一種無人機飛行狀態在線監測系統技術方案

本發明專利技術公開了一種無人機飛行狀態在線監測系統，包括地面控制平臺和無人機本體，所述地面控制平臺的連接端與無人機本體的連接端雙向無線連接，所述地面控制平臺和無人機本體的輸出端均連接有數據收集模塊，所述數據收集模塊的輸出端連接有數據分析模塊。本發明專利技術通過數據收集模塊對無人機本體監測的數據建立分布式傳感器網絡，然后數據分析模塊采用人工智能算法根據數據收集模塊收集的數據計算無人機本體狀態，并通過數據挖掘模塊將無人機本體狀態按照姿態控制模塊、速度預測模塊、位置預測模塊和航跡規劃模塊相對應的進行分類，最終通過故障預測與診斷模塊進行組合慣性導航系統的故障預測與診斷，實現了對整個無人機系統的評估和預判的目的。的評估和預判的目的。

【技術實現步驟摘要】
一種無人機飛行狀態在線監測系統


[0001]本專利技術涉及無人機應用領域，具體為一種無人機飛行狀態在線監測系統。

技術介紹

[0002]四旋翼無人機是一種能快速實現空中達到的新技術平臺，它在軍隊、電力巡檢、邊防巡查、環境監測、地理遙感、測繪、交通指揮、通訊中繼等領域著廣泛的應用，四旋翼無人機具有使用成本低、技術靈活、不需人員直接到達第一現場等優點，可實現垂直起降、定點懸停、位置鎖定、定時定點巡邏等功能。
[0003]但是現有技術在實際使用時，四旋翼無人機對自身工作狀態的監測大多局限于控制系統運行的程序本身和各組件在啟動之初的自檢或運行時出現故障后的狀態反饋，當系統本身出現故障時，也同時失去了對自身的狀態監測功能；同時也缺乏對整個無人機系統的評估和預判能力，從而造成故障，甚至發生安全事故。

技術實現思路

[0004]本專利技術的目的在于提供一種無人機飛行狀態在線監測系統，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
[0005]為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：包括地面控制平臺和無人機本體，所述地面控制平臺的連接端與無人機本體的連接端雙向無線連接，所述地面控制平臺和無人機本體的輸出端均連接有數據收集模塊，所述數據收集模塊的輸出端連接有數據分析模塊，所述數據分析模塊的輸出端連接有數據挖掘模塊，所述數據挖掘模塊的輸出端分別連接有失效評估指標和故障預測與診斷模塊，所述失效評估指標的連接端和故障預測與診斷模塊的連接端雙向連接，所述故障預測與診斷模塊的輸出端連接有決策和維修管理模塊，所述決策和維修管理模塊的輸入端連接有地面保障系統，且地面保障系統的連接端與地面控制平臺的連接端雙向連接，所述地面保障系統的輸出端與無人機本體的輸入端無線連接，所述數據收集模塊包括行為控制模塊、角運動監測模塊、飛行監測模塊、氣壓監測模塊和GNSS模塊，所述數據挖掘模塊包括姿態控制模塊、速度預測模塊、位置預測模塊和航跡規劃模塊，所述數據分析模塊的分析方法為全面分析法與定量分析法相結合的方法。
[0006]優選的，所述行為控制模塊為行為控制電路，所述角運動監測模塊為陀螺儀，所述飛行監測模塊為加速度計，所述氣壓監測模塊為氣壓計，所述GNSS模塊為GNSS天線。
[0007]優選的，所述姿態控制模塊用于檢測無人機本體的行為狀態，所述速度預測模塊用于檢測無人機本體的速度，所述位置預測模塊用于檢測無人機本體的位置，所述航跡規劃模塊用于檢測無人機本體的航跡。
[0008]優選的，所述無人機本體的輸出端與數據收集模塊的輸入端連接方式為無線連接，所述地面控制平臺用于與無人機本體進行人機交互同時進行信息共享，所述數據收集模塊包括多個控制用傳感器和多個檢測用傳感器建立的分布式傳感器網絡，且數據收集模塊用于采用傳感器技術進行動態數據的實時采集。
[0009]優選的，所述數據分析模塊用于采用人工智能算法根據數據收集模塊收集的數據進行分析處理并挖掘數據有關監測無人機本體狀態的隱含信息。
[0010]優選的，所述數據挖掘模塊用于高速回傳數據分析模塊分析處理所得的數據并分類存儲，同時采用全面分析法與定量分析法相結合的方法進行數據清晰、數據融合和數據挖掘等步驟改善數據質量信息。
[0011]優選的，所述失效評估指標用于存儲初始指標，并通過故障預測與診斷模塊不斷地增加指標數據，所述失效評估指標同時還用于與數據挖掘模塊傳遞的數據作對比，并將相似特征傳遞至故障預測與診斷模塊處，所述故障預測與診斷模塊用于進行四旋翼無人機組合慣性導航系統的故障預測與診斷，同時并將故障預測與診斷的數據傳遞至失效評估指標處用作對比數據庫實現深度網絡學習。
[0012]優選的，所述決策和維修管理模塊用于根據故障預測與診斷模塊得出的信息結合地面控制平臺的飛行任務，利用保障資源進行相對應調控，同時根據預測決策進行任務規劃和任務降級，所述地面保障系統用于對地面控制平臺實現物資保障，同時地面控制平臺可對地面保障系統進行優化管理，所述地面保障系統還用于對無人機本體進行高效智能維護。
[0013]與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
[0014]1、本專利技術通過數據收集模塊對無人機本體監測的數據建立分布式傳感器網絡，然后數據分析模塊采用人工智能算法根據數據收集模塊收集的數據計算無人機本體狀態，并通過數據挖掘模塊將無人機本體狀態按照姿態控制模塊、速度預測模塊、位置預測模塊和航跡規劃模塊相對應的進行分類，最終通過故障預測與診斷模塊進行組合慣性導航系統的故障預測與診斷，實現了對整個無人機系統的評估和預判的目的；
[0015]2、本專利技術同時還通過故障預測與診斷模塊將故障預測與診斷的數據傳遞至失效評估指標存儲，長時間使用，會使得失效評估指標內存儲的數據越來越多，同時數據的多樣化也越來越豐富，這就使得失效評估指標中存儲的數據會與數據挖掘模塊傳遞的數據有更多的相似特征，即當數據挖掘模塊傳遞至的數據與失效評估指標中存儲的數據近乎相同時，則故障預測與診斷模塊無需工作，預測結果直接為失效評估指標中記載對應的結果，進而實現可智能深度學習的目的。
附圖說明
[0016]圖1為本專利技術一種無人機飛行狀態在線監測系統整體結構控制框圖；
[0017]圖2為本專利技術一種無人機飛行狀態在線監測系統數據收集模塊結構系統框圖；
[0018]圖3為本專利技術一種無人機飛行狀態在線監測系統數據挖掘模塊結構系統框圖。
[0019]圖中：1、地面控制平臺；2、無人機本體；3、數據收集模塊；31、行為控制模塊；32、角運動監測模塊；33、飛行監測模塊；34、氣壓監測模塊；35、GNSS模塊；4、數據分析模塊；5、數據挖掘模塊；51、姿態控制模塊；52、速度預測模塊；53、位置預測模塊；54、航跡規劃模塊；6、失效評估指標；7、故障預測與診斷模塊；8、決策和維修管理模塊；9、地面保障系統。
具體實施方式
[0020]下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完
整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0021]請參閱圖1
?
3，本專利技術提供一種技術方案：包括地面控制平臺1和無人機本體2，地面控制平臺1的連接端與無人機本體2的連接端雙向無線連接，地面控制平臺1和無人機本體2的輸出端均連接有數據收集模塊3，數據收集模塊3的輸出端連接有數據分析模塊4，數據分析模塊4的輸出端連接有數據挖掘模塊5，數據挖掘模塊5的輸出端分別連接有失效評估指標6和故障預測與診斷模塊7，失效評估指標6的連接端和故障預測與診斷模塊7的連接端雙向連接，故障預測與診斷模塊7的輸出端連接有決策和維修管理模塊8，決策和維修管理模塊8的輸入端連接有地面保障系統9，且地面保障系統9的連接端與地面控制平臺1的連接端雙向連接，地面保障系統9的輸出端與無人機本體2的輸入端無線連接，數據收集模塊3包括行為控制模本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種無人機飛行狀態在線監測系統，包括地面控制平臺(1)和無人機本體(2)，其特征在于：所述地面控制平臺(1)的連接端與無人機本體(2)的連接端雙向無線連接，所述地面控制平臺(1)和無人機本體(2)的輸出端均連接有數據收集模塊(3)，所述數據收集模塊(3)的輸出端連接有數據分析模塊(4)，所述數據分析模塊(4)的輸出端連接有數據挖掘模塊(5)，所述數據挖掘模塊(5)的輸出端分別連接有失效評估指標(6)和故障預測與診斷模塊(7)，所述失效評估指標(6)的連接端和故障預測與診斷模塊(7)的連接端雙向連接，所述故障預測與診斷模塊(7)的輸出端連接有決策和維修管理模塊(8)，所述決策和維修管理模塊(8)的輸入端連接有地面保障系統(9)，且地面保障系統(9)的連接端與地面控制平臺(1)的連接端雙向連接，所述地面保障系統(9)的輸出端與無人機本體(2)的輸入端無線連接，所述數據收集模塊(3)包括行為控制模塊(31)、角運動監測模塊(32)、飛行監測模塊(33)、氣壓監測模塊(34)和GNSS模塊(35)，所述數據挖掘模塊(5)包括姿態控制模塊(51)、速度預測模塊(52)、位置預測模塊(53)和航跡規劃模塊(54)，所述數據分析模塊(4)的分析方法為全面分析法與定量分析法相結合的方法。2.根據權利要求1所述的一種無人機飛行狀態在線監測系統，其特征在于：所述行為控制模塊(31)為行為控制電路，所述角運動監測模塊(32)為陀螺儀，所述飛行監測模塊(33)為加速度計，所述氣壓監測模塊(34)為氣壓計，所述GNSS模塊(35)為GNSS天線。3.根據權利要求1所述的一種無人機飛行狀態在線監測系統，其特征在于：所述姿態控制模塊(51)用于檢測無人機本體(2)的行為狀態，所述速度預測模塊(52)用于檢測無人機本體(2)的速度，所述位置預測模塊(53)用于檢測無人機本體(2)的位置，所述航跡規劃模塊(54)用于檢測無人機本體(2)的航跡。4.根據權利要求1所述的一種無人...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳恩銘，孫藝東，張超，程爭，
申請(專利權)人：中國民航大學，
類型：發明
國別省市：