多旋翼飞行器的飞行控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多旋翼飞行器的飞行控制方法，多旋翼飞行器包括多个旋翼机构，多个旋翼机构为多旋翼飞行器提供动力，飞行控制方法包括：检测多个旋翼机构的输出动力是否异常；当检测到部分旋翼机构的输出动力异常时，则调整其他旋翼机构的输出动力，以使多旋翼飞行器保持平衡。本发明还公开一种多旋翼飞行器的飞行控制系统，通过上述方式，本发明能够节省额外的动力来稳定姿态，从而能够保证多旋翼飞行器以损失最小的方式落地，避免飞行器直接坠毁导致的飞行器零件损坏以及给地面上的车、人等带来损害。
【专利说明】多旋翼飞行器的飞行控制方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞行器控制【技术领域】，特别是涉及一种多旋翼飞行器的飞行控制方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前，多旋翼飞行器被广泛应用于各个领域，多旋翼无人飞行器可挂载专业的商业航拍云台与高清摄像设备，可广泛的开展诸如生态环境保护、矿产资源勘探、海洋环境监测、土地利用调查、水资源开发、农作物长势监测、农业作业、自然灾害监测、城市规划与市政建设高空影像参考、森林病虫害防护监测及各种广告高空摄影等领域，有着广阔的市场需求。
[0003]现有的多旋翼飞行器的每一个旋翼都有电机驱动提供动力，当某一个旋翼的电机失效或者旋翼损坏时，飞行器会坠落，导致飞行器零件造成损坏的同时也会给地面上的车、人等带来损害。
[0004]因此，需要提供一种多旋翼飞行器的飞行控制方法及系统。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题是提供一种多旋翼飞行器的飞行控制方法及系统，能够解决现有技术中的多旋翼飞行器在某一个旋翼的电机失效或者旋翼损坏时，飞行器容易坠落，导致飞行器零件造成损坏的同时也会给地面上的车、人等带来损害的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种多旋翼飞行器的飞行控制方法，多旋翼飞行器包括多个旋翼机构，多个旋翼机构为多旋翼飞行器提供动力，飞行控制方法包括:检测多个旋翼机构的输出动力是否异常；当检测到部分旋翼机构的输出动力异常时，则调整其他旋翼机构的输出动力，以使多旋翼飞行器保持平衡。
[0007]其中，当检测到部分旋翼机构的输出动力异常时，则调整其他旋翼机构的输出动力的步骤包括:调整其他旋翼机构的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡。
[0008]其中，当检测到部分旋翼机构的输出动力异常时，则调整其他旋翼机构的输出动力的步骤进一步包括:若多旋翼飞行器无法在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡，则减少用于锁定航向所需的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡。
[0009]其中，当检测到部分旋翼机构的输出动力异常时，则调整其他旋翼机构的输出动力的步骤进一步包括:若多旋翼飞行器在减少用于锁定航向所需的输出动力的情况下仍无法在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡，则减少用于锁定航向和高度所需的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在俯仰和横滚两个维度保持平衡。
[0010]为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供一种多旋翼飞行器的飞行控制系统，多旋翼飞行器包括多个旋翼机构，多个旋翼机构为多旋翼飞行器提供动力，飞行控制系统包括故障检测单元和动力调整单元，故障检测单元用于检测多个旋翼机构的输出动力是否异常，动力调整单元用于在检测到部分旋翼机构的输出动力异常时调整其他旋翼机构的输出动力，以使多旋翼飞行器保持平衡。
[0011]其中，动力调整单元用于调整其他旋翼机构的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡。
[0012]其中，动力调整单元用于在多旋翼飞行器无法在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡时减少用于锁定航向所需的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡。
[0013]其中，动力调整单元用于在多旋翼飞行器减少用于锁定航向所需的输出动力的情况下仍无法在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡时减少用于锁定航向和高度所需的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在俯仰和横滚两个维度保持平衡。
[0014]其中，故障检测单元包括惯性测量单元、高度测量仪和磁力计，惯性测量单元包括加速度计和陀螺仪，惯性测量单元用于检测俯仰和横滚，高度测量仪为气压计或超声波高度测量器，用于测量高度，磁力计用于检测航向。
[0015]其中，动力调整单元为多旋翼飞行器的主控制器。
[0016]本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况，本发明通过在检测到部分旋翼机构的输出动力异常时调整其他旋翼机构的输出动力，使多旋翼飞行器保持平衡，能够节省额外的动力来稳定姿态，从而能够保证多旋翼飞行器以损失最小的方式落地，避免飞行器直接坠毁导致的飞行器零件损坏以及给地面上的车、人等带来损害。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明第一实施例多旋翼飞行器的飞行控制方法的流程图；
[0018]图2是本发明第二实施例多旋翼飞行器的飞行控制方法的流程图；
[0019]图3是本发明多旋翼飞行器的飞行控制系统的模块示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
[0021]请参阅图1，图1是本发明本发明第一实施例多旋翼飞行器的飞行控制方法的流程图。在本实施例中，多旋翼飞行器包括多个旋翼机构，多个旋翼机构为多旋翼飞行器提供动力，飞行控制方法包括以下步骤:
[0022]步骤Sll:检测多个旋翼机构的输出动力是否异常。
[0023]在步骤Sll中，例如多旋翼飞行器可以为四旋翼飞行器、六旋翼飞行器或八旋翼飞行器等，每一旋翼机构包括电机和由电机驱动旋转的旋翼，检测多个旋翼机构的输出动力是否异常可以通过检测电机的输出量来判断。
[0024]步骤S12:当检测到部分旋翼机构的输出动力异常时，则调整其他旋翼机构的输出动力，以使多旋翼飞行器保持平衡。
[0025]在步骤S12中，例如，当检测到其中一个旋翼机构的电机的输出量异常时，下调其他旋翼机构的电机的输出量，以使多旋翼飞行器保持平衡。
[0026]请参阅图2，图2是本发明第二实施例多旋翼飞行器的飞行控制方法的流程图。在本实施例中，多旋翼飞行器包括多个旋翼机构，多个旋翼机构为多旋翼飞行器提供动力，飞行控制方法包括以下步骤:
[0027]步骤S21:检测多个旋翼机构的输出动力是否异常。
[0028]在步骤S21中，例如多旋翼飞行器可以为四旋翼飞行器、六旋翼飞行器或八旋翼飞行器等，旋翼机构包括电机和由电机驱动旋转的旋翼，例如，检测多个旋翼机构的输出动力是否异常可以通过检测电机的输出量来判断。多个旋翼机构配合旋转从而为多旋翼飞行器提供升力或扭矩，从而控制多旋翼飞机的运动，多旋翼飞机的运动包括四个维度:航向、高度、俯仰和横滚。多个旋翼机构能够提供的总动力是一定的，假设总动力为t，用于锁定航向所需的输出动力为y，用于锁定俯仰和横滚所需的输出动力为a，用于锁定高度所需的输出动力为h,其中t = y+a+h。
[0029]步骤S22:当检测到部 分旋翼机构的输出动力异常时，调整其他旋翼机构的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡。
[0030]在步骤S22中，例如多旋翼飞行器包括姿态稳定系统，在检测到部分旋翼机构的输出动力异常时，例如通过姿态稳定系统给信号到动力调整单元控制调整其他旋翼机构的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡。若多旋翼飞行器能够在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡，则多旋翼飞行器继续飞行或者控制多旋翼飞行器降落至地面进行故障检查。
[0031]步骤S23:若多旋翼飞行器无法在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡，则减少用于锁定航向所需的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡。
[0032]在步骤S23中，例如，可定义用于锁定航向所需的输出动力不超过Ty% Xt，用于俯仰和横滚转动的动力不超过Ta% X t，用于锁定高度所需的输出动力不超过Th% Xt，且Ty %+Ta%+Th%^100%,若用于俯仰和横滚转动的动力超过Ta % X t，则减小用于锁定航向所需的输出动力1，以尝试使多旋翼飞行器在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡。若多旋翼飞行器能够在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡，控制多旋翼飞行器降落至地面进行故障检查。
[0033]步骤S24:若多旋翼飞行器在减小用于锁定航向所需的输出动力I的情况下，仍无法在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡，则减少用于锁定航向和高度所需的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在俯仰和横滚两个维度保持平衡。
[0034]在步骤S24中，若多旋翼飞行器仍无法在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡，则进一步减少用于锁定航向的动力I并减小用于锁定高度所需的输出动力h，以尝试使多旋翼飞行器在俯仰和横滚两个维度保持平衡。若多旋翼飞行器能够在俯仰和横滚两个维度保持平衡，控制多旋翼飞行器降落至地面进行故障检查。
[0035]请参阅图3，图3是本发明多旋翼飞行器的飞行控制系统的模块示意图。在本实施例中，多旋翼飞行器包括多个旋翼机构，多个旋翼机构为多旋翼飞行器提供动力，飞行控制系统包括故障检测单元31和动力调整单元32。
[0036]故障检测单元31用于检测多个旋翼机构的输出动力是否异常，动力调整单元32用于在检测到部分旋翼机构的输出动力异常时调整其他旋翼机构的输出动力，以使多旋翼飞行器保持平衡。[0037]优选地，故障检测单元31包括惯性测量单元、高度测量仪和磁力计。惯性测量单元包括加速度计和陀螺仪，惯性测量单元用于检测俯仰和横滚。高度测量仪为气压计或超声波高度测量器，用于测量高度。磁力计为指南针，用于检测航向。在其他实施例中，故障检测单元31也可以为智能电子调速器，在其他实施例中，高度测量仪也可以是其他类型的高度测量装置。故障检测单元还包括电机输出量检测单元用于检测电机的输出量。
[0038]动力调整单元32用于调整其他旋翼机构的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡。
[0039]动力调整单元32用于在多旋翼飞行器无法在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡时减少用于锁定航向所需的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在高度、俯仰和横滚二个维度保持平衡。
[0040]动力调整单元32还用于在多旋翼飞行器锁定航向所需的输出动力，仍无法在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡时，减少用于锁定航向和高度所需的输出动力，以尝试使多旋翼飞行器在俯仰和横滚两个维度保持平衡。
[0041]动力调整单元32为多旋翼飞行器的主控制器。
[0042]区别于现有技术，本发明通过在检测到部分旋翼机构的输出动力异常时调整其他旋翼机构的输出动力，使多旋翼飞行器保持平衡，能够节省额外的动力来稳定姿态，从而能够保证多旋翼飞行器以损失最小的方式落地，避免飞行器直接坠毁导致的飞行器零件损坏以及给地面上的车、人等带来损害。
[0043]以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种多旋翼飞行器的飞行控制方法，所述多旋翼飞行器包括多个旋翼机构，所述多个旋翼机构为所述多旋翼飞行器提供动力，其特征在于，所述飞行控制方法包括: 检测所述多个旋翼机构的输出动力是否异常； 当检测到部分所述旋翼机构的输出动力异常时，则调整其他所述旋翼机构的输出动力，以使所述多旋翼飞行器保持平衡。
2.根据权利要求1所述的飞行控制方法，其特征在于，所述当检测到部分所述旋翼机构的输出动力异常时，则调整其他所述旋翼机构的输出动力的步骤包括: 调整其他所述旋翼机构的输出动力，以尝试使所述多旋翼飞行器在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡。
3.根据权利要求2所述的飞行控制方法，其特征在于，所述当检测到部分所述旋翼机构的输出动力异常时，则调整其他所述旋翼机构的输出动力的步骤进一步包括: 若所述多旋翼飞行器无法在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡，则减少用于锁定所述航向所需的输出动力，以尝试使所述多旋翼飞行器在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡。
4.根据权利要求3所述的飞行控制方法，其特征在于，所述当检测到部分所述旋翼机构的输出动力异常时，则调整其他所述旋翼机构的输出动力的步骤进一步包括: 若所述多旋翼飞行器在减少用于锁定所述航向所需的输出动力的情况下仍无法在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡，则减少用于锁定所述航向和高度所需的输出动力，以尝试使所述多旋翼飞行器在俯仰和横滚两个维度保持平衡。
5.一种多旋翼飞行器的飞行控制系统，所述多旋翼飞行器包括多个旋翼机构，所述多个旋翼机构为所述多旋翼飞行器提供动力，其特征在于，所述飞行控制系统包括: 故障检测单元，用于检测所述多个旋翼机构的输出动力是否异常； 动力调整单元，用于在检测到部分所述旋翼机构的输出动力异常时调整其他所述旋翼机构的输出动力，以使所述多旋翼飞行器保持平衡。
6.根据权利要求5所述的飞行控制系统，其特征在于，所述动力调整单元用于调整其他所述旋翼机构的输出动力，以尝试使所述多旋翼飞行器在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡。
7.根据权利要求6所述分飞行控制系统，其特征在于，所述动力调整单元用于在所述多旋翼飞行器无法在航向、高度、俯仰和横滚四个维度保持平衡时减少用于锁定所述航向所需的输出动力，以尝试使所述多旋翼飞行器在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡。
8.根据权利要求7所述的飞行控制系统，其特征在于，所述动力调整单元还用于在所述多旋翼飞行器减少锁定所述航向所需的输出动力的情况下，仍无法在高度、俯仰和横滚三个维度保持平衡时减少用于锁定所述航向和高度所需的输出动力，以尝试使所述多旋翼飞行器在俯仰和 横滚两个维度保持平衡。
9.根据权利要求6所述的飞行控制系统，其特征在于，所述故障检测单元包括惯性测量单元、高度测量仪和磁力计，所述惯性测量单元包括加速度计和陀螺仪，所述惯性测量单元用于检测所述俯仰和横滚，所述高度测量仪为气压计或超声波高度测量器，用于测量高度，所述磁力计用于检测航向。
10.根据权利要求5所述的飞行控制系统，其特征在于，所述动力调整单元为所述多旋翼飞行器的主控制器。
【文档编号】B64C19/02GK103963963SQ201410164108
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】宋健宇, 石峻 申请人:深圳市大疆创新科技有限公司