CN114326820A - 一种无人机飞行监控方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机飞行监控方法及***，包括了地面控制端发送无人机控制指令给飞机控制端、飞机控制端接收无人机控制指令并执行、飞机控制端采集无人机状态参数信息并发送给地面控制端和地面控制端接收无人机状态参数信息进行存储与显示；无人机飞行监控***包括：地面控制端单元、传输单元、飞机控制端单元；通过利用地面控制端来实现对无人机的实时在线控制，同时无人机将对自身的状态信息实时上传，并在地面控制端上进行显示，无人机的控制操作简单，并且对无人机的状态信息能够实时掌控以便能够及时准确地做出反应。

Description

一种无人机飞行监控方法及***

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机飞行监控方法及***。

背景技术

随着近年来航空技术与机电技术的飞速发展，小型无人机***以其重量轻、体积小、成本低、易于操作等特点，在越来越多的领域得到了广泛应用，并且在2l世纪前年有加速发展的趋势。地面监控***是保证小型无人机安全飞行的一个重要***，它兼具监控飞行数据和控制小型无人机飞行的功能，是采集分析飞行数据、验证评价飞行效果的重要手段。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一提供一种无人机飞行监控方法，本发明的目的之二提供一种于无人机飞行监控***，本发明所提供的***及方法在处理试飞数据时能够快速、准确并且高效地对试飞数据进行处理，提高数据处理的效率和质量。

本发明关于技术问题解决方案：

一种无人机飞行监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、地面控制端发送无人机控制指令；

S2、飞机控制端接收所述无人机控制指令并执行；

S3、飞机控制端采集无人机状态参数信息并发送给地面控制端；

S4、地面控制端接收无人机状态参数信息进行存储与显示。

进一步限定，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、飞机控制端接收所述无人机控制指令；

S22、飞机控制端根据所述无人机控制指令执行对应动作。

进一步限定，所述无人机控制指令包括飞行模式切换指令、飞行参数调节指令、飞行姿态调整指令及飞行位置控制指令；

所述步骤S22具体包括以下步骤：

S221、根据所述飞行模式切换指令，切换无人机飞行模式；

S222、根据飞行参数调节指令，确定无人机目标航点和目标航线，调节无人机航线状态；

S223、根据飞行姿态调整指令，调节无人机飞行滚转角、无人机飞行俯仰角和无人机飞行航向角；

S224、根据飞行位置控制指令，调节无人机飞行高度、无人机飞行速度及无人机位置。

进一步限定，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、飞机控制端采集无人机实时状态参数得到无人机状态参数信息；

S32、飞机控制端发送所述无人机状态参数信息至地面控制端。

进一步限定，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41、地面控制端接收无人机状态参数信息进行存储，所述无人机状态参数信息包括无人机偏航角、无人机飞行模式警告、无人机飞行高度、无人机飞行速度、无人机飞行俯仰角、无人机飞行滚转角、无人机飞行航向角、无人机飞行姿态、无人机位置信息和无人机状态信息；

S42、将步骤S41所述无人机状态参数信息中的无人机偏航角和无人机飞行模式警告进行显示；

S43、将步骤S41所述无人机状态参数信息中的无人机飞行高度、无人机飞行速度、无人机飞行俯仰角、无人机飞行滚转角、无人机飞行航向角进行显示；

S44、将步骤S41所述无人机状态参数信息中的无人机飞行姿态、无人机位置信息和无人机状态信息进行显示。

一种无人机飞行监控***，其特征在于，包括：

地面控制端单元，用于发送无人机控制指令，接收无人机状态参数信息并存储，显示无人机状态参数信息；

传输单元，用于传输无人机控制指令和无人机状态参数信息；

飞机控制端单元，用于接收无人机控制指令并执行，采集无人机状态参数信息并通过传输单元发送给地面控制端单元。

进一步限定，所述飞机控制端单元包括：

数据采集模块，用于采集无人机实时状态参数得到无人机状态参数信息；

数据上传模块，用于将得到的无人机状态参数信息发送给传输单元；

指令接收模块，用于接收地面通过传输单元上传的无人机控制指令；

指令执行模块，用于根据无人机控制指令执行对应的动作。

进一步限定，所述传输单元包括：

第一封包模块，用于将无人机控制指令通过数据打包得到指令数据帧；

第一解包模块，用于将指令数据帧进行解包得到对应的无人机控制指令；

第二封包模块，用于将无人机状态参数信息通过数据打包得到参数数据帧；

第二解包模块，用于将参数数据帧进行解包得到对应的无人机状态参数信息；

链路传输模块，用于对指令数据帧和参数数据帧进行传输。

进一步限定，所述地面控制端单元包括：

控制模块，用于根据需要发送对应的无人机控制指令；

显示模块，用于接收解包后的无人机状态参数信息并进行存储和显示。

进一步限定，所述控制模块包括：

飞行模式切换子模块，用于发送飞行模式切换指令，实现对无人机飞行模式的切换；

飞行参数调节子模块，用于发送飞行参数调节指令，实现对无人机目标航点和目标航线的确定，实现对无人机航线的修改；

飞行姿态调整子模块，用于发送飞行姿态调整指令，实现对无人机飞行滚转角、无人机飞行俯仰角和无人机飞行航向角的调节；

飞行位置控制子模块，用于发送飞行位置控制指令，实现对无人机飞行高度、无人机飞行速度和无人机位置进行调节；

所述显示模块包括：

存储子模块，用于将接收到的无人机状态参数信息进行存储，用于在进行回放时提供对应时间的无人机状态参数信息；

飞行姿态显示子模块，用于根据无人机状态参数信息中的无人机偏航角和无人机飞行模式警告进行显示；

仪表显示子模块，用于根据无人机状态参数信息中的无人机飞行高度、无人机飞行速度、无人机飞行俯仰角、无人机飞行滚转角、无人机飞行航向角；

遥测数据显示子模块，用于根据无人机状态参数信息中的无人机飞行姿态、无人机位置信息和无人机状态信息进行显示。

本发明的有益效果在于：

1、通过利用地面控制端来实现对无人机的实时在线控制，同时无人机将的自身的状态信息实时地上传并在地面控制端上进行显示，无人机的控制操作简单，并且对无人机的状态信息能够实时掌控以便能够及时准确地做出反应。

2、地面控制端将指定的无人机控制指令数据通过按照对应的协议对数据打包形成特定的数据帧上传到飞机控制端的无人机上，方便传输，提高了解析效率，保证数据不失真，也提高了数据的安全性，实现数据的保密传输。

附图说明

图1为本发明实施例1的方法步骤图；

图2为本发明实施例1中步骤S22的具体示意图；

图3为本发明实施例1中步骤S4的的具体示意图；

图4为本发明实施例2的***整体示意图；

图5为本发明实施例2的***具体示意图；

图6为本发明实施例3的***具体示意图；

图7为本发明实施例4的***整体示意图；

图8为本发明实施例4的***具体示意图；

图9为本发明实施例5的***具体示意图。

具体实施方式

实施例1

参考图1～3，本实施例提供一种无人机飞行监控方法，包括以下步骤：

S1、地面控制端发送无人机控制指令；

S2、飞机控制端接收所述无人机控制指令并执行；

S3、飞机控制端采集无人机状态参数信息并发送给地面控制端；

S4、地面控制端接收无人机状态参数信息进行存储与显示。

具体的，步骤S2包括以下步骤：

S21、飞机控制端接收所述无人机控制指令；

S22、飞机控制端根据所述无人机控制指令执行对应动作；

具体的，无人机控制指令包括飞行模式切换指令、飞行参数调节指令、飞行姿态调整指令及飞行位置控制指令，步骤S22包括以下步骤：

S221、根据所述飞行模式切换指令，切换无人机飞行模式；

S222、根据飞行参数调节指令，确定无人机目标航点和目标航线，调节无人机航线状态；

S223、根据飞行姿态调整指令，调节无人机飞行滚转角、无人机飞行俯仰角和无人机飞行航向角；

S224、根据飞行位置控制指令，调节无人机飞行高度、无人机飞行速度及无人机位置。

具体的，步骤S3包括以下步骤：

S31、飞机控制端采集无人机实时状态参数得到无人机状态参数信息；

S32、飞机控制端发送所述无人机状态参数信息至地面控制端。

具体的，步骤S4包括以下步骤：

S41、地面控制端接收无人机状态参数信息进行存储，所述无人机状态参数信息包括无人机偏航角、无人机飞行模式警告、无人机飞行高度、无人机飞行速度、无人机飞行俯仰角、无人机飞行滚转角、无人机飞行航向角、无人机飞行姿态、无人机位置信息和无人机状态信息；

S42、将步骤S41所述无人机状态参数信息中的无人机偏航角和无人机飞行模式警告进行显示；

S43、将步骤S41所述无人机状态参数信息中的无人机飞行高度、无人机飞行速度、无人机飞行俯仰角、无人机飞行滚转角、无人机飞行航向角进行显示；

S44、将步骤S41所述无人机状态参数信息中的无人机飞行姿态、无人机位置信息和无人机状态信息进行显示。

特别的，步骤S42～S44不局限于其步骤顺序，即步骤S42～S44的显示次序可以根据需要进行调节，同理，无人机状态参数信息同样可以同时显示。

实施例2

参考图4和图5，一种无人机飞行监控***，包括：

地面控制端单元，用于发送无人机控制指令，用于接收无人机状态参数信息并存储，用于显示无人机状态参数信息；

在使用时，操作人员通过在地面上搭设安装地面控制端，来实现对无人机的实时控制，例如可以控制无人机飞行模式之间的切换、飞行参数的实时调节、飞行姿态的实时调整和飞行位置的实时控制，同时也能够实时地将无人机的实时状态信息，方便对无人机的控制和状态的掌控，从而简单方便地实现对无人机的控制。

传输单元，用于传输无人机控制指令和无人机状态参数信息；

在使用时，由于无人机的飞机控制端与地面控制的地面控制端之间的数据的传输和信号的传递可以选择为有线方式和/或无线方式，有线通常利用光纤进行传输，无线则利用无线收发传感器来进行传输。

飞机控制端单元，用于接收无人机控制指令并执行，用于采集无人机状态参数信息并通过传输单元发送给地面控制端单元；

具体的，其中，飞机控制端单元包括：

数据采集模块，用于采集无人机实时状态参数得到无人机状态参数信息；

在使用时，通常需要将无人机的各项状态参数信息发送给地面控制端进行显示，所以需要将无人机的实时状态参数进行统一的收集整理，无人机的状态参数主要包括有：飞行高度、飞行速度、飞行航向角、飞行俯仰角和飞行滚转角等信息，所有状态参数均在同一时间进行收集，避免参数显示延迟不一致导致对无人机控制的误判。

数据上传模块，用于将得到的无人机状态参数信息发送给传输单元；

在将无人机的状态参数统一收集后进行上传，上传给地面控制端进行显示，从而使得地面上的操作人员能够实时地掌握超视范围中无人机的飞行情况，从而能够实时地根据需要进行指令的调节控制。

指令接收模块，用于接收地面通过传输单元上传的无人机控制指令；

在使用时，飞机控制端需要对来自地面控制端的指令进行接收从而实现操作人员在地面控制超视范围的无人机，所以需要无人机能够及时准确地接收到地面控制端单元发送的无人机控制指令，通过在无人机上安装一个信号接收传感器作为指令接收模块来实现对地面控制端指令的接收。

指令执行模块，用于根据无人机控制指令执行对应的动作；

在使用时，例如地面控制端发出使无人机飞行速度增加的命令，则无人机在接收到该条控制指令后减小动力机构的输出，比如降低发动机的功率来降低无人机的飞行速度，从而实现对无人机飞行速度降低指令的执行。

实施例3

参考图6，与实施例2不同的是，一种无人机飞行监控***，其中传输单元包括：

第一封包模块，用于将无人机控制指令通过数据打包得到指令数据帧；

在使用时，地面控制端将指定的无人机控制指令数据通过按照对应的协议对数据打包形成特定的数据帧上传到飞机控制端的无人机上，方便传输，提高了解析效率，保证数据不失真，也提高了数据的安全性，实现数据的保密传输。

第一解包模块，用于将指令数据帧进行解包得到对应的无人机控制指令；

在使用时，无人机需要接收来自地面控制端发送的打包后的数据帧并执行，则需要将该指令帧进行解包，无人机根据解包后的无人机控制指令来执行对应的指令。

第二封包模块，用于将无人机状态参数信息通过数据打包得到参数数据帧；

第二解包模块，用于将参数数据帧进行解包得到对应的无人机状态参数信息；

在使用时，第二封包模块和第二解包模块的功能与作用跟第一封包模块和第一解包模块的功能与作用类似，不同的是，第二封包模块与第二解包模块用于无人机将采集达到的无人机飞行状态参数通过打包后传输给地面控制端，随后地面控制端解包后将无人机状态参数进行显示，从而准确高效低实现数据的传输。

链路传输模块，用于对指令数据帧和参数数据帧进行传输；

无人机传输方式根据需要可以选择不同的传输方式，对于系留无人机通常会优选光纤链路进行传输，但是为了避免光纤链路损坏影响通信，所以还可以选择使用数传链路作为备用传输方式，所以在使用时，优先选用光纤链路传输，在日常的工作时，无人机每秒都会通过光纤链路发送心跳包给地面控制端，同样地面的控制端每秒也都会将心跳包通过光纤发送给无人机，以此来确保光纤处于正常状态，当光纤链路损坏后，地面控制端与无人机同时自动选择数传链路进行传输，传输方式自动转换的实现方式采用现有方式，例如通过继电器来实现在不能接收到心跳包后接通数传链路进行传输，数传链路比如选为无线传输，从而确保在数据传输的高效稳定。

实施例4

参考图7和图8，与实施例3不同的是，一种无人机飞行监控***，地面控制端单元包括：

控制模块，用于根据需要发送对应的无人机控制指令；

其中，控制模块包括：

飞行模式切换子模块，用于发送飞行模式切换指令，实现对无人机飞行模式的切换；

在使用时，通过地面控制端来控制无人机起飞、悬停、降落、返航和/或紧急降落等动作，一键式的飞行模式切换可以快速实现对无人机的飞行进行控制改变，操作简单方便。

飞行参数调节子模块，用于发送飞行参数调节指令，实现对无人机目标航点和目标航线的确定，实现对无人机航线的修改；

在使用时，需要无人机飞行至设定的目标航点，或者沿着设定的目标航线进行飞行，或或在无人机飞行过程中对航线或者航点进行修改，从而实现通过地面控制端能够根据需求改变无人机的飞行路线的参数调节，通常会利用无人机自身搭载的高精度定位传感器来获取无人机的地理位置，同时根据无人机的地理位置来控制无人机的飞行轨迹和目标。

飞行姿态调整子模块，用于发送飞行姿态调整指令，实现对无人机飞行滚转角、无人机飞行俯仰角和无人机飞行航向角的调节；

在使用时，无人机在飞行过程中，遇到不同的环境或者障碍，或者根据需要来调整无人机的机身姿态，例如无人机在爬升时会需要通过调节无人机的飞行仰角来实现无人机在飞行过程中的爬升，此时地面控制端发送俯角值大小，随后无人机在接收到对应指令后控制无人机前端动力输出增加，无人机后端的动力输出减小或者不变，则此时无人机的仰角变大，实现无人机爬升角度。

飞行位置控制子模块，用于发送飞行位置控制指令，实现对无人机飞行高度、无人机飞行速度和无人机位置进行调节；

在使用时，无人机的飞行通过地面控制端来进行调节，通过对无人机在飞行过程中来根据需要发送飞行高度调节指令和飞行速度调节指令，从而来控制无人机的飞行，用来发送飞行位置的调节指令，在定位信号被干扰情况下，例如GPS信号或者北斗卫星定位好被干扰，来监控无人机实时运动轨迹，地面控制端显示的轨迹与无人机实时运动趋势一致，满足使用需求。

显示模块，用于接收解包后的无人机状态参数信息并进行存储和显示；

在使用时，可以将从无人机上采集到的无人机状态参数信息进行存储，方便后续调阅查看，也方便后续将数据进行转移或导出，同时将实时接收到的数据进行显示。

实施例5

参考图9，与实施例4不同的是，一种无人机飞行监控***，其中显示模块包括：

存储子模块，用于将接收到的无人机状态参数信息进行存储，用于在进行回放时提供对应时间的无人机状态参数信息；

在使用时，地面控制端在将接收到的从无人机发送来的无人机状态参数信息后进行解包，随后将解包的数据上传进行显示的同时也进行存储，以便在后期查看往期无人机的实时飞行状态。

飞行姿态显示子模块，用于根据无人机状态参数信息中的无人机偏航角和无人机飞行模式警告进行显示；

在使用时，可以通过显示屏将有关无人机状态参数信息的数据进行显示，为了方便地面操作人员的观察，优选将各种数据进行划区显示，在飞行组态显示区主要显示的是无人机的偏航角、无人机飞行模式警告等内容，无人机飞行模式警告为飞行模式非RTK模式会进行声光报警进行提醒，例如显示红色进行提醒，正常状态下为绿色。

仪表显示子模块，用于根据无人机状态参数信息中的无人机飞行高度、无人机飞行速度、无人机飞行俯仰角、无人机飞行滚转角、无人机飞行航向角；

在使用时，可以利用仪表显示来简单明了地显示出无人机的飞翔高度、速度、俯仰角、滚转角和航向角等信息。

遥测数据显示子模块，用于根据无人机状态参数信息中的无人机飞行姿态、无人机位置信息和无人机状态信息进行显示；

在使用时，将无人机的飞行姿态、无人机位置信息和无人机状态信息进行显示，从而来判断无人机在不同模式下的状态。

Claims (10)

1.一种无人机飞行监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、地面控制端发送无人机控制指令；

S2、飞机控制端接收所述无人机控制指令并执行；

S3、飞机控制端采集无人机状态参数信息并发送给地面控制端；

S4、地面控制端接收无人机状态参数信息进行存储与显示。

2.根据权利要求1所述的无人机飞行监控方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、飞机控制端接收所述无人机控制指令；

S22、飞机控制端根据所述无人机控制指令执行对应动作。

3.根据权利要求2所述的无人机飞行监控方法，其特征在于，所述无人机控制指令包括飞行模式切换指令、飞行参数调节指令、飞行姿态调整指令及飞行位置控制指令；

所述步骤S22具体包括以下步骤：

S221、根据所述飞行模式切换指令，切换无人机飞行模式；

S222、根据飞行参数调节指令，确定无人机目标航点和目标航线，调节无人机航线状态；

S223、根据飞行姿态调整指令，调节无人机飞行滚转角、无人机飞行俯仰角和无人机飞行航向角；

S224、根据飞行位置控制指令，调节无人机飞行高度、无人机飞行速度及无人机位置。

4.根据权利要求1所述的无人机飞行监控方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、飞机控制端采集无人机实时状态参数得到无人机状态参数信息；

S32、飞机控制端发送所述无人机状态参数信息至地面控制端。

5.根据权利要求4所述的无人机飞行监控方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41、地面控制端接收无人机状态参数信息进行存储，所述无人机状态参数信息包括无人机偏航角、无人机飞行模式警告、无人机飞行高度、无人机飞行速度、无人机飞行俯仰角、无人机飞行滚转角、无人机飞行航向角、无人机飞行姿态、无人机位置信息和无人机状态信息；

S42、将步骤S41所述无人机状态参数信息中的无人机偏航角和无人机飞行模式警告进行显示；

S43、将步骤S41所述无人机状态参数信息中的无人机飞行高度、无人机飞行速度、无人机飞行俯仰角、无人机飞行滚转角和无人机飞行航向角进行显示；

S44、将步骤S41所述无人机状态参数信息中的无人机飞行姿态、无人机位置信息和无人机状态信息进行显示。

6.一种无人机飞行监控***，其特征在于，包括：

地面控制端单元，用于发送无人机控制指令，接收无人机状态参数信息并存储，显示无人机状态参数信息；

传输单元，用于传输无人机控制指令和无人机状态参数信息；

飞机控制端单元，用于接收无人机控制指令并执行，采集无人机状态参数信息并通过传输单元发送给地面控制端单元。

7.根据权利要求6所述的无人机飞行监控***，其特征在于，所述飞机控制端单元包括：

数据采集模块，用于采集无人机实时状态参数得到无人机状态参数信息；

数据上传模块，用于将得到的无人机状态参数信息发送给传输单元；

指令接收模块，用于接收地面通过传输单元上传的无人机控制指令；

指令执行模块，用于根据无人机控制指令执行对应的动作。

8.根据权利要求7所述的无人机飞行监控***，其特征在于，所述传输单元包括：

第一封包模块，用于将无人机控制指令通过数据打包得到指令数据帧；

第一解包模块，用于将指令数据帧进行解包得到对应的无人机控制指令；

第二封包模块，用于将无人机状态参数信息通过数据打包得到参数数据帧；

第二解包模块，用于将参数数据帧进行解包得到对应的无人机状态参数信息；

链路传输模块，用于对指令数据帧和参数数据帧进行传输。

9.根据权利要求8所述的无人机飞行监控***，其特征在于，所述地面控制端单元包括：

控制模块，用于根据需要发送对应的无人机控制指令；

显示模块，用于接收解包后的无人机状态参数信息并进行存储和显示。

10.根据权利要求9所述的无人机飞行监控***，其特征在于，所述控制模块包括：

飞行模式切换子模块，用于发送飞行模式切换指令，实现对无人机飞行模式的切换；

飞行参数调节子模块，用于发送飞行参数调节指令，实现对无人机目标航点和目标航线的确定，实现对无人机航线的修改；

飞行姿态调整子模块，用于发送飞行姿态调整指令，实现对无人机飞行滚转角、无人机飞行俯仰角和无人机飞行航向角的调节；

飞行位置控制子模块，用于发送飞行位置控制指令，实现对无人机飞行高度、无人机飞行速度和无人机位置进行调节；

所述显示模块包括：

存储子模块，用于将接收到的无人机状态参数信息进行存储，用于在进行回放时提供对应时间的无人机状态参数信息；

飞行姿态显示子模块，用于根据无人机状态参数信息中的无人机偏航角和无人机飞行模式警告进行显示；

仪表显示子模块，用于根据无人机状态参数信息中的无人机飞行高度、无人机飞行速度、无人机飞行俯仰角、无人机飞行滚转角、无人机飞行航向角；

遥测数据显示子模块，用于根据无人机状态参数信息中的无人机飞行姿态、无人机位置信息和无人机状态信息进行显示。

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