一种无人飞行器坠机的提醒系统及其方法与流程

本发明涉及无人飞行器技术领域，具体涉及一种无人飞行器坠机的提醒系统及其方法。

背景技术：

无人飞行器的应用领域正在不断拓展，无论是行业无人机还是消费无人机都得到长足的进步，尤其是多旋翼式无人飞行器为代表的小微型无人飞行器，其各种组成部分开始模块化，产业日趋成熟。随着技术的进步，产业的成熟，无人飞行器的安全问题广受关注，通过对于飞行控制、通信保障、坠机保护等不同角度的技术改进，当前的研发思路限于不断提升无人飞行器的飞行安全，确保他不掉下来。但是，安全飞行是相对的，坠机是绝对的，坠机总是会发生的，所以也要考虑如何能够进一步降低坠机可能发生的危害。最直接的危害就是坠机通常会导致飞行器损毁，但是飞行器的损坏不是最大的危害，当前最受关注的是，如果飞行器从高空掉下来，砸到在地面活动的人怎么办，人身安全是最大的问题和隐患。

而现有技术提出了降落伞等方法，但是一个重要的问题其实没有解决，就是如何能够有效的提醒地面活动的人，有高空飞行器坠下。其中低空坠下的飞行器危害不大，高空坠下的飞行器才具有较强的杀伤力，但是高空坠下也就意味着飞行器有一定的坠落时间，如何能够提前给出提示并保障人身安全是目前急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的发明目的是提供一种无人飞行器坠机的提醒系统及其方法，以便使无人飞行器周围环境的生物和人能有效作出避让或者保护动作，从而提高保护人身安全的可能性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种无人飞行器坠机的提醒系统，该系统包括：

信号采集单元，用于采集无人飞行器飞行运行状态信息；

信号处理单元，与所述信号采集单元通讯连接，基于所述飞行运行状态信息以及预设坠机事件条件来判断和形成坠机提醒指令；

提醒单元，与所述信号处理单元连接，用于根据信号处理单元的坠机提醒指令来发出危险警示提醒。

作为优选的，所述无人飞行器飞行运行状态信息至少包括设备情况信息、冗余设备情况信息、电量信息、旋翼异常信息、重力加速度信息和飞行高度信息中的一种。

作为进一步优选的，所述预设坠机事件条件为：当所述电量低于第一预设阈值时，所述提醒单元发出第一声光报警信号；当所述电量低于第二预设阈值时，所述提醒单元发出第二声光报警信号，其中第一预设阈值大于第二预设阈值，第一声光报警信号的强度小于第二声光报警信号。

作为进一步优选的，所述预设坠机事件条件为：当重力加速度大于等于0.7g时，所述提醒单元发出声光报警信号；或当重力方向的速度大于等于4m/s时，所述提醒单元发出声光报警信号；或当冗余设备被启动时，所述提醒单元发出声光报警信号。

作为进一步优选的，所述预设坠机事件条件为：当无人飞行器的飞行高度大于或大于等于第一飞行高度阈值时，所述提醒单元发出声光报警信号。

作为进一步优选的，所述预设坠机事件条件为：所述提醒单元声光报警信号的强度和/或烈度随着飞行高度越高则越强烈。

为了解决上述技术问题，本发明采用的又一技术方案如下：

一种无人飞行器坠机的提醒方法，该方法包括：

接收运行状态信号采集单元采集到无人飞行器飞行运行状态信息，并发送至信号处理单元；

运行信号处理单元对飞行运行状态信息进行分析处理处理，并结合预设坠机事件条件来判断是否形成坠机事件，以及形成对应的坠机事件指令；

获取发生坠机事件指令来控制提醒单元，并发出危险警示提醒。

作为优选的，判断是否形成坠机事件的具体内容包括如下：

当所述电量低于第一预设阈值时，所述提醒单元发出第一声光报警信号；和/或当所述电量低于第二预设阈值时，所述提醒单元发出第二声光报警信号，其中第一预设阈值大于第二预设阈值，第一声光报警信号的强度小于第二声光报警信号。

作为优选的，判断是否形成坠机事件的具体内容包括如下：

当无人飞行器的飞行高度大于或大于等于第一飞行高度阈值时，所述提醒单元发出声光报警信号。

并且，还可以采取无人飞行器的飞行高度越高则给出的声光报警信号的强度和烈度越大的管理策略，如此，能够在无人飞行器越远离地面人群或者操控者的情况下，越提升其提醒程度，增加了安全性。

作为进一步优选的，所述声光报警信号中声音频率区别于无人飞行器旋翼所发出噪音频率，和/或所述声光报警信号中光信号选择传播性强的光信号。

如此，即使受到无人飞行器的旋翼噪音干扰，也能有效的将报警声音信号单独的传播给特定目标，并且采用如黄光、红光等在不同环境下传播距离远，颜色显眼的光信号，也能够增加提醒效果。

本发明技术方案的有益技术效果：本发明所述方案主要采用信号采集单元、信号处理单元和提醒单元三者结合，尤其是通过预设坠机事件的条件来判断是否发生预设坠机事件，控制提醒单元发出声光报警，以能够提前给出提示，使地面上的人有机会做出避让或者保护动作，能够加大保护人身安全的可能性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例一的无人飞行器坠机的提醒系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例一的信号处理单元的结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例一的提醒单元的结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例二的无人飞行器坠机的提醒方法。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

现有关于本申请技术方案所要解决的技术问题，其具体需求如下：

1、飞行器可能坠落时给出声光提示

事实上，大多数飞行器坠机事件，在坠落前是可预料的，比如当无人机的电量不足或者通信干扰严重的时候，此时虽然操控者可能试图挽救这种情况，并试图解决，但是当无人机距离较远无法返航，而地面情况不明又不便安全降落的时候，其实飞行器的坠机是可以预料到的。所以在飞行器出现了一定概率将坠机的时候，就应该提前让飞行器进入警示状态，通过声和/或光信号来对周围环境中的人和生物实施预警。

2、飞行器坠落时给出声光提示

在飞行器发生坠落的时候，更是应该通过声和/或光信号来实施预警，对于飞行器的坠落应该通过重力感应的方式来解决，当感应到无人机动力失去处于失重坠落状态时，则发出声光报警，该系统独立于(或者享受双重动力)常规的无人机供电、控制系统，即使在无人机的能量不足或者控制系统失灵的情况下，也能独立发挥作用，安全性更好。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

无人飞行器简称“无人飞行器”，英文缩写为“UAV(unmanned aerial vehicle)”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。近年来，随着传感器工艺的提高、微处理器技术的进步、动力装置的改善以及电池续航能力的增加，使其在军事、民用方面的用途不断高速拓展，无人飞行器市场具有广阔前景。本发明实施例中优选的无人飞行器为多旋翼无人飞行器(或称为多旋翼飞行器)，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六的无人飞行器。本发明技术方案采用的无人飞行器主要是指小、微型多旋翼无人飞行器，这种无人飞行器体积小、成本低、飞行稳定性较好，飞行成本低等。

实施例一

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种无人飞行器坠机的提醒系统，该系统包括信号采集单元10、信号处理单元20和提醒单元30，其中所述信号采集单元10用于采集无人飞行器飞行运行状态信息；所述信号处理单元20，与所述信号采集单元10通讯连接，用于对飞行运行状态信息进行分析处理处理并判断是否触发预设坠机事件的条件；所述提醒单元30与所述信号处理单元20连接，用于根据信号处理单元20的判断指令来控制是否向地面上活动的人发出危险警示提醒。

在本发明实施例中，所述无人飞行器飞行运行状态信息至少包括设备情况信息、冗余设备情况信息、电量信息、旋翼异常信息、重力加速度信息、重力方向速度信息和飞行高度。所谓预设坠机事件的条件可能触发其中一个或多个，比如：根据设备情况判断、根据冗余设备情况判断、根据加速度判断、速度判断以及飞行高度判断等方面。

在本发明实施例具体说明如下：所述预设坠机事件的条件为：当所述电量低于预设阈值时，所述提醒单元30发出适度的声光报警信号；或当所述电量接近零电量时，所述提醒单元30发出更高强度和烈度的声光报警信号。所述预设坠机事件的条件为：当重力加速度大于等于0.7g时，所述提醒单元30发出声光报警信号；或当重力方向的速度大于等于4m/s时，所述提醒单元30发出声光报警信号；或当冗余设备被启动时，所述提醒单元30发出声光报警信号。同时由于无人飞行器的飞行高度越高，机危险性更大，并且更不容易被地面的人所察觉，因此所述预设坠机事件的条件为：当无人飞行器的飞行高度大于等于预设飞行高度阈值时，所述提醒单元30声光报警信号的强度和烈度随着飞行高度越高强度越强烈。

所述信号处理单元20包括信号收发模块21、与所述信号收发模块21连接的分析处理模块22、与所述分析处理模块22的对比判断模块23，所述信号接收模块21用于收发系统内之间的信号传输，所述分析处理模块22用于信号解析转换处理以及所述对比判断模块23用于判断飞行运行状态信息是否触发预设坠机事件的条件。

所述提醒单元30包括与所述对比判断模块23连接的触发提醒模块31和与所述触发提醒模块31连接的声光报警模块32，所述触发提醒模块31用于获取坠机事件指令，所述声光报警模块32用于控制发出危险警示提醒。该显著的声音可以采用较为高频的，人耳接受相对敏感的声音；该显著的光学效果可以通过无人机上搭载的LED来实现闪烁的光照射，尤其是以红色、黄色这样颜色鲜艳，穿透力强的色彩为佳。由于具体的声光设备硬件结构的具体选用并非本申请的重点，只要是常规的能够发出声光效果的微型电子设备，在成本和体积可控的范围内可以由本领域技术人员选定，在此不再赘述。

具体举例说明一：无人飞行器尤其是多旋翼飞行器的飞行安全问题一直是受到关注的重要问题，现有技术和研究方向主要是在如何提升安全性能，不要让飞行器失控的角度去努力，比如，典型的方式就是采取了冗余设计，对于核心部件采用双配的方式，即使有一个部件坏了，只要及时启用备用件，也不会导致安全事故。在无人飞行器上采取双GPS模块配置，当其中某一个GPS模块出现问题的时候，可以用备用GPS模块来工作。甚至有的构思中，双GPS模块还可以采用差分模式共同工作，提升准确率，在坏掉一个之后，也不至于完全没有GPS效果。然而当前情况下，对于这种冗余设计的处理，仅考虑了解决安全事故，不让飞行器掉下来，但是实际上，以冗余设备发挥作用为例，此时，无人飞行器已经处于一个比平常要更加危险，更有可能坠机的状态，所以冗余设备的启用应该作为预判条件之一，当满足这个预判条件，则无人飞行器进入飞行安全警示状态，在此状态下，飞行器应当以显著的声音或者光学效果向周围提示，该飞行器当前处于比较危险的状态。

另外，考虑到上述声光设备工作的稳定性，应该尽可能的确保上述声光设备在无论任何环境下都能有效工作。因此，上述声光设备的电能来源既可以是来自无人飞行器的统一电源，也可以是通过单独的电源来供电，由于上述声光设备本身需要的能量不多，并且所要触发的条件判断也比较简单，所以其电源配置也可以很简单，比如一粒纽扣电池大小的电源就足以解决其能量供应问题。

具体举例说明二：无人飞行器的正常飞行状态中，水平飞行速度较快，上升飞行速度相对慢一些，而下降飞行速度就更慢了，一般来说，上升速度能够达到6米/秒甚至以上，而下降速度一般都在2米/秒左右，甚至更慢。也就是说，只要判断出无人飞行器的重力加速度开始接近g值或者无人飞行器的下方移动速度达到4米/秒甚至更高，即可判断为该无人飞行器已经失去控制，即将坠机。使用现在已经普遍应用在手机、平板电脑等智能设备中的重力传感器就能轻松的监视无人飞行器的垂直方向的加速度和速度情况，当该重力传感器监测到的加速度或者速度值超过阈值的时候，即可触发报警条件，声光设备即时发出警示信号。上述阈值的典型范围为：重力方向的加速度达到0.7*g或更高；重力方向的速度达到4米/秒或以上。

另外由于坠机时刻的警示需求要高于可能坠机的情况，所以此时的警示声音和光照的强度或烈度可以比可能坠机的时候更大，比如声音更加刺耳，光强更大等。

实施例二

如图4所示，本发明实施例提供了一种无人飞行器坠机的提醒方法，该方法包括：接收运行状态信号采集单元10采集到无人飞行器飞行运行状态信息，并发送至信号处理单元20；运行信号处理单元20对飞行运行状态信息进行分析处理处理，并结合预设坠机事件条件来判断是否形成坠机事件，以及形成对应的坠机事件指令；获取发生坠机事件指令来控制提醒单元30，并发出危险警示提醒。

在本发明实施例中，判断是否形成坠机事件的具体内容包括如下：

当所述电量低于第一预设阈值时，所述提醒单元30发出第一声光报警信号；和/或当所述电量低于第二预设阈值时，所述提醒单元30发出第二声光报警信号，其中第一预设阈值大于第二预设阈值，第一声光报警信号的强度小于第二声光报警信号。

在本发明实施例中，以冗余设备被启用为例，说明了该警示声光效果的触发条件，实际上这种触发条件还可以是更多与无人飞行器的坠机概率提高相关的因素。预设坠机事件的条件比如包括：无人飞行器的电量低于某个阈值；再如：无人飞行器即将按照规划的飞行指令实施较为复杂的飞行动作；再如：用于驱动无人飞行的旋翼的多个电子调速器中的某一个的调速功能出现明显异常等。总之，根据本领域技术人员的判断，当无人飞行器的设备情况发生变化，增加了坠机概率的时候，该无人机就应该进入一个坠机警示状态，通过声和/或光效果来向周围的人群给出警告。

无人飞行器的正常飞行状态中，水平飞行速度较快，上升飞行速度相对慢一些，而下降飞行速度就更慢了，一般来说，上升速度能够达到6米/秒甚至以上，而下降速度一般都在2米/秒左右，甚至更慢。也就是说，只要判断出无人飞行器的重力加速度开始接近g值或者无人飞行器的下方移动速度达到4米/秒甚至更高，即可判断为该无人飞行器已经失去控制，即将坠机。使用现在已经普遍应用在手机、平板电脑等智能设备中的重力传感器就能轻松的监视无人飞行器的垂直方向的加速度和速度情况，当该重力传感器监测到的加速度或者速度值超过阈值的时候，即可触发报警条件，声光设备即时发出警示信号。上述阈值的典型范围为：重力方向的加速度达到0.7*g或更高；重力方向的速度达到4米/秒或以上。

由于无人机当前的飞行高度越高，存在坠机危险性也会更大，并且更不容易被地面的人所察觉。因此在本发明实施例中，判断是否形成坠机事件的具体内容包括如下：当无人飞行器的飞行高度大于或大于等于第一飞行高度阈值时，所述提醒单元30发出声光报警信号。

在本发明实施例中，所述声光报警信号中声音频率大于无人飞行器旋翼所发出噪音频率，和/或所述声光报警信号中光信号选择传播性强的光信号。飞行状态的飞行器至少旋翼旋转还将产生较大的噪音，一般来说周围的人很难忽略。只是在周围的人习惯了上述噪音之后，可能忘掉了飞行器掉下来的危险，所以此时才需要增加设计声光警示设备。但是对于坠机状态的飞行器而言，往往因为各种原因，此时旋翼已经不再转动，空中的无人机完全没有任何声音的下坠，对于下方的人群来说构成致命威胁。此时更有必要，对该无人机的坠机状态给出尽可能警示。最直接的方式，就是采用高强度和高烈度的声和/或光警示方式。具体的声光设备的音频、光照方式选择可以由本领域技术人员根据实际情况选定，本实施例中着重说明如何判断坠机状态。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。