起飞辅助的制作方法
【专利说明】起飞辅助
【背景技术】
[0001] 飞行器，例如，无人飞行器，用于执行军事和民事应用中的监控、勘测及探测任务。 这样的飞行器可以携带有效负载以具有特定的功能。这些飞行器可以在表面上起飞及降 落。
[0002] 然而，传统控制的飞行器从表面起飞时，与表面所提供的力相结合的反馈控制系 统会导致飞行器开始起飞离开表面时不平稳。特别是，表面是斜面或者不平整时，则起飞不 会是竖直的，如此可能导致无人机坠毁或跌落。起飞对用户来说是一个挑战，特别是没有经 验的用户，如果无人飞行器起飞期间失控或起飞不平稳，用户将会变得紧张，并导致飞行器 坠毁。
【发明内容】
[0003] 在某些例子中，有必要使用起飞方法来保证飞行器能够平稳且竖直地起飞。因此， 有必要改善起飞方法。本发明提供与飞行器起飞控制相关的系统、方法及设备。现有的比 例-积分-微分控制器（PID Controllers)，由于积分的记忆效应（memory effects of integration)，会导致飞行器与平面之间有地面力，而该地面力会使得积分表达式的输出 错误并导致飞行器起飞不平稳。在本发明中，飞行器起飞期间且飞行器尚未离开地面时允 许删除积分，直到飞行器确定已经离开地面。这里描述的控制系统及方法可以直接输出模 拟起飞控制值，当起飞成功后，无缝地切换到PID控制。根据飞行器的一个或多个电机的输 出及/或飞行器的加速度来判断何时切换到PID控制方法。
[0004] 本发明提供了一种可移动物体的起飞辅助的方法，所述方法包括：在第一控制方 式下增加对可移动物体的致动器的输出，其中对致动器的输出会增加可移动物体的高度； 根据对致动器的输出、由致动器所测量的输出、或可移动物体的速度或加速度，通过处理器 判断可移动物体是否达到起飞阈值；及当可移动物体达到起飞阈值时，使用第二控制方式 控制对致动器的输出。
[0005] 在某些实施例中，所述可移动物体可以是能够竖直起飞及/或降落的飞行器。所 述可移动物体可以是无人飞行器。所述无人飞行器可以是一个旋翼飞行器。致动器可以是 一个电机，该电机驱动可移动物体的推进单元。所述推进单元是一个旋翼，该旋翼用于提供 上升动力给可移动物体。
[0006] 第一控制方式可以是第一积分控制方式。第一积分控制方式下的积分值可以设置 为默认值。在某些实施例中，所述默认值为零。
[0007] 对制动器的输出可以通过一个常量进行增加。通过增加对致动器的输出可以增加 整个可移动物体的推力。遥控终端发送指令。在接收指令以增加可移动物体的高度之前， 可移动物体接收指令以启动致动器并将致动器设置为怠速状态。所述方法还包括当增加高 度的指令没有超过预设的值时，减少对致动器的输出直到致动器处于怠速状态。
[0008] 可选地，第二控制方式可以是第二积分控制方式。使用第二积分控制方式控制对 致动器的输出可以包括竖直方向的积分控制。使用第二积分控制方式控制致动器包括如下 一个或多个的积分控制：前方向、后方向、右方向、左方向或高度。在某些情况下，使用第二 积分控制方式控制致动器还包括使用比例-积分-微分控制方式。
[0009] 可以根据对致动器的输出量来判断可移动物体是否达到了起飞阈值。根据对致动 器的输出量以判断可移动物体是否达到了起飞阈值可以包括：当对致动器的输出量超过预 设的值时，判定可移动物体达到了起飞阈值。判断可移动物体是否达到了起飞阈值还可以 根据所测量的可移动物体的速度或加速度、所测量的高度或从致动器测量的输出。可选地， 判断可移动物体是否达到了起飞阈值并不根据来源于可移动物体外部的信号 [0010] 在某些例子中，（1)当对致动器的输出大于第一预设输出值及可移动物体在竖直 方向上的加速度超过预设加速度值，或（2)当对致动器的输出大于第二预设输出值时，可 移动物体达到起飞阈值。所述第二预设输出值可能不同于第一预设输出值。所述第二预设 输出值可能大于第一预设输出值。
[0011] 本发明提供另一种可移动物体的辅助起飞的系统。所述系统包括：接收器，用于接 收指令以增加可移动物体的高度；可移动物体的致动器，其中对致动器的输出会增加可移 动物体的高度；及处理器，用于根据对致动器的输出、从致动器测量的输出、或可移动物体 的速度或加速度来判断可移动物体是否达到起飞阈值，并且（1)当可移动物体没有达到起 飞阈值时采用第一控制方式，及（2)当可移动物体达到起飞阈值时采用第二控制方式，生 成用于对致动器的输出进行控制的信号。
[0012] 处理器可以是机载于可移动物体上。可选地，所述处理器可以设置在与可移动物 体分开的外设装置上。
[0013] 在某些实施例中，可移动物体可以是一个能够竖直起飞及/或降落的飞行器。所 述可移动物体可以是无人飞行器。所述无人飞行器可以是旋翼飞行器。致动器可以是电机， 该电机驱动可移动物体的推进单元。所述推进单元是旋翼，该旋翼用于为可移动物体提供 上升动力。
[0014] 第一控制方式可以是第一积分控制方式。第一积分控制方式下的积分值可以设置 为默认值。在某些实施例中，所述默认值为零。
[0015] 所述对制动器的输出可以通过一个常量进行增加。通过增加对致动器的输出来增 加整个可移动物体的推力。遥控终端发送指令。在接收指令以增加可移动物体的高度之前， 可移动物体的接收器用于接收指令以启动致动器并将致动器设置为怠速状态。所述方法还 包括当增加高度的指令没有超过预设的值时，减少对致动器的输出直到致动器处于怠速状 ??τ O
[0016] 第二控制方式可以是第二积分控制方式。第二积分控制方式控制可以包括竖直方 向的积分控制。第二积分控制方式还可以包括如下一个或多个的积分控制：前方向、后方 向、右方向、左方向或高度。第二积分控制方式可以包括使用比例-积分-微分控制方式。
[0017] 当对致动器的输出量超出预设的输出值时，处理器判断可移动物体达到了起飞阈 值。在某些实施例中，所述处理器判断可移动物体是否达到了起飞阈值还可以根据所测量 的可移动物体的速度或加速度、所测量的高度或从致动器测量的输出。所述处理器判断可 移动物体是否达到了起飞阈值并不依赖来源于可移动物体外部的信号。
[0018] 在某些实施例中（1)当对致动器的输出大于第一预设输出值及可移动物体在竖 直方向上的加速度超过预设加速度值，或（2)当对致动器的输出大于第二预设输出值时， 达到起飞阈值。所述第二预设输出值可能不同于第一预设输出值。所述第二预设输出值可 能大于第一预设输出值。
[0019] 本发明提供另一种可移动物体的起飞辅助的方法。所述方法包括：在第一控制方 式下增加对可移动物体的致动器的输出，其中对致动器的输出会增加可移动物体的高度； 通过处理器来执行（1)判断对致动器的输出是否大于第一预设输出阈值及可移动物体在 竖直方向上的加速度是否超过预设加速度值，或（2)对致动器的输出是否超过了第二预设 输出值；及（1)当对致动器的输出大于第一预设输出阈值及可移动物体在竖直方向上的加 速度超过预设加速度值，或（2)当对致动器的输出超过了第二预设输出值时，使用与第一 控制方式不同的第二控制方式控制对致动器的输出。
[0020] 在某些实施例中，所述可移动物体可以是能够竖直起飞及/或降落的飞行器。所 述可移动物体可以是无人飞行器。所述无人飞行器可以是一个旋翼飞行器。致动器可以是 电机，该电机驱动可移动物体的推进单元。所述推进单元是旋翼，该旋翼用于为可移动物体 提供上升动力。
[0021] 对制动器的输出可以通过一个常量进行增加。通过增加对致动器的输出可以增加 整个可移动物体的推力。所述方法还包括接收指令以增加所述可移动物体的高度。遥控终 端发送指令。在接收指令以增加可移动物体的高度之前，可移动物体接收指令以启动致动 器并将致动器设置为怠速状态。所述方法还包括当增加高度的指令没有超过预设的值时， 减少对致动器的输出直到致动器处于怠速状态。
[0022] 第一控制方式可以使用积分值，该积分值设置为默认值。所述默认值可以是零。第 二控制方式可以使用竖直方向的积分控制。使用积分控制来对致动器的输出进行控制可能 包括如下一个或多个的积分控制：前方向、后方向、右方向、左方向或高度。使用第二控制方 式来控制对致动器的输出包括使用比例-积分-微分控制方式。
[0023] 所述第二预设输出值可以不同于第一预设输出值。可选地，所述第二预设输出值 大于第一预设输出值。
[0024] 进一步地，本发明的一个方面可能包括一个用于可移动物体的辅助起飞的系统。 所述系统包括：可移动物体的致动器；及处理器，用于判断以下一个或多个条件是否满足： (1)对致动器的输出大于第一预设输出阈值及可移动物体在竖直方向上的加速度超过预设 加速度值，或（2)当对致动器的输出超过了第二预设输出值，及（a)当（1)和（2)都不满足 时，采用第一控制方式生成用于控制对致动器的输出的信号，（b)当（1)和（2)都满足时， 采用第二控制方式生成用于控制对致动器的输出的信号。
[0025] 处理器可以是机载于可移动物体上。可选地，所述处理器可以设置在与可移动物 体分开的外设装置上。
[0026] 可选地，可移动物体可以是能够竖直起飞及/或降落的飞行器。所述可移动物体 可以是无人飞行器。所述无人飞行器可以是旋翼飞行器。致动器可以是电机，该电机驱动 可移动物体的推进单元。所述推进单元是旋翼，该旋翼用于提供上升动力给可移动物体。
[0027] 制动器的输出可以通过一个常量进行增加。通过增加对致动器的输出可以增加整 个可移动物体的推力。遥控终端发送指令。提供接收器，该接收器用于在接收指令以增加 可移动物体的高度之前，接收指令以启动致动器并将致动器设置为怠速状态。当增加高度 的指令没有超过预设的值时，减少对致动器的输出直到致动器处于怠速状态。
[0028] 在某些实施例中，第一控制方式可以是第一积分控制方式。第一积分控制方式下 的积分值可以设置为默认值。在某些实施例中，所述默认值为零。第二控制方式可以是第 二积分控制方式。使用第二积分控制方式控制对致动器的输出可能包括竖直方向的积分控 制。使用第二积分控制方式控制致动器包括如下一个或多个的积分控制：前方向、后方向、 右方向、左方向或高度。在某些情况下，使用第二积分控制方式控制致动器还包括使用比 例-积分-微分控制方案。
[0029] 所述第二预设输出值可以不同于第一预设输出值。可选地，所述第二预设输出值 可以大于第一预设输出值。
[0030] 应当理解的是，本发明的不同实施例可以单独地、整体地或者相互结合地实现。本 发明所描述的各个实施例可以适用于任意特定的应用程序或任意类型的可移动物体。本 文中任意描述的飞行器，例如，无人飞行器，可以适用于任意可移动物体，例如，任意机动设 备。此外，在本文中揭露的空中移动（例如，飞行）时的系统、设备、及方法也可以适用用于 其它移动类型中，例如，在地面上移动或在水面上移动，或在太空中移动。
[0031] 通过浏览说明书、权利要求书及附图，能明显地呈现本发明的其它方面及功能。
[0032] 引置前案
[0033] 本案说明书所提到的所有出版物、专利、专利申请列入本文作为参考的程度与每 个出版物、专利或专利申请特定地或单独地列入本文作为参考的程度相同。
【附图说明】
[0034] 本发明创新的特征在权利要求中描述。为了更好地了解本发明的特征及有益效 果，下面仅通过非限制性的示例，并且参考附图来描述本发明的优选和其它实施方式，其 中：
[0035] 图1所示为本发明的一个实施例中的飞行器起飞的示意图。
[0036] 图2所示为本发明的一个实施例