一种飞行器航向控制方法、装置和电子设备与流程

本发明涉及飞行器控制领域，特别涉及一种飞行器航向控制方法、装置和电子设备。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，也叫无人飞行器，可用自备设备或无线遥控进行操控。现在无人机应用广泛，越来越多的消费级无人机正在产生。无人机飞控可以操控飞机的飞行姿态和飞行高度，也可以控制飞机的起飞降落。

控制飞机飞行的人员叫无人机飞手，对于无人机的操作，需要无人机飞手具有比较专业的操作技巧，才能更好地控制飞机的飞行方向、姿态。无人机飞手一般都是通过无人机遥控器来控制飞行器的飞行。

现有技术中，无人机飞手控制无人机的飞行主要依靠自己的操作经验通过遥控器进行操作，对于专业的无人机飞手来说，操作飞行器也不是一件容易的事情，更别说对于一般的入门级飞手。

发明人在实现本发明实施例的过程中发现：在实际飞行过程中，用户对无人机的调整往往是以自己站的位置为基准来进行调整的，而且经常会进行一些常用操作，比如左右直角转弯、掉头等等，目前没有办法能够让用户可以非常方便的进行上述操作。

另外，在实际飞行过程中，无人机的一般在起飞后，飞手都希望其朝飞手的正前方飞行，当无人机机头方向不正时，飞手会在飞机起飞后通过遥控器来调整飞机的机头朝向，目前的方案，在一定的环境下会出现使用不方便，在每次起飞后正常情况下惯性的会朝自己的正前方飞行，如果机头的朝向不是正前方，那么通过遥控器往前推动遥杆，就会引起飞机的向左右后方飞行，当飞手发现方向不对时就得停下来调整机头的朝向，从而影响飞行体验，也会影响飞行安全。

技术实现要素：

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种飞行器航向控制方法，可方便有效的进行飞行器航向的调整，包括：

获取飞行器的航向角；

获取操作台的方向角；

根据所述飞行器的航向角及操作台的方向角计算所述飞行器航向调整角度；

根据所述飞行器航向调整角度，调整所述飞行器的航向。

本发明实施例还提出一种飞行器航向控制装置，可方便有效的进行飞行器航向调整，包括：

航向角获取单元：用于获取飞行器的航向角；

操作台位置获取单元：用于获取操作台的方向角；

角度计算单元：用于根据所述航向角及操作台的方向角计算所述飞行器航向调整角度。

本发明实施例还提出一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令程序，所述指令程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器用于上述飞行器航向控制方法。

与现有技术相比，本发明实施例提供的飞行器航向控制方法、装置和电子设备通过计算当前飞行器的航向角和当前操作台的方向角，调整飞机航向，使飞行器可以方便的基于当前操作台的朝向进行航向调整。

【附图说明】

图1是本发明实施例1提供的一种飞行器航向控制方法流程图；

图2是本发明实施例2提供的一种飞行器航向控制方法流程图；

图3A是本发明实施例3提供的一种飞行器航向控制方法示意图；

图3B是本发明实施例3提供的另外一种飞行器航向控制方法示意图；

图3C是本发明实施例3提供的第三种飞行器航向控制方法示意图；

图4A是本发明是实施例3提供的飞行器调整角度示意图；

图4B是本发明是实施例3提供的飞行器调整角度示意图；

图4C是本发明是实施例3提供的飞行器调整角度示意图；

图5是本发明实施例4提供的一种飞行器航向控制设备图；

图6是本发明实施例4提供的第二种飞行器航向控制装置图；

图7是本发明实施例4提供的第三种飞行器航向控制装置图；

图8是本发明实施例5提供的一种电子设备的结构图。

【具体实施方式】

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的飞行器航向控制方法，可以在任何合适类型、具有用户交互装置和运算能力的处理器的用户终端或操作终端中执行，例如台式计算机、智能手机、平板电脑、遥控器以及其他用户终端中。

本发明实施例提供的操作台，可以是用来控制飞行器的任何控制终端，例如台式计算机、智能手机、平板电脑、遥控器以及其他用户终端。

本发明实施例的飞行器航向控制设备可以作为其中一个软件或者硬件功能单元独立设置在上述用户终端中，也可以作为整合在处理器中的其中一个功能模块，以执行本发明实施例的飞行器航向控制方法。

实施例1：

本发明实施例1提供了一种飞行器航向控制方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤101：获取飞行器的航向角；

飞行器在起飞或飞行过程中会记录自身的姿态信息，所述姿态信息通常包含在GPS信息中，通常包括(Yaw,Roll,Pitch)三个方向的数据，Yaw是围绕Y轴旋转，也叫航向角，Roll是围绕Z轴旋转，也叫翻滚角，Pitch是围绕X轴旋转，也叫做俯仰角。

飞行器会将自身的姿态信息发送给操作台，操作台提取Yaw数据作为飞行器的航行角。

或者，飞行器自身具有指南针，会记录机头相对于指南针的方向角，将所述角度作为航向角发送给操作台。

所述飞行器将自身的航向角发送给操作台可以采用实时发送的方式，采用这种方式时，操作台可以实时掌握飞行器的飞行信息。

所述飞行器将自身的航向角发送给操作台也可以采用周期性发送的方式，采用这种方式时，能够节省飞行器处理器的占用，提高处理效率，也节约能源。

所述飞行器将自身的航向角发送给操作台也可以请求式发送的方式，采用这种方式时，用户触发航向调整请求时，操作台向飞行器发送航向角请求，所述飞行器接收到所述航向角请求后，向操作台返回航向角。采用这种方式只有在需要的时候，才获取飞行器的航向角，能够减少操作台和飞行器之间的信息交互，节约系统资源。

步骤102：获取操作台的方向角；

操作台的方向角通常指操作台或飞手的正面朝向的角度。操作台内置GPS或指南针，可以从GPS信息中直接获取方向角Degree,也可以根据指南针获取当前的方向角Degree。

步骤103：根据所述航向角及操作台方向角计算所述飞行器航向调整角度；

操作台通过将飞行器的航向角Yaw减去操作台的方向角Degree得到两者的角度差。将所述角度差作为飞行器航向调整角度。

当然，操作台也可以采用操作台的方向角Degree减去飞行器的航向角Yaw得到两者的角度差。将所述角度差作为飞行器航向调整角度。

任何一种计算方式，都不会对调整带来影响，只是在调整的时候，调整的方向有所不同而已。

步骤104：根据所述飞行器航向调整角度，调整所述飞行器的航向。

根据所述飞行器的航向调整角度，判断是否需要对飞行器的航向进行调整，当角度差为0时，则说明两者的方向一致，则不需要对飞行器航向进行调整；当两者方向不一致时，则对飞行器的航向进行调整。

当在步骤103中，通过飞行器的航向角Yaw减去操作台的方向角Degree得到两者的角度差时，则当所述飞行器航向调整角度为负值时，则根据所述飞行器航向调整角度，逆时针调整所述飞行器的航向；当所述飞行器航向调整角度为正值时，则根据所述飞行器航向调整角度，则顺时针调整所述飞行器的航向。

当在步骤103中，通过操作台的方向角Degree减去飞行器的航向角Yaw得到两者的角度差时，则当所述飞行器航向调整角度为正值时，则根据所述飞行器航向调整角度，逆时针调整所述飞行器的航向；当所述飞行器航向调整角度为负值时，则根据所述飞行器航向调整角度，则顺时针调整所述飞行器的航向。

本发明实施例通过计算当前飞行器的航向角和当前操作台的方向角，调整飞机航向，使飞行器可以方便的基于当前操作台的朝向进行航向调整，而不是基于飞行器当前的朝向进行调整，方便了飞手的操作，非常方便的实现了对于飞行器航向的常用调整。

实施例2：

本发明实施例2提供了另外一种飞行器航向控制方法，如图2所示。包括如下步骤：

步骤201：获取目标航向角；

飞行器在飞行过程中，经常会被飞手执行以下飞行动作，如相对操作台直行、相对操作台左转90度、相对操作台右转90度、相对操作台掉头等常见操作，这些操作往往是基于飞手当前朝向来进行调整的。这时候，操作台首先获取飞手希望飞行器调整的目标航向角。所述的目标航向角的获取方式，可以是通过预先设置在操作台上的按钮，也可以是通过一个UI界面，允许用户输入数据目标航向角。

所述目标航向角为用户希望飞行器朝向相对于操作台朝向的角度差，在系统中，当需要朝操作台顺时针方向调整时，所述目标航向角为正角度；当需要朝逆时针方向调整时，所述目标航向角为负角度。

步骤202：获取飞行器的航向角；

当操作台获取到目标航向角时，表明操作台需要对飞行器的航向进行调整，可以采用步骤101中的方式获取飞行器航向角。

步骤203：获取操作台的方向角；

该步骤的操作同实施例1的步骤102完全一样，在这里不再赘述。

步骤204：根据所述目标航向角、飞行器航向角及操作台的方向角计算所述飞行器航向调整角度；

在该实施例中，用户输入了希望将该飞行器调整到位的目标航向角，计算飞行器航向调整角度时，需要考虑目标航向角，因此，飞行器航向调整角度需要通过目标航向角加上飞行器的航向角减去操作台的方向角得到调整角度。

步骤205：判断飞行器航向调整角度是否小于预先设定的阈值；

为了避免飞行器航向频繁的进行调整，可以对航向调整信息进行判断，当其调整值小于一定的阈值时，比如5度，则不进行调整；当调整值大于或等于设定的阈值时，则进行调整。

所述的阈值会预先设定在系统中，当然用户也可以通过设置操作，对该阈值进行重设。

步骤206：不做操作；

当飞行器航向调整角度小于预先设定的阈值时，则取消调整，不做任何操作。

步骤207：根据所述飞行器航向调整角度，调整所述飞行器的航向；

当飞行器航向调整角度大于预先设定的阈值时，则按照调整角度，对飞行器的航向进行调整。具体的调整方式和步骤104类似，在这里不再赘述。

本发明实施例2通过增加目标航向角，增加了飞行器航向调整的选择，更方便了飞手的操作。同时，通过设置调整阈值，避免了飞行器航向的频繁调整，也有利于飞行器的飞行稳定性。

实施例3：

本发明实施例3结合实际应用进一步对实施例1和实施例2进行说明。如图3A、图3B、图3C和图4A、图4B和图4C所示。

在实际操作中，操作台可以为遥控器，如图3A所示的操作方式，包括飞行器和遥控器，所述遥控器和飞行器直接建立连接，通过遥控器对飞行器进行飞行控制。

可选的，作为一种方便飞手进行飞行器控制的方式，在飞行器起飞时，当飞行器的机头朝向和飞手的朝向不一致时，飞行器可以自动进行调整，调整为和飞手朝向一致。当飞行器起飞时或起飞前，飞行器向遥控器发送飞行器的姿态信息，其中包括了航向角，遥控器接收到飞行器发送的航向角后，获取自身的方向角。所述遥控器的方向角通过内置在遥控器内部的GPS模块或者指南针模块得到自身的方向角。遥控器根据所述飞行器的航向角和自身的方向角，判断机头和飞手朝向相差的角度确定飞行器航向调整角度，根据所述飞行器航向调整角度，向飞行器发送航向调整指令，调整所述飞行器的航向。该飞行器航向控制过程程序可以作为起飞后的默认程序进行自动调用，也可以通过用户进行触发，比如：通过在遥控器上设置一个调整按钮，当用户按下按钮时，自动将机头朝向调整为和飞手方向一致。

更进一步的，也可以通过在遥控器上设置目标航向角输入框或输入按钮，可以使用户不仅仅能快速使机头朝向调整为和飞手方向一致，更能够让飞手根据自己的需要输入希望相对于飞手位置调整的目标角度，实现飞行器航向的一键调整。

在实际操作中，操作台可以为手机终端，如图3B所示，所述手机终端通过WiFi或者其他方式建立和飞行器的连接，手机终端通过自身携带的GPS或指南针，获取自身的方向角。具体的操作方式和图3A类似，在这里不再赘述。通过手机终端直接操作飞行器，方便用户携带，操作也很方便。

在实际操作中，该飞行器控制方式也可以通过遥控器和手机终端配合完成，如图3C所示。在实际中，遥控器往往比较简单，没有专门配置GPS或指南针，所以，本实施例通过将手机终端的信息和遥控器进行共享，来实现本发明目的。在图3C中，遥控器来控制飞行器的飞行，遥控器和飞行器之间建立连接，手机终端不和飞行器建立连接，手机终端通过蓝牙、红外或WiFi等其他方式，和遥控器建立连接。同时，由于遥控器的功能有限，一般遥控器仅仅用户和飞行器的数据传输，因此，本实施例将复杂的操作放到手机终端上来完成。飞行器发送自身的飞行姿态信息给遥控器，遥控器接收到飞行姿态信息后，将其转发给手机终端，手机终端从所述飞行姿态信息中获取飞行器的航向角，手机终端通过自身携带的GPS或指南针，获取自身的方向角，作为操作台的朝向。手机终端根据所述航向角和自身的方向角，计算出飞行器航向调整角度，将所述飞行器航向调整角度转换为飞行器航向调整指令，发送给遥控器，遥控器将所述调整指令发送给飞行器，控制飞行器进行航向调整。当然，也可以在手机终端上输入目标航向角，跟其他实施例中的操作类似，在这里不再赘述。

该种方式，通过手机终端来进行航向调整的计算，最大程度的不改变现有遥控器和飞行器的结构，实现起来非常方便。

在实际中，操作台通过飞行器位置和航向角，以及自身的位置和朝向信息，会将飞行器的位置和航向在操作台上进行精确的显示，如图4A所示。我们假设坐标中心的黑点为操作台的位置，操作台的朝向为正北方。操作台通过获取飞行器的GPS信息将飞行器的位置在操作台上进行显示，通过获取飞行器的航向角，将飞行器的航向在操作台上进行显示。如图4B中所示，飞行器的航向角Yaw为0度，操作台的朝向为90度，则飞行器航向调整角度为飞行器航向角Yaw0减去操作台方向角90等于负90度，操作台根据所述飞行器航向调整角度负90度，将飞行器的航向逆时针调整90度，可以将飞行器的航向调整为和飞手方向一致。当然，上述计算方式，也可以是操作台朝向90度减去飞行器航向角Yaw0度等于正90度，操作台将飞行器航向逆时针调整90度。

当用户输入目标航向角时，所述目标航向角为待调整目标位置相对于操作台位置的角度差，当需要朝操作台顺时针方向调整时，所述目标航向角为正角度；当需要朝操作台逆时针方向调整时，所述目标航向角为负角度。比如：当前飞行器机头朝向为120度，操作台朝向为90度，用户希望飞行器朝相对于操作台逆时针旋转90度，如4C所示。因用户希望朝相对于操作台逆时针旋转90度，则目标航向角为相对于操作台位置的角度，为-90度，飞行器航向角为120度，操作台位置为90度，则飞行器航向调整角度为：-90+120-90＝-60度，即将飞行器机头朝逆时针方向旋转60度，如图4C所示，达到用户希望的机头朝向。

通过本发明实施例3，方便的实现了飞手对飞行器基于操作台的方向进行调整，方便了飞手的操作，降低了航向调整的难度。

实施例4：

本发明实施例4提供一种飞行器航向控制设备50，如图5、图6、图7所示，包括：

航向角获取单元501：用于获取飞行器的航向角，并将所述航向角发送给角度计算单元503；

如实施例1中所描述的，所述获取飞行器的航向角包括多种方式，比如：飞行器将自身的姿态信息实时发送给航向角获取单元501；或飞行器周期性的将自身的姿态信息发送给航向角获取单元501；或者飞行器航向控制设备50主动向飞行器请求飞行器姿态信息，飞行器接收到请求后，将姿态信息发给航向角获取单元501。所述航向角获取单元501获取航向角后，将航向角发给角度计算单元503。

操作台位置获取单元502：用于获取操作台的方向角，并将所述方向角发送给角度计算单元503；

所述操作台的方向角通过GPS信息或指南针模块获取。并将所述方向角发送给角度计算单元503；

角度计算单元503：用于根据所述航向角及操作台的方向角计算所述飞行器航向调整角度。

如实施例1中的描述，角度计算单元503通过将飞行器的航向角Yaw减去操作台的方向角Degree得到两者的角度差。将所述角度差作为飞行器航向调整角度。

当然，操作台也可以采用操作台的方向角Degree减去飞行器的航向角Yaw得到两者的角度差。将所述角度差作为飞行器航向调整角度。

任何一种计算方式，都不会对调整带来影响，只是在调整的时候，调整的方向有所不同而已。

可选的，如图6所示，该飞行器航向控制设备，进一步包括：目标位置设置单元601：用于接收目标航向角，并将所述目标航向角发给所述角度计算单元604。

所述角度计算单元604接收所述目标航向角，并根据所述目标航向角、飞行器航向角和操作台的方向角，计算所述飞行器航向调整角度。具体为：通过将目标航向角加上飞行器的航向角减去操作台的方向角得到调整角度。

可选的，如图7所示，该飞行器航向控制设备，进一步包括：航向调整单元705，用于接收角度计算单元704发送的飞行器航向调整角度，并根据所述飞行器航向调整角度，向飞行器发送航向调整指令。

当角度计算单元通过将飞行器的航向角Yaw减去操作台的方向角Degree得到两者的角度差，将所述角度差作为飞行器航向调整角度时，当所述角度差为正值时，则将飞行器按顺时针方向进行调整，当所述角度差为负值时，则将飞行器按逆时针方向进行调整。

当操作台采用操作台的方向角Degree减去飞行器的航向角Yaw得到两者的角度差，将所述角度差作为飞行器航向调整角度时，当所述角度差为负值时，则将飞行器按顺时针方向进行调整，当所述角度差为正值时，则将飞行器按逆时针方向进行调整。

可选的，所述航向调整单元进一步包括：当所述飞行器航向调整角度小于预先设定的阈值时，则不进行调整；当飞行器航向调整角度大禹预先设定的某一阈值时，才进行调整，比如：5度以内，不进行调整。所述的阈值会预先设定在系统中，当然用户也可以通过设置操作，对该阈值进行重设。通过设定阈值，能最大程度的保证飞机航向不做频繁的调整，保证了飞行的稳定性。

通过本发明实施例4，方便的实现了飞手对飞行器基于操作台的方向进行调整，方便了飞手的操作，降低了航向调整的难度。

实施例5

图8是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图8所示，电子设备80包括一个或多个处理器801以及存储器802。其中，图8中以一个处理器801为例。

处理器801和存储器802可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。

存储器802作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的飞行器航向控制方法对应的程序指令/模块(例如，附图5、6、7所示的各个模块)。处理器801通过运行存储在存储器802中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而飞行器航向控制设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例以及上述装置实施例的各个模块的功能。

存储器802可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。

所述程序指令/模块存储在所述存储器802中，当被所述一个或者多个处理器801执行时，执行上述任意方法实施例中的飞行器航向控制方法，例如，执行以上描述的图1、图2所示的各个步骤；也可实现图5、图6和图7所述的各个模块。

本发明实施例的电子设备80以多种形式存在，在执行以上描述的图1、图2所示的各个步骤；也可实现图5、图6和图7所述的各个模块时，电子设备80包括但不限于：

(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。

(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。

(3)遥控器：这类设备可以用于控制飞行器的飞行。

本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如图8中的一个处理器801，可使得上述一个或多个处理器可执行上述任意方法实施例中的飞行器航向控制方法。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件的方式来实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。