本發(fā)明屬于無人機領域，特別涉及帶有教練口的無人機智能地面站以及控制無人機的方法。

背景技術：

無人機作為一種性能優(yōu)越的空中平臺，最早用于軍事領域。但隨著技術的發(fā)展和變革，無人機開始在民用領域迅速發(fā)展。

無人機主要是通過地面遙控或GPS飛控來實現(xiàn)各項作業(yè)。無人機作業(yè)與傳統(tǒng)作業(yè)相比，具有作業(yè)精準、高效環(huán)保等特點，可以節(jié)省大量的人力成本。

目前國內無人機作業(yè)普遍采用航模遙控器手動控制，其方式是由無人機操作人員（飛手）通過遙控器控制無人機的起降以及一系列動作，這要求飛手必須經(jīng)過專業(yè)訓練，且在操控飛機時需要精力高度集中，實時關注周圍環(huán)境以及無人機的狀態(tài)，不能有半點懈怠。而且無人機飛行一旦超出視線范圍，操控就難以進行，很容易導致無人機墜毀或，并造成巨大的經(jīng)濟損失和安全問題。

無人機墜毀或失聯(lián)責任認證問題。這是為無人機減少損失迫切需要解決的問題，也是行業(yè)安全飛行的需求?，F(xiàn)有的無人機地面站，只是采集無人機的飛行軌跡，無法獲知飛手的操作動作，這樣一旦無人機墜毀或失聯(lián)時，責任無法確定是否是飛手操作失誤還是其它問題。

技術實現(xiàn)要素：

所要解決的技術問題：

現(xiàn)有的無人機地面站不能記錄飛手的控制動作，在無人機出問題時，無法確定故障原因。

技術方案：

為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種帶有教練口的無人機智能地面站，其結構包括數(shù)據(jù)傳輸模塊和CPU，CPU通過數(shù)據(jù)傳輸模塊和無人機進行數(shù)據(jù)傳輸，還包括教練口模塊，所述教練口模塊一端連接無人機遙控器，一端連接CPU，所述教練口模塊記錄無人機遙控器的所有的操作指令信息。

無人機遙控器的所有的操作指令信息單向向教練口模塊傳輸，教練口模塊接收到無人機控制器的所有的操作指令信息后單向向CPU傳輸。

所述無人機遙控器的各個遙控信號以PPM或SBUS協(xié)議通過教練口模塊發(fā)送到CPU。

本發(fā)明還提供了帶有教練口的無人機智能地面站控制無人機的方法，包括三種方式，自動模式、半自動模式和手動模式。

在所述的自動模式下，所述無人機智能地面站將預先設置好的任務路線、飛行速度通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)給無人機，無人機通過數(shù)據(jù)傳輸模塊接收后執(zhí)行任務，同時無人機將實際運行軌跡、飛行速度等飛機狀態(tài)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)模塊傳輸?shù)綗o人機智能地面站的CPU記錄保存。

在所述的半自動模式下，無人機智能地面站的CPU對接收到的無人機遙控器的操作指令信息預先設置，飛手操縱無人機遙控器，通過教練口模塊將所有的操作指令信息傳輸?shù)紺PU，CPU根據(jù)操作指令信息對應的預先設置，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送指令給無人機，無人機按照所述預先設置飛行，同時無人機將實際運行軌跡、飛行速度等飛機狀態(tài)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)綗o人機智能地面站的CPU記錄保存。

在手動模式下，飛手操縱無人機遙控器，通過通過教練口模塊將所有的操作指令信息傳輸?shù)紺PU，CPU將無人機遙控器的所有的操作指令信息通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到無人機，無人機根據(jù)無人機遙控器的操作指令信息而做相應的動作，同時無人機將實際運行軌跡、飛行速度通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)紺PU記錄保存。

在手動模式下，飛手操縱無人機遙控器直接控制無人機，無人機按照無人機遙控器的操作指令飛行，同時無人機遙控器的所有操作指令信息通過教練接口模塊發(fā)送到CPU，同時無人機上返回的關于無人機飛行狀態(tài)和位置的信息通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到CPU，CPU記錄保存。

在手動模式下，能夠訓練出智能飛機控制模型，步驟如下，地面站通過教練口模塊完整地收集到飛手的操作，同時，無人機將它的狀態(tài)實時傳回地面站，所述無人的狀態(tài)包括無人機的位置、高度、姿態(tài)、航向、速度、噴灑量、相對高度，在某一時刻T0，地面站收集到的無人機狀態(tài)S，收集到飛手的操作A，根據(jù)教練口傳輸延時T1和數(shù)傳傳輸延時T2，可以得到S的發(fā)生時間為(T0-T2)，A的發(fā)生時間為(T0-T1)，得到同一時刻的飛機狀態(tài)和飛手操作的集合(A, S)，建立一個飛手操作學習網(wǎng)絡，把這個集合作為訓練數(shù)據(jù)導入網(wǎng)絡，當數(shù)據(jù)足夠多時，訓練出一個智能飛機控制模型。

有益效果：

由于采集了飛手的操作無人機遙控器的所有操作指令信息，當無人機墜毀或失聯(lián)時，能夠通過飛手的操作指令信息判斷出是否飛手有責任，也便于找到無人機事故的原因。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明手動模式的遙控器直接控制無人機的示意圖。

圖3為本發(fā)明中手動模式的通過智能地面站控制無人機的示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明在無人機智能地面站上設置了一個教練口模塊，所述的教練口模塊和訓練機中的教練不同，本發(fā)明所述的教練口模塊單向的向CPU傳送數(shù)據(jù)，并不接收CPU的操作指令信息對無人機遙控器進行任何控制。 本發(fā)明中的教練口模塊只用來采集無人機控制器的操作指令信息，教練口模塊將采集的飛手對無人機遙控器做的操作指令信息發(fā)送到無人機智能地面站的CPU中。無人機智能地面站和無人機通過這數(shù)據(jù)傳輸模塊相互傳輸數(shù)據(jù)，無人機智能地面站的CPU接收無人的飛行軌跡的數(shù)據(jù)，無人機智能地面站的CPU發(fā)送操作指令信息給無人機，使無人機按照操作指令信息進行飛行。

無人機智能地面站有三種模式，分別為自動模式、半自動模式和手動模式。

下面通過無人機應用于植保的實施例來對三種模式進行詳細說明。

實施例1

植保無人機是用于農林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機，主要是通過地面遙控或GPS飛控來實現(xiàn)噴灑藥劑作業(yè)。

在自動模式下，無人機遙控器和教練口模塊不參與，在智能地面站中編程，規(guī)劃好飛行路徑、飛行高度、飛行速度以及噴灑藥劑的速度等一系列參數(shù)，然后通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到無人機，無人機按照預定程序來進行植保工作。無人機將飛行的數(shù)據(jù)發(fā)回到智能地面站，智能地面站將這些數(shù)據(jù)信息進行記錄。

在自動模式下，不存在飛手的操作問題，教練口模塊也不工作，可以不連接無人機遙控器，所有對無人機的操作都是由智能地面站完成。

但在有些情況下，存在一些不可預料以及情況比較復雜的問題，比如飛鳥比較多，桿子比較多等，這種情況下，需要用到手動模式。

在手動模式下，無人機遙控器通過教練口模塊連接到智能地面站，飛手操作無人機遙控器，教練口模塊采集飛手的操作指令信息，將飛手的的操作指令信息發(fā)送到智能地面站的CPU，CPU將操作指令信息通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到無人機，無人機根據(jù)指令做相應的飛行動作并將實際的位置、高度、姿態(tài)、航向、速度、噴灑量等信息通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到CPU，CPU記錄保存。

在手動模式下，智能地面站記錄下飛手的操作指令信息以及無人機的飛行信息以及噴灑信息。

在手動模式下，可以是通過帶有教練口模塊的智能地面站將操作指令信息發(fā)送到無人機上，無人機根據(jù)無人機遙控器的操作指令信息而做相應的動作，同時無人機將實際運行軌跡、飛行速度通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)降孛嬲?。也可以是飛手操縱無人機遙控器直接控制無人機，同時遙控器將所有的操作指令信息以及無人機上飛控反饋的無人機的各種狀態(tài)、位置信息都會通過教練接口模塊發(fā)送到地面站，地面站接收并保存所有的指令信息；同時無人機上返回的關于無人機飛行狀態(tài)和位置等信息通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到地面站記錄保存。因為智能地面站能夠記錄飛手的操作指令信息，在無人機墜毀的情況下，就可以通過智能地面站記錄的飛手操作指令信息和對應的飛機狀態(tài)，來判斷飛手的操作是否存在失誤，如果飛手操作完全正確，那可以從其他方面來判斷是什么問題導致無人機墜毀。正是由于教練口模塊的存在，才能夠準確的判斷無人機墜毀的責任問題。

在手動模式下，因為有教練口的存在，地面站可以完整地收集到飛手的操作；同時，還能接收到無人機的各種狀態(tài)信息（包括無人機的位置、高度、姿態(tài)、航向、速度、噴灑量、相對高度等）。在某一時刻T0，地面站收集到的無人機狀態(tài)S，收集到飛手的操作A，根據(jù)教練口傳輸延時T1和數(shù)傳傳輸延時T2，可以得到S的發(fā)生時間為(T0-T2)，A的發(fā)生時間為(T0-T1)，由此我們就得到同一時刻的飛機狀態(tài)和飛手操作的集合(A, S)，建立一個飛手操作學習網(wǎng)絡，把這個集合作為訓練數(shù)據(jù)導入網(wǎng)絡，當數(shù)據(jù)足夠多時，就可以訓練出一個智能飛機控制模型。

所述的智能飛機控制模型具有以下作用：

訓練飛手用：根據(jù)當前無人機的飛行狀態(tài)判斷新飛手的操作是否得當，如果出現(xiàn)危險操作地面站則強制切斷新飛手的遙控信號，控制無人機平穩(wěn)懸?；蚪德?；如果出現(xiàn)不合理的操作，地面站可根據(jù)具體情況給飛手打分，作為飛手考核的依據(jù)；

安全方面考慮:在半自動和自動工作模式下作業(yè)時，若教練接口出現(xiàn)斷鏈情況，地面站可以根據(jù)之前學習的植保數(shù)據(jù)判斷給出正確的操作指令，糾正無人機的狀態(tài)；自動模式下植保作業(yè)，遇到特殊情況，地面站能根據(jù)無人機當前的狀態(tài)信息給出正確的糾正指令，如遇突然的大風，地面站判斷無人機狀態(tài)有危險，給出懸停或降落的指令；

責任認定方面：在無人機出現(xiàn)事故后，在事故發(fā)生的時間段，查看飛機的狀態(tài)信息，及對應飛手的操縱信息，判斷是否是人為原因導致事故的發(fā)生。

半自動模式和手機模式相比不同的是，智能地面站對無人機遙控器的操作動作進行預設，比如，操作手柄控制飛機向左飛一定距離，操作手柄，到達一定距離后，松開，這樣存在一問題，不能精確的操作，智能地面站通過|CPU對左飛的動作進行預設，手柄向左動一下，無人機向左移動確定的距離，這樣就能夠精確的控制。無人機植保的半自動模式主要是由飛機上的飛控和遙控器聯(lián)合控制，事先將一些預設參數(shù)包括地塊測繪信息、無人機飛行速度、高度、流量、噴幅等，這些預設參數(shù)發(fā)送到飛控，由飛控去控制。遙控器在噴灑過程中只需要向前推桿噴灑，向右推桿一下即可。期間飛控會回傳無人機植保的狀態(tài)信息。

所以在半自動模式下，智能地面站對無人機遙控器的操作指令以及參數(shù)進行預設，當智能地面站中CPU接收到教練口模塊的操作指令后，智能地面站將對應的預設的操作指令通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送給無人機，無人機接收后，按照智能地面站的對應的預設指令進行飛行，同時將飛行的信息發(fā)送給智能地面站。從半自動模式可以看出， 由于教練口模塊的存在，采集了無人機遙控器的操作指令信息，才可以半自動控制，從而提高了手動的精確度。同時由于智能飛機控制模型的存在，所述智能飛機控制模型的輸入是飛控傳回來的數(shù)據(jù)和教練口的數(shù)據(jù)，在手動模式下學習有經(jīng)驗的飛手的操作習慣，將這些習慣自動抽象成半自動模式下的預設，使得新手在半自動模式下操作飛機也可以達到有經(jīng)驗飛手的水平。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明的，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內，自當可作各種變化或潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應當以本申請的權利要求保護范圍所界定的為準。