CN100368262C - 检测飞机进入下坠的方法、装置及飞机防坠装置 - Google Patents

检测飞机进入下坠的方法、装置及飞机防坠装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及检测模型飞机进入下坠的方法和防坠方法。模型飞机的操纵需要一定的技巧，对于一个初学者来说，经常出现因操作不当的坠机现象。本发明提供了一种检测飞机进入下坠的方法，包括如下步骤：在所述飞机上部安装第一光传感器，其安装角度为飞机前方向上α度，用于检测光强度，输出第一光检测信号；在所述飞机下部安装第二光传感器，其安装角度为飞机后方向下β度，用于检测光强度，输出第二光检测信号；比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差小于一光强差阀值时，发出飞机进入下坠的警告信号。还提供了一种飞机防坠方法和装置。

Description

检测飞机进入下坠的方法、装置及飞机防坠装置
技术领域
本发明涉及检测模型飞机进入下坠的方法，还涉及使用这种检测方法的飞机防坠装置。
背景技术
模型飞机是一种较为高档的运动和娱乐器材，遥控模型飞机的操纵与遥控模型船或汽车相比，需要一定的技巧和经验，上手有一定的难度。而且，由于模型飞机是在空中飞行的，因此，一旦操作失误往往造成坠机，不仅造成财产的损失，也会大大降低操作者的兴趣。
对于飞机模型操作的初学者而言，刚开始练习操控模型飞机时由于不熟练，往往会发生操作失当，当模型飞机出现例如下坠等危险状况时，需要相对较长的时间来考虑如何操作来使模型飞机脱离危险状态。正由于这考虑时间，会丧失最佳的补救机会，造成模型飞机坠毁。而且更为不利的是，初学者有时会进行更不利于脱离危险状态的操作行为。例如，当模型飞机机头向下俯冲时，正确的操作方式应该拉起控制升降舵的操纵杆。如果初学者操作因紧张失误，可能会打推杆，造成飞机加快向下俯冲。最常见的失误操作还有在飞机左右转向时，由于飞机的倾斜导致主翼正投影面积的减小，从而导致了主翼升力的减小，飞机会一边转向，一边下降。此时如果一直打着方向杆向一边转，飞机会机头向下进入螺旋，并急速下降。此时正确的操作应该向相反的方向打舵，并稍微拉一些升降杆。这些操作需要操作者具有一定的经验和技巧，操纵不当，容易造成“坠机”。
目前的模型飞机在防止由于使用者的操作失误而造成飞机坠毁方面基本上无所作为，其主要原因并非在于操作控制方面，其关键点在于无有效的方法检测模型飞机进入下坠的状态的出现。
发明内容
因此，为解决传统模型飞机领域在检测下坠状态的问题，本发明的主要目的在于提供一种检测飞机进入下坠的方法。
申请人发现，在模型飞机飞行的环境中，飞机上方为天空，通常较亮；飞机下方为大地，与天空相比，较暗。当飞机出现俯冲等下坠动作时，机头将冲向大地。根据上述发现，如果随时检测机头的感光量，就能及时检测出飞机是否出现机头冲向大地的状态，从而检测出飞机是否进行下坠。
因此，根据上述原理，本发明提供一种检测飞机进入下坠的方法，包括如下步骤：
在所述飞机上部安装第一光传感器，其安装角度为飞机前方向上α度，用于检测光强度，输出第一光检测信号；
在所述飞机下部安装第二光传感器，其安装角度为飞机后方向下β度，用于检测光强度，输出第二光检测信号；
比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差小于一光强差阀值时，发出飞机进入下坠的警告信号。
在上述的检测飞机进入下坠的方法中，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差小于一光强差阀值，且同时这种状态达到一维持时间时，发出飞机进入下坠的警告信号。
在上述的检测飞机进入下坠的方法中，所述α值为10-60度；所述β值为10-60度。
在上述的检测飞机进入下坠的方法中，所述α值和β值相等。
在上述的检测飞机进入下坠的方法中，所述α值和β值均为30度。
在上述述的检测飞机进入下坠的方法中，所述光强差阀值为0.
在上述的检测飞机进入下坠的方法中，所述第一和第二光传感器采用光敏电阻、光敏晶体管或光敏电池之一。
本发明还提供了一种检测飞机进入下坠的装置，包括：
第一光传感器，安装于所述飞机上部，其安装角度为飞机前方向上α度，用于检测光强度，输出第一光检测信号；
第二光传感器，安装于所述飞机下部，其安装角度为飞机后方向下β度，用于检测光强度，输出第二光检测信号；
比较单元，与所述第一光传感器和所述第二光传感器相连，比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，输出所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强差；
警告信号产生单元，与所述比较单元相连，当所述比较单元输出的光强差小于一光强差阀值时，发出飞机进入下坠的警告信号。
在上述的检测飞机进入下坠的装置中，还包括：定时单元，与所述警告信号产生单元相连，当所述比较单元输出的光强差小于所述光强差阀值时，所述警告信号产生单元启动定时单元工作，当所述定时单元的计时达到一维持时间时，所述警告信号产生单元发出飞机进入下坠的警告信号。
在上述检测飞机进入下坠的方法基础上，本发明还提供一种飞机防坠方法，包括如下步骤：
在所述飞机上部安装第一光传感器，其安装角度为飞机前方向上α度，用于检测光强度，输出第一光检测信号；
在所述飞机下部安装第二光传感器，其安装角度为飞机后方向下β度，用于检测光强度，输出第二光检测信号；
比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差小于一光强差阀值时，发出飞机进入下坠的警告信号；
关闭对使用者发出的飞机控制信号的响应，同时关闭飞机动力；
继续比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差大于所述光强差阀值时，启动对使用者发出的飞机控制信号的响应。
在上述的飞机防坠方法中，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差小于一光强差阀值，且同时这种状态达到一维持时间时，发出飞机进入下坠的警告信号。
在上述检测飞机进入下坠的装置的基础上，本发明还提供一种飞机防坠装置，包括：
第一光传感器，安装于所述飞机上部，其安装角度为飞机前方向上α度，用于检测光强度，输出第一光检测信号；
第二光传感器，安装于所述飞机下部，其安装角度为飞机后方向下β度，用于检测光强度，输出第二光检测信号；
比较单元，与所述第一光传感器和所述第二光传感器相连，比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，输出所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强差；
警告信号产生单元，与所述比较单元相连，当所述比较单元输出的光强差小于一光强差阀值时，发出飞机进入下坠的警告信号；以及
控制单元，与所述警告信号产生单元相连，在接收到所述警告信号产生单元后，关闭对使用者发出的飞机控制信号的响应，同时关闭飞机动力；当警告信号消失时，启动对使用者发出的飞机控制信号的响应。
在上述的飞机防坠装置中，还包括：定时单元，与所述警告信号产生单元相连，当所述比较单元输出的光强差小于所述光强差阀值时，所述警告信号产生单元启动定时单元工作，当所述定时单元的计时达到一维持时间时，所述警告信号产生单元发出飞机进入下坠的警告信号。
如上所述，本发明利用了飞机飞行时的环境状态，提出了检测飞机进入下坠的方法，为防止飞机坠毁提供了基础。
附图说明
图1是应用了本发明的检测飞机进入下坠方法和装置的模型飞机的示意图；
图2是模型飞机进入下坠报警告时的示意图；
图3是本发明的检测飞机进入下坠装置的功能框图；
图4A-图4C分别示出了各种光传感器的电路连接；
图5是本发明的飞机防坠装置的功能框图。
具体实施方式
如前所述，本发明利用了天空较亮和地面较暗的特性，通过安装在飞机上的光传感器来确定飞机的飞机状态，从而确定飞机是否进入下坠。
如图1所示，图1示出了应用了本发明的检测飞机进入下坠的方法和装置的模型飞机的结构示意图。在模型飞机的结构上，本发明未作变化，在本实施例中是以T字尾翼的模型飞机为例来说明，但应当理解，本发明的原理也可以应用于其它类型的模型飞机，例如V字尾翼模型飞机等。
图1所示的模型飞机具有机身110、机翼120、T字尾翼130、动力部件140等。根据本发明的原理，为检测飞机是否进入下坠状态，在模型飞机上，安装了两个光传感器：第一光传感器10和第二光传感器20。第一光传感器10安装在机身110的上部，其安装角度为飞机前方向向上，与水平面呈α角；第二光传感器20安装在机身110的下部，其安装角度为飞机后方向下，与水平面呈β角。当飞机正常飞机，即与基本地面水平飞机时，第一光传感器10因其安装角度的关系，接收来自天空的光线，第二光传感器20因其安装角度的关系，接收来自地面的光线。如前所述，通常来自天空的光线光强度比来自地面的光线光强度强。当飞机因各种原因，例如使用者的操作、风向等问题，发生俯冲等下坠的动作时，如图2所示，飞机的机头向下，飞机失去水平，此时，安装在飞机上的第一光传感器10和第二光传感器20与水平面的角度α值和β值均变小，甚至变为零和负角度。在这情况下，第一光传感器10和第二光传感器20接收到的光线的强度会发生变化，即第一光传感器10接收到的光线的光强度逐渐变弱，第二光传感器20接收到的光线的光强度逐渐变强，两者的光强差变小。当该光强差小于一光强差阀值时，可以假定飞机的俯冲程度已达到了下坠的程度，发出飞机进入下坠的警告信号。
在一些典型的实施例中，第一光传感器10的安装角度α值在10至60度之间选择；第二光传感器20的安装角度β值在10至60度之间选择。α值与β值可以选取得不一样，根据α值与β值的选取通过实验手段来确定光强差阀值的大小。当然，α值与β值也可以选取得一样，此时，较佳的例子是将光强差阀值确定为0，表示，当飞机俯冲角度达到α值时，定义为飞机进入下坠状态。经实验测定，α值和3值更佳的范围在20-40度之间，最佳值为30度。
考虑到外界其它光源有时会造成光传感器的误测，发出错误的警告信号，在本发明的检测飞机进入下坠的方法中，还可以引入时间因素。即，当出现第一光传感器10和第二光传感器20检测到的光强度差小于光强差阀值后，再同时进行持续时间的测定，只有当这种状态达到一维持时间后，才发出飞机进入下坠的警告信号。维持时间的长短可以根据实际需要确定，例如可以是2-8秒，最佳的值为2.5秒。
下面，参见图3来描述实现本发明的上述检测飞机进入下坠方法的装置。如图3所示，本发明的检测装置包括：第一光传感器10、第二光传感器20、比较单元30、警告信号发生单元40和定时单元50。第一光传感器10和第二光传感器20与图1中所示的相同，它们分别与比较单元30相连。如上所述，第一光传感器10检测光线强度，经转换之后，输出表示光强度的第一光检测信号；第二光传感器20检测光线强度，经转换之后，输出表示光强度的第二光检测信号。比较单元30分别接收第一光传感器10和第二光传感器20输出的第一光检测信号和第二光检测信号，并输出该两检测信号表示的光强差信号。
警告信号发生单元40与比较单元30相连，接收比较单元30输出的光强差信号，并对该光强差信号进行分析。当判断出该光强差小于上述的光强差阀值时，警告信号发生单元40产生警告信号并向外输出。
在本实施例中还包括有一定时单元50.该定时单元50与警告信号发生单元40连接，当比较单元30输出的光强差小于光强差阀值时，警告信号产生单元40启动定时单元50工作。定时单元50开始计时，当定时单元50的计时达到一维持时间时，警告信号产生单元40发出飞机进入下坠的警告信号。
当然，应当理解，这里的定时单元50只是一个可选特征。
在上述的实施例中，第一和第二光传感器10和20可以采用目前常用的各种光敏器件，例如光敏电阻、光敏晶体管或者光敏电池等。图4A至图4C分别示出了采用光敏电阻、光敏晶体管和光敏电池时的光传感器的电路结构。
图4A中，R1和R2分别为第一光敏电阻和第二光敏电阻。第一光敏电阻R1和第二光敏电阻R2呈串联连接，光敏电阻串联电路的两端和中间连接点分别连接到后续的比较单元中。
图4B中，Q1和Q2分别为第一光敏晶体管和第二光敏晶体管。第一光敏晶体管Q1的发射集与第二光敏晶体管Q2的集电极相连，第一光敏晶体管Q1和第二光敏晶体管Q2的基极悬空不用，第一光敏晶体管Q1的集电极、第一光敏晶体管Q的发射极与第二光敏晶体管Q2的集电极之间的连接点以及第二光敏晶体管Q2的发射极分别连接到后续的比较单元中。
图4C中，BT1和BT2分别为第一光敏电池和第二光敏电池。第一光敏电池BT 1与第二光敏电池BT2的负端接地，它们的正端分别连接到后续的比较单元中。
在有了上述本发明的检测飞机进入下坠的方法和装置之后，可以为模型飞机实现防坠方法和装置。
在得到了飞机进入下坠的警告信号之后，模型飞机首先关闭对使用者通过遥控器发出的各种飞机控制信号的响应，使控制飞机转向的各种舵面回到中点，同时关闭飞机动力。在实际操作中，一种比较简便且有效的防止飞机坠毁的操作方法就是关闭飞机动力，并将控制飞机转向的舵面回到中点。
然后，继续比较第一光检测信号和第二光检测信号，当第一光检测信号表示的光强度与第二光检测信号表示的光强度之差大于光强差阀值时，则启动对使用者发出的飞机控制信号的响应，将对飞机的控制权交回给使用者。
在较佳的实施例中，除了中止使用者对飞机的控制权之外，还可以实现对飞机的自动控制，以便更有快和更有效地使飞机脱离下坠状态。例如，在关闭飞机动力的同时，可以同时给将升降舵打一个拉杆，以控制模型飞机的侧向和纵向都恢复到水平状态。
应当理解，使模型飞机脱离下坠状态的方法在使用者的实践操作中有很多，这些方法都可以自然地应用到本发明中，因此，这里不再对这些方法作深入和详细的描述。
下面参照图5描述本发明的飞机防坠装置的结构和工作原理。
如图5所示，在检测飞机进入下坠的装置部分，与图3所示的结构完全相同，在飞机防坠装置中，增加了一个控制单元。控制单元60与警告信号发生单元40相连，接收警告信号发生单元40发出的警告信号。在正常情况下，无警告信号，控制单元60接收使用者通过遥控设备发出的对模型飞机的操作指令，例如，当控制单元60接收到使用者的提高动力指令后，向动力部件140发出提高动力的信号；当控制单元60接收到使用者的转向指令后，向舵面控制驱动单元150发出相应的舵面控制信号。在这一方面，控制单元60的结构与传统的常规结构相同，这里不再细述。
当控制单元60接收到警告信号发生单元40发出的警告信号时，控制单元60首先关闭对使用者发出的飞机控制信号的响应，使控制飞机转向的各种舵面回到中点，同时关闭飞机动力。当警告信号消失时，控制单元60启动对使用者发出的飞机控制信号的响应。
为了实现这些操作，控制单元60中需要包括：关闭和开启响应单元61、舵面回到中点信号发生单元62和动力关闭信号发生单元63。

Claims (36)

1.一种检测飞机进入下坠的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在所述飞机上部安装第一光传感器，其安装角度为飞机前方向上α度，用于检测光强度，输出第一光检测信号；
在所述飞机下部安装第二光传感器，其安装角度为飞机后方向下β度，用于检测光强度，输出第二光检测信号；
比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差小于一光强差阀值时，发出飞机进入下坠的警告信号。
2.如权利要求1所述的检测飞机进入下坠的方法，其特征在于，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差小于一光强差阀值，且同时这种状态达到一维持时间时，发出飞机进入下坠的警告信号。
3.如权利要求1或2所述的检测飞机进入下坠的方法，其特征在于，所述α值为10-60度；所述β值为10-60度。
4.如权利要求3所述的检测飞机进入下坠的方法，其特征在于，所述α值和β值相等。
5.如权利要求4所述的检测飞机进入下坠的方法，其特征在于，所述α值和β值均为30度。
6.如权利要求1或2所述的检测飞机进入下坠的方法，其特征在于，所述光强差阀值为0.
7.如权利要求2所述的检测飞机进入下坠的方法，其特征在于，所述维持时间为2-8秒。
8.如权利要求7所述的检测飞机进入下坠的方法，其特征在于，所述维持时间为2.5秒。
9.如权利要求1或2所述的检测飞机进入下坠的方法，其特征在于，所述第一和第二光传感器采用光敏电阻、光敏晶体管或光敏电池之一。
10.一种检测飞机进入下坠的装置，包括第一传感器和第二传感器，其特征在于，
所述第一光传感器安装于所述飞机上部，其安装角度为飞机前方向上α度，用于检测光强度，输出第一光检测信号；
所述第二光传感器安装于所述飞机下部，其安装角度为飞机后方向下β度，用于检测光强度，输出第二光检测信号；
所述检测飞机进入下坠的装置还包括：
比较单元，与所述第一光传感器和所述第二光传感器相连，比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，输出所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强差；和
警告信号产生单元，与所述比较单元相连，当所述比较单元输出的光强差小于一光强差阀值时，发出飞机进入下坠的警告信号。
11.如权利要求10所述的检测飞机进入下坠的装置，其特征在于，还包括：
定时单元，与所述警告信号产生单元相连，当所述比较单元输出的光强差小于所述光强差阀值时，所述警告信号产生单元启动定时单元工作，当所述定时单元的计时达到一维持时间时，所述警告信号产生单元发出飞机进入下坠的警告信号。
12.如权利要求10或11所述的检测飞机进入下坠的装置，其特征在于，所述α值为10-60度；所述β值为10-60度。
13.如权利要求12所述的检测飞机进入下坠的装置，其特征在于，所述α值和β值相等。
14.如权利要求13所述的检测飞机进入下坠的装置，其特征在于，所述α值和β值均为30度。
15.如权利要求10或11所述的检测飞机进入下坠的装置，其特征在于，所述光强差阀值为0.
16.如权利要求10所述的检测飞机进入下坠的装置，其特征在于，所述维持时间为2-8秒。
17.如权利要求16所述的检测飞机进入下坠的装置，其特征在于，所述维持时间为2.5秒。
18.如权利要求10或11所述的检测飞机进入下坠的装置，其特征在于，所述第一和第二光传感器采用光敏电阻、光敏晶体管或光敏电池之一。
19.一种飞机防坠方法，其特征在于，包括如下步骤：
在所述飞机上部安装第一光传感器，其安装角度为飞机前方向上α度，用于检测光强度，输出第一光检测信号；
在所述飞机下部安装第二光传感器，其安装角度为飞机后方向下β度，用于检测光强度，输出第二光检测信号；
比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差小于一光强差阀值时，发出飞机进入下坠的警告信号；
关闭对使用者发出的飞机控制信号的响应，同时关闭飞机动力；
继续比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差大于所述光强差阀值时，启动对使用者发出的飞机控制信号的响应。
20.如权利要求19所述的飞机防坠方法，其特征在于，当所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强度之差小于一光强差阀值，且同时这种状态达到一维持时间时，发出飞机进入下坠的警告信号。
21.如权利要求19或20所述的飞机防坠方法，其特征在于，所述α值为10-60度；所述β值为10-60度。
22.如权利要求21所述的飞机防坠的方法，其特征在于，所述α值和β值相等。
23.如权利要求21所述的飞机防坠的方法，其特征在于，所述α值和β值均为30度。
24.如权利要求19或20所述的飞机防坠方法，其特征在于，所述光强差阀值为0.
25.如权利要求20所述的飞机防坠方法，其特征在于，所述维持时间为2-8秒。
26.如权利要求25所述的飞机防坠方法，其特征在于，所述维持时间为2.5秒。
27.如权利要求19或20所述的飞机防坠方法，其特征在于，所述第一和第二光传感器采用光敏电阻、光敏晶体管或光敏电池之一。
28.一种飞机防坠装置，包括：第一光传感器和第二光传感器，其特征在于，
所述第一光传感器安装于所述飞机上部，其安装角度为飞机前方向上α度，用于检测光强度，输出第一光检测信号；
所述第二光传感器安装于所述飞机下部，其安装角度为飞机后方向下β度，用于检测光强度，输出第二光检测信号；
所述飞机防坠装置还包括：
比较单元，与所述第一光传感器和所述第二光传感器相连，比较所述第一光检测信号和第二光检测信号，输出所述第一光检测信号表示的光强度与所述第二光检测信号表示的光强差；
警告信号产生单元，与所述比较单元相连，当所述比较单元输出的光强差小于一光强差阀值时，发出飞机进入下坠的警告信号；以及
控制单元，与所述警告信号产生单元相连，在接收到所述警告信号产生单元后，关闭对使用者发出的飞机控制信号的响应，同时关闭飞机动力；当警告信号消失时，启动对使用者发出的飞机控制信号的响应。
29.如权利要求28所述的飞机防坠装置，其特征在于，还包括：
定时单元，与所述警告信号产生单元相连，当所述比较单元输出的光强差小于所述光强差阀值时，所述警告信号产生单元启动定时单元工作，当所述定时单元的计时达到一维持时间时，所述警告信号产生单元发出飞机进入下坠的警告信号。
30.如权利要求28或29所述的飞机防坠装置，其特征在于，所述α值为10-60度；所述β值为10-60度。
31.如权利要求30所述的飞机防坠装置，其特征在于，所述α值和β值相等。
32.如权利要求31所述的飞机防坠装置，其特征在于，所述α值和β值均为30度。
33.如权利要求28或29所述的飞机防坠装置，其特征在于，所述光强差阀值为0.
34.如权利要求26所述的飞机防坠装置，其特征在于，所述维持时间为2-8秒。
35.如权利要求34所述的飞机防坠装置，其特征在于，所述维持时间为2.5秒。
36.如权利要求28或29所述的飞机主坠装置，其特征在于，所述第一和第二光传感器采用光敏电阻、光敏晶体管或光敏电池之一。
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