本發(fā)明屬于多旋翼無人機技術領域，尤其是涉及一種無人機監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術：

隨著無人機市場的如火如荼，無人機的安全問題也愈發(fā)引起人們的關注。多旋翼無人機存在多種安全隱患，一個是涉及無人機的自身故障的安全，另一個就是無人機如被不法分子截獲和干擾造成的公共安全隱患。無人機的安全監(jiān)控系統(tǒng)是無人機安全保障的重要部件。因此，研發(fā)一種如何保證無人機的飛行安全，尤其是對于保證大載重長續(xù)航力的無人機安全的安全監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為重要。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種無人機監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對多旋翼無人機的安全監(jiān)控。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種無人機監(jiān)控系統(tǒng)，包括用于GPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和北斗衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的北斗衛(wèi)星通訊定位系統(tǒng)、用于收發(fā)北斗短信的北斗無人機云端服務器、用于獲取GPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和北斗衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的北斗集成式安全控制器、監(jiān)測GPS坐標和北斗坐標是否匹配，并確認坐標區(qū)域是否處于授權區(qū)域的實時監(jiān)控軟件，所述北斗衛(wèi)星通訊定位系統(tǒng)與北斗集成式安全控制器之間通過北斗短信傳輸數(shù)據(jù)，所述北斗衛(wèi)星通訊定位系統(tǒng)與北斗無人機云端服務器之間通過北斗短信傳輸數(shù)據(jù)；

所述北斗集成式安全控制器包括用于將外部動力電源控制電源隔離并分配到控制器內(nèi)部的電源隔離分配電路、用于控制無人機飛行姿態(tài)的飛控電路模塊、根據(jù)飛控電路模塊發(fā)出的PWM波形，實現(xiàn)螺旋槳電機的調(diào)速控制和驅(qū)動的電調(diào)電路模塊、用于對無人機進行定位并接收從北斗衛(wèi)星發(fā)來信息的衛(wèi)星定位通訊模塊、用于采集螺旋槳處于不同轉速時發(fā)出的聲音，來判斷螺旋槳和電機是否正常工作的聲音分析DSP電路、用于檢測無人機各個部件工況和壽命的飛行總線控制電路和用于將飛行總線控制電路中的信息發(fā)送到地面，同時接收地面指令的WIFI收發(fā)電路；所述電源隔離分配電路的輸入端與外部動力電源相連，所述電源隔離分配電路的輸出端分別與飛控電路模塊、衛(wèi)星定位通訊模塊、電調(diào)電路模塊和飛行總線控制電路相連，所述衛(wèi)星定位通訊模塊分別與飛行總線控制電路和飛控電路模塊相連，所述飛控電路模塊分別與電調(diào)電路模塊和飛行總線控制電路相連，所述電調(diào)電路模塊分別與螺旋槳電機上的霍爾傳感器和飛行總線控制電路相連，所述霍爾傳感器還與飛行總線控制電路相連，所述聲音分析DSP電路的輸入端與螺旋槳電機旁的拾音器和螺旋槳電機上的霍爾傳感器相連，輸出端與飛行總線控制電路相連，所述飛行總線控制電路還與WIFI收發(fā)電路和LED指示器相連。

進一步的，所述電調(diào)電路模塊包括電調(diào)電路A和電調(diào)電路B，兩組電調(diào)電路互為備份。

進一步的，所述電調(diào)電路A和電調(diào)電路B的電調(diào)通道電流為120A，采用正弦波方式驅(qū)動。

進一步的，所述衛(wèi)星定位通訊模塊包括GPS電路和北斗電路，GPS定位和北斗定位系統(tǒng)是同時工作的。

進一步的，所述飛控電路模塊包括IMU A、飛行控制電路A、紀錄存儲器A、IMU B、飛行控制電路B和紀錄存儲器B；所述IMU A與飛行控制電路 A相連，所述飛行控制電路A與紀錄存儲器A相連；所述IMU B與飛行控制電路B相連，所述飛行控制電路B與紀錄存儲器B相連；這兩組飛控電路互為備份。

進一步的，所述WIFI收發(fā)電路的頻帶2.4G/5.8G。

進一步的，所述外部動力電源包括一個動力電池和兩個控制電池。

進一步的，所述北斗集成式安全控制器的所有電子器件封閉在一個鋁制金屬且防水的外殼中，保證有效散熱和抗電磁場干擾。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的無人機監(jiān)控系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：本監(jiān)控系統(tǒng)可以對無人機起飛授權和實時坐標進行跟蹤，對禁飛區(qū)域強制迫降，可進行緊急制動迫降，可通過遙控系統(tǒng)入侵監(jiān)測，對GPS信號干擾器/模擬器、北斗信號干擾器/模擬器、飛行總線數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，飛機故障可以預警；具有使用安全、監(jiān)測可靠等優(yōu)點。

附圖說明

構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的原理框圖；

圖2是本發(fā)明中北斗集成式安全控制器的原理框圖；

圖3是北斗集成式安全控制器中聲音分析DSP電路的原理框圖；

圖4是北斗集成式安全控制器中電調(diào)電路模塊的原理框圖；

圖5是北斗集成式安全控制器中飛控電路模塊的原理框圖；

圖6是北斗集成式安全控制器中飛行總線控制電路的原理框圖。

附圖標記說明：

1-飛控電路模塊，2-電調(diào)電路模塊，3-衛(wèi)星定位通訊模塊，4-霍爾傳感器，5-螺旋槳電機，6-拾音器,7-LED指示器，8-北斗衛(wèi)星通訊定位系統(tǒng)，9-北斗無人機云端服務器，10-北斗集成式安全控制器。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

如圖1至6所示，一種無人機監(jiān)控系統(tǒng)，包括用于GPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和北斗衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的北斗衛(wèi)星通訊定位系統(tǒng)8、用于收發(fā)北斗短信的北斗無人機云端服務器9、用于獲取GPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和北斗衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的北斗集成式安全控制器10、監(jiān)測GPS坐標和北斗坐標是否匹配，并確認坐標區(qū)域是否處于授權區(qū)域的實時監(jiān)控軟件，所述北斗衛(wèi)星通訊定位系統(tǒng)8與北斗集成式安全控制器10之間通過北斗短信傳輸數(shù)據(jù)，所述北斗衛(wèi)星通訊定位系統(tǒng)8與北斗無人機云端服務器9之間通過北斗短信傳輸數(shù)據(jù)。

所述北斗集成式安全控制器10包括用于將外部動力電源控制電源隔離并分配到控制器內(nèi)部的電源隔離分配電路、用于控制無人機飛行姿態(tài)的飛控電路模塊1、根據(jù)飛控電路模塊1發(fā)出的PWM波形，實現(xiàn)螺旋槳電機5的調(diào)速控制和驅(qū)動的電調(diào)電路模塊2、用于對無人機進行定位并接收從北斗衛(wèi)星發(fā)來信息的衛(wèi)星定位通訊模塊3、用于采集螺旋槳處于不同轉速時發(fā)出的聲音，來判斷螺旋槳和電機是否正常工作的聲音分析DSP電路、用于檢測無人機各個部件工況和壽命的飛行總線控制電路和用于將飛行總線控制電路中的信息發(fā)送到地面，同時接收地面指令的WIFI收發(fā)電路；所述電源隔離分配電路的輸入端與外部動力電源相連，所述電源隔離分配電路的輸出端分別 與飛控電路模塊1、衛(wèi)星定位通訊模塊3、電調(diào)電路模塊2和飛行總線控制電路相連，所述衛(wèi)星定位通訊模塊3分別與飛行總線控制電路和飛控電路模塊1相連，所述飛控電路模塊1分別與電調(diào)電路模塊2和飛行總線控制電路相連，所述電調(diào)電路模塊2分別與螺旋槳電機5上的霍爾傳感器4和飛行總線控制電路相連，所述霍爾傳感器4還與飛行總線控制電路相連，所述聲音分析DSP電路的輸入端與螺旋槳電機5旁的拾音器6和螺旋槳電機5上的霍爾傳感器4相連，輸出端與飛行總線控制電路相連，所述飛行總線控制電路還與WIFI收發(fā)電路和LED指示器7相連。

優(yōu)選的，所述電調(diào)電路模塊2包括電調(diào)電路A和電調(diào)電路B，兩組電調(diào)電路互為備份，所述電調(diào)電路A和電調(diào)電路B的電調(diào)通道電流為120A，采用正弦波方式驅(qū)動。所述衛(wèi)星定位通訊模塊3包括GPS電路和北斗電路，GPS定位和北斗定位系統(tǒng)是同時工作的。所述飛控電路模塊1包括IMU A、飛行控制電路A、紀錄存儲器A、IMU B、飛行控制電路B和紀錄存儲器B；所述IMU A與飛行控制電路A相連，所述飛行控制電路A與紀錄存儲器A相連；所述IMU B與飛行控制電路B相連，所述飛行控制電路B與紀錄存儲器B相連；這兩組飛控電路互為備份。所述WIFI收發(fā)電路的頻帶2.4G/5.8G。所述外部動力電源包括一個動力電池和兩個控制電池。所述北斗集成式安全控制器的所有電子器件封閉在一個鋁制金屬且防水的外殼中，保證有效散熱和抗電磁場干擾。

本實例的工作過程：無人機在起飛前由機載北斗集成式安全控制器10獲取GPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和北斗衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，發(fā)送北斗短信到北斗無人機云端服務器9，實時監(jiān)控軟件首先監(jiān)測GPS坐標和北斗坐標是否匹配，然后確認坐標區(qū)域是否處于授權區(qū)域，通過北斗短信向該無人機發(fā)送授權起飛的指令和周邊禁飛區(qū)地圖坐標，隨后允許該無人機起飛。在飛行過程中，無人機 載北斗集成式安全控制器10會定時通過北斗短信發(fā)送飛機各種參數(shù)到北斗無人機云端服務器9，由服務器保存和處理，實時監(jiān)控軟件監(jiān)測這些參數(shù)。

如果無人機飛行進入由北斗無人機云端實時監(jiān)控軟件設定的禁飛區(qū)域，機載北斗集成式安全控制器10會自動控制飛機強迫降落到地面，并鎖死飛機螺旋槳，同時發(fā)送北斗短信到北斗無人機云端服務器9，實現(xiàn)禁飛區(qū)域強制迫降的功能。

北斗無人機云端服務器9和實時監(jiān)控軟件可以通過發(fā)送北斗短信的方式，強迫任何一架搭載有北斗集成式安全控制器10的無人機立即降落地面，實現(xiàn)緊急制動迫降的功能。

無人機搭載的北斗集成式安全控制器10有自動檢測克隆遙控器或錄制/播放遙控無線信號的功能，如發(fā)現(xiàn)這種情況，則自動記錄這些信號到控制器內(nèi)部的存儲空間，同時通過北斗短信將入侵相關數(shù)據(jù)發(fā)送到北斗無人機云端服務器9。

無人機搭載的北斗集成式安全控制器10有GPS和北斗兩種定位系統(tǒng)，當GPS信號被干擾或遇到GPS信號錄制/播放模擬器時，北斗集成式安全控制器10會自動比較兩種信號的差別，發(fā)現(xiàn)GPS信號丟失或者坐標位置突變時，系統(tǒng)自動切換到北斗定位系統(tǒng)或者慣性導航系統(tǒng)，自動記錄這些信號到控制器內(nèi)部的存儲空間，同時通過北斗短信將相關數(shù)據(jù)發(fā)送到北斗無人機云端服務器9。

無人機搭載的北斗集成式安全控制器10通過飛行總線自動采集飛機上各個部件的工作參數(shù)和工況參數(shù)，定時記錄這些信號到控制器內(nèi)部的存儲空間，定時通過北斗短信將相關數(shù)據(jù)發(fā)送到北斗無人機云端服務器9。

無人機搭載的北斗集成式安全控制器10搭載有螺旋槳拾音器6和電機霍爾器件，如果控制器發(fā)現(xiàn)螺旋槳聲音異常或者電機轉速異常，記錄這些信 號到控制器內(nèi)部的存儲空間，定時通過北斗短信將相關數(shù)據(jù)發(fā)送到北斗無人機云端服務器9，系統(tǒng)自動發(fā)短信告知無人機用戶，實現(xiàn)飛機的故障預警。

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)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。