CN203876988U - 飞行器的保护控制***及飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种飞行器的保护控制***及飞行器，包括：飞行数据采集器、控制器，其中，控制器、飞行数据采集器设置在飞行器上，控制器与飞行数据采集器之间信号相连，控制器与为飞行器外设的保护装置信号相连；飞行数据采集器，将采集到的飞行器的飞行数据发送给控制器；控制器，基于飞行数据检测到飞行器处于回收状态后向所述保护装置发送回收触发信号；飞行数据采集器包括：信号接收模块和飞行传感器模块。采用本实用新型，可较为有效地避免飞行器中安全装置的误开启，较好地保证了飞行器的正常飞行以及飞行器发生***失效或其他原因导致迅速掉落时，降低对飞行器自身以及对外界的损坏程度。

Description

飞行器的保护控制***及飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器安全技术领域，尤其涉及一种飞行器的保护控制***及飞行器。

背景技术

随着飞行技术的不断发展，各种类型、具备不同功能的飞行器已广泛应用到军事以及民用领域，而小型无人机以其使用简单、携带方便等优点已大规模应用在地质灾害监测、森林防火、航拍测绘、环境监测以及目标侦查等领域。

飞行器在飞行使用过程中，会由于气候条件、地形环境、飞行器自身的部件故障和电量不足等原因而导致坠机事故。为了防止飞行器坠机损坏，现有技术中一般通过配备降落伞的方式来确保飞行器安全着陆。

现有的无人机降落伞控制技术中，飞行器可以利用空速、地速等信息，估算空中水平风速、风向以及可能的其他气候情况，从而确定开伞的地点和时机，但是，此情况容易受到不影响飞行的瞬时强风而导致误判，使得正常飞行的飞行器误开启降落伞。

实用新型内容

本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种飞行器的保护控制方法、装置及飞行器，可较为有效地避免飞行器中安全装置的误开启，较好地保证飞行器的正常飞行以及降落时飞行器的安全。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种飞行器的保护控制***，包括：飞行数据采集器、控制器，其中，所述控制器、飞行数据采集器设置在所述飞行器上，所述控制器与所述飞行数据采集器之间信号相连；

所述飞行数据采集器，将采集到的飞行器的飞行数据发送给所述控制器；

所述控制器，基于所述飞行数据检测到所述飞行器处于回收状态后向为所述飞行器外设的保护装置发送回收触发信号；

所述飞行数据采集器包括：信号接收模块和飞行传感器模块。

进一步可选地，所述***还包括：电机，

所述电机与所述控制器之间信号相连，

所述控制器，在接收到所述外设的保护装置反馈的保护已开启的反馈信号后发送关闭控制信号给所述电机；

所述电机，在接收到所述控制器的关闭控制信号后关闭输出。

进一步可选地，为所述飞行器外设的保护装置包括：设置在所述飞行器各个侧面的多个保护装置；

所述控制器，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后向该安全侧面的一个或多个保护装置发送回收触发信号。

进一步可选地，为所述飞行器外设的保护装置包括多个设置在所述飞行器各侧面的保护模块；

所述控制器，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后向所述外设的保护装置发送携带安全侧面标识的回收触发信号。

相应地，本实用新型还提供了一种飞行器，包括：保护控制装置、信号接收装置，所述保护控制装置和所述信号接收装置与为所述飞行器外设的保护装置信号相连；

所述保护控制装置，在检测到飞行器的飞行状态为回收状态时生成回收触发信号发送给为所述飞行器外设的保护装置；

所述信号接收装置，在接收的地面控制信号为回收触发信号时生成回收触发信号发送给为所述飞行器外设的保护装置。

进一步可选地，所述飞行器还包括：飞行传感器，所述飞行传感器与所述保护控制装置信号相连；

所述飞行传感器，将采集到的飞行器的飞行数据发送给所述保护控制装置；

所述保护控制装置，具体基于所述飞行数据检测到所述飞行器处于回收状态后向为所述飞行器外设的保护装置发送回收触发信号。

进一步可选地，所述飞行器，还包括：电机；所述电机与所述保护控制装置之间信号相连，

所述保护控制装置，在接收到所述外设的保护装置反馈的保护已开启的反馈信号后发送关闭控制信号给所述电机；

所述电机，在接收到所述控制器的关闭控制信号后关闭输出。

进一步可选地，为所述飞行器外设的保护装置包括：设置在所述飞行器各个侧面的多个保护装置；

所述保护控制装置，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定所述飞行器的安全侧面后向该安全侧面的一个或多个保护装置发送回收触发信号。

进一步可选地，为所述飞行器外设的保护装置包括多个设置在所述飞行器各侧面的保护模块；

所述保护控制装置，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后向所述外设的保护装置发送携带安全侧面标识的回收触发信号。

进一步可选地，所述保护控制装置集成在所述飞行器的自动驾驶仪中；

所述飞行传感器包括：陀螺仪、加速度传感器、地磁仪、气压计中的任意一种或多种的组合。

本实用新型实施例可以同时根据飞行器的飞行数据和地面用户的控制信号等确定是否需要触发开启对飞行器的保护，可较为有效地避免飞行器中安全装置的误开启，较好地保证了飞行器的正常飞行以及飞行器发生***失效或其他原因导致迅速掉落时，降低对飞行器自身以及对外界的损坏程度。

附图说明

图1是本实用新型实施例的飞行器的保护控制***的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的飞行器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的在飞行器中外设的保护装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例中，同时对飞行器的飞行数据和地面信号进行检测监控，在检测到飞行器的传感器数据，飞行器位置、高度数据，速度数据，加速度以及角加速度数据等飞行器运行数据出现异常时，或在接收到地面遥控端发出的地面信号为回收触发信号时，则确定需要回收飞行器，通过触发外设在飞行器侧壁等位置上的包括降落伞、安全气囊等结构的保护装置开启降落伞、安全气囊，实现对飞行器的安全保护。

请参见图1，是本实用新型实施例的飞行器的保护控制***的结构示意图；本实用新型实施例的***包括：

飞行数据采集器11、控制器12，其中，所述控制器12、飞行数据采集器11设置在所述飞行器上，所述控制器12与所述飞行数据采集器11之间信号相连。所述控制器12与为所述飞行器外设的保护装置信号相连；

所述飞行数据采集器11，将采集到的飞行器的飞行数据发送给所述控制器12；

所述控制器12，基于所述飞行数据检测到所述飞行器处于回收状态后向外设于所述飞行器的保护装置发送回收触发信号；所述控制器12具体可以为一个单片机、处理器等。

进一步地，所述飞行数据采集器11包括：信号接收模块111和飞行传感器模块112。飞行传感器模块112包括陀螺仪、三维加速度传感器等模块。

所述控制器12基于所述飞行数据检测所述飞行器处于回收状态具体可以通过执行以下功能来实现：

分析所述飞行器的飞行数据，侦听所述飞行器接收的地面控制信号；若对飞行数据的分析结果为数据异常，或侦听到的地面控制信号为回收触发信号，则确定飞行器的飞行状态为回收状态。

在本实用新型实施例中，飞行器的飞行装置可以包括回收状态和正常飞行状态等。所述的飞行器包括各种类型的无人机。当飞行器发生故障(基于所述飞行传感器模块112采集到的数据)时，或者地面发出规定的控制信号(基于所述信号接收模块111接收到的信号)需要其安全降落时，飞行器均处于回收状态。

当然，在其他情况下，例如飞行器完成任务返航降落到一定高度时，所述控制器12也可以定义飞行器处于回收状态。

其中，所述控制器12基于所述飞行传感器模块112采集到的数据分析飞行器的飞行数据是否异常也可以包括：

分析飞行数据采集器11中飞行传感器112包括的各个传感器的数据，若存在包括固定常值的数据、存在至少一个传感器的数据丢失、或存在至少一个数据在预设的异常值范围内，则对运行数据的分析结果为数据异常。

飞行传感器112一般包括但不限于：陀螺仪、加速度传感器、地磁仪、气压计等。当陀螺仪、加速度传感器等输出固定常值的数据、或数据丢失、或异常时，会导致飞行器无法精确地控制自身的姿态；地磁仪如果输出固定常值的数据、或数据丢失、或异常时，会导致飞行器无法确定飞行方向，从而无法与GPS(Global Positioning System，全球定位***)模块配合完成GPS定位飞行。

检测飞行数据是否异常可以包括：根据当前的动力输出参数得到所述飞行器的飞行预估数据，并检测当前所述飞行器的飞行实际数据，若所述飞行实际数据与所述飞行预估数据的差异值在预设的差异异常值范围内，则对运行数据的分析结果为数据异常。

所述差异异常值范围可以针对不同的参数进行设置，例如对于向上爬升的动力输出，可以针对向上的飞行加速度和速度分别设置差异异常值范围。具体的，当向上的动力输出较大或已达到最大时，飞行器的飞行高度还在下降，则可以确定飞行器出现故障。也就是说，当动力输出到一定数值时，可以预估飞行器爬升的加速度或速度，但是飞行器的飞行实际数据却是以自由落体的方式下降，则可以确定数据异常。

检测飞行数据是否异常可以包括：计算飞行器在飞行过程中的飞行数据变化值，若计算得到的飞行数据变化值在预设的变化异常值范围内，则对运行数据的分析结果为数据异常。

当飞行器一直保持一定的方位、速度以及加速度飞行时，如果突然方位发生变化，加速度或速度瞬间降低，甚至降低到0时，可以认为飞行器发生了碰撞事故，此时确定数据异常。

在发生上述的一种或多种情况后，所述控制器12生成回收触发信号发送给外置的降落伞装置或者安全气囊装置等为飞行器外设的保护装置。触发降落伞装置自动打开降落伞，或触发安全气囊装置自动打开安全气囊。

进一步地，在本实用新型实施例中，还可以对飞行器的电机进行控制，以便于在降落伞或安全气囊打开后，不会被由电机带动旋转的螺旋桨损坏。

具体的，如图1所示，本实用新型的所述***还包括电机13。该电机13用于带动螺旋桨转动，并且该电机13受控于所述控制器12实现停机以保护开启的降落伞、安全气囊等。

所述电机13与所述控制器12之间信号相连，

所述控制器12，在接收到所述外设的保护装置反馈的保护已开启的反馈信号后发送关闭控制信号给所述电机13；

所述电机13，在接收到所述控制器12的关闭控制信号后关闭输出。即停止带动旋转螺旋桨。

在发送了回收触发信号后，所述控制器12可以实时监听所述保护装置的反馈信号，如果接收到降落伞装置或安全气囊装置等保护装置在正常打开降落伞或安全气囊后反馈的已开启的通知信号，则需要关闭飞行器的电机13，停止螺旋桨的转动，防止旋转的螺旋桨影响或损坏打开的降落伞或安全气囊。

在本实用新型实施例中，对应于降落伞装置等类型的保护装置，具体可以在飞行器的各个侧面设置相应的保护，当飞行器因为故障发生翻滚时，可以根据翻滚的过程中某个时刻的姿态角，触发开启该时刻下相对地面朝上的一侧开启降落伞实现对飞行器的保护。在飞行器各侧面设置相应的保护的示意图可参考图3所示。

可以在所述飞行器的各个侧面等位置分别设置不同数量的保护装置，在发送回收触发信号时，所述控制器12，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后，向该安全侧面的一个或多个保护装置发送回收触发信号。

具体可以根据飞行器中陀螺仪等飞行传感器模块112的数据来确定飞行器的姿态角。根据预置的姿态角与侧面的对应关系，确定需要开启降落伞的侧面。例如，可以在姿态角中相对于重力方向的角度大于90度时，认为飞行器发生了翻转，所述控制器12将飞行器的机腹侧面确定为安全侧面，以触发打开该侧面的降落伞。若相对于重力方向的角度小于90度，所述控制器12可以仍然将飞行器顶部侧面确定为安全侧面。

也可以设置一个保护装置，而该保护装置可以在飞行器的各个侧面设置降落伞模块，保护装置在接收到开启控制信号后，可以控制打开相关侧面的降落伞，在发送回收触发信号时，所述控制器12，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后，向所述外设的保护装置发送携带安全侧面标识的回收触发信号，保护装置可以根据回收触发信号中的安全侧面标识，控制打开该侧面的降落伞。

同样如上述，可以确定机腹所在侧面作为安全侧面(飞行器翻滚后机腹朝向天空)，向保护装置发送包括约定的机腹标识的回收触发信号，以使保护装置选择打开机腹位置的降落伞，以便于在飞行器翻滚后正常打开降落伞。

上述的飞行器的保护控制***中各个模块之间可通过通信总线实现信号相连，通过通信总线传递对应的信号数据等，当然也可以采用其他通信连接方式。

本实用新型实施例能够在飞行器出现故障发生翻滚时，触发开启合适位置的降落伞，确保降落伞能够有效打开保护飞行器的降落或者坠落时的安全。

本实用新型实施例可以同时根据飞行器的飞行数据和地面用户的控制信号等确定是否需要触发开启对飞行器的保护，可较为有效地避免飞行器中安全装置的误开启，较好地保证了飞行器的正常飞行以及飞行器发生***失效或其他原因导致迅速掉落时，降低对飞行器自身以及对外界的损坏程度。而且能够在保护装置正常开启降落伞或者气囊等保护模块后，能够自动关闭飞行器电机，可有效避免电机以及螺旋桨旋转时，对降落伞或者气囊的破坏，进一步地确保了飞行器的安全。

下面对本实用新型实施例的飞行器进行详细描述。

请参见图2，是本实用新型实施例的一种飞行器的结构示意图，在本实用新型实施例中，所示飞行器除了包括现有的飞行器特征外，例如包括螺旋桨、电源电路、各类控制电路驱动电路等，所述飞行器还包括了：保护控制装置100、信号接收装置200，其中，

所述保护控制装置100，在检测到飞行器的飞行状态为回收状态时，生成回收触发信号发送给为所述飞行器外设的保护装置；

所述信号接收装置200，在接收的地面控制信号为回收触发信号时，生成回收触发信号发送给为所述飞行器外设的保护装置；

所述保护装置，具体在接收到所述保护控制装置或所述信号接收装置发送的回收触发信号时，开启对飞行器的保护。

所述保护控制装置100具体可以集成到飞行器中自动驾驶仪中，能够与飞行器的各个传感器等模块数据相连，得到相关的飞行数据并进行分析，以确定飞行器当前的飞行状态决定是否触发降落伞装置或安全气囊装置等保护装置；其也可以由一个单独的单片机、处理器等实现。

所述信号接收装置200为飞行器的无线通信模块，可以与地面控制站进行通信，以接收相关用户发出的回收飞行器的触发信号。例如，wifi通信模块等。

所述保护装置则可以具体包括降落伞装置、安全气囊装置等能够减慢飞行器的降落速度实现飞行器软着陆的装置设备。其可以固定设置在飞行器的侧面等位置，具体的设置方式可参考图3所示，图3简要地示出了旋翼飞行器中侧面设置保护装置的示意图。

所述保护控制装置100，具体可以分析飞行器中设置的各个传感器的数据，若存在包括固定常值的数据、存在至少一个传感器的数据丢失、或存在至少一个数据在预设的异常值范围内，则对运行数据的分析结果为数据异常，向所述保护装置发送回收触发信号；

具体可以根据当前的动力输出参数得到所述飞行器的飞行预估数据，并检测当前所述飞行器的飞行实际数据，若所述飞行实际数据与所述飞行预估数据的差异值在预设的差异异常值范围内，则对运行数据的分析结果为数据异常，向所述保护装置发送回收触发信号；

具体可以计算飞行器在飞行过程中的飞行数据变化值，若计算得到的飞行数据变化值在预设的变化异常值范围内，则对运行数据的分析结果为数据异常，向所述保护装置发送回收触发信号。

进一步地，请参见图2，本实用新型实施例的所述飞行器还包括：飞行传感器300，

所述飞行传感器300，将采集到的飞行器的飞行数据发送给所述保护控制装置100；

所述保护控制装置100，具体基于所述飞行数据检测到所述飞行器处于回收状态后，向为所述飞行器外设的保护装置发送回收触发信号。

所述飞行传感器300包括：陀螺仪、加速度传感器、地磁仪、气压计中的任意一种或多种的组合。

进一步地，如图2所示，所述飞行器还包括电机400，该电机400用于带动螺旋桨的旋转，并受控于所述保护控制装置100。

所述保护控制装置100，在接收到所述外设的保护装置反馈的保护已开启的反馈信号后发送关闭控制信号给所述电机400；

所述电机400，在接收到所述保护控制装置100的关闭控制信号后关闭输出。

在本实用新型实施例中，若为所述飞行器外设的保护装置包括：设置在所述飞行器各个侧面的多个保护装置，即：可以在所述飞行器的各个侧面等位置分别设置不同数量的保护装置；在发送回收触发信号时，所述保护控制装置100，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后，向该安全侧面的一个或多个保护装置发送回收触发信号。

而若为所述飞行器外设的保护装置包括多个设置在所述飞行器各侧面的保护模块，即：可以设置一个保护装置，而该保护装置可以在飞行器的各个侧面设置降落伞模块，保护装置在接收到开启控制信号后，可以控制打开相关侧面的降落伞；在发送回收触发信号时，所述保护控制装置100，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后，向所述外设的保护装置发送携带安全侧面标识的回收触发信号。

上述的飞行器中的各个模块之间可通过通信总线实现信号相连，通过通信总线传递对应的信号数据等，当然也可以采用其他通信连接方式。

本实用新型实施例可以同时根据飞行器的飞行数据和地面用户的控制信号等确定是否需要触发开启对飞行器的保护，可较为有效地避免飞行器中安全装置的误开启，较好地保证了飞行器的正常飞行以及飞行器发生***失效或其他原因导致迅速掉落时，降低对飞行器自身以及对外界的损坏程度。而且能够在保护装置正常开启降落伞或者气囊等保护模块后，能够自动关闭飞行器电机，可有效避免电机以及螺旋桨旋转时，对降落伞或者气囊的破坏，进一步地确保了飞行器的安全。

在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的相关装置可以通过其它的方式实现。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，其通信连接可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种飞行器的保护控制***，其特征在于，包括：用于将采集到的飞行器的飞行数据发送给控制器的飞行数据采集器、用于基于所述飞行数据向为所述飞行器外设的保护装置发送回收触发信号的控制器，其中，所述控制器、飞行数据采集器设置在所述飞行器上，所述控制器与所述飞行数据采集器之间信号相连； 

所述飞行数据采集器包括：信号接收模块和飞行传感器模块。 

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：电机， 

所述电机与所述控制器之间信号相连， 

所述控制器，在接收到所述外设的保护装置反馈的保护已开启的反馈信号后发送关闭控制信号给所述电机； 

所述电机，在接收到所述控制器的关闭控制信号后关闭输出。 

3.如权利要求2所述的***，其特征在于，为所述飞行器外设的保护装置包括：设置在所述飞行器各个侧面的多个保护装置； 

所述控制器，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后向该安全侧面的一个或多个保护装置发送回收触发信号。 

4.如权利要求2所述的***，其特征在于，为所述飞行器外设的保护装置包括多个设置在所述飞行器各侧面的保护模块； 

所述控制器，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后向所述外设的保护装置发送携带安全侧面标识的回收触发信号。 

5.一种飞行器，其特征在于，包括：保护控制装置、信号接收装 置，所述保护控制装置和所述信号接收装置与为所述飞行器外设的保护装置信号相连； 

所述保护控制装置，在检测到飞行器的飞行状态为回收状态时生成回收触发信号发送给为所述飞行器外设的保护装置； 

所述信号接收装置，在接收的地面控制信号为回收触发信号时生成回收触发信号发送给为所述飞行器外设的保护装置。 

6.如权利要求5所述的飞行器，其特征在于，还包括：飞行传感器，所述飞行传感器与所述保护控制装置信号相连； 

所述飞行传感器，将采集到的飞行器的飞行数据发送给所述保护控制装置； 

所述保护控制装置，具体基于所述飞行数据检测到所述飞行器处于回收状态后向为所述飞行器外设的保护装置发送回收触发信号。 

7.如权利要求5或6所述的飞行器，其特征在于，还包括：电机；所述电机与所述保护控制装置之间信号相连， 

所述保护控制装置，在接收到所述外设的保护装置反馈的保护已开启的反馈信号后发送关闭控制信号给所述电机； 

所述电机，在接收到所述保护控制装置的关闭控制信号后关闭输出。 

8.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于，为所述飞行器外设的保护装置包括：设置在所述飞行器各个侧面的多个保护装置； 

所述保护控制装置，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后向该安全侧面的一个或多个保护装置发送回收触发信号。 

9.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于，为所述飞行器外设的保护装置包括多个设置在所述飞行器各侧面的保护模块； 

所述保护控制装置，在基于飞行数据检测飞行器的姿态角确定出所述飞行器的安全侧面后向所述外设的保护装置发送携带安全侧面标识的回收触发信号。 

10.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于，所述保护控制装置集成在所述飞行器的自动驾驶仪中； 

所述飞行传感器包括：陀螺仪、加速度传感器、地磁仪、气压计中的任意一种或多种的组合。