一种定维度飞行的多旋翼飞行器及飞行控制方法_2

文档序号:9260989阅读:来源:国知局
少包括定维方向与定维距离;比较器,比较距离传感器测定的距离参数与定维距离的差值;飞行控制器,根据定维参数与比较器的结果,生成并执行飞行指令,调整多旋翼飞行器的空间位置与定维距离一致。
[0026]根据本发明的另一个方面,本发明所述多旋翼飞行器,其特征在于:所述至少一个距离传感器中的部分或者全部也可以是朝向固定的。
[0027]根据本发明的另一个方面,本发明所述多旋翼飞行器,其特征在于:还具备遥控信号接收单元,其可以接受来自外部的飞行控制指令;所述飞行控制器,经由遥控信号接收单元接收飞行控制指令,并执行所述飞行控制指令。
[0028]为了实现本发明目的,本发明还提出了一种一种遥控器,其特征在于,具备:飞行控制指令生成单元,根据用户输入的指令,生成飞行控制指令;输入单元,供用户设定定维参数,所述定维参数至少包括定维方向与定维距离;存储器,存储所设定的定维参数;遥控信号发射单元,与多旋翼飞行器上的遥控信号接收单元通信连接,向其发送飞行控制指令。
[0029]根据本发明的另一个方面,本发明所述遥控器,其特征在于:还具备信号处理单元,该信号处理单元根据定维参数对飞行控制指令进行过滤处理。
[0030]根据本发明的又一个方面,本发明提出了一种多旋翼飞行器的控制方法,其特征在于:设置一组第一定维飞行参数,所述第一定维飞行参数至少包括第一维度方向与第一维度距离;设置一组第二定维飞行参数,所述第二定维飞行参数至少包括第二维度方向与第二维度距离;在飞行过程中,采集在所述第一维度方向和第二维度方向上分别与参照物的距离,分别判断其与上述第一维度距离以及第二维度距离之间的差值;根据上述判断结果,调整飞行器与参照物之间的距离与上述第一维度距离和第二维度距离均一致。
[0031]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】
[0032]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。
[0033]图1示出了根据本发明实施例一的多旋翼式无人飞行器的飞行控制部分的框架结构示意图;
图2示出了根据本发明实施例一的多旋翼式无人飞行器的飞行控制方法的流程图;
图3示出了根据本发明实施例二的多旋翼式无人飞行器的飞行控制方法的流程图;
图4示出了现有技术中多旋翼式无人飞行器的框架结构示意图;
图5示出了在现有技术中多旋翼式无人飞行器的飞行控制部分的基础上增加了测距器的框架结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]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。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]常见无人机分为固定翼无人飞行器、多旋翼式无人飞行器、伞式无人飞行器、气球式无人飞行器等,但是从控制的灵活性与发展的可能性来看,本发明主要关注的是当前正在受到热捧的多旋翼式无人飞行器,多旋翼式无人飞行器因为其结构简单、飞行控制容易,作为其主要构成部分的电子元器件的成本得到极大控制,所以发展非常迅速。常见的多旋翼式无人飞行器,目前以四轴、六轴、八轴这样的偶数轴多旋翼居多。本申请主要以四轴多旋翼飞行器为例进行说明。
[0038]常见的四轴多旋翼飞行器一般包括马达、电子调速器、旋翼构成的飞行动力部分;飞行控制器、飞行控制板、传感器等配合而成的飞行控制部分;机架、外壳之类的刚性结构部分;遥控器、地面站之类的飞行指令控制部分。四轴多旋翼飞行器,在无需人工干预的情况下,可以依据陀螺仪与飞行控制器的自稳控制配合,实现空中悬停,因为飞行操纵简单,飞行趣味性强。
[0039]但是,即使飞行操纵已经相对于过去得到极大简化,但是飞行器毕竟是在空间范围内进行活动的,对于航拍这样的场合,飞手还需要同时控制无人飞行器上附带的附加设备,所以,其飞行控制难度还是比较高的。
[0040]当然,上述多旋翼无人机的说明只是一个简单说明,具体还包括许多其他的组成构件,也还有其他许多种无人机类型,均可以用于实现本发明的目的,在此不再赘述。
[0041]本发明实施例1
图1示出了根据本发明实施例一的多旋翼式无人飞行器的飞行控制部分的框架结构示意图。如图1所示,其中飞行控制部分包括用于完成所有飞行控制信号处理的微处理器10 (本申请代表性的以ARM微处理器为例),该处理器能够较小的体积完成智能化的数据处理,该微处理器10从多个数据采集单元获取与无人飞行器的飞行有关的数据,常见的可以包括关于飞行姿态的姿态数据采集单元11,关于飞行方向的航向数据采集单元12,尤其是根据本申请的具体需要,还有一个用于采集与定维控制有关的数据的定维数据采集单元13,该定维数据采集单元13典型的可以是一种距离传感器,本领域技术人员可以理解,这种距离传感器可以是光学传感器、红外传感器、超声波传感器等。
[0042]微处理器10根据上述多个数据采集单元所得到的信息,来判断无人飞行器当前的飞行状态,为无人飞行器的飞行控制提供参考。
[0043]另外微处理器10还具有遥控通信单元20,其用于与外部的遥控器或者地面站完成双向通信,接受来自外部遥控器或者地面站的飞行指令,并且将某些需要外部遥控端知道的数据或信息回传给遥控端。
[0044]微处理器10还具有飞行指令执行机构30,该飞行指令执行机构30最终根据微处理器所确认发出的飞行指令,执行飞行动作。
[0045]图4和图5对比示出了现有技术与本申请的多旋翼式无人飞行器的系统框架结构中最大的差异。关于系统、装置的说明,在对本申请方案的方法流程进行了清晰说明之后,将显得更清楚、明确。因此,下面先结合附图,对本申请方案的方法进行说明。
[0046]图2示出了根据本发明实施例一的多旋翼式无人飞行器的飞行控制方法的流程图。该流程图具体如下:
步骤S101,确认开始进入定维飞行模式,然后执行步骤S102 ;
步骤S102,由用户设定定维飞行模式中所必要的第一个参数,即定维的方向,这个方向是可以根据实际需求调整的,最简单的在室外的实现方案可以是设定为朝向正下方,在室内则可以是朝向正上方,在院子里还可以朝向侧方,针对某个大型目标物体,还可以是以斜下方45度角的方式,针对目标物体;然后执行步骤S103
步骤S103,由用户设定定维飞行模式中所必要的第二个参数,即定维的距离,这个距离同样是可以根据实际需求调整的,要求距离目标物体较近时,可以设置成0.5米、I米、2米;要求距离目标物体较远时,也可以设置成5米、10米、25米等;然后执行步骤S104
步骤S104,判断是否需要设置第二组定维数据;如果是,则执行步骤S105,如果不是,则执行步骤S107 ;
步骤S105,参照上述步骤S102的方式,设置第二组定维数据的定维方向;然后执行步骤 S106 ;
步骤S106,参照上述步骤S103的方式,设置第二组定维数据的定维距离;然后执行步骤 S107 ;
步骤S107,完成定维参数设置,开始实施定维飞行动作;即随后执行步骤S108-步骤S110,实时接受来自遥控器或者地面站的飞行指令,并根据飞行指令进行飞行;在反复执行步骤S108-步骤SllO的过程中间,同时周期性执行步骤Slll-步骤S113,用以确保无人飞行器是在设定的维度范围内,保持间距固定的方式飞行;
关于步骤S108-步骤S110,首先,由遥控器或者地面站产生飞行指令,并且按照定维参数对于该飞行指令进行处理,过滤掉可能对维度发生变化的飞行指令的分量;然后经由无线通信方式将飞行指令传输给无人飞行器;最后,无人飞行器执行上述飞行指令;
步骤Slll-步骤S113,首先,利用多旋翼式无人飞行器中附带的距离传感器/测距器,实时测定在所确定的维度方向上,与目标物体之间的距离;其次,比较实际距离与预设
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