本發(fā)明涉及無人機控制技術(shù)，具體地指一種無人機避險飛行數(shù)據(jù)記錄裝置及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代飛機上都有一個標準的記錄設備，稱為黑匣子。通過黑匣子人們可以解析出飛機在整個飛行過程中的飛行數(shù)據(jù)，根據(jù)黑匣子記錄的飛行數(shù)據(jù)可以預先排除飛機隱患，避免事故發(fā)生，一旦發(fā)生事故，也可以通過黑匣子記錄的飛行數(shù)據(jù)分析事故原因。

現(xiàn)有的黑匣子大多是用于載人機，雖然有些可用于無人機，但由于現(xiàn)有的黑匣子體積和重量較大，且占用飛機自動駕駛系統(tǒng)的資源，不適合中小型無人機使用。

無人機在空中作業(yè)時，面臨著山脈、建筑物、樹木、輸電線路等有形障礙物的安全威脅，以及禁飛區(qū)、危險區(qū)等無形障礙的約束。如果躲避不及就會發(fā)生墜機事件、產(chǎn)生安全隱患，甚至對操作者或者他人造成傷害；同時也會造成一定的經(jīng)濟損失。對于有形障礙物，現(xiàn)有技術(shù)中已存在較完善的解決方案，無人機能夠進行自動避讓。但對于禁飛區(qū)、危險區(qū)等無形障礙，現(xiàn)有的無人機還無法提前識別這些區(qū)域而進行避讓，從而造成無人機的工作效率的降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能具備自動避險，規(guī)避禁飛區(qū)域的無人機避險飛行數(shù)據(jù)記錄裝置及方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種無人機避險飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，包括無人機本體，所述無人機本體內(nèi)設置有黑匣子，其特征在于：所述黑匣子內(nèi)設有與主控芯片連接的陀螺儀、加速度傳感器、地磁傳感器、氣壓溫度傳感器、控制信號接口和GPS接口；控制信號接口經(jīng)轉(zhuǎn)換器與主控芯片連接；主控芯片與存儲元件和無線信號發(fā)射芯片連接；外殼內(nèi)設有電源；陀螺儀、加速度傳感器和地磁傳感器分別為三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸地磁傳感器；

所述主控芯片內(nèi)設置有判斷單元、預警單元以及強制執(zhí)行單元，所述判斷單元用于根據(jù)所述GPS接口無人機本體的位置信息判斷無人機本體是否進入預警區(qū)域或禁飛區(qū)域，進一步計算該無人機本體進入預警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離，并判斷該距離是否大于預設距離，如果無人機本體進入預警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離不大于所述預設距離，則由預警單元向所述控制信號接口輸出返航指令，根據(jù)所述返航指令控制無人機本體按存儲元件記錄的當前飛行路線返回，如果無人機進入預警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離大于所述預設距離，則由強制執(zhí)行單元輸出禁飛指令，根據(jù)所述禁飛指令控制無人機降落。

進一步地，所述主控芯片為32位單片機。

進一步地，所述存儲元件為Micro SD存儲卡。

進一步地，所述轉(zhuǎn)換器為由八位單片機構(gòu)成的并行信號轉(zhuǎn)串行信號轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明還提供了運用上述裝置的方法，該方法采用功耗較小的元器件構(gòu)成獨立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，并通過獨立的可充電電源為飛行數(shù)據(jù)記錄裝置提供電源，以實現(xiàn)不占用現(xiàn)有無人機自駕系統(tǒng)資源的目的；獨立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置中自帶感應裝置、主控芯片、儲存和發(fā)射裝置，以實現(xiàn)不影響無人機固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議的目的；獨立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置通過三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器感應無人機的三維角速度信號和三維加速度信號，通過主控芯片按捷聯(lián)慣導算法解算出無人機的三維姿態(tài)信息；主控芯片根據(jù)三軸地磁傳感器、GPS衛(wèi)星定位裝置和氣壓溫度傳感器感應無人機的地理和位置信息對解算出的無人機三維姿態(tài)信息進行修正獲得具有高可信度的三維姿態(tài)信息；同時，主控芯片將從無人機自駕儀讀取到控制信號根據(jù)時間對應關(guān)系與具有高可信度的三維姿態(tài)信息一一對應的寫入存儲元件。

進一步地，所述地理和位置信息是指無人機所處位置的經(jīng)緯度信息和高度信息。

進一步地，所述主控芯片具有飛行狀態(tài)判斷功能，通過嵌入主控芯片內(nèi)的正常飛行程序與無人機實際飛行姿態(tài)比較判斷無人機是否處于正常飛行狀態(tài)，當檢測出非正常飛行狀態(tài)時，觸發(fā)無線發(fā)射芯片發(fā)射固定頻率的求救搜索信號。

本發(fā)明構(gòu)成，獨立于無人機自駕系統(tǒng)的一套完整的電路系統(tǒng)，由自帶的傳感器設備數(shù)據(jù)進行姿態(tài)解算，不占用自駕儀的計算資源，也不涉及無人機固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議等問題，不會對現(xiàn)有無人機自駕系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成影響，因此也不會影響飛行控制性能；輔以配備一套自動規(guī)避系統(tǒng)，有良好的適用性和較高的使用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明設備運行程序流程圖；

圖3為本發(fā)明自動避險流程示意圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1-主控芯片，1a-判斷單元，1b-預警單元，1c-強制執(zhí)行單元，2-無線信號發(fā)射芯片，3-氣壓溫度傳感器，4-地磁傳感器，5-加速度傳感器，6-陀螺儀，7-存儲元件，8-轉(zhuǎn)換器，9-控制信號接口，10-GPS接口，11-電源。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種無人機避險飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，包括無人機本體，無人機本體內(nèi)設置有黑匣子，黑匣子內(nèi)設有與主控芯片1連接的陀螺儀6、加速度傳感器5、地磁傳感器4、氣壓溫度傳感器3、控制信號接口9和GPS接口10；控制信號接口9經(jīng)轉(zhuǎn)換器8與主控芯片1連接；主控芯片1與存儲元件7和無線信號發(fā)射芯片2連接；外殼內(nèi)設有電源11；陀螺儀6、加速度傳感器5和地磁傳感器4分別為三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸地磁傳感器；

如圖3所示，主控芯片1內(nèi)設置有判斷單元1a、預警單元1b以及強制執(zhí)行單元1c，判斷單元1a用于根據(jù)GPS接口10無人機本體的位置信息判斷無人機本體是否進入預警區(qū)域或禁飛區(qū)域，進一步計算該無人機本體進入預警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離，并判斷該距離是否大于預設距離，如果無人機本體進入預警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離不大于預設距離，則由預警單元1b向控制信號接口9輸出返航指令，根據(jù)返航指令控制無人機本體按存儲元件7記錄的當前飛行路線返回，如果無人機進入預警區(qū)域或禁飛區(qū)域的距離大于預設距離，則由強制執(zhí)行單元1c輸出禁飛指令，根據(jù)禁飛指令控制無人機降落。

主控芯片1為32位單片機。存儲元件7為Micro SD存儲卡。轉(zhuǎn)換器8為由八位單片機構(gòu)成的并行信號轉(zhuǎn)串行信號轉(zhuǎn)換器。

如圖2所示，無人機避險飛行數(shù)據(jù)的記錄方法，該方法采用功耗較小的元器件構(gòu)成獨立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，并通過獨立的可充電電源為飛行數(shù)據(jù)記錄裝置提供電源，以實現(xiàn)不占用現(xiàn)有無人機自駕系統(tǒng)資源的目的；獨立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置中自帶感應裝置、主控芯片、儲存和發(fā)射裝置，以實現(xiàn)不影響無人機固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議的目的；獨立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置通過三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器感應無人機的三維角速度信號和三維加速度信號，通過主控芯片按捷聯(lián)慣導算法解算出無人機的三維姿態(tài)信息；主控芯片根據(jù)三軸地磁傳感器、GPS衛(wèi)星定位裝置和氣壓溫度傳感器感應無人機的地理和位置信息對解算出的無人機三維姿態(tài)信息進行修正獲得具有高可信度的三維姿態(tài)信息；同時，主控芯片將從無人機自駕儀讀取到控制信號根據(jù)時間對應關(guān)系與具有高可信度的三維姿態(tài)信息一一對應的寫入存儲元件7。

地理和位置信息是指無人機所處位置的經(jīng)緯度信息和高度信息。

主控芯片具有飛行狀態(tài)判斷功能，通過嵌入主控芯片內(nèi)的正常飛行程序與無人機實際飛行姿態(tài)比較判斷無人機是否處于正常飛行狀態(tài)，當檢測出非正常飛行狀態(tài)時，觸發(fā)無線發(fā)射芯片發(fā)射固定頻率的求救搜索信號。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例，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)。