本發(fā)明屬于無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種旋翼無人機。

背景技術(shù)：

近年來，無人機在民用方面的應(yīng)用越來越多，各國在無人機的民用方面逐漸開放。無人機已經(jīng)廣泛應(yīng)用于公共安全、應(yīng)急搜救、農(nóng)林、環(huán)保、交通、通信、氣象、影視航拍等多個領(lǐng)域，在消費級無人機已成為紅海的情況下，專業(yè)級無人機迎來了高速發(fā)展時期。

旋翼無人機作為一個載體，除了傳統(tǒng)的航拍領(lǐng)域外，在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用市場十分廣闊，可以搭載精密儀器，這對無人機的穩(wěn)定性、安全性等方面有較高的要求。無論是專業(yè)級無人機還是消費級無人機，安全性是未來無人機急需解決的重要課題。傳統(tǒng)的無人機在降落時或者飛行過程中，容易受到外界環(huán)境的干擾，也容易因機體本身的故障問題，造成無人機機體的非正常降落，造成機體損傷，甚至出現(xiàn)炸機事件，安全性差，使用成本增加。

公開號為cn106114836a的中國專利申請公開了一種用于園林灌溉的新型無人機,包括本體、灌溉機構(gòu)、設(shè)置在本體上方的飛行機構(gòu)和設(shè)置在本體下方的支撐機構(gòu)，所述本體上設(shè)有若干指示燈,該用于園林灌溉的新型無人機通過微型氣泵噴出向下的氣體，產(chǎn)生向上的沖量，減緩了無人機的降落速度，利用調(diào)節(jié)單元改變向上沖量的大小，改變無人機角度，使其保持平衡，確保無人機安全平穩(wěn)降落。由于通過機械調(diào)節(jié)無人機角度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)精度差，雖然改善了無人家降落的平穩(wěn)性問題，但平穩(wěn)性相對較差，仍然存在安全性問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、安全性高的旋翼無人機、其異常降落處理裝置及處理方法，通過噴氣的方式協(xié)助無人機降落，減少無人機異常降落時造成的機體損傷，提高無人機的安全性。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種無人機異常降落處理裝置，包括用于處理無人機異常狀況的異常處理單元和用于緩沖無人機降落的降落單元，所述異常處理單元包括處理器、與所述處理器連接的重力測量模塊以及與處理器連接的高度測量模塊，所述處理器用于接收重力測量模塊測量的重心位置異常信號以及高度測量模塊測量的無人機飛行高度信息；所述的降落單元與所述處理器連接，在處理器確定無人機異常時，處理器根據(jù)接收的無人機的飛行高度控制降落單元工作。

優(yōu)選的，所述降落單元包括氣孔分布于無人機機體不同方向的多個氣泵，所述氣泵的控制閥門與所述處理器連接。

進一步的，所述異常處理單元還包括用于對無人機所處環(huán)境實時建模的環(huán)境建模模塊，所述環(huán)境建模模塊與所述處理器連接，將無人機所處環(huán)境實時建立的環(huán)境模型傳送至處理器。

優(yōu)選的，所述環(huán)境建模模塊采用激光雷達進行環(huán)境建模。

進一步的，所述異常處理單元還包括用于無人機飛行過程中拍攝圖像并對圖像進行分析處理的圖像處理模塊，所述圖像處理模塊與所述處理器連接，將拍攝的圖像進行分析處理后獲取無人機的降落朝向，并無人機的降落朝向信息發(fā)送至所述處理器。

優(yōu)選的，所述圖像處理模塊采用攝相機拍攝無人機飛行過程中的圖像。

優(yōu)選的，所述的高度測量模塊采用超聲波進行高度測量。

為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種旋翼無人機，包括無人機本體，所述無人機本體上設(shè)有飛行控制器和用于測量無人機姿態(tài)狀態(tài)的慣性測量單元，所述慣性測量單元與所述飛行控制器連接，將測量的無人機飛行姿態(tài)信息傳送至飛行控制器，所述無人機本體上還設(shè)有上述無人機異常降落處理裝置，所述飛行控制器與所述處理器連接，所述飛行控制器將接收的無人機飛行姿態(tài)信息傳送至所述處理器。

優(yōu)選的，向下噴氣的氣泵分布在所述無人機機體的腳架上，向除向下噴氣外其他方向噴氣的氣泵分布在所述無人機機體的半圓形機殼上。

為了達到上述目的，本發(fā)明又提供了一種旋翼無人機的異常降落處理方法，其具體處理步驟如下：

s1：重力測量模塊實時測量旋翼無人機的重心位置變化；

s2：當(dāng)重心位置達到設(shè)定值，判斷旋翼無人機處于異常狀態(tài)，將異常狀態(tài)信息傳送至處理器，當(dāng)旋翼無人機處于非異常狀態(tài)時，執(zhí)行步驟s1，當(dāng)旋翼無人機處于異常狀態(tài)時，執(zhí)行步驟s3；

s3：圖像處理模塊根據(jù)拍攝的旋翼無人機飛行過程中的圖像初步判斷出旋翼無人機的降落朝向，將旋翼無人機的降落朝向信息傳送至處理器；

s4：環(huán)境建模模塊對旋翼無人機所述環(huán)境實時建模，判斷出旋翼無人機實時降落的姿態(tài)，將降落姿態(tài)信息傳送至處理器；

s5：慣性測量單元測量的旋翼無人機的飛行姿態(tài)信息傳送至飛行控制器，由飛行控制器傳送至處理器；

s6：處理器對接收的降落朝向信息、降落姿態(tài)信息和飛行姿態(tài)信息進行信息融合處理，判斷出旋翼無人機的降落朝向；

s7：處理器判斷接收的信息是否處于一致狀態(tài)，若信息全部或任意兩種一致，執(zhí)行步驟s9，若信息均不一致執(zhí)行步驟s8；

s8：旋翼無人機按照環(huán)境建模模塊實時建立的環(huán)境模型判斷出旋翼無人機的降落姿態(tài)；

s9：高度測量模塊測量旋翼無人機的飛行高度；

s10：處理器在飛行高度達到設(shè)定高度值時啟動降落朝向上的氣泵進行緩沖降落。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明提供的無人機異常降落處理裝置，在無人機出現(xiàn)異常狀況如：翻滾或者側(cè)翻時，處理器根據(jù)重力感應(yīng)模塊測量的重心位置變化判斷無人機處于異常狀態(tài)，根據(jù)高度測量模塊測量的高度啟動氣泵，產(chǎn)生反作用力，對無人機降落起到緩沖作用，減少無人機異常降落時造成的機體損傷，便于無人機及時發(fā)現(xiàn)異常情況，提高無人機的安全性。

(2)本發(fā)明提供的無人機異常降落處理裝置還設(shè)有環(huán)境建模模塊和圖像處理模塊，在無人機處于異常狀態(tài)時，能夠判斷出旋翼無人機實時降落的姿態(tài)和降落朝向，處理器將降落姿態(tài)和降落朝向信息融合，判斷無人機的降落朝向更準確，處理器根據(jù)降落姿態(tài)和降落朝向并結(jié)合高度測量模塊測量的高度控制氣泵產(chǎn)生反作用力，對降落起到緩沖的作用，還可以在無人機出現(xiàn)微小偏移時，修正其偏移方向。

(3)本發(fā)明提供的無人機異常降落處理裝置，在無人機出現(xiàn)異常情況時，可以獨立判斷出無人機的降落朝向等情況，及時啟動降落單元進行降落緩沖，有效地節(jié)省了無人機飛行控制器的運算空間。

(4)本發(fā)明提供的旋翼無人機，采用獨立工作的異常降落處理裝置，對重心位置變化、降落姿態(tài)、降落朝向和飛行姿態(tài)信息進行融合處理，準確判斷出無人機的降落朝向，及時啟動降落單元產(chǎn)生反作用力進行緩沖，有效減少無人機異常降落時造成的機體損傷，降低了使用成本。

(5)本發(fā)明提供的旋翼無人機異常降落處理方法，通過異常降落處理裝置的處理器融合無人機的重心位置變化、降落姿態(tài)、降落朝向和飛行姿態(tài)信息，準確判斷出無人機的降落朝向，根據(jù)測量的飛行高度實時啟動降落單元產(chǎn)生反作用力進行緩沖，能夠有效減少無人機異常降落時造成的機體損傷，降低了使用成本，提高無人機的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例所述無人機異常降落處理裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明實施例所述旋翼無人機出現(xiàn)異常情況時的控制原理框圖。

圖3為本發(fā)明實施例所述旋翼無人機的結(jié)構(gòu)簡圖。

圖4為本發(fā)明實施例所述旋翼無人機的異常降落處理方法的流程圖。

1、處理器，2、重力測量模塊，3、高度測量模塊，4、環(huán)境建模模塊，5、圖像處理模塊，6、氣泵，7、無人機機體，71、腳架，72、機殼，73，儲氣罐，8、飛行控制器，9、慣性測量單元，10、異常處理單元。

具體實施方式

下面，通過示例性的實施方式對本發(fā)明進行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒有進一步敘述的情況下，一個實施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其他實施方式中。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

無人機在降落或飛行過程中，容易受到外界環(huán)境的干擾，也容易因為機體本身的故障，導(dǎo)致無人機異常降落，造成機體損傷，甚至出現(xiàn)炸機事件，增加了使用成本。

為了解決上述問題，參見圖1，本發(fā)明實施例提供了一種無人機異常降落處理裝置，包括用于處理無人機異常狀況的異常處理單元和用于緩沖無人機降落的降落單元，所述異常處理單元包括處理器1、與所述單片1機連接的重力測量模塊2以及與處理器1連接的高度測量模塊3，所述處理器1用于接收重力測量模塊2測量的重心位置異常信號以及高度測量模塊3測量的無人機飛行高度信息；所述的降落單元與所述處理器1連接，在處理器1確定無人機異常時，處理器1根據(jù)接收的無人機的飛行高度控制降落單元工作。

為了使無人機在出現(xiàn)異常降落時能夠得到緩沖，減少降落時造成的機體損傷，對上述無人機異常降落處理裝置進行優(yōu)選設(shè)計，所述降落單元包括氣孔分布于無人機機體不同方向的多個氣泵6，所述氣泵6的控制閥門與所述處理器1連接。當(dāng)重力測量模塊測量的重心位置異常時，處理器通過控制降落方向上氣泵工作，產(chǎn)生反作用力，對無人機降落起到緩沖作用，處理器通過控制閥門開啟的大小來控制氣泵的出氣量，從而控制氣泵產(chǎn)生大小不同的作用力。進一步地說明，處理器可以控制多個氣泵同時工作，使不同方向氣泵均產(chǎn)生反作用力，通過控制氣泵的控制閥門大小，使不同方向氣泵產(chǎn)生的反作用力大小不同，從而調(diào)整飛機的飛行姿態(tài)，對無人機的微小偏移進行修正。

繼續(xù)參見圖1，為了判斷無人機異常降落時無人機的降落姿態(tài)，對上述無人機異常降落處理裝置進一步設(shè)計，所述異常處理單元還包括用于對無人機所處環(huán)境實時建模的環(huán)境建模模塊4，所述環(huán)境建模模塊4與所述處理器1連接，將無人機所處環(huán)境實時建立的環(huán)境模型傳送至處理器。通過環(huán)境建模模塊對無人機所述環(huán)境進行實時建模，判斷出無人機降落的實時姿態(tài)，處理器根據(jù)降落姿態(tài)確定無人機的降落朝向，從而控制相應(yīng)方向的氣泵工作，產(chǎn)生反作用力，對無人機降落起到緩沖作用。作為優(yōu)選設(shè)計，所述環(huán)境建模模塊采用激光雷達進行環(huán)境建模，通過激光雷達進行環(huán)境建模，環(huán)境信息采集速度快，采集區(qū)域范圍廣，能夠?qū)崟r獲取無人機所處的環(huán)境信息，及時獲取降落姿態(tài)。

繼續(xù)參見圖1，為了判斷無人機異常降落時無人機的降落朝向，對上述無人機異常降落處理裝置進一步設(shè)計，所述異常處理單元還包括用于無人機飛行過程中拍攝圖像并對圖像進行分析處理的圖像處理模塊5，所述圖像處理模塊與所述處理器連接，將拍攝的圖像進行分析處理后獲取無人機的降落朝向，并無人機的降落朝向信息發(fā)送至所述處理器。作為優(yōu)選設(shè)計，所述圖像處理模塊采用攝相機拍攝無人機飛行過程中的圖像。在判斷無人機的降落朝向時，可以通過圖像中天空與大地的顏色來區(qū)分降落朝向。

作為上述無人機異常降落處理裝置的優(yōu)選設(shè)計，所述的高度測量模塊采用超聲波進行高度測量。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，本發(fā)明所述無人機異常降落處理裝置利用超聲波實時測量無人機飛行高度，測量速度快、方便、計算簡單、易于做到實時控制。處理器能夠根據(jù)實時獲取的無人機飛行高度實時啟動氣泵工作，防止過早啟動氣泵造成氣體浪費，降低緩沖效果。

本發(fā)明上述無人機異常降落處理裝置在無人機出現(xiàn)異常情況時，可以獨立判斷出無人機的降落朝向等情況，及時啟動降落單元進行降落緩沖，防止無人機在重力作用下下降速度過快造成機體損傷，有效減少無人機異常降落時造成的機體損傷。

參見圖2、圖3，為了達到上述目的，本發(fā)明實施例還提供了一種旋翼無人機，包括無人機本體7，所述無人機本體7上設(shè)有飛行控制器8和用于測量無人機姿態(tài)狀態(tài)的慣性測量單元9，所述慣性測量單元9與所述飛行控制器8連接，將測量的無人機飛行姿態(tài)信息傳送至飛行控制器8，所述無人機本體7上還設(shè)有上述無人機異常降落處理裝置，所述飛行控制器8與所述處理器1連接，所述飛行控制器7將接收的無人機飛行姿態(tài)信息傳送至所述處理器1。

繼續(xù)參見圖3，向下噴氣的氣泵分布在所述無人機機體7的腳架71上，向除向下噴氣外其他方向噴氣的氣泵分布在所述無人機機體7的半圓形機殼72上。

繼續(xù)參見圖3，在上述旋翼無人機的一優(yōu)選設(shè)計中，所述氣泵采用儲氣式氣泵，由于無人機機體7攜帶儲氣罐73，所述氣泵與所述儲氣罐73連接，在氣泵工作時，儲氣罐為氣泵提供氣體來源。

在上述旋翼無人機的另一優(yōu)選設(shè)計中，所述氣泵采用低電磁干擾型的微型真空泵，防止微型真空泵工作時產(chǎn)生的雜波對無人機機體的電子元器件產(chǎn)生干擾，保證電路的正常工作。作為替代方式，還可以采用其他類型的氣泵。

本發(fā)明上述旋翼無人機，采用的無人機異常降落處理裝置，在無人機出現(xiàn)異常情況時，無人機異常降落處理裝置可以獨立判斷出無人機的降落朝向等情況，還可以結(jié)合無人機自帶的慣性測量單元，將無人機飛行姿態(tài)信息與無人機異常降落處理裝置測量的重力位置信息、降落姿態(tài)信息、降落朝向信息進行融合，準確判斷出無人機的降落朝向，及時啟動降落單元進行降落緩沖，減少無人機異常降落時造成的機體損傷。本發(fā)明所述處理器可選獨立于飛行控制用的處理器，這樣能夠保證在飛控出現(xiàn)問題時候仍能夠進行判斷并進行處理(因為飛機意外降落往往是飛控發(fā)生問題)，提高可靠性；也可以和飛控的處理器進行復(fù)用。

參見圖4，為了達到上述目的，本發(fā)明實施例又提供了一種旋翼無人機的異常降落處理方法，其具體處理步驟如下：

s1：重力測量模塊實時測量旋翼無人機的重心位置變化；

s2：當(dāng)重心位置達到設(shè)定值，判斷旋翼無人機處于異常狀態(tài)，將異常狀態(tài)信息傳送至處理器，當(dāng)旋翼無人機處于非異常狀態(tài)時，執(zhí)行步驟s1，當(dāng)旋翼無人機處于異常狀態(tài)時，執(zhí)行步驟s3；

s3：圖像處理模塊根據(jù)拍攝的旋翼無人機飛行過程中的圖像初步判斷出旋翼無人機的降落朝向，將旋翼無人機的降落朝向信息傳送至處理器；

s4：環(huán)境建模模塊對旋翼無人機所述環(huán)境實時建模，判斷出旋翼無人機實時降落的姿態(tài)，將降落姿態(tài)信息傳送至處理器；

s5：慣性測量單元測量的旋翼無人機的飛行姿態(tài)信息傳送至飛行控制器，由飛行控制器傳送至處理器；

s6：處理器對接收的降落朝向信息、降落姿態(tài)信息和飛行姿態(tài)信息進行信息融合處理，判斷出旋翼無人機的降落朝向；

s7：處理器判斷接收的信息是否處于一致狀態(tài)，若信息全部或任意兩種一致，執(zhí)行步驟s9，若信息均不一致執(zhí)行步驟s8；

s8：旋翼無人機按照環(huán)境建模模塊實時建立的環(huán)境模型判斷出旋翼無人機的降落姿態(tài)；

s9：高度測量模塊測量旋翼無人機的飛行高度；

s10：處理器在飛行高度達到設(shè)定高度值時啟動降落朝向上的氣泵進行緩沖降落。

上述步驟s3、s4、s5順序可以任意互換。

上述步驟s7中，若任意兩種信息一致時，融合信息一致的兩種信息，判斷出旋翼無人機的降落朝向，然后執(zhí)行步驟s9。

上述步驟s7中，任意兩種信息一致時，另外一種信息存在兩種狀態(tài)，一種為異常狀態(tài)，即采集信息的模塊工作異常，無法采集信息或采集的信息出錯；一種為正常狀態(tài)，即采集信息的模塊正常工作，采集的信息正常。

本發(fā)明上述旋翼無人機異常降落處理方法，在無人機出現(xiàn)異常情況時，通過處理器融合無人機的重心位置變化、降落姿態(tài)、降落朝向和飛行姿態(tài)信息，準確判斷出無人機的降落朝向，根據(jù)測量的飛行高度實時啟動降落單元產(chǎn)生反作用力進行緩沖，能夠有效減少無人機異常降落時造成的機體損傷，降低了使用成本，提高無人機的安全性。

在本發(fā)明上述實施例所述無人機異常降落處理裝置、旋翼無人機以及旋翼無人機的異常降落處理方法中，作為優(yōu)選設(shè)計，所述處理器采用單片機。作為替代方式，還可以采用其他類型的處理器，例如：微處理器及相應(yīng)的存儲裝置和接口等。

上述實施例用來解釋本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。