飞行控制系统及方法与流程

本发明涉及交通技术领域，具体而言，涉及一种飞行控制系统及方法。

背景技术：

飞行汽车是一种新型陆空两用的交通工具，由于其具有直升机机动灵活和汽车的地面快速行驶的特点，已经成为各国研究热点。

飞行汽车在飞行前，可预先设定好相应的飞行参数(如飞行航线及飞行速度等)，飞行时即可按照预先设定好的飞行参数进行飞行。然而，由于外界因素的影响，飞行汽车在飞行的过程中必然会出现一定的偏差，从而导致飞行汽车可能出现飞行偏航及无法准时到达目的地等问题。因此，如何提供一种有效的飞行控制方案以确保飞行汽车能按照飞行航线准时的飞行至目的地是目前飞行汽车行业所面临的一大难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种飞行控制系统及方法以改善上述问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种飞行控制系统，应用于飞行汽车，所述飞行汽车包括驱动涵道螺旋桨的驱动机构以及控制飞行方向的舵机，所述飞行控制系统包括：

陀螺仪，用于检测所述飞行汽车当前的角速度；

加速度计，用于检测所述飞行汽车当前的加速度和飞行速度；

定位模块，用于检测所述飞行汽车当前的位置信息；

飞行控制器，用于根据所述角速度、所述加速度、所述飞行速度、所述位置信息以及预定的飞行参数输出偏差数据，并依据所述偏差数据调整所述驱动机构的输出功率以及所述舵机的偏转方向，以使所述飞行汽车按照所述飞行参数飞行；

其中，所述飞行参数包括预定飞行轨迹和预定飞行速度，所述偏差数据包括补偿速度和补偿偏转角度。

第二方面，本发明实施例提供了一种飞行控制方法，应用于飞行汽车，所述飞行汽车包括驱动涵道螺旋桨的驱动机构以及控制飞行方向的舵机，所述方法包括：

检测所述飞行汽车当前的角速度；

检测所述飞行汽车当前的加速度和飞行速度；

检测所述飞行汽车当前的位置信息；

根据所述角速度、所述加速度、所述飞行速度、所述位置信息以及预定的飞行参数输出偏差数据，并依据所述偏差数据调整所述驱动机构的输出功率以及所述舵机的偏转方向，以使所述飞行汽车按照所述飞行参数飞行；

其中，所述飞行参数包括预定飞行轨迹和预定飞行速度，所述偏差数据包括补偿速度和补偿偏转角度。

对于现有技术，本发明提供的飞行控制系统及方法具有如下的有益效果：

本发明提供的飞行控制系统及方法通过将飞行汽车当前的角速度、加速度、飞行速度、位置信息以及预定的飞行参数进行综合计算输出一偏差数据，并根据该偏差数据调整驱动机构的输出功率以及舵机的偏转方向，确保飞行汽车能按照预定的飞行轨迹准确、准时的飞行至目的地。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的飞行控制系统的功能模块图。

图2为本发明第一实施例提供的又一飞行控制系统的功能模块图。

图3为本发明第二实施例提供的飞行控制方法的流程图。

图4为本发明第二实施例提供的又一飞行控制方法的流程图。

图标：100-陀螺仪；200-加速度计；300-定位模块；400-飞行控制器；500-磁力计；600-气压高度计。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

请参阅图1，是本发明实施例提供的飞行控制系统的功能模块图，飞行控制系统应用于飞行汽车，飞行汽车包括有驱动涵道螺旋桨的驱动机构以及控制飞行汽车飞行方向的多个舵机。飞行控制系统包括有陀螺仪100、加速度计200、定位模块300、磁力计500以及飞行控制器400，陀螺仪100、加速度计200、定位模块300以及磁力计500分别与飞行控制器400电性连接以进行数据交互。

陀螺仪100用于检测飞行汽车当前的角速度，加速度计200用于检测飞行汽车当前的加速度及瞬时的飞行速度，定位模块300用于检测飞行汽车当前的位置信息，磁力计500用于检测当前的磁场方向，飞行控制器400则用于根据该角速度、加速度、飞行速度、位置信息、磁场方向以及预先设定好的飞行参数进行综合计算，得到当前飞行参数与预先设定好的飞行参数的偏差数据，并根据该偏差数据调整驱动机构的输出功率及舵机的偏转方向，使得飞行汽车按照预先设定的飞行参数飞行。其飞行参数包括有预定飞行轨迹和预定飞行速度，偏差数据包括补偿速度和补偿偏转角度。

具体的，在飞行汽车飞行的过程中，陀螺仪100实时检测飞行汽车当前的角速度并发送给飞行控制器400，加速度计200实时检测飞行汽车当前的加速度及瞬时的飞行速度并发送给飞行控制器400，定位模块300实时检测飞行汽车当前的位置信息并发送给飞行控制器400，磁力计500实时检测当前的磁场方向并发送给飞行控制器400，飞行控制器400则根据该角速度、加速度、飞行速度、位置信息、磁场方向以及预先设定好的飞行参数进行综合计算，得到当前飞行参数与预先设定好的飞行参数的偏差数据，并根据该偏差数据调整驱动机构的输出功率及舵机的偏转方向。

其中，对于飞行过程中的飞行轨迹，飞行控制器400根据检测到的角速度、磁场方向、当前的位置信息以及预先设的飞行参数进行综合计算，计算出飞行汽车要按照飞行参数中的飞行轨迹进行飞行时所需要的补偿偏转角度，并根据该补偿偏转角度控制飞行汽车偏转相应的角度飞行。例如，飞行轨迹的方向(或某一段飞行轨迹)为正东方向，如果当前角速度对应的方向为东偏南5°，且当前磁场方向的影响会导致飞行汽车的实际飞行方向会相对于预定飞行轨迹再向南偏转2°，为保证飞行汽车能准确飞行至目的地(该目的地可以是指某一段飞行轨迹的终点)，需要飞行汽车向东偏北方向偏转7°，即补偿偏转角度为东偏北7°，此时飞行控制器400根据该补偿偏转角度控制飞行汽车上的舵机偏转，使飞行汽车向东偏北偏转7°。如此，即可实现对飞行汽车航向的自动校准，确保飞行汽车能按照预定的飞行轨迹准确的飞行至目的地，解决了由于磁场及其他外界因素对飞行汽车影响导致飞行汽车偏航的问题。

对于飞行过程中的飞行速度，飞行控制器400根据检测到的加速度、飞行速度以及飞行参数中的飞行速度进行综合计算，计算出飞行汽车要按照飞行参数中的飞行速度飞行时所需要的增加或减少的飞行速度，即补偿速度，并根据该补偿速度调整驱动机构的输出功率大小，使得飞行汽车的飞行速度达到飞行参数中的预定飞行速度。

本发明实施例中，驱动机构可以是内燃机或驱动电机等驱动涵道螺旋桨旋转的动力装置。当驱动机构为内燃机时，可通过调节器油门大小来实现调整输出功率，当驱动机构为驱动电机时可通调整其电机的转速来实现调整输出功率。

本发明实施例中，陀螺仪100采用三轴陀螺仪，加速度计200采用三轴加速度计，磁力计500采用三轴磁力计，且三者集成于同一芯片中，如此可有效减轻飞行汽车的重量，且抗振动效果良好。

本发明实施例中，定位模块300可以采用但不限于gps定位模块300或北斗定位模块300等。

请参阅图2，本发明实施例还提供了另一种飞行控制系统，与图1所示的飞行控制系统不同的是，该飞行控制系统还包括有气压高度计600，气压高度计600与飞行控制器400电性连接，气压高度计600用于检测飞行汽车当前的飞行高度。

飞行参数还包括预定飞行高度，飞行控制器400用于根据角速度、加速度、飞行速度、位置信息、预定的飞行参数以及飞行高度输出该偏差数据，偏差数据中还包括补偿高度，飞行控制器400还用于根据补偿高度调整涵道螺旋桨的纵向倾斜角度，以使飞行汽车按照该预定飞行高度飞行。

具体的，涵道螺旋桨安装于飞行汽车上，并可在纵向方向上一定角度倾斜以控制飞行汽车的升降和前进，对于飞行过程中的飞行高度，飞行控制器400可根据飞行参数中当前位置的预定飞行高度以及当前位置检测到的飞行高度计算出无人汽车要按照飞行参数中的预定飞行高度飞行所需要在上升或下降的飞行高度，即补偿高度，并根据该补偿高度调整涵道螺旋桨的纵向倾斜角度，使飞行汽车上升或下降并能够在该预定飞行高度飞行。

例如，飞行参数中当前位置的预定飞行高度为500米，而气压高度计600检测到当前位置的飞行高度为400米，此时飞行控制器400可根据飞行参数中的预定飞行高度以及当前位置检测到的飞行高度计算出无人汽车要按照飞行参数中的预定飞行高度飞行所需要再上升100米的高度，即补偿高度为100米。此时飞行控制器400控制涵道螺旋桨调整其倾斜角度，使涵道螺旋桨产生更大的上升作用力，并使得飞行汽车上升100米的高度再次调整涵道螺旋桨的倾斜角度，使得飞行汽车稳定在当前的高度位置。

综上，本发明实施例提供的飞行控制系统，通过将飞行汽车当前的角速度、加速度、飞行速度、位置信息、磁场方向、飞行高度以及预定的飞行参数进行综合计算输出一偏差数据，并根据该偏差数据调整驱动机构的输出功率、舵机的偏转方向以及涵道螺旋桨的纵向倾斜角度，实现对飞行汽车航向、飞行速度以及飞行高度的自动校准，确保飞行汽车能按照预定的飞行轨迹准确、准时的飞行至目的地，解决了由于磁场及其他外界因素对飞行汽车影响导致飞行汽车偏航的问题。

第二实施例

请参阅图3，是本发明实施例提供的应用于图1所示的飞行控制系统的飞行控制方法的流程图。下面将对图3所述的具体流程进行详细阐述。

步骤s101，检测飞行汽车当前的角速度。

步骤s102，检测飞行汽车当前的加速度和飞行速度。

步骤s103，检测飞行汽车当前的位置信息。

步骤s104，检测当前位置的磁场方向。

本发明实施例中，当飞行汽车在飞行的过程中，飞行控制系统通过陀螺仪100实时检测飞行汽车当前的角速度并发送给飞行控制器400，通过加速度计200实时检测飞行汽车当前的加速度及瞬时的飞行速度并发送给飞行控制器400，通过定位模块300实时检测飞行汽车当前的位置信息并发送给飞行控制器400，通过磁力计500实时检测当前的磁场方向并发送给飞行控制器400。

可以理解的，步骤s101可以由上述第一实施例中的陀螺仪100执行，步骤s102可以由上述第一实施例中的加速度计200执行，步骤s103可以由上述第一实施例中的定位模块300执行，步骤s104可以由上述第一实施例中的磁力计500块执行。本发明实施例中，步骤s101-104无顺序限定。

步骤s105，根据角速度、加速度、飞行速度、位置信息、磁场方向以及预定的飞行参数输出偏差数据。

飞行控制器400得到角速度、加速度、飞行速度、位置信息、磁场方向后，根据角速度、加速度、飞行速度、位置信息、磁场方向及预定的飞行参数进行综合计算，得到当前飞行参数与预先设定好的飞行参数的偏差数据。其飞行参数包括有预定飞行轨迹和预定飞行速度，偏差数据包括补偿速度和补偿偏转角度。

可以理解的，步骤s105可以由上述第一实施例中的飞行控制器400执行。

步骤s106，依据偏差数据调整驱动机构的输出功率以及舵机的偏转方向。

得到偏差数据后，飞行控制器400根据该偏差数据中的补偿速度调整驱动机构的输出功率，根据该偏差数据中的补偿偏转角度舵机的偏转方向。

具体的，对于飞行过程中的飞行轨迹，飞行控制器400根据检测到的角速度、磁场方向、当前的位置信息以及预先设的飞行参数进行综合计算，计算出飞行汽车要按照飞行参数中的飞行轨迹进行飞行时所需要的补偿偏转角度，并根据该补偿偏转角度控制飞行汽车偏转相应的角度飞行。

对于飞行过程中的飞行速度，飞行控制器400根据检测到的加速度、飞行速度以及飞行参数中的飞行速度进行综合计算，计算出飞行汽车要按照飞行参数中的飞行速度飞行时所需要的增加或减少的飞行速度，即补偿速度，并根据该补偿速度调整驱动机构的输出功率大小，使得飞行汽车的飞行速度达到飞行参数中的预定飞行速度。

可以理解的，步骤s106可以由上述第一实施例中的飞行控制器400执行。

请参阅图4，是本发明实施例提供的应用于图2所示的飞行控制系统的飞行控制方法的流程图。下面将对图4所述的具体流程进行详细阐述。

步骤s201，检测飞行汽车当前的角速度。

步骤s202，检测飞行汽车当前的加速度和飞行速度。

步骤s203，检测飞行汽车当前的位置信息。

步骤s204，检测当前位置的磁场方向。

步骤s205，检测飞行汽车当前的飞行高度。

当飞行汽车在飞行的过程中，飞行控制系统通过气压高度计600实时检测飞行汽车当前的飞行高度，并发送给飞行控制器400。

可以理解的，步骤s205可以由上述第一实施例中的气压高度计600执行。

步骤s206，根据角速度、加速度、飞行速度、位置信息、磁场方向、飞行高度以及预定的飞行参数输出偏差数据。

步骤s207，根据补偿高度调整驱动机构的输出功率、舵机的偏转方向以及涵道螺旋桨的纵向倾斜角度。

具体的，飞行参数还包括预定飞行高度，偏差数据中还包括补偿高度，在得到偏差数据后，飞行控制器400根据该偏差数据中的补偿速度调整驱动机构的输出功率，根据该偏差数据中的补偿偏转角度舵机的偏转方向。

同时，飞行控制器400还根据该补偿高度调整涵道螺旋桨的纵向倾斜角度，以使飞行汽车按照该预定飞行高度飞行。

具体的，涵道螺旋桨安装于飞行汽车上，并可在纵向方向上一定角度倾斜以控制飞行汽车的升降和前进，对于飞行过程中的飞行高度，飞行控制器400可根据飞行参数中当前位置的预定飞行高度以及当前位置检测到的飞行高度计算出无人汽车要按照飞行参数中的预定飞行高度飞行所需要在上升或下降的飞行高度，即补偿高度，并根据该补偿高度调整涵道螺旋桨的纵向倾斜角度，使飞行汽车上升或下降并能够在该预定飞行高度飞行。

可以理解的，步骤s207可以由上述第一实施例中的飞行控制器400执行。

综上，本发明实施例提供的飞行控制方法，通过将飞行汽车当前的角速度、加速度、飞行速度、位置信息、磁场方向、飞行高度以及预定的飞行参数进行综合计算输出一偏差数据，并根据该偏差数据调整驱动机构的输出功率、舵机的偏转方向以及涵道螺旋桨的纵向倾斜角度，实现对飞行汽车航向、飞行速度以及飞行高度的自动校准，确保飞行汽车能按照预定的飞行轨迹准确、准时的飞行至目的地，解决了由于磁场及其他外界因素对飞行汽车影响导致飞行汽车偏航的问题。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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所述以权利要求的保护范围为准。