本發(fā)明涉及無人機控制，尤其涉及一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機。
背景技術(shù)：
1、隨著無人機技術(shù)的迅猛發(fā)展，無人機在各個行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，包括自主巡檢、環(huán)境監(jiān)測、物流配送、應(yīng)急救援等領(lǐng)域。尤其是在復(fù)雜環(huán)境下，無人機的使用潛力巨大。然而，現(xiàn)有的大多數(shù)無人機系統(tǒng)依然依賴于地面站進行航線規(guī)劃，并由飛行員實時控制飛行路徑。雖然這種傳統(tǒng)的操作方式在一些簡單應(yīng)用中能夠滿足需求，但在復(fù)雜、動態(tài)的環(huán)境中，傳統(tǒng)方法的不足顯得尤為明顯。
2、具體來說，現(xiàn)有技術(shù)存在以下幾方面的不足：
3、航線規(guī)劃不精確：傳統(tǒng)無人機系統(tǒng)依賴地面站進行航線規(guī)劃，航線規(guī)劃精度通常受到多種因素的影響。飛行過程中，外部環(huán)境的變化(如風速、氣流、氣溫變化等)可能導(dǎo)致無人機航線的偏差，造成任務(wù)執(zhí)行的失敗或效率低下。此外，現(xiàn)有的航線規(guī)劃通常無法充分考慮復(fù)雜環(huán)境中的各種動態(tài)變化，導(dǎo)致飛行路徑無法精準調(diào)整，影響無人機任務(wù)的順利完成。
4、外部因素干擾：無人機在飛行過程中會受到多種外部因素的影響，尤其是在復(fù)雜的城市環(huán)境中，氣流、建筑物反射的電磁波、信號干擾等因素會顯著影響飛行的穩(wěn)定性和精度。無人機在面對復(fù)雜地形或惡劣天氣條件下時，可能會出現(xiàn)定位偏差、飛行姿態(tài)不穩(wěn)等問題，進而影響任務(wù)的執(zhí)行效率。尤其在高精度定位要求下，傳統(tǒng)的gps定位技術(shù)容易受限，難以應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境中的定位需求。
5、降落精度差：無人機在完成任務(wù)后需要精準降落，以便執(zhí)行后續(xù)操作或完成任務(wù)交付。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，尤其在復(fù)雜環(huán)境中，由于缺乏高精度的定位和控制技術(shù)，無人機常常無法在預(yù)定位置準確降落，導(dǎo)致降落點偏移。這不僅會影響無人機任務(wù)的最終完成，還可能造成設(shè)備的損壞，或?qū)θ蝿?wù)結(jié)果產(chǎn)生重大影響。
6、為此，我們提出一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明主要是解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題，提供一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)，包括飛行控制模塊、任務(wù)規(guī)劃與執(zhí)行模塊、高精度定位與導(dǎo)航模塊、人工智能模塊、舵機投放控制模塊、安全與容錯模塊，無人機自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)由硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)構(gòu)成，硬件架構(gòu)具體包括：計算平臺、飛控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)以及通信設(shè)備；軟件架構(gòu)的主要組成部分包括：操作系統(tǒng)、開發(fā)語言以及模塊化設(shè)計。
3、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，飛行控制模塊具體功能和實現(xiàn)細節(jié)包括：飛行姿態(tài)控制與穩(wěn)定性管理、pid控制算法、自我修正機制以及飛行模式切換。
4、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，任務(wù)規(guī)劃與執(zhí)行模塊具體實現(xiàn)細節(jié)包括：任務(wù)規(guī)劃與路徑優(yōu)化、動態(tài)路徑調(diào)整以及任務(wù)執(zhí)行反饋。
5、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，高精度定位與導(dǎo)航模塊關(guān)鍵組件包括：rtk定位系統(tǒng)、視覺引導(dǎo)系統(tǒng)以及多傳感器融合。
6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，人工智能模塊關(guān)鍵功能包括：目標識別與環(huán)境感知、路徑優(yōu)化以及實時決策與控制。
7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，舵機投放控制模塊具體實現(xiàn)細節(jié)包括：精準投放控制、反饋機制以及投放任務(wù)監(jiān)控。
8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，安全與容錯模塊包括：低電量報警與緊急降落、失控保護機制以及多重冗余設(shè)計。
9、一種無人機，包括上述的無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)，還包括無人機本體，無人機本體頂部安裝有放置框，無人機本體底部安裝有安裝架，安裝架上設(shè)置有舵機投放裝置和攝像頭。
10、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，無人機本體由四個電機提供動力。
11、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，放置框由碳板制成，分別放置雷迅x7飛控、機載電腦和rtk定位裝置。
12、本發(fā)明提供了一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機。具備以下
13、有益效果：
14、1、該一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機，通過結(jié)合雷迅x7飛控系統(tǒng)和pid控制算法，無人機能夠?qū)崿F(xiàn)精確的飛行姿態(tài)控制與穩(wěn)定性管理。實時調(diào)整電機轉(zhuǎn)速和姿態(tài)控制，減少外部因素(如風速、氣流等)的影響，確保飛行路徑穩(wěn)定且精確，這一機制大大提高了任務(wù)執(zhí)行的精度，尤其在復(fù)雜環(huán)境中能更好地適應(yīng)外部干擾。
15、2、該一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機，任務(wù)規(guī)劃與執(zhí)行模塊采用深度學習算法進行動態(tài)路徑優(yōu)化，并能實時調(diào)整飛行路徑，適應(yīng)環(huán)境的變化。在巡檢、物流配送等任務(wù)中，無人機可以自動規(guī)避障礙物、應(yīng)對氣流變化等動態(tài)因素，實現(xiàn)自主任務(wù)的精準執(zhí)行，提高工作效率。
16、3、該一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機，集成rtk定位系統(tǒng)和視覺引導(dǎo)系統(tǒng)，能夠在復(fù)雜環(huán)境中實現(xiàn)厘米級定位精度。即使在gps信號不穩(wěn)定或被遮擋的情況下，多傳感器融合技術(shù)也能確保高精度定位。這使得無人機能夠在預(yù)定位置精準降落，減少任務(wù)完成過程中的風險。
17、4、該一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機，通過多重冗余設(shè)計、安全模塊的失控保護機制以及低電量報警與緊急降落功能，系統(tǒng)能夠在關(guān)鍵組件出現(xiàn)故障時自動切換至備用系統(tǒng)，確保無人機安全著陸或恢復(fù)控制。這些安全措施增強了無人機的可靠性，尤其是在復(fù)雜或惡劣環(huán)境下，保障飛行任務(wù)不受意外情況影響。
18、5、該一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機，在任務(wù)執(zhí)行過程中，飛控系統(tǒng)與傳感器實時反饋任務(wù)進度和狀態(tài)，確保任務(wù)按要求進行。例如，在物資投放任務(wù)中，舵機投放控制模塊可以精確控制投放時機與位置，確保物資投放的準確性，且能夠在失敗時自動調(diào)整策略進行重新投放，確保任務(wù)的順利完成。
19、6、該一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機，無人機配備了低電量報警、緊急降落、失控保護機制以及多重冗余系統(tǒng)，在關(guān)鍵組件發(fā)生故障時，能夠自動切換到備用系統(tǒng)，確保無人機在飛行過程中不發(fā)生失控或墜毀。這些安全設(shè)計保障了無人機在復(fù)雜或惡劣環(huán)境下的安全性，有效降低了潛在的風險。
20、7、該一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)及無人機，無人機的硬件和軟件架構(gòu)采用了模塊化設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)各模塊的并行高效運行?；谟ミ_jetson?orin?nano的計算平臺提供強大的計算能力，支持ai算法和飛行控制系統(tǒng)的實時處理，從而提升了系統(tǒng)的整體性能和任務(wù)響應(yīng)速度。
1.一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)，其特征在于：包括飛行控制模塊、任務(wù)規(guī)劃與執(zhí)行模塊、高精度定位與導(dǎo)航模塊、人工智能模塊、舵機投放控制模塊、安全與容錯模塊，無人機自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)由硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)構(gòu)成，硬件架構(gòu)具體包括：計算平臺、飛控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)以及通信設(shè)備；軟件架構(gòu)的主要組成部分包括：操作系統(tǒng)、開發(fā)語言以及模塊化設(shè)計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)，其特征在于：所述飛行控制模塊具體功能和實現(xiàn)細節(jié)包括：飛行姿態(tài)控制與穩(wěn)定性管理、pid控制算法、自我修正機制以及飛行模式切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)，其特征在于：所述任務(wù)規(guī)劃與執(zhí)行模塊具體實現(xiàn)細節(jié)包括：任務(wù)規(guī)劃與路徑優(yōu)化、動態(tài)路徑調(diào)整以及任務(wù)執(zhí)行反饋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)，其特征在于：所述高精度定位與導(dǎo)航模塊關(guān)鍵組件包括：rtk定位系統(tǒng)、視覺引導(dǎo)系統(tǒng)以及多傳感器融合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)，其特征在于：所述人工智能模塊關(guān)鍵功能包括：目標識別與環(huán)境感知、路徑優(yōu)化以及實時決策與控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)，其特征在于：所述舵機投放控制模塊具體實現(xiàn)細節(jié)包括：精準投放控制、反饋機制以及投放任務(wù)監(jiān)控。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)，其特征在于：所述安全與容錯模塊包括：低電量報警與緊急降落、失控保護機制以及多重冗余設(shè)計。
8.一種無人機，其特征在于，包括權(quán)利要求1-7任意一項所述的無人機的自主任務(wù)飛行控制系統(tǒng)，還包括無人機本體(1)，無人機本體(1)頂部安裝有放置框(2)，無人機本體(1)底部安裝有安裝架(3)，安裝架(3)上設(shè)置有舵機投放裝置和攝像頭(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種無人機，其特征在于：所述無人機本體(1)由四個電機提供動力。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種無人機，其特征在于：所述放置框(2)由碳板制成，分別放置雷迅x7飛控、機載電腦和rtk定位裝置。