无人飞行器飞行控制系统、方法及遥控器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种无人飞行器飞行控制系统、方法及遥控器，所述无人飞行器包括飞行器主体及遥控器，所述系统包括位于飞行器主体的状态切换单元以及航向角存储单元；所述状态切换单元用于将飞行器主体在航向锁定状态和非航向锁定状态之间切换；所述航向角存储单元，用于存储预设航向角；所述飞行器主体的飞行控制单元在飞行器主体处于航向锁定状态时使用预设航向角控制飞行器主体的航向。本发明通过设置航向锁定状态，使得飞行器主体不会因误操作而偏离航向造成事故。并且在应用到航拍时，还可通过锁定航向保证飞行器主体的飞行轨迹，减少镜头的抖动，提高拍摄效果。
【专利说明】
无人飞行器飞行控制系统、方法及遥控器
技术领域
[0001]本发明涉及无人机领域，更具体地说，涉及一种无人飞行器飞行控制系统、方法及遥控器。
【背景技术】
[0002]多旋翼无人机以其结构简单、成本低廉、机动灵活等特点，使得在航拍摄影、地图测绘、侦察监视等行业的应用日趋广泛。上述多旋翼无人机一般通过无线遥控或程序来操纵飞行。
[0003]由于无人机在三维空间内飞行，因此对操作人员的技术要求相对较高。在操作人员(飞手)训练中，无人机的对尾飞行是首要训练的项目，但是无人机遥控器的航向摇杆经常被误碰，从而使得无人机的航向发生改变，导致操作人员无法及时修正航向角而发生事故。
[0004]此外，在航拍应用中，需保持拍摄装置的视角相对稳定，若无人机的运行轨迹不够平滑，将导致航拍效果受到影响。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，针对上述无人机因误操作导致偏离航向而造成事故或影响航拍效果的问题，提供一种无人飞行器飞行控制系统、方法及遥控器。
[0006]本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种无人飞行器飞行控制系统，所述无人飞行器包括飞行器主体及遥控器，所述遥控器包括将输入的控制信号转换为控制指令的指令转换单元，所述输入的控制信号包括航向信号且所述控制指令包括航向指令;所述飞行器主体包括飞行控制单元且该飞行控制单元用于根据来自遥控器的航向指令控制飞行器主体的航向，所述飞行器主体还包括状态切换单元以及航向角存储单元;所述状态切换单元用于将飞行器主体在航向锁定状态和非航向锁定状态之间切换;所述航向角存储单元，用于存储预设航向角；所述飞行控制单元在飞行器主体处于航向锁定状态时使用预设航向角控制飞行器主体的航向。
[0007]在本发明所述的无人飞行器飞行控制系统中，所述输入的控制信号包括锁定切换信号，所述控制指令包括锁定切换指令;所述状态切换单元根据锁定切换指令切换飞行器主体的状态。
[0008]在本发明所述的无人飞行器飞行控制系统中，所述输入的控制信号包括航向角设定信号，所述控制指令包括航向角设定指令;所述飞行器主体包括第一航向角设定单元，用于根据来自遥控器的航向角设定指令设置所述航向角存储单元中的预设航向角。
[0009]在本发明所述的无人飞行器飞行控制系统中，所述飞行器主体包括第二航向角设定单元，用于将飞行器主体切换到航向锁定状态瞬间的航向角，设置为所述航向角存储单元中的预设航向角。
[0010]在本发明所述的无人飞行器飞行控制系统中，所述飞行器主体包括障碍侦测单元，用于在飞行器主体处于航向锁定状态时侦测预设航向角方向的障碍，并在侦测到障碍时向遥控器发送报警信号。
[0011]本发明还提供一种无人飞行器飞行控制方法，所述无人飞行器包括飞行器主体及遥控器，所述遥控器将输入的航向控制信号转换为航向指令并实时发送到飞行器主体，所述方法包括以下步骤:
[0012]所述飞行器主体将飞行器主体在航向锁定状态和非航向锁定状态之间切换；
[0013]在处于航向锁定状态时，所述飞行器主体使用预设航向角控制飞行器主体的航向；
[0014]在处于非航向锁定状态时，所述飞行器主体根据来自遥控器的航向指令控制飞行器主体的航向。
[0015]在本发明所述的无人飞行器飞行控制方法中，所述方法还包括:所述遥控器将输入的航向角设定信号转换为航向角设定指令并发送到飞行器主体;所述飞行器主体根据航向角设定指令设置预设航向角。
[0016]在本发明所述的无人飞行器飞行控制方法中，所述方法还包括:将飞行器主体切换到航向锁定状态时的航向角设置为预设航向角。
[0017]本发明还提供一种无人飞行器遥控器，该遥控器包括将输入的控制信号转换为控制指令的指令转换单元，所述输入的控制信号包括航向角设定信号，所述控制指令包括航向指令;所述遥控器还包括状态切换单元以及航向角存储单元;所述状态切换单元用于将遥控器在航向锁定状态和非航向锁定状态之间切换;所述航向角存储单元，用于存储预设航向角;所述指令转换单元在遥控器处于航向锁定状态时根据预设航向角生成航向指令。
[0018]在本发明所述的无人飞行器遥控器中，所述状态切换单元为拨动开关，所述遥控器包括航向角设置单元，用于根据输入的航向角设置指令设置航向角存储单元中的预设航向角，或者将拨动开关被拨至航向锁定状态瞬间的航向角设定信号设置航向角存储单元中的预设航向角。
[0019]本发明的无人飞行器飞行控制系统、方法及遥控器，通过设置航向锁定状态，使得飞行器主体不会因误操作而偏离航向造成事故。并且在应用到航拍时，还可通过锁定航向保证飞行器主体的飞行轨迹，减少镜头的抖动，提高拍摄效果。
【附图说明】
[0020]图1是本发明无人飞行器飞行控制系统实施例的示意图。
[0021 ]图2是本发明无人飞行器飞行控制方法实施例的示意图。
[0022]图3是本发明无人飞行器遥控器实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]如图1所示，是本发明无人飞行器飞行控制系统实施例的示意图，上述无人飞行器包括飞行器主体10及遥控器20，且飞行器主体10与遥控器20之间通过无线电波、红外信号或通信网络等方式连接，从而飞行器主体10可根据遥控器20的控制信号飞行或执行相应动作。
[0025]上述遥控器20可为单独的控制器，也可采用安装有控制软件的通用设备(例如手机等)。本实施例中的遥控器20包括将输入的控制信号转换为控制指令的指令转换单元21。上述输入信号可来自遥控器20上的按钮、摇杆、开关等机械部件，也可来自触摸屏上的虚拟按键等。并且，上述输入的控制信号包括航向信号(例如来自航向摇杆)，相应地，指令转换单元21生成的控制指令包括航向指令。上述控制指令(包括航向指令)由遥控器自带的通讯模块发送到飞行器主体10执行。
[0026]飞行器主体10可以为多旋翼飞行器，也可以为固定翼飞行器等。本实施例中的飞行器主体10除了飞行用机械部件、通讯模块外，还包括飞行控制单元12、状态切换单元11以及航向角存储单元13，上述飞行控制单元12、状态切换单元11以及航向角存储单元13可结合运行于飞行器主体10内对应的硬件(例如控制芯片、存储元件等)的软件构成。
[0027]上述飞行控制单元12用于执行来自遥控器20的控制指令，以控制飞行器主体10飞行，例如根据来自遥控器20的航向指令控制飞行器主体10的航向(具体地，可根据实时接收的航向指令计算航向角，并根据该航向角调整对应电机的运行参数)ο飞行器主体1的俯仰角、横滚角等的控制也可通过上述方式实现。航向角存储单元13用于存储预设航向角(或与航向角相关的参数)。状态切换单元11用于将飞行器主体10在航向锁定状态和非航向锁定状态之间切换。特别地，航向锁定状态和非航向锁定状态可通过一个状态标识实现，例如控制芯片的寄存器中的一个位，通过修改该位的数值可改变飞行器主体10的航向锁定状态和非航向锁定状态。
[0028]在本实施例中，飞行控制单元12在飞行器主体10处于非航向锁定状态时，根据来自遥控器20的航向指令控制飞行器主体1的航向，例如根据航向摇杆变换航向。而在飞行器主体10处于航向锁定状态时，飞行控制单元12使用预设航向角控制飞行器主体10的航向，即锁定航向角并使飞行器主体10保持以预设航向角飞行。同时在飞行过程中，飞行控制单元12实时比较飞行器主体10的航向角以及预设航向角，并在两者存在误差时迅速调整飞行器主体10的航向(例如可通过PID控制等经典控制算法)，从而在飞行器主体10因气流等而偏离航向时，可及时拉回。
[0029]特别地，遥控器20上输入的控制信号(例如通过一个按钮或触摸屏的虚拟按键等)还可包括锁定切换信号，相应地，指令转换单元21生成的控制指令包括锁定切换指令;飞行器主体10的状态切换单元11执行上述锁定切换指令，从而将飞行器主体10由航向锁定状态切换到非航向锁定状态，或由非航向锁定状态切换到航向锁定状态。
[0030]航向角存储单元13中的预设航向角可通过以下方式实现:遥控器20上输入的控制信号还可包括航向角设定信号，相应地，指令转换单元21生成的控制指令包括航向角设定指令;飞行器主体10包括第一航向角设定单元，该第一航向角设定单元根据来自遥控器20的航向角设定指令设置航向角存储单元13中的预设航向角。
[0031]此外，航向角存储单元13中的预设航向角还可通过以下方式实现:飞行器主体10包括第二航向角设定单元，该第二航向角设定单元将飞行器主体10从非航向锁定状态切换到航向锁定状态时(即瞬间)的航向角，设置为航向角存储单元13中的预设航向角。
[0032]通过将飞行器主体10的航向锁定，可使得飞行器主体10不会因误操作(例如误触遥控器20上的航向摇杆)而偏离航向造成事故。并且在飞行器主体10应用于航拍时，还可通过锁定航向保证飞行器主体10的飞行轨迹，减少其携带的镜头的抖动，提高拍摄效果。
[0033]为避免在航向锁定后，飞行器主体10在飞行过程中遭遇障碍，例如建筑物、电线杆、树枝等，飞行器主体10还可包括障碍侦测单元。该障碍侦测单元在飞行器主体10处于航向锁定状态时启动，并实时侦测预设航向角方向的障碍，在侦测到障碍时向遥控器20发送报警信号。这样，遥控器操作人员可及时调整俯仰角、横滚角等，使飞行器主体10绕过障碍。当然，操作人员也可以选择将飞行器主体10切换到非航向锁定状态，并改变飞行器主体10的航向。
[0034]如图2所示，是本发明无人飞行器飞行控制方法实施例的示意图，上述无人飞行器包括飞行器主体及遥控器，其中遥控器将输入的航向控制信号转换为航向指令并实时发送到飞行器主体。本实施例的方法包括以下步骤:
[0035]步骤S31:飞行器主体在遥控器控制下起飞，具体过程可与现有的无人飞行器相同。
[0036]步骤S32:飞行器主体判断当前是否处于航向锁定状态，若处于航向锁定状态，则执行步骤S33，否则执行步骤S34。具体地，飞行器主体可通过一个状态标识(例如寄存器位)来区分航向锁定状态和非航向锁定标识。
[0037]飞行器主体可根据来自遥控器的控制指令将飞行器主体从航向锁定状态切换到非航向锁定状态，或从非航向锁定状态切换到航向锁定状态。
[0038]步骤S33:飞行器主使用预设航向角控制飞行器主体的航向。上述预设航向角可存储于飞行器主体的存储设备中。
[0039]在该步骤中，预设航向角可通过以下步骤设定:遥控器将输入的航向角设定信号转换为航向角设定指令，并发送到飞行器主体;飞行器主体根据航向角设定指令设置预设航向角。
[0040]此外，预设航向角也可通过以下步骤设定:将飞行器主体切换到航向锁定状态时的航向角设置为预设航向角。
[0041]步骤S33:飞行器主体根据来自遥控器的航向指令控制飞行器主体的飞行航向，该过程可与现有的无人飞行器控制方式相同。
[0042]上述方法还可包括:在飞行器主体处于航向锁定状态时，实时侦测预设航向角方向的障碍，在侦测到障碍时向遥控器发送报警信号。这样，遥控器操作人员可及时调整俯仰角、横滚角等，使飞行器主体绕过障碍。
[0043]上述飞行器主体的航向角锁定还可通过遥控器实现。如图3所示，是本发无人飞行器遥控器实施例的示意图。该遥控器40可以为专用控制器，也可为装有遥控软件的手机等，其包括指令转换单元42、状态切换单元41以及航向角存储单元43，上述状态切换单元41、指令转换单元42以及航向角存储单元43可结合运行于遥控器40内对应的硬件(例如控制芯片、存储元件等)的软件构成。
[0044]指令转换单元42用于将输入的控制信号(例如通过按钮、摇杆和/或虚拟按键等)转换为控制指令，上述控制信号可由遥控器40的通讯模块发送到飞行器主体执行，以实现飞行控制。上述输入的控制信号包括航向角设定信号，而控制指令包括航向指令。
[0045]状态切换单元41用于将遥控器在航向锁定状态和非航向锁定状态之间切换。航向角存储单元43用于存储预设航向角。上述指令转换单元42在遥控器40处于航向锁定状态时根据航向角存储单元43中的预设航向角生成航向指令;而在遥控器40处于非航向锁定状态时，根据输入的控制信号(例如航向摇杆的信号)生产航向指令。
[0046]上述状态切换单元41可以为遥控器上的一个拨动开关，通过拨动该拨动开关可切换航向锁定状态。遥控器40还可包括航向角设置单元，用于根据输入的航向角设置指令设置航向角存储单元中的预设航向角，或者将拨动开关被拨至航向锁定状态瞬间的航向角设定信号设置航向角存储单元43中的预设航向角。
[0047]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种无人飞行器飞行控制系统，所述无人飞行器包括飞行器主体及遥控器，所述遥控器包括将输入的控制信号转换为控制指令的指令转换单元，所述输入的控制信号包括航向信号且所述控制指令包括航向指令;所述飞行器主体包括飞行控制单元且该飞行控制单元用于根据来自遥控器的航向指令控制飞行器主体的航向，其特征在于:所述飞行器主体还包括状态切换单元以及航向角存储单元;所述状态切换单元用于将飞行器主体在航向锁定状态和非航向锁定状态之间切换;所述航向角存储单元，用于存储预设航向角;所述飞行控制单元在飞行器主体处于航向锁定状态时使用预设航向角控制飞行器主体的航向。2.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行控制系统，其特征在于:所述输入的控制信号包括锁定切换信号，所述控制指令包括锁定切换指令;所述状态切换单元根据锁定切换指令切换飞行器主体的状态。3.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行控制系统，其特征在于:所述输入的控制信号包括航向角设定信号，所述控制指令包括航向角设定指令;所述飞行器主体包括第一航向角设定单元，用于根据来自遥控器的航向角设定指令设置所述航向角存储单元中的预设航向角。4.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行控制系统，其特征在于:所述飞行器主体包括第二航向角设定单元，用于将飞行器主体切换到航向锁定状态瞬间的航向角，设置为所述航向角存储单元中的预设航向角。5.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行控制系统，其特征在于:所述飞行器主体包括障碍侦测单元，用于在飞行器主体处于航向锁定状态时侦测预设航向角方向的障碍，并在侦测到障碍时向遥控器发送报警信号。6.—种无人飞行器飞行控制方法，所述无人飞行器包括飞行器主体及遥控器，所述遥控器将输入的航向控制信号转换为航向指令并实时发送到飞行器主体，其特征在于:包括以下步骤: 所述飞行器主体将飞行器主体在航向锁定状态和非航向锁定状态之间切换； 在处于航向锁定状态时，所述飞行器主体使用预设航向角控制飞行器主体的航向； 在处于非航向锁定状态时，所述飞行器主体根据来自遥控器的航向指令控制飞行器主体的航向。7.根据权利要求6所述的无人飞行器飞行控制方法，其特征在于:所述方法还包括:所述遥控器将输入的航向角设定信号转换为航向角设定指令并发送到飞行器主体;所述飞行器主体根据航向角设定指令设置预设航向角。8.根据权利要求6所述的无人飞行器飞行控制方法，其特征在于:所述方法还包括:将飞行器主体切换到航向锁定状态时的航向角设置为预设航向角。9.一种无人飞行器遥控器，该遥控器包括将输入的控制信号转换为控制指令的指令转换单元，所述输入的控制信号包括航向角设定信号，所述控制指令包括航向指令;其特征在于:所述遥控器还包括状态切换单元以及航向角存储单元;所述状态切换单元用于将遥控器在航向锁定状态和非航向锁定状态之间切换;所述航向角存储单元，用于存储预设航向角;所述指令转换单元在遥控器处于航向锁定状态时根据预设航向角生成航向指令。10.根据权利要求9所述的无人飞行器遥控器，其特征在于:所述状态切换单元为拨动开关，所述遥控器包括航向角设置单元，用于根据输入的航向角设置指令设置航向角存储单元中的预设航向角，或者将拨动开关被拨至航向锁定状态瞬间的航向角设定信号设置航向角存储单元中的预设航向角。
【文档编号】G05D1/10GK105938371SQ201610452007
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】姜敏, 张兰, 马登坤
【申请人】深圳市博飞航空科技有限公司