CN205028162U - 一种无人机主动安全装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人机安全领域，特别是一种无人机主动安全装置，该装置包括：雷达模块，主控模块，传动模块。所述雷达模块，传动模块分别与主控模块相连接，所述主控模块与无人机飞控***相连接。所述雷达模块，用于检测航线前方障碍物相对无人机的相对距离、相对速度；所述主控模块，用于接收雷达模块提供的目标信息，和无人机相关飞行状态信息；所述传动模块，用于带动雷达模块进行横向扫描。一旦主动安全装置认定无人机处于危险情况下，将发出报警/减速命令，提醒操作者并通知无人机飞控***进行自动减速，直至无人机处于悬停状态。这样就避免了无人机和障碍物发生碰撞的危险情况。

Description

一种无人机主动安全装置

技术领域

本实用新型涉及无人机安全领域，特别是一种无人机主动安全装置。

背景技术

随着无人机技术日渐成熟，在城市管理、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等工业、农业、商业方面，无人机的应用领域愈发宽泛；但随之而来的安全问题也日益显现，无人机遇到建筑、植物、电力线等障碍物，若不能及时发现，会导致无人机坠毁或设施损坏，这种事故带来了重大的财产损失，甚至会危及人身安全，解决无人机安全飞行问题刻不容缓。

所以，无人机的安全装置变得越来越重要。无人机安全装置可分为主动安全装置和被动安全装置。主动安全装置是利用安装在机身上的传感器，在无人机飞行期间，预先发现可能影响飞行的障碍物，控制无人机采取相应措施。被动安全装置主要是利用物理防撞结构或降落伞等设备，对已发生碰撞的无人机起到保护作用。目前有一些利用视频传感器、红外传感器等为探测手段的无人机主动安全装置，但由于自身的缺陷，抗干扰性差，准确度不高。

鉴于以上内容，从无人机的飞行特性和应用场景出发，精准的探测出航线内、距离远的障碍物对无人机的飞行安全具有更重要的意义，本实用新型就力图在现有技术的基础上，开发一种用于无人机的主动安全装置，对无人机的运行进行保护。

实用新型内容

本实用新型是一种用于无人机的主动安全装置，以毫米波雷达传感器为探测手段，在无人机飞行过程中，实时检测周围环境变化，提取目标信息，并结合无人机本身的速度、加速度等信息，判断障碍物是否存在危险，如果会对无人机形成威胁，则会向无人机飞控***发出报警/减速命令，避免无人机撞击坠落。

无人机飞控***是无人机的重要组成部分，由机载控制模块和操控平台两部分组成。在无人机飞行过程中，飞控***能够对无人机的飞行姿态和运动参数实施控制。其中机载控制模块配有对外通信接口，可对其它机载设备输出无人机飞行状态信息。

本实用新型的无人机主动安全装置，包括：雷达模块，传动模块，主控模块。所述雷达模块，传动模块分别与主控模块电性连接；所述传动模块的旋转支架和雷达模块外壳刚性连接；所述主控模块与无人机飞控***电性连接。传动模块和雷达模块安装于无人机机身顶部无遮挡的位置，保持水平。

所述雷达模块，用于检测无人机与前方障碍物的相对距离和相对运动速度；包括壳体、安装于该壳体内的收发板和信号处理板。收发板用于收发电磁波束，信号处理板用于将回波进行处理并提取有效目标信息；收发板和信号处理板之间电性连接。雷达模块固定于旋转支架上，电机转动，电机的转轴带动旋转支架和雷达模块水平转动，转动角度为±50°；控制驱动器和电机位于传动模块壳体内，控制指令由主控模块发出，控制电机旋转速度和角度。

所述传动模块，用于带动雷达模块进行水平向快速扫描；包括电机、控制驱动器、旋转支架，电机和控制驱动器之间电性连接，电机的转轴和旋转支架之间刚性连接，电机带动旋转支架左右转动。

所述主控模块，用于判断是否发出报警/减速命令；包括壳体和主控电路板，主控电路板中的中央控制芯片接收来自雷达模块的目标信息和来自飞控***的飞行状态信息，并向飞控***发送预警信号。

该主动安全装置中，所述主控模块发出控制信号，控制传动模块在规定范围内按一定频率进行扫描。该主动安全装置由无人机机载电源进行供电，电源线两端分别接无人机机载电源和该装置的主控模块，再经由主控模块将电能传送至雷达模块和传动模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可实现在操作人员在操作无人机时及时并且实时地提醒与前方障碍物的安全距离，并且控制无人机靠近障碍物时主动降速，有效地减少无人机的碰撞事故。

附图说明

附图1：本实用新型实施方式的整体功能示意图；

附图2：本实用新型实施方式的安装结构图；

附图3：本实用新型雷达模块的功能示意图；

附图4：本实用新型传动模块的功能示意图；

附图5：本实用新型主控模块的功能示意图；

附图6：本实用新型判断障碍物是否危险的原理示意图。

附图标记：

1：雷达模块；2：传动模块；3：主控模块；4：无人机机架；5：无人机飞控***。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，无人机主动安全装置，包括：雷达模块，传动模块，主控模块；所述雷达模块，传动模块分别与主控模块电性连接；所述传动模块的旋转支架和雷达模块的外壳刚性连接，并能通过机械传动实现转动；所述主控模块与无人机飞控***电性连接。

如图2所示，无人机主动安全装置的安装结构图。传动模块和雷达模块安装于无人机机身顶部无遮挡的位置，保持水平。主控模块位于机身内部，通过信号线与雷达模块、传动模块和无人机飞控***分别连接。

如图3所示，所述雷达模块包括：壳体，以及安装在壳体内的两块电路板，分别是收发板和信号处理板。收发板的主要功能：产生频率为7650±500MHz的电磁波，并使之形成电磁波束发射；电磁波束遇到障碍物之后发生反射，随后收发板接收障碍物反射回来的电磁波束，并进行降频处理，将其转化为中频信号，然后送到信号处理板。信号处理板的主要功能：将上述中频信号进行处理，过滤干扰杂波，提取有效目标信息，并将其发送给主控模块。有效目标信息包括：无人机与障碍物之间的距离信息、角度信息，无人机与障碍物之间的相对运动速度信息。

如图4所示，所述传动模块包括：控制驱动器、电机和旋转支架。所述传动模块，是为了扩大雷达模块所发射电磁波束的扫描范围。雷达模块固定于旋转支架上，电机转动，电机的转轴带动旋转支架和雷达模块水平转动，转动角度为±50°；控制驱动器和电机位于传动模块壳体内，控制指令由主控模块发出，控制电机旋转速度和角度。

如图5所示，所述主控模块包括：壳体和壳体内的主控电路板。主控电路板的核心器件是中央控制芯片，该芯片接收来自雷达模块的有效目标信息，包括无人机与障碍物的距离D，无人机和障碍物的连线与无人机航线的夹角α，无人机与障碍物的相对运动速度V₁；接收来自无人机飞控***的飞行状态信息，包括无人机的飞行速度V₀，加速度a，机身倾角等。此外，该芯片通过向无人机飞控***发出报警/减速命令，可控制无人机进行减速，控制操作台发出警报；发出电机控制命令，控制电机按一定速度和角度进行转动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无人机主动安全装置，其特征在于，包括：雷达模块，传动模块，主控模块；所述雷达模块，传动模块分别与主控模块电性连接，所述传动模块的旋转支架和雷达模块外壳刚性连接，所述主控模块与无人机飞控***电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人机主动安全装置，其特征在于，传动模块和雷达模块安装于无人机机身顶部无遮挡的位置，保持水平。

3.根据权利要求1所述的一种无人机主动安全装置，其特征在于，所述雷达模块包括壳体、安装于该壳体内的收发板和信号处理板；收发板用于收发电磁波束，信号处理板用于将回波进行处理并提取有效目标信息；收发板和信号处理板之间电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种无人机主动安全装置，其特征在于，所述传动模块，包括电机、控制驱动器、旋转支架；电机和控制驱动器之间电性连接，电机的转轴和旋转支架之间刚性连接，电机带动旋转支架左右转动。

5.根据权利要求1所述的一种无人机主动安全装置，其特征在于，雷达模块固定于旋转支架上，电机转动时，电机转轴带动旋转支架和雷达模块水平转动，转动角度为±50°；控制驱动器和电机位于传动模块壳体内，控制指令由主控模块发出，控制电机旋转速度和角度。

6.根据权利要求1所述的一种无人机主动安全装置，其特征在于，所述主控模块包括壳体和主控电路板；主控电路板的中央控制芯片接收来自雷达模块的目标信息和来自飞控***的飞行状态信息，并向飞控***发送预警信号。

7.根据权利要求1所述的一种无人机主动安全装置，其特征在于，所述主控模块发出控制信号，控制传动模块在规定范围内进行扫描，一个扫描周期为左右往返转动一次，一个扫描周期的时长在0.2秒到2秒之间。

8.根据权利要求1所述的一种无人机主动安全装置，其特征在于，雷达模块的工作频率为7650±500MHz。

9.根据权利要求1所述的一种无人机主动安全装置，其特征在于，无人机机载电源对该装置进行供电，电源线两端分别接无人机机载电源和该装置的主控模块，再经由主控模块将电能传送至雷达模块和传动模块。