具有辅助手动驾驶和自动驾驶的尤为飞翼型固定翼无人机的制作方法
本发明涉及远程驾驶飞行机动设备，此外一般称为“无人机”。
背景技术：
具体而言，本发明应用于固定翼无人机，尤其是“飞翼”型，诸如可如瑞士cheseaux-lausanne的sensefly的ebee型(其为专业陆地测绘无人机)或者法国巴黎的parrotsa最近推出的disco型(参见b.popper在theverge.com上发布的短文“parrot'snewdiscodroneditchesquadcopterdesignforafixed-wingaircraft(parrot的新disco无人机抛弃用于固定翼飞行器的直升机设计)”，2016年1月4日)。
这些无人机由提供有遥控设备的用户远程驾驶，该遥控设备允许用户发送驾驶指令(诸如向上移动、向下移动、向右或向左转、加速/减速，等等)以及在安装于遥控设备上的屏幕上可视化由无人机的相机捕捉的图像。就无人机而言，它因变于从遥控设备接收到的指令来生成飞行控制命令：推进系统的电机速度、控制面命令，等等。这些命令因变于由无人机机载的多个传感器(诸如惯性单元(加速度计和三轴陀螺仪)、高度传感器(气压计、超声测距仪)、空速和/或地速测量设备，等等)提供的数据来进行反馈控制。
固定翼无人机(尤其是“飞翼”型的那些无人机)能以高速飞行，通常高达80km/h，并且考虑到它们对从遥控设备发送的驾驶指令的非常高的反应性以及保持最小飞行速度(高于失速速度)的必要性，它们通常相当难以驾驶。这些约束对于可保持固定点并且想飞多慢就飞多慢的旋翼无人机(例如，四螺旋桨直升机型)而言是不存在的，这使得它们远远更易于驾驶，甚至由没有经验的用户驾驶。
固定翼无人机包括具有由电机驱动的一个或若干个推进器的推进系统以及由相应伺服机构控制的控制面。无人机飞行进展通过改变电机的速度(供电电流的受控变化)以及通过在控制面上采取动作以控制无人机的轨迹来控制。
使用他的设置有操纵杆类型的比例命令的遥控设备，用户改变电机速度以增加或降低推力，并且在无人机的不同控制面上采取动作以修改无人机的姿态。
驾驶这样的无人机需要某些技能，涉及模型飞机领域的用户知道如何获取这些技能。另一方面，对于新手或仅仅临时用户，驾驶固定翼无人机不是直观的，并且出错风险对于坠落的后果风险、无人机的失控等等很重要。
在固定翼类型的无人机的情形中，这些困难尤其严重地增加。的确，这些无人机缺乏尾翼和方向舵单元，并且因此没有移动方向控制垂直面(在常规飞行器的情形中，诸如置于方向舵上的襟翼)。提供了飞翼作为控制面，飞翼的后缘上只布置了两个活动襟翼：这些襟翼在相同方向上的位移修改无人机的俯仰姿态(角θ)，而这两个襟翼在相反方向上的位移修改无人机的滚转姿态(角
为了使无人机飞行，用户因此必须从他的遥控设备控制这两个襟翼的位置以修改无人机的俯仰和滚转姿态，这一修改可能伴有速度的增加或降低。
这样的驾驶模式绝不是容易和直观的，并且相对于提供有方向舵的飞行器而言，飞翼的非常不稳定的特性进一步增加了难度，尤其是在转向方面，并且这是这一类型的飞行器并不非常普及的原因。
为了补偿这一困难性，已经提出，如在abittar等人的论文“centralprocessingunitforanautopilot:descriptionandhardware-in-the-loopsimulation(用于自动驾驶仪的中央处理单元：说明和回路中的硬件仿真)”，journalofintelligentandroboticsystems，卷70，no1-4，2012年8月4日，557-574页中描述的，为保留用户手动驾驶的乐趣，通过向他提供辅助驾驶模式，其中他只需管理“向右转”或“向左转”、“向上移动”或“向下移动”、“加速”或“减速”类型的经简化的命令(此后称为“指令”)，这样的指令是例如借助于无线电控制装置的操纵杆来生成的。
自动驾驶机载软件将这些非常简单的指令转换成飞行器姿态设定点(即转换成滚转角设定点和俯仰角设定点)以及速度设定点。如此通过自动驾驶仪产生的设定点在合适的控制环路内与由在任何时刻评估飞行器的实时瞬时姿态、其高度、其空速和/或地速等等的机载传感器所产生的数据相比较，以产生用于控制姿态的控制面操纵伺服机构的合适命令或者用于控制速度的推进系统的命令。
然而，甚至对于这些经简化命令，用户必须在任何情况下以无中断的方式以及无论情形如何都确保驾驶。
这例如使得他不可能通过不再触摸操纵杆也不按下任何按钮等来释放他的遥控设备的命令。
对于诸如四螺旋桨直升机等旋翼无人机，这样的操纵将立即使得切换到盘旋飞行配置，其中无人机维持飞行、处于固定点处、处于在该命令被释放时的所在的高度处。
另一方面，在固定翼无人机的情形中，这种进行方式是不可能的，因为无人机不能固定不动，有失速的危险。
技术实现要素：
本发明的目标之一是通过向用户提供退出(由自动驾驶仪辅助的)手动驾驶模式以用于全自动驾驶模式的可能性(这例如通过包括简单地释放遥控设备的命令的直观命令来触发)，来允许用户免受这一限制。
根据本问题的另一方面，将强调固定翼无人机的起飞和着陆阶段的非常微妙的特性，这需要大量经验。
的确，在旋翼无人机(例如四螺旋桨直升机)的情形中，起飞是在无人机在地面上的情况下执行的；电机的上电和速度的渐进增加允许无人机缓慢上升，一般向上到达地面上方的预定距离处的固定点位置，从该位置处它将能够沿所选和受控的轨迹飞行。相反，对于着陆而言，无人机通过停在固定点处开始，随后通过电机速度的降低来缓慢朝地面向下移动。
另一方面，在固定翼无人机的情形中，这样的规程是不可能的，考虑到最小升空速度的约束。对于起飞而言，无人机必须被用户拿在手中，随后顶风掷出，其中电机以防止失速的足够速度来操作。并且对于着陆，无人机的速度必须渐进地降低以使它以最低可能速度从其巡航高度渐渐向下移动到地平面，以使得失速只发生在地平面的紧密附近，从而在着陆时不损坏无人机。
如容易想到的，这些极其苛刻的阶段需要用户的特定技能，并且因此需要大量经验来驾驶这样的飞行器。
如果用户寻求使飞行器沿预定轨迹(诸如稳定圆形轨道(在航空术语中是“悬停”)、螺旋轨迹，等等)飞行，则情况也如此。这些轨迹需要同时操作若干命令，不仅遵循所需轨迹，还要补偿飞行器可能经历的各种干扰，尤其是横风影响。
因此，为解决这一问题以及一般地尽可能多地促进固定翼无人机的驾驶，本发明的另一目标是向用户提供由自动系统管理的一定数目的自主无人机飞行模式。
具体而言，情况是全自动地并且在更好的条件下管理无人机起飞和/或着陆的关键阶段，而无需用户干预——通过潜在地保留选项以向他提供“超驾驶”的可能性，即将手动指令叠加在由机载自动驾驶仪在内部生成的指令上。
为达到这些目标，本发明提出了一种abittar等人的上述论文中公开的那一类型的固定翼无人机，包括推进系统、控制面以及自动驾驶仪。
更确切而言，所述自动驾驶仪被配置成：
因变于指令来计算设定点，所述指令包括由所述自动驾驶仪生成的内部驾驶指令和由所述无人机接收到的外部指令，所述内部和/或外部指令包括转向指令、向上移动/向下移动指令以及速度改变指令，并且所述设定点包括用于实现所述内部和/或外部指令的滚转角设定点、俯仰角设定点以及速度设定点；以及
因变于计算得到的设定点来控制所述推进系统和所述控制面。
所述自动驾驶仪被进一步配置成在应用转向指令和/或速度改变指令之际，计算所述滚转角设定点、所述俯仰角设定点以及所述速度设定点以执行转向和/或速度改变，同时在所述转向和/或所述速度改变期间维持所述无人机的恒定高度。
本发明的特征在于，所述自动驾驶仪被进一步配置成在停止接收所述外部驾驶指令中的至少一些之际，生成所述滚转角设定点、所述俯仰角设定点以及所述速度设定点以维持所述无人机在所述停止接收所述外部驾驶指令中的至少一些的时刻所具有的航向和高度恒定。
优选地，所述自动驾驶仪被配置成在停止接收任何外部驾驶指令之际，生成所述滚转角设定点、所述俯仰角设定点以及所述速度设定点，以进一步维持所述无人机在所述停止接收任何外部驾驶指令的时刻所具有的速度恒定。
在一有利的特定实施例中，所述至少一些外部驾驶指令包括转向外部驾驶指令和向上移动/向下移动外部驾驶指令，并且不包括速度外部驾驶指令。
在这一情形中，所述自动驾驶仪可被进一步配置成在接收到速度外部驾驶指令且没有接收到转向外部驾驶指令也没有接收到向上移动/向下移动外部驾驶指令之际：继续生成所述滚转角设定点和所述俯仰角设定点以维持所述无人机在所述停止接收转向外部驾驶指令和向上移动/向下移动外部驾驶指令的时刻所具有的航向和高度恒定，以及基于接收到的向上移动/向下移动外部驾驶指令来生成所述速度设定点。
在这同一情形中，所述自动驾驶仪还可被配置成在接收到转向外部驾驶指令或向上移动/向下移动外部驾驶指令之际，停止生成已被生成来维持所述无人机在所述停止接收转向外部驾驶指令和向上移动/向下移动外部驾驶指令的时刻所具有的航向和高度恒定的所述滚转角设定点、所述俯仰角设定点以及所述速度设定点。
根据本发明的各有利辅助特征：
在自主操作模式中，所述自动驾驶仪被配置成生成包括转向指令、向上移动/向下移动指令和/或速度指令的内部驾驶指令；
所述自动驾驶仪被配置成根据自动起飞模式来生成内部驾驶指令，所述自动起飞模式具有向上移动到预定高度的阶段，之后是在所述预定高度处以绕轨飞行来等待的阶段；
这一自动起飞模式包括相继地：以低速操作所述推进系统的推进单元的阶段、以更快速度操作所述推进单元的阶段、保持航向直线向上移动的阶段、以及在到达所述预定高度时以绕轨飞行来等待的所述阶段；
所述自动驾驶仪被配置成根据自动着陆模式来生成内部驾驶指令，其中所述无人机接收到的外部驾驶指令潜在叠加在由所述自动驾驶仪生成的驾驶指令上；
这一自动着陆模式包括相继地：向下移动到预定高度的阶段、沿螺旋轨迹或根据直线轨迹向下移动的阶段、以及逆转所述推进系统的推进单元的旋转方向的阶段；
所述自动驾驶仪被配置成因变于所述无人机的空速和所述无人机的地速之间的差异来计算设定点；
所述自动驾驶仪被配置成计算设定点以在恒速操作模式中按恒定空速或按恒定地速飞行；
为了执行转向指令，所述自动驾驶仪被配置成计算设定点来以相对于地面的恒定转向速率执行转向。
本发明还涉及一种驾驶无人机的方法，这一方法包括由无人机的自动驾驶仪实现的上述步骤。
附图说明
现在将参考附图来描述本发明的示例性实施例，附图中相同附图标记表示所有附图中相同或功能上相似的元件。
图1是示出在远距遥控设备的控制下在空中飞行的飞翼型固定翼无人机的概括视图。
图2是无人机和遥控设备的不同功能块的非常简化的示图。
图3是用于实现本发明的集成在无人机中的自动驾驶仪的框图。
图4解说了由用户支配的命令在他的遥控设备上的人体工学分布的示例。
图5是具体地解说辅助手动驾驶模式和自主飞行驾驶模式之间的转变可能性的步骤图。
图6解说了入轨并自动返回起始点的自主飞行模式。
图7解说了在起飞时的无人机投掷操作。
图8是解说无人机的起飞的自主飞行模式的步骤图。
图9a和9b解说了无人机着陆操作，分别是圆式和直线式。
图10是解说无人机的着陆的自主飞行模式的步骤图。
具体实施方式
现在将描述本发明的设备的一示例性实施例。
在图1中解说了无人机10，在此是飞翼型固定翼无人机，诸如parrot的disco型。
无人机10包括无人机机体(机身)12，在机身12后部提供了包括例如电机和螺旋桨14的推进系统以及在横向上提供了两个机翼16，这些机翼在所解说的“飞翼”型的配置中延续无人机机体12。在后缘侧上，机翼16配置有控制面18，它们能借助于伺服机构来操纵以控制无人机的轨迹。该无人机还配置有前视相机20，从而允许获得该无人机所飞向的场景的图像。
无人机10由配备触摸屏的远距遥控设备22驾驶，触摸屏被配置成显示由相机20捕捉的图像以及受用户支配的各种驾驶命令。遥控设备22例如是parrot的skycontroller型，其上安装了触摸屏多媒体数字平板。遥控设备22还配置有用于与无人机进行无线电链接的装置，例如wi-fi(ieee802.11)局域网类型，以供进行双向数据交换：从无人机10到遥控设备22(具体地用于传输由相机20捕捉的图像)以及从遥控设备22到无人机10(用于发送驾驶指令)。用户还可使用沉浸式驾驶眼镜，称为fpv(“第一人称视角”)眼镜。
图2是包括无人机10和遥控设备22的单元的非常简化的功能图。无人机10包括配置成实现对无人机10的驾驶的辅助的自动驾驶仪24。自动驾驶仪包括数个模块。自动驾驶仪24接收来自遥控设备22的驾驶指令(“外部驾驶指令”)作为输入，即在辅助驾驶模式中由用户从遥控设备22发送的指令，这些指令通过遥控设备22与无人机10之间的无线电链路来传送。
自动驾驶仪还被配置成自动生成驾驶指令(“内部驾驶指令”)。为此，自动驾驶仪包括自主飞行模块26。自动驾驶仪被配置成生成内部驾驶指令，例如在自动起飞模式、自动着陆模式等等中。将注意，在特定“超驾驶(over-piloting)”模式中，用户有可能将他自己的指令叠加在由自主飞行模块26自动生成的那些指令上，例如以干涉由这一系统所施加的轨迹以按用户的意愿来校正这一轨迹。
无人机10的推进系统包括包含螺旋桨14和用于驱动螺旋桨14的旋转的电机28的推进单元。无人机10包括用于控制控制面18的位置的伺服电机30。
基于所接收到的驾驶指令，自动驾驶仪24生成用于电机28和控制控制面18的伺服电机30的命令。
在所解说的“飞翼”型无人机的示例中，电机28是唯一的且伺服电机30只有两个(两个控制面18中每一者一个相应伺服电机)。然而，它只是解说性示例，因为无人机可被配置有若干推进单元，因此配置有若干对应电机，且具有附加控制面，例如在后部配置有尾翼和方向舵单元的固定翼无人机(这因此将部署飞翼型)的情形中。
无人机还配置有向自动驾驶仪24动态地递送与无人机的真正瞬时姿态、高度以及速度有关的信息的传感器集合32。
传感器集合32包括例如：
包括加速度计和三轴陀螺仪的惯性单元(imu)；
连接到“空速管”类型的元件的动态压力入口的用于测量无人机的空速的传感器；
给出无人机在地理参考系中的绝对位置的gps模块；
允许确定无人机的高度的变化(瞬时变化和相对于已知起始高度的变化)的气压传感器；
给出无人机相对于地理北极的方向的磁力计传感器；
给出无人机相对于所飞过的地形的高度的超声测距仪传感器；以及
给出所飞过的地形的图像并允许通过图像处理来确定无人机相对于这一地形的速度(地速，与由空速管给出的空速相对比)的纵向视野相机。
现在将参考图3的框图来描述根据本发明的用于无人机的辅助驾驶和自主飞行驾驶的不同元件。
在辅助驾驶模式中来自用户遥控设备的驾驶指令(“外部指令”)由解码器模块34接收和解码，该解码器模块递送“向右转”或“向左转”、“向上移动”或“向下移动”、“加速”或“减速”类型的指令。这些指令例如是因变于用户希望对无人机的轨迹施加的进展借助于诸如遥控设备22的操纵杆等操纵器或命令来生成的比例指令。
图4解说了由用户支配的命令在遥控设备22上的人体工学分布的示例：
对于位于左侧的操纵杆：
向上或向下致动操纵杆：加速/减速
向右或向左致动操纵杆：向右或向左绕轨盘旋飞行(悬停)，
对于位于右侧的操纵杆：
向上或向下致动操纵杆：向上移动/向下移动
向右或向左致动操纵杆：向左转/向右转。
在自主飞行模式中，自动驾驶仪24的自主飞行模块26本身生成与所施加的轨迹相对应的指令(“内部指令”)，诸如举例而言自动起飞、自动着陆、绕预定点绕轨，等等。此外，将注意，在特定“超驾驶”模式中，用户有可能将他自己的(外部)指令叠加在由自主飞行模块26自动生成(内部)的那些指令上，例如以干涉由自主飞行模块26所施加的轨迹以校正这一轨迹。
自动驾驶仪的操作
外部和/或内部驾驶指令被应用到模块36以用于计算无人机姿态角设定点(俯仰角设定点θ和滚转角设定点
基于i)上文所定义的外部和/或内部驾驶指令以及ii)飞行中的无人机的空气动力学行为的模型(先前确定并被保持在存储器中)，模块36、38、40中的每一者分别确定对应的俯仰角θ和滚转角
对于内部或外部转向指令，用于计算角设定点的模块36确定至少一个角设定点，诸如滚转
由模块36和模块42所产生的俯仰角θ和滚转角
在模块44的出口处产生的所得的经校正设定点被传送给功率模块52以用于控制控制面伺服电机。这一模块生成被应用到用于驱动各控制面的不同伺服电机30的受控制的pwm信号。
对于内部或外部速度增加/降低指令，用于计算速度设定点的模块38确定速度设定点v。第二速度设定点v由上述高度校正模块42(即还确定俯仰设定点θ的模块)来确定。
由模块38和模块42产生的速度设定点v被应用到pid调节器类型的速度校正模块54(这两个速度设定点被组合，且给予高度保持的校正优先)。这一模块54校正由模块38和42递送的速度设定点v并且因变于基于由空速管58递送的数据(用于空速)和通过分析纵向相机60的图像以及通过gps模块62的数据(用于地速)的有效瞬时地速v*ground和空速v*air。
在模块54的出口处产生的所得的经校正速度设定点被传送给功率模块64以用于控制推进单元28。这一模块64生成受控制的电流，从而允许按需改变推进单元28的速度，并且因此改变螺旋桨14的推力。
内部或外部的向上移动/向下移动和/或转向指令被应用到递送无人机的高度设定点z的高度设定点计算模块40。这一设定点z被应用到高度校正模块42，它例如是pid调节器类型的模块。这一模块42因变于由高度估计模块66基于gps模块62、超声测距仪68以及气压传感器70提供的数据确定的无人机的有效瞬时高度z*来校正高度设定点z。在此，同样，在给出速度指令时，高度校正模块42和姿态校正模块44计算各设定点以向高度的保持以及无人机的航向给予优先。
根据由模块42递送的高度校正得到的经校正设定点包括俯仰设定点θ和速度设定点v，因为无人机高度的增加是通过增加电机速度以及无人机的机首上升来产生的，并且反之用于高度的下降(其中如上文解释的，高度的损失也可源自转向指令，这一高度损失必须被补偿)。
在一特定实施例中，自动驾驶仪24的各模块是软件实现的。各模块被提供作为记录在无人机10的存储器中并由无人机10的处理器执行的软件应用。作为变型，各模块中的至少一者是特定电子电路或可编程逻辑电路。
现在将描述归因于刚刚描述的电路的手动地或自动地操作飞翼的驾驶的方式。
辅助手动驾驶
在手动(或即辅助驾驶)模式中，驾驶辅助尤其确保无人机的滚转、俯仰和速度的自动管理。
在飞翼的常规驾驶配置中，用户至多通过分开操作无人机的两个控制面来尝试调整滚转和俯仰。如果用户向机翼施加滚转倾斜，则该机翼将向一侧倾斜并且将开始转向它所倾向的那侧。但是，归因于它不再平飞的事实，机翼失去升力并且因此失去高度。为补偿这一高度损失，用户因此必须增加俯仰命令，以使无人机机首稍微上升并且因此增加正升力和/或无人机的速度。因此，对于常规驾驶，对于简单的转向，必需立即对无人机的滚转、俯仰以及速度作出动作。
使用辅助驾驶，滚转、俯仰以及速度调整对用户而言是透明的，用户只给出“向左转”或“向右转”指令，机翼自动在所规定的方向上转向且不损失高度。
根据另一方面，用户可发送加速或减速指令，即降低或增加速度的指令。归因于辅助驾驶，在速度的所有可能选择中，机翼自动维持其高度，而无需用户给出俯仰修改指令(以避免在速度增加时机翼高度增加)，如果他只想使无人机在恒定高度下加速的话。
默认地，由辅助驾驶管理无人机的速度，这有利于最大自主性。如果在接收到用户指令(无论是什么，转向、向上移动/向下移动)之际，无人机的速度对于要在没有失速的情况下执行的所需动作而言过低，则辅助驾驶自动增加转速以增加推力并且因而增加速度，并且因此允许执行由用户发出的指令。
关于高度的管理，如上所述，高度由模块42的pid调节器因变于无人机需要维持的高度设定点z与基于传感器测量所估计的有效瞬时高度z*之间的差异来控制。附加速度补偿可在这一差异高于预定值时产生，例如在无人机的真实高度在高度设定点下3米以上时。另一方面，物理限制可被激活以将无人机的高度限制在最小值和最大值之间。
辅助驾驶的另一有利方面在于对横风的影响的补偿(对于不同偏航角的值，横风的方向和强度可通过计算空速和地速之间的差异来估计)。
辅助驾驶具有由gps模块产生的数据，尤其是无人机所遵循的航向，这允许保持直线轨迹。在存在均匀风或阵风的情形中，辅助驾驶自动补偿由该风施加在无人机上的推力并维持直线飞行方向。为使无人机在直线方向上行进，基于无人机的所估计的位置及其位移方向来计算陆标或航路点(参见下文)，并且辅助驾驶反馈控制无人机的轨迹，以使得无人机遵循去往这一航路点的线路。
在顶风的情形中，这可能甚至阻止无人机向前移动(地速从而是负的)，辅助驾驶可通过分析地速并通过校正速度设定点来对该风进行补偿，以保证最小地速(例如，5m/s)，以使得无人机总是能相对于地面向前移动。
关于“向右转”或“向左转”指令，它们是用于以恒定转向速率来转向的非常有利的指令。
恒速转向包括使无人机遵循圆形轨迹，具有预定线速度和恒定高度。用户随后只控制一个自由度(“转向速率”)，实质上与圆形轨迹的或大或小的半径相关(曲率半径小，则转向更加紧急)，这使得在转向时无人机的控制是极为容易和直观的。因此，非常容易地达成转向以使它们以高节奏链接在一起等等变得是可能的，远比传统驾驶(其中用户必须组合并控制滚转和俯仰命令)更容易。使用本发明的辅助驾驶系统，用户只需给出简单的转向速率设定点(或多或少紧急的转向)，可能通过加速或减速指令来完成。
当然，辅助驾驶以如下方式动作：无论用户产生的指令是什么，因变于这些指令计算的设定点总是保持在无人机的飞行的空气动力学可接受的限度内，尤其是：
无人机的最大速度，
无人机的最小速度(失速速度)，
最大转向速率(主要是空速的函数)，以及
最大向上移动/向下移动速率。
辅助手动驾驶/自主飞行驾驶转变
本发明的有利功能特征是有可能通过直观命令来退出辅助手动驾驶模式以用于全自动驾驶模式，其中用户简单地释放它的遥控设备的命令，例如他不再触摸操纵杆、按下任何按钮、触摸触摸屏，等等。
本发明的这一方面具体地由图5的步骤图来解说。
停止接收用户的外部驾驶指令(图5中的框100)触发无人机沿轨迹的恒定高度和恒定空速在用户释放命令(即，转向或向上移动/向下移动命令，因为如果用户只对速度进行操作，则无人机将保持其高度和航向，如上文所示)时的相同方向(航向角)上的自动驾驶。自主飞行模块随后通过补偿(如果需要用于横风的话)来保持这一轨迹的航向。
用户可在任何时刻接手(框102)，例如通过操作操纵杆、通过按下按钮、通过触摸触摸屏等，或者向无人机发出切换到例如着陆或入轨的自主飞行的命令(框104)。
这一动作将生成由无人机接收到并检测到的外部驾驶指令，无人机随后将切换回辅助手动驾驶模式(框102)或者自主飞行(框106)，根据情况而定。
在一变型实施例中，自动驾驶模式的放弃发生在以上条件下(除了收到外部速度命令之外)，这不触发返回到辅助手动驾驶模式或自主飞行模式。
情况因此是向用户提供使无人机加速或减速的可能性，而无人机在自动驾驶仪的控制下继续其轨迹，具有自动驾驶所提供的优点，尤其是补偿外部干扰(诸如横风所导致的那些)。
特定自主飞行模式
机载自主飞行模块可以控制无人机的行为以使它遵循特定预编程轨迹。
因此，在接收到用户的“入轨”指令之际，自主飞行模块接手并生成指令，从而允许无人机沿例如30m半径的圆无限期地转圈且不损失高度，在航空技术领域这一飞行模式称为“悬停”。
图6解说了在圆形轨道l上使无人机10入轨的这一自主飞行模式。
用户一触摸操纵杆或任何其他命令，他就接手，且无人机转到辅助手动驾驶模式。
在安全功能中，用户可在任何时刻向无人机发出指令以使它回到其起飞点，这一点的坐标是通过已被保存在存储器中的gps模块数据知悉的。自主飞行模块随后接手并执行必需的动作。
有利地，如果在切换到自动模式时，无人机处于低于例如50m的高度，则自动驾驶仪使它向上移动回到50m，以接合返回起飞点的轨迹。如果在切换到自动模式时，无人机处于高于50m的高度，则它保持在其当前高度以开始返回到起飞点的阶段。
一种变型包括记忆无人机在返回起飞点的指令的发送之前在飞行阶段所采取的最大高度，以及在开始自动返回起飞点之前使无人机向上移动回这一最大高度值。这允许例如避开在向外行进期间已飞过的山峰。
同样地，在无人机与遥控设备之间的链路无论出于何种原因丢失时，自动地发起自动返回起飞点的规程。无人机在这一返回阶段期间验证连接的可能恢复，并且如果没有连接已被恢复，则无人机如图6中解说地遵循围绕起飞点h的轨道l，随后如果无线电链路尚未恢复则在预定时间(能参数化)之后着陆，这允许在遥控设备的电池被放电的情况下不丢失无人机。
自主飞行模块所提供的另一可能性是根据预建立的飞行计划来自动管理无人机的轨迹。飞行计划先前通过一系列“控制点”或航路点来被确定，且自主飞行模块维持无人机飞行并检测它朝向这些航路点：无人机根据直线轨迹去往飞行计划的当前航路点，随后在到达该航路点时，它沿圆形轨迹(例如，具有30m半径)绕该航路点旋转。为至多遵循该圆形，自主飞行模块计算合适的高度和滚转设定点。无人机随后确定当前航路点与下一航路点之间的方向，并且沿新航向反馈控制其轨迹，航向反馈控制是因变于无人机的所估计的位置(由gps给出)和将这两个航路点分开的线之间的距离来确定的。
最后，出于安全原因，自主飞行模块允许实现定义为其中将允许无人机飞行的区域的“飞行圆柱”，其中心是无人机的起飞点且在距离和高度(最小高度和最大高度)方面受到限制。
如果无人机超出所允许的最大距离，则自主飞行模块接手并将无人机朝用户带回。只要无人机没有回到飞行圆柱，则手动驾驶(甚至辅助手动驾驶)不被允许。如果无人机超出所允许的最大高度，则自主飞行模块自动将它带回最大高度之下，并且只要无人机将超出这一最大高度，用户可能发送的外部向上移动指令就将不被纳入考虑。同样，无人机将不能在最小高度之下飞行，以避免过于接近地面的飞行引起的意外的风险。
自动起飞
自主飞行模块允许全自动地管理无人机的起飞。
本发明的这一方面具体地在图7中且由图8的步骤图来解说。
用户操作遥控设备的合适按钮(图8的框200)，这用于以第一速度(缓慢且对用户没有危险)操作电机(框202)，随后以向用户指示无人机已准备好起飞的第二深度(更快)操作电机(框204)。用户随后将无人机顶风掷出(框206，以及图7的解说)，并且由自主飞行模块控制的无人机沿直线向上移动(框208)，例如以30°倾角向上至50m高度，同时维持其航向(即，甚至在存在横风的情况下，无人机也不改变这一轨迹)。通过操纵杆，用户可能“超驾驶”该无人机，如果他希望改变航向的话。
一旦达到高度(在以上示例中是50m)，无人机完全自主地进入轨道(参见上文)，例如具有30m半径的圆(框210)。用户因此得到如下保证：在等待采取命令时，无人机保持在它所处的位置附近。在这一绕轨阶段期间，无人机可有利地收集来自传感器的数据以测量横风的方向和强度。
一旦用户触摸遥控设备的操纵杆或任何其他命令，他随后接手(框212)，并且飞行随后变成辅助驾驶飞行，或者按用户命令变成自主飞行模式，具有上述特征。
自动着陆
自动着陆是由自主飞行模块管理的另一模式。
本发明的这一方面具体地由图9a和9b以及由图10的步骤图来解说。
用户在他的遥控设备上具有合适的着陆指令键，它从当前飞行阶段(无论是手动模式还是自主模式)(框300)触发(框302)对应规程的执行，这将在下文描述。如果他再次按下这一相同的键(框304、306)，当前着陆规程被放弃。
自动着陆可按圆式模式(无人机通过沿预定半径(例如，30m半径)的螺旋轨迹向下移动)或直线式模式(无人机按直线着陆)来操作。
在圆式着陆的情形中，如图9a中解说的，无人机通过例如向下移动到25m高度来执行至少一个完整的圆(框308)，这允许策略横风的方向和力。在第二次，一旦取得了这一风测量，它就通过计算允许它顶风到达地平面的理想轨迹来根据螺旋轨迹发起最终向下移动(框310)。在降落期间，在无人机到达预定高度和速度时，推进单元的旋转方向被逆转(框312)，这允许无人机制动并以低速到达地面(框314)，从而允许最小化着陆震动的影响。将注意，如上所示，用户可在任何时刻取消着陆规程(框304、306)，该系统随后自动切换到自动起飞模式以允许无人机重获高度和速度。
在直线式着陆的情形中，如图9b中解说的，在无人机处于低高度(例如，3到5m量级的高度)时发起最终着陆阶段。无人机使用电机逆向旋转来制动，以低速触地。
在“辅助着陆”的规程中，还可能允许用户动作，以使得无人机通过维持其航向来直线向下移动，用户在着陆期间操作“超驾驶”以控制滚转角以及俯仰角。
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