本發(fā)明涉及無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及的是一種多旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

多旋翼無人機(jī)器是一種能快速實(shí)現(xiàn)空中達(dá)到的新技術(shù)平臺(tái)，它在軍隊(duì)、電力巡檢、邊防巡查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地理遙感、測(cè)繪、交通指揮、通訊中繼等領(lǐng)域著廣泛的應(yīng)用。多旋翼無人機(jī)具有使用成本低、技術(shù)靈活、不需人員直接到達(dá)第一現(xiàn)場(chǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)垂直起降、定點(diǎn)懸停、位置鎖定、定時(shí)定點(diǎn)巡邏等功能。隨著多旋翼無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和推廣，各應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)對(duì)無人機(jī)的技術(shù)細(xì)節(jié)和功能實(shí)現(xiàn)都提出了許多深入要求，其中，以擺脫對(duì)無人機(jī)操控手的人員依賴等實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的全自動(dòng)化或程序化操作是未來無人機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要方向。因此也帶來了無人機(jī)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，功能越來越強(qiáng)大，自動(dòng)化程度越來越高。

多旋翼系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)是維持無人機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要組成部分。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)各個(gè)部件、各子系統(tǒng)和整系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行檢查和監(jiān)測(cè)是現(xiàn)代無人機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要方向和降低系統(tǒng)故障提高系統(tǒng)可靠性、提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平的重要內(nèi)容。

在現(xiàn)有的技術(shù)中，多旋翼無人機(jī)對(duì)自身工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)大多局限于控制系統(tǒng)運(yùn)行的程序本身和各組件在啟動(dòng)之初的自檢或運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障后的狀態(tài)反饋，當(dāng)系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障時(shí)，也同時(shí)失去了對(duì)自身的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能；同時(shí)也缺乏對(duì)整個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)的評(píng)估和預(yù)判能力，特別是對(duì)實(shí)際載荷和理想運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估和檢測(cè)工具。

鑒于以上缺陷，有必要對(duì)多旋翼無人機(jī)的整體狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以提高多旋翼無人機(jī)的可靠性和提高多旋翼無人機(jī)的自動(dòng)化水平。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，旨在解決現(xiàn)有的無人機(jī)在飛行控制系統(tǒng)系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)失去對(duì)自身的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，容易缺乏對(duì)整個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)的評(píng)估和預(yù)判能力，特別是對(duì)實(shí)際載荷和理想運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估和檢測(cè)工具的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種多旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其包括與飛行控制系統(tǒng)交互的監(jiān)測(cè)控制器、與飛行控制系統(tǒng)連接的電流計(jì)/電壓計(jì)、測(cè)速計(jì)和蜂鳴器；所述電流計(jì)/電壓計(jì)通過電調(diào)器和電機(jī)與測(cè)速計(jì)連接，所述蜂鳴器與監(jiān)測(cè)控制器連接；所述電流計(jì)/電壓計(jì)安裝在無人機(jī)的機(jī)臂上，所述飛行控制系統(tǒng)安裝在多旋翼無人機(jī)的機(jī)體內(nèi)所述測(cè)速計(jì)安裝在無人機(jī)機(jī)臂的電機(jī)安裝座上，用于測(cè)量無人機(jī)飛行速度，且該測(cè)速計(jì)與監(jiān)測(cè)控制器連接。

所述的旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中，所述飛行控制系統(tǒng)包括用于測(cè)量無人機(jī)gps數(shù)據(jù)的gps模塊、用于測(cè)量imu姿態(tài)數(shù)據(jù)的imu慣性測(cè)量單元和用于測(cè)量高度數(shù)據(jù)的高度計(jì)，所述gps模塊、imu慣性測(cè)量單元和高度計(jì)分別與監(jiān)測(cè)控制器連接。

所述的旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中，還包括用于輸監(jiān)測(cè)無人機(jī)數(shù)據(jù)的顯示器。

所述的旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中，所述測(cè)速計(jì)為測(cè)速傳感器，該測(cè)速測(cè)傳感器與監(jiān)測(cè)控制器連接。

所述的旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中，所述監(jiān)測(cè)控制器通過數(shù)據(jù)接口直接讀取飛行控制系統(tǒng)的gps數(shù)據(jù)、imu姿態(tài)數(shù)據(jù)以及高度數(shù)據(jù)。

所述的旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中，所述監(jiān)測(cè)控制器通過各傳感器接口分別與gps模塊、imu慣性測(cè)量單元和高度計(jì)連接。

所述的旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中，所述蜂鳴器通過狀態(tài)輸出接口輸出故障原因。

所述的旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中，所述監(jiān)測(cè)控制器內(nèi)設(shè)置有多旋翼各機(jī)臂最大工作電壓和電流的預(yù)設(shè)值。

所述的旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中，所述監(jiān)測(cè)控制器內(nèi)還設(shè)置有多旋翼飛行器的最大起飛重量輸出功率值。

有益效果：本發(fā)明通過過實(shí)際計(jì)算和測(cè)試得到多旋翼無人機(jī)在正常狀態(tài)下各電機(jī)輸出的電壓、電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速與載荷的關(guān)系曲線，通過在多旋翼無人機(jī)的各個(gè)機(jī)臂安裝測(cè)速計(jì)、電流計(jì)、電壓計(jì)，讀取多旋翼無人機(jī)各控制通讀的輸出狀態(tài)、gps數(shù)據(jù)、imu姿態(tài)數(shù)據(jù)、高度計(jì)數(shù)據(jù)，并與飛行控制系統(tǒng)的目標(biāo)控制狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而相對(duì)獨(dú)立地監(jiān)測(cè)到多旋翼無人機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)；并通過一定監(jiān)控策略使用聲音或直接在控制界面上顯示其實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和監(jiān)測(cè)到故障時(shí)自動(dòng)報(bào)警。該裝置通過監(jiān)測(cè)多旋翼無人機(jī)各機(jī)臂的工作實(shí)際狀態(tài)，推斷其有效輸出功率，形成完整的控制回路，給飛行控制系統(tǒng)提供了更優(yōu)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的狀態(tài)依據(jù)，從而采取最優(yōu)的控制策略；并為無人直升機(jī)整個(gè)運(yùn)行過程提供可靠的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)便于故障分析和排查。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中測(cè)速計(jì)安裝的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1-2所示，本發(fā)明公開了一種多旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其包括與飛行控制系統(tǒng)交互的監(jiān)測(cè)控制器1、與飛行控制系統(tǒng)連接的電流計(jì)/電壓計(jì)2、測(cè)速計(jì)3和蜂鳴器4；所述電流計(jì)/電壓計(jì)2通過電調(diào)器5和電機(jī)6與測(cè)速計(jì)3連接，所述蜂鳴器4與監(jiān)測(cè)控制器1連接；所述電流計(jì)/電壓計(jì)2安裝在無人機(jī)的機(jī)臂7上，所述飛行控制系統(tǒng)8安裝在多旋翼無人機(jī)的機(jī)體內(nèi)所述測(cè)速計(jì)安裝在無人機(jī)機(jī)臂7的電機(jī)安裝座9上，用于測(cè)量無人機(jī)飛行速度，且該測(cè)速計(jì)與監(jiān)測(cè)控制器連接。

本發(fā)明通過在多旋翼無人機(jī)機(jī)臂上安裝轉(zhuǎn)速計(jì)、電流計(jì)、電壓計(jì)、讀取多旋翼無人機(jī)各控制通道的輸出狀態(tài)、飛行控制系統(tǒng)的目標(biāo)控制狀態(tài)數(shù)據(jù)、gps數(shù)據(jù)、imu姿態(tài)數(shù)據(jù)、高度計(jì)數(shù)據(jù)，并與實(shí)際檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而相對(duì)獨(dú)立地監(jiān)測(cè)到多旋翼無人機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)，并通過一定監(jiān)控策略使用聲音或直接在控制界面上顯示其實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和監(jiān)測(cè)到故障時(shí)自動(dòng)報(bào)警。

進(jìn)一步說，所述飛行控制系統(tǒng)8包括用于測(cè)量無人機(jī)gps數(shù)據(jù)的gps模塊81、用于測(cè)量imu姿態(tài)數(shù)據(jù)的imu慣性測(cè)量單元82和用于測(cè)量高度數(shù)據(jù)的高度計(jì)83，所述gps模塊81、imu慣性測(cè)量單元82和高度計(jì)83分別與監(jiān)測(cè)控制器1連接。

進(jìn)一步說，本發(fā)明的監(jiān)測(cè)控制器由硬件和軟件兩部分組成，其硬件由控制電路、電源、傳感器輸入輸出接口和狀態(tài)輸出總線組成，控制電路分別與電源、傳感器輸入輸出接口和狀態(tài)輸出總線連接。

進(jìn)一步說，還包括用于輸監(jiān)測(cè)無人機(jī)數(shù)據(jù)的顯示器10；。

進(jìn)一步說，所述測(cè)速計(jì)3為測(cè)速傳感器，該測(cè)速測(cè)傳感器與監(jiān)測(cè)控制器連接；所述測(cè)速計(jì)可以安裝在多機(jī)臂的電機(jī)上，測(cè)速計(jì)可以是霍爾傳感器也可以是紅外測(cè)速儀或其他任意可測(cè)定旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)速的傳感器，通過直接測(cè)定多旋翼飛行器螺旋槳轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速并通過一定比率計(jì)算出旋翼轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，所述監(jiān)測(cè)控制器通過數(shù)據(jù)接口直接讀取飛行控制系統(tǒng)的gps數(shù)據(jù)、imu姿態(tài)數(shù)據(jù)以及高度數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步說，所述監(jiān)測(cè)控制器1通過各傳感器接口分別與gps模塊81、imu慣性測(cè)量單元82和高度計(jì)83連接；也可通過另外加裝傳感器來獲取多旋翼飛行器的狀態(tài)數(shù)據(jù)；監(jiān)測(cè)控制器通過獲取各傳感器的狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用程序預(yù)設(shè)的方案進(jìn)行實(shí)時(shí)的故障監(jiān)測(cè)和報(bào)警。

進(jìn)一步說，所述蜂鳴器4通過狀態(tài)輸出接口輸出故障原因；所述蜂鳴器4與監(jiān)控控制器1相連接，當(dāng)檢測(cè)控制器監(jiān)控到故障狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)蜂鳴器警報(bào)，并通過狀態(tài)輸出接口輸出故障原因。。

進(jìn)一步說，所述監(jiān)測(cè)控制器1內(nèi)設(shè)置有多旋翼各機(jī)臂最大工作電壓和電流的預(yù)設(shè)值；所述監(jiān)測(cè)控制器內(nèi)還設(shè)置有多旋翼飛行器的最大起飛重量輸出功率值。

特別地，本發(fā)明所述一種多旋翼飛行器狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)普通狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和記錄飛行過程的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并可通過監(jiān)測(cè)控制通道的油門輸入輸出狀態(tài)監(jiān)控飛行器是否處于應(yīng)有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過旋翼的轉(zhuǎn)速和通過機(jī)臂電子調(diào)速器的電壓/電流狀態(tài)監(jiān)控多旋翼飛行器的有效輸出功率的狀態(tài)，從而計(jì)算出多旋翼飛行器的的起飛總量、載荷是否處于合理的范圍內(nèi)，并在過載和超載狀態(tài)下觸發(fā)報(bào)警。

在監(jiān)測(cè)控制器中設(shè)置多旋翼各機(jī)臂最大工作電壓、電流，當(dāng)各檢測(cè)到的電壓、電流超過設(shè)定值時(shí)，通過蜂鳴器警報(bào)。在監(jiān)測(cè)控制器中設(shè)置多旋翼飛行器的最大起飛重量輸出功率值。各機(jī)臂單獨(dú)監(jiān)測(cè)其電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速與載荷的關(guān)系通過計(jì)算或?qū)嶋H測(cè)量得到，并根據(jù)這一狀態(tài)關(guān)系計(jì)算出總的起飛重量，當(dāng)多旋翼飛行器監(jiān)測(cè)到的各機(jī)臂累加的輸出功率大于設(shè)置功率時(shí)，即為超載，此時(shí)通過監(jiān)控裝置的蜂鳴器報(bào)警。還可以實(shí)現(xiàn)全程記錄各傳感器及飛行控制系統(tǒng)各輸入輸出通道的狀態(tài)值。

工作原理：多旋翼無人機(jī)的有效載荷有各機(jī)臂電機(jī)的轉(zhuǎn)速和螺旋槳決定，通過實(shí)際計(jì)算和測(cè)量可得到多旋翼無人機(jī)有效載荷與電機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)臂的工作電流、電壓的關(guān)系曲線。通過在多旋翼無人機(jī)的各個(gè)機(jī)臂安裝轉(zhuǎn)速計(jì)、電流計(jì)和電壓計(jì)，測(cè)定各機(jī)臂的實(shí)際工作狀態(tài)，可得到多旋翼無人機(jī)的實(shí)際輸出功率和載荷，通過實(shí)際監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)與飛行控制系統(tǒng)規(guī)劃的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比即可知道多旋翼無人機(jī)是否在正常的工作范圍內(nèi)。同時(shí)，本發(fā)明所述一種多旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置同時(shí)讀取多旋翼無人機(jī)各控制通道的輸出狀態(tài)、飛行控制系統(tǒng)的目標(biāo)控制狀態(tài)數(shù)據(jù)、gps數(shù)據(jù)、imu姿態(tài)數(shù)據(jù)、高度計(jì)數(shù)據(jù)，并與實(shí)際檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而相對(duì)獨(dú)立地監(jiān)測(cè)到無人直升機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)，并通過一定監(jiān)控策略使用聲音或直接在控制界面上顯示其實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和監(jiān)測(cè)到故障時(shí)自動(dòng)報(bào)警。

本發(fā)明通過在多旋翼無人機(jī)機(jī)臂上安裝轉(zhuǎn)速計(jì)、電流計(jì)、電壓計(jì)、讀取多旋翼無人機(jī)各控制通道的輸出狀態(tài)、飛行控制系統(tǒng)的目標(biāo)控制狀態(tài)數(shù)據(jù)、gps數(shù)據(jù)、imu姿態(tài)數(shù)據(jù)、高度計(jì)數(shù)據(jù)，并與實(shí)際檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而相對(duì)獨(dú)立地監(jiān)測(cè)到多旋翼無人機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)，并通過一定監(jiān)控策略使用聲音或直接在控制界面上顯示其實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和監(jiān)測(cè)到故障時(shí)自動(dòng)報(bào)警。

1、本發(fā)明提供的一種多旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，可不依賴于飛行控制系統(tǒng)本身的工作狀態(tài)來監(jiān)控多旋翼飛行器的實(shí)際工作情況。

2、本發(fā)明提供的一種多旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，通過在各機(jī)臂安裝轉(zhuǎn)速計(jì)、電壓計(jì)、電流計(jì)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多旋翼無人機(jī)的有效功率輸出狀態(tài)，通過與計(jì)算和實(shí)測(cè)得到的轉(zhuǎn)速、電流、電壓關(guān)系函數(shù)對(duì)比，從而監(jiān)測(cè)到多旋翼無人機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)是否處于合理范圍內(nèi)。

3、本發(fā)明提供的一種多旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，通過讀取多旋翼無人機(jī)各控制通道輸出的控制參數(shù)、飛行控制系統(tǒng)的目標(biāo)控制狀態(tài)數(shù)據(jù)、gps數(shù)據(jù)、imu姿態(tài)數(shù)據(jù)、高度計(jì)數(shù)據(jù)，并與飛行控制系統(tǒng)的目標(biāo)控制參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和記錄多旋翼無人機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)的功能。

4、本發(fā)明提供的一種多旋翼無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，通過一定監(jiān)控策略使用聲音或直接在控制界面上顯示其實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和監(jiān)測(cè)到故障時(shí)自動(dòng)報(bào)警。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。