)分別安裝一個，也可以只安裝一個左右?guī)в屑^的顯示燈。下面以左右分別安裝一個為例。偏航響應(yīng)單元根據(jù)左偏航提示信息點亮無人直升機的左側(cè)顯示燈，根據(jù)所述右偏航提示信息點亮無人直升機的右側(cè)顯示燈，這樣就可以提醒操控員所述無人直升機的航線偏離方向。優(yōu)選地，偏航響應(yīng)單元根據(jù)左偏航提示信息點亮無人直升機的右側(cè)顯示燈，根據(jù)所述右偏航提示信息點亮無人直升機的左側(cè)顯示燈，這樣，操控員看到顯示燈的提示后，可以直接操作手柄控制所述無人直升機向亮燈的方向飛行，而不必選擇與亮燈方向相反的方向，更符合操作習慣。需要說明的是，不同于有人作業(yè)的飛機，所述無人直升機通常采用迂回的方式進行實際作業(yè)，在這個過程中所述無人直升機的機頭與機尾的方向始終不發(fā)生改變，比如遠離操控員飛行的時候機頭在前向前飛行，回來的時候機頭在后，機尾在前，這樣更加便于操控員的操作控制。所述顯示燈以機頭的方向為基準設(shè)定方向，比如，機頭左側(cè)的顯示燈為左燈，機頭右側(cè)的顯示燈為右燈。優(yōu)選地，本發(fā)明還區(qū)分無人直升機的實際作業(yè)航線與最優(yōu)作業(yè)航線的偏離等級。具體地，偏航提示單元計算所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線的偏離等級，并根據(jù)所述偏離等級發(fā)送不同等級的偏航提示信息給無人直升機。還以無人直升機的預定作業(yè)寬度是6米，偏航提示容忍值為1米為例，可以設(shè)置三個不同的偏離等級，比如，實際作業(yè)航線與最優(yōu)作業(yè)航線的偏差可以分為：在1米到2米，2米到3米，3米以上。相應(yīng)的，偏航響應(yīng)單元根據(jù)所述不同等級的偏航提示信息控制顯示燈輸出與所述不同等級的偏航提示信息對應(yīng)的不同閃爍頻率的燈光。比如，偏差在1米到2米的范圍時，所述顯示燈的閃爍頻率較低，偏差在3米以上時，所述顯示燈的閃爍頻率較高。這樣，操控員就可以根據(jù)顯示燈的閃爍頻率來控制手柄選擇對所述無人直升機方向調(diào)整的幅度。上述步驟中，所述偏航提示單元通過定期的比較，在所述實際作業(yè)航線偏離所述最優(yōu)作業(yè)航線的時候發(fā)送偏航提示信息給無人直升機，指示所述無人直升機輸出對應(yīng)的偏航燈光提示。進一步地，所述偏航提示單元在所述實際作業(yè)航線相對于所述最優(yōu)作業(yè)航線的偏離小于所述預設(shè)的容忍值時，發(fā)送航線正確信息給無人直升機。無人直升機的所述偏航響應(yīng)單元，進一步地，接收所述地面控制系統(tǒng)發(fā)送的航線正確信息，并判斷顯示燈是否正在輸出偏航燈光顯示，如果是的話，控制顯示燈關(guān)閉所述偏航燈光顯示。如果上次接收到的就是航線正確信息，說明這期間無人直升機的航線沒有并沒有偏離所述最優(yōu)作業(yè)航線的容忍值。優(yōu)選地，本發(fā)明還設(shè)置有語音提示功能。具體地，地面控制系統(tǒng)包括語音提示單元，用于在所述實際作業(yè)航線偏離所述最優(yōu)作業(yè)航線時，輸出語音偏航提示來進一步提醒操控員。由以上描述可以看出，本發(fā)明在無人直升機上安裝顯示燈，然后通過地面控制系統(tǒng)監(jiān)測無人直升機的實際作業(yè)航線，在所述實際作業(yè)航線相對于最優(yōu)作業(yè)航線產(chǎn)生偏差時，通知無人直升機輸出對應(yīng)的的燈光提示，讓操控員直觀得知具體的偏航情況，進而可以及時地選擇調(diào)整策略調(diào)整無人直升機的飛行航線，進一步提高服務(wù)商無人直升機作業(yè)的精準度，提升經(jīng)營者的滿意度。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。