CN102266672B - 一种远程控制无人驾驶飞机、尤其是旋翼无人驾驶飞机的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种远程控制装置，该远程控制装置包括触摸屏(18)和与无人驾驶飞机通信的无线数据传输设备。通过使一个或两个手指接触显示在屏幕上的对应驾驶标记的位置和/或在该位置上运动而激活无人驾驶飞机驾驶命令。通过如下步骤来执行该方法：a)探测手指与屏幕的至少一个预定区域(68)中的任意接触点接触，驾驶标记还未显示在屏幕上；b)在所述接触点处在屏幕上显示驾驶图标(70)，该驾驶图标包括可动图标，该可动图标追踪手指接触点在屏幕上从初始位置到偏移位置的任何运动；c)探测可动图标的运动；d)探测所述运动，分析该运动相对于初始位置的方向和/或幅度；以及e)根据所述分析结果来激活驾驶命令。

Description

一种远程控制无人驾驶飞机、尤其是旋翼无人驾驶飞机的方法和装置
技术领域
本发明涉及远程控制无人驾驶飞机，尤其是诸如直升机、四翼直升机之类的旋翼无人驾驶飞机。 
背景技术
这种无人驾驶飞机的典型例子为法国巴黎鹦鹉股份有限公司的AR.无人驾驶飞机，根据专利WO2009/109711(鹦鹉股份有限公司)所描述的原理，该无人驾驶飞机是装备有各种传感器(三轴加速计和陀螺仪，高度计，垂直定向照相机)、并且装备有用于使无人驾驶飞机在盘旋飞行时稳定的自动系统的四翼直升机，。无人驾驶飞机还设有前置照相机，以拾取无人驾驶飞机飞行方向所朝景象的图像。 
自动稳定系统具体用于使无人驾驶飞机能自动达到平衡点，并且一旦达到平衡点，通过调整提供保持驻点所需的校正，即，通过对诸如空气运动和传感器漂移之类的外部影响引起的包括平移运动的小变化来进行校正。 
无人驾驶飞机由使用者使用远程控制设备驾驶，该远程控制设备在此被称为“装置”，该装置通过无线电连接连接于无人驾驶飞机，例如WiFi(电气和电子工程师协会802.11标准)或蓝牙(注册商标)类型的无线局域网。 
在特别有利的方式中，无人驾驶飞机可借助远程控制装置来驾驶，该远程控制装置具有触摸屏、无线收发器、以及两轴倾斜传感器，该两轴倾斜传感器构成用于感测远程控制装置外壳相对于与地球参考系相关联的参考垂直方向的姿势的传感器。该远程控制装置的屏幕对通过无线连接传输的机载前置照相机的图像以及叠加在图像上的各种驾驶和命令标记进行复制，以使命令能通过使用者将手指头接触触摸屏而被激活。 
使用者有两种不同可能的驾驶模式，任一种驾驶模式都可以随意被激活。 
第一种驾驶模式，下文中被称作“自动驾驶模式”，是一种默认驾驶模式，并使用无人驾驶飞机的独立和自动稳定系统。无人驾驶飞机的运动被定义为由 一种从稳定状态到另一种稳定状态的运动，而通过独立命令(最简单的自动驾驶模式包括仅仅在驻点处伺服控制无人驾驶飞机)来获得驻点的相应变化。 
第二种驾驶模式，下文中被称作“反应模式”，是一种使用者借助以下组合更加直接地驾驶无人驾驶飞机的模式： 
首先由远程控制装置的倾斜探测器发出信号；例如，为了使无人驾驶飞机前进，使用者使远程控制装置绕相对应的俯仰轴线倾斜，而为了使无人驾驶飞机向右或向左移动，使用者使相同的远程控制装置相对于滚动轴线倾斜；以及 
其次从触摸屏上获得命令，具体是“上/下”的命令(对应于油门命令)和“向左转/向右转”的命令(使得无人驾驶飞机绕侧滑轴线枢转)。 
通过将手指按压在触摸屏上所显示的特殊标记上，获得从自动驾驶模式向激活模式的转变。在这个标记上按压手指使得反应模式立刻被激活，并且只要手指接触保持在那个位置，则反应模式保持被激活。然后，通过倾斜该远程控制装置和/或操纵触摸屏上显示的“上/下”和向“左/右”转的标记来实现驾驶。 
使用者一从相对应标记移开手指，自动驾驶模式(例如以上述专利WO2009/109711所描述的方式来实施)就被激活。 
该前进方法允许完全有效地和直观地进行驾驶；然而，该方法仍存在若干缺点。 
第一个缺点事实是，为了停用自动驾驶模式并转换为反应模式驾驶，使用者必须看着远程控制装置的屏幕，以将手指精确地放在如下位置上：该位置是与将要被激活的命令(激活/停用自动驾驶模式；上/下；绕侧滑轴线向左/右转)相对应的标记所定位的位置。 
使用者通常感到这种职责是一种限制，这是由于就在接管控制以在反应模式下驾驶无人驾驶飞机时、使用者必须停止看着无人驾驶飞机，而由于无人驾驶飞机需要在视野中驾驶且使用者不能将视线移开，这是很难处理的。相对于观看通过机载照相机传回的视频，在看着无人驾驶飞机的同时控制该无人驾驶飞机的运动更加容易，这是由于传回的视频不会显示位于照相机视域外(封闭空间的屋顶等)的某些障碍物。 
不管怎样，尽管反应模式包括一些直观的命令(通过使远程控制装置绕两根轴线倾斜而进行驾驶)，然而需要持续观察屏幕以获取上/下和侧滑轴线转向命令(通过按压触摸屏上显示的命令来进行驾驶)。 
第二个缺点事实是，为了通过以这样或其它方式绕两根轴线倾斜该远程控制装置来执行直观驾驶命令，必须保持该远程控制装置水平。以这种方式执行是很困难的，尤其是室外，这是由于太阳光的反射会影响完全地看清远程控制装置的屏幕；为了避免这种反射，使用者倾斜该远程控制装置，但是由于该远程控制装置不再水平，因而无法再转换成反应模式。 
第三个缺点事实是，反应模式驾驶需要同时使用两个手指，使用左手的一个手指激活右/左旋转命令，使用右手的一个手指激活上/下命令(反之亦然)。如果使用者试图激活一些其他功能，例如通过按压触摸屏上显示的“开火”标记来激活射击命令(虚拟的)，那么使用者必须放开其中一个命令，以使用相对应的手指来按压那个标记。 
第四个缺点事实是，五个接触区域限定为仅仅用于驾驶，并且同时使用两个手指经常会掩盖一些对于使用者重要的消息或信息。 
第五个缺点事实是，左撇子和右撇子使用者被不同地对待，这是因为命令是不对称的。 
第六个缺点事实是，无人驾驶飞机经常是一个视频游戏的部件，其中玩家驾驶无人驾驶飞机，并且必须同时完成游戏情节，如，向虚拟或真实目标射击。使用者则必须极其快速并且几乎本能地激活射击命令，尽管使用者的注意力被驾驶吸引，然而使用者的手是忙碌的，且使用者一直看着无人驾驶飞机。 
例如在专利EP1621238A1(在触针或手指在触摸屏上的接触点处仿效操作杆型指示器设备)或者专利US2007/077541A1(通过使触针或者手指作用在触摸屏上显示的方向盘上进行驾驶)中已描述其他命令或驾驶界面。然而那些提议都无法减轻上述缺点。 
发明内容
本发明的目的是通过提供一种触摸屏远程控制装置来补救那些各种缺点，该远程控制装置用于对诸如上述专利WO2009/109711描述的无人驾驶飞机之类的无人驾驶飞机进行远程控制，以及： 
i)无论是为了将自动驾驶模式转换为反应模式，反之亦然，ii)还是借助反应模式的标记来激活驾驶命令，都不需要看着屏幕； 
在整个反应模式驾驶阶段，使用者自由地将远程控制装置保持一定斜度； 
仅需要一只手的一个手指在反应模式下进行驾驶，合并所有经由触摸屏(上/下，向右/左转)被激活的驾驶命令，另一只手则是自由的，并且具体地说自由地激活特殊功能，例如虚拟射击开火； 
这使得使用者能以更加直观和自发的方式来激活特殊命令(尤其是开火)，，而对适当的驾驶没有任何影响；以及最后 
这与使用视频眼镜型的远程显示外围设备相兼容，从而可进行“平视显示”型驾驶。 
为此，本发明提供一种用于实施远程控制装置的方法，该远程控制装置以已知方式构造成便携装置并包括：触摸屏；适用于探测使用者手指在屏幕表面上的至少一个接触和用于确定所述至少一个手指接触点相对于屏幕上显示的相对应标记的位置的装置；以及适合向无人驾驶飞机发出命令的无线数据发射装置。可通过使手指接触屏幕和/或在屏幕上显示的相对应驾驶标记的位置处在屏幕上运动来激活驾驶命令。 
本发明的特征在于，该方法包括以下步骤：a)在屏幕的至少一个预定区域中，探测任意接触点处的手指接触；b)在该接触点处，在屏幕上显示包括可动图标的驾驶图标，该可动图标在一位置处显示在屏幕上，并追踪手指接触点在屏幕上由初始位置到偏移位置的任何运动；c)探测可动图标的运动；d)在探测该运动时，分析该运动相对于初始位置的方向和/或幅度和/或速度；以及g)根据分析结果来激活驾驶命令。 
有利的是，该方法进一步包括，在分析该手指运动相对于初始位置的方向和/或幅度和/或速度后，该方法具有以下步骤：e)根据该运动的方向，从多个不同驾驶命令中区分出在步骤g)中将要被激活的驾驶命令。，当运动方向相对于在触摸屏上显示图象的定向分别主要定向成向上或向下时，在步骤g)中激活的驾驶命令具体是致使无人驾驶飞机向上或向下运动的命令，和/或当运动方向相对于在触摸屏上显示图象的定向分别主要定向成向左或向右时，在步骤g)中激活的驾驶命令是使无人驾驶飞机绕侧滑轴线向左或向右枢转的驾驶命令。 
在分析该运动相对于初始位置的方向和/或幅度后，该方法也可以提供如下步骤f)：根据运动幅度，将步骤g)中被激活的驾驶命令量化。 
当远程控制设有可选择性激活系统的旋翼无人驾驶飞机时，该可选择性激活系统用于在缺少由远程控制装置发送的任何命令的条件下、在悬停飞行时独 立地稳定该无人驾驶飞机，该独立稳定系统有利地响应于步骤a)中探测手指而停用，并且该独立稳定系统在步骤a)后、在探测到手指接触的整个期间保持停用，并且响应于探测到接触丧失而被激活。 
在一有利变型中，可围绕步骤a)中探测的接触点来限定中性区域，该中性区域限定成只要当前手指接触点的位置保持在该中性区域中，则该独立稳定系统保持激活。 
较佳的是，步骤b)中显示的驾驶图标除可动图标外包括固定参考图标，即使在接触点随后发生运动的情形下，在该固定参考图标在屏幕上持续显示于初始手指接触点的位置处。 
最有利的是，对于包括探测装置的远程控制装置来说，所述探测装置对所述远程控制装置相对于地球参考系中的中性参考轴线、围绕两个轴线(32，34)的倾斜角进行探测，在步骤a)中探测手指接触激活如下步骤：在探测到接触的时刻，记录垂直于该远程控制装置参考系的地球垂直线方向；以及将该垂直线指定为新的参考轴线。具体可根据所述远程控制装置在相对于该参考轴线、分别绕所述两个轴线中的一个轴线和/或另一根轴线探测出的倾斜角，来激活用于绕俯仰轴线和/或绕滚动轴线枢转的驾驶命令。 
在一有利变型中，可围绕该参照轴线限定中性角度范围，使得只有在远程控制装置的倾斜角在所述中性角度范围外时激活俯仰命令和滚动命令。此外，仅在远程控制装置的倾斜角位于所述中性角度范围外时，停用无人驾驶飞机的独立稳定系统。 
在本发明的另一方面，如果远程控制装置包括加速计传感器，该传感器可用于探测由使用者施加给远程控制装置的加速峰值；以及响应于探测峰值而产生命令，更具体地说是作为输入施加于所述远程控制装置中所实施游戏软件的射击命令。 
该探测具体可对由加速计传感器所输送的加速信号进行高通滤波，还可在探测加速峰值时记录驾驶命令的状态，以及在整个峰值持续期间保持所述状态。 
在本发明的另一方面中，远程控制装置可联接于尤其是视频眼镜的远程显示外围设备，该远程外围设备复制显示在屏幕上的驾驶图标，以提供平视类型的显示。 
通常，当步骤a)中探测到的接触点和屏幕预定区域的边缘之间的最小距离 小于预定距离时，该方法可以发出警报信号。 
还可绕步骤a)中探测出的接触点限定的中性区域，存在该中性区域，使得无需考虑驾驶图标在步骤c)和d)中的运动，除非偏移位置位于所述中性区域外部。 
在一变型中，存在中性区域，使得无需考虑驾驶图标在步骤c)和d)中的运动，除非手指接触点相对于初始位置在屏幕上的运动速度比预定最小阈值大。在接触点沿相反方向以比另一个预定最小阈值大的运动速度运动的情形下，则可重置初始位置，新的初始位置由该相反运动结束时的点所重新限定。 
本发明还提供一种远程控制无人驾驶飞机的远程控制装置，该远程控制装置包括实施上述方法的实施装置，并且本发明提供可以被下载到该远程控制装置中的软件，该软件包括适用于实施该方法的指令。 
附图说明
下文是参照附图给出的对本发明实施例的描述，其中各附图中相同的附图标记用于指示相同或功能类似的元件。 
图1是显示无人驾驶飞机和相关联的驾驶它的远程控制装置的全视图。 
图2是现有技术的示例，显示由远程控制装置的屏幕显示的不同图象和标记。 
图3与图2相对应，但是属于本发明。 
图4和5显示怎样通过使手指在远程控制装置的触摸屏上运动来控制各种驾驶功能。 
图6对应于图3，是一个简单的变型。 
图7显示与远程控制装置相连接的一副视频眼镜，以形成一个“平视”类型显示器。 
具体实施方式
在图1中，附图标记10是无人驾驶飞机的总的参考标记，例如，诸如法国鹦鹉股份有限公司的AR.无人驾驶飞机模型之类的四翼直升机。这种无人驾驶飞机具有四个带有电机的共面旋翼12，这些旋翼由一体的导航和姿势控制系统独立控制。无人驾驶飞机10还具有前置照相机14，用于获得无人驾驶飞机指向 场景的图象。 
无人驾驶飞机设有一种在缺乏使用者发出的任何外部命令的条件下悬停的自包含稳定系统。例如在上述WO2009/109711中描述的那个自包含稳定系统具体可通过适当的平衡命令为在驻点处保持平衡提供必要的纠正，适当的平衡命令即对由空气运动和传感器漂移引起的外部因素所产生的平移运动进行纠正的命令。 
无人驾驶飞机10由远程控制装置16驾驶，该远程控制装置16是一种具有触摸屏18的装置，触摸屏18显示由装在无人驾驶飞机上的照相机14所拾取的图象以及重叠在其上的不同标记，这些标记使得只有通过使用者手指20触碰触摸屏18才能激活这些命令。 
远程控制装置16还设有与无人驾驶飞机通信的无线电连接装置，使得可以进行双向数据交换：由无人驾驶飞机10到远程控制装置16，具体是用于发射由照相机14所拾取的图象；以及由远程控制装置16到无人驾驶飞机10，用于发送驾驶命令。借助示例，无线电连接可以是WiFi(电气和电子工程师协会802.11标准)或蓝牙(注册商标)类型的局域网。 
具体地说，远程控制装置16可以是多媒体装置或掌上电脑，例如iPhone类型的手机或iPod触摸式多媒体播放器(由美国苹果公司注册的商标)，这些装置包括各种探测驾驶命令和通过WiFi类型无线连接与无人驾驶飞机交换数据所需的控制部件。 
驾驶无人驾驶飞机10包括使该无人驾驶飞行执行以下运动： 
a)绕俯仰轴线22枢转以向前或向后运动；和/或 
b)绕滚动轴线24枢转以向右或向左运动；和/或 
c)绕侧滑轴线26枢转，以使无人驾驶飞机的主轴线向右转或向左转，并且由此转变前置照相机所指方向和无人驾驶飞机前进的方向；和/或 
d)通过改变油门设定而向下28或向上30平移，从而分别增加或减少无人驾驶飞机的高度。 
当使用者直接从远程控制装置16应用这些驾驶命令时(以所谓的“活性”模式驾驶)，通过使远程控制装置16分别绕纵向轴线32和横向轴线34倾斜而直观地获得绕俯仰轴线22和绕滚动轴线24的命令a)和b)：例如为了使无人驾驶飞机前进，足以使远程控制装置绕轴线32向前倾斜；而为了向右转向，足以 使远程控制装置绕轴线34向右倾斜；等等。 
命令c)和d)是由使用者的手指20接触触摸屏18特定相应区域得到的结果。 
图2显示在现有技术的无人驾驶飞行的情形下，远程控制装置的屏幕18上显示的不同图象和标记。 
屏幕18对无人驾驶飞机的前置照相机14拾取的场景36进行再现，并且各种标记38...66重叠在这个图象上，显示这些标记是为了传输与无人驾驶飞机运行有关的信息，并能通过触摸作用来触发和传送相对应的驾驶命令。 
因此，远程控制装置在38处显示与电池状态相关的信息，在40处显示与远程控制装置和无人驾驶飞机之间建立连接的信号水平相关的信息，而在42处可访问设定的菜单。 
屏幕还显示用于激活反应模式的标记44。单次按压这个标记44使无人驾驶飞机迅速转换为反应模式。释放该标记使无人驾驶飞机转换为自动驾驶模式，而在缺少任何命令时在驻点处实现稳定，该驻点则通过包含在无人驾驶飞机中的稳定系统保持稳定。 
为了在反应模式进行驾驶，驾驶员不仅已得到通过使远程控制装置倾斜所产生的命令，而且得到触摸命令，具体包括用于侧滑航驾驶时的上下箭头46和48及左右箭头50和52。 
使用者还具有高度数据56和倾斜角度数据58的显示，以及环视线60，该环视线给出机载照相机所指向的方向，和由此无人驾驶飞机主轴线的方向。 
还提供各种附加标记，例如起飞和降落的自动控制标记62，触发紧急程序的标记64，和用于虚拟射击的瞄准线标记66。 
在本发明特征方式中，这些驾驶命令在图3所示的方式中进行了修改。 
与图2相比，具体可以看到用于激活/停用反应模式的标记44，和上/下标记46和48，而侧滑枢转标记50和52被省略并由单个特定图标70的显示所取代。 
当远程控制装置处于自动驾驶模式时，该特定图标70不会出现。 
使用者一将手指放在屏幕区域68的任一点上时，该图标70就会显示出来，屏幕区域68例如是除对应于已保留的触摸命令的标记(具体是标记62和64)以外由屏幕18右手半边组成的大量区域。当使用者将手指、例如右手拇指放置在区域68的任意点上时，图标70在使用者手指下出现。 
手指在远程控制装置处于自动驾驶模式的同时接触区域68的任意点会更精确地给出以下动作： 
测出来自远程控制装置的倾斜传感器的数据，以确定在手指接触时刻的倾斜角(俯仰轴线32和滚动轴线34相对于参考地球系中的绝对垂直线的位置)，该位置则被定义为新的中间位置，以随后应用倾斜命令。 
停用自动驾驶模式并激活反应模式(如下描述，采用围绕接触点所要定义的“中性区域”)； 
在使用者手指下显示图标70，由此确定上述动作已被恰当地执行；以及 
以在下文详细描述的方式在使用者手指下得到的上/下和左/右枢转命令。 
只要手指保持按压在区域68上，这种状态就持续着，不管静止还是运动中。 
只要手指接触被释放，就执行与上述动作相反的动作，而再次激活自动驾驶模式且图标70消失。 
图标70实质上由两个初始重叠的图标组成，称为可动图标72和静止图标74或标记。静止图标74显示在手指初始接触屏幕的一点处，而可动图标72在相同的屏幕上在初始接触点附近跟随着手指运动(手指保持与触摸屏表面接触，同时在触摸屏上滑动)。 
在一变型中，可以为图标设计增加水平轴线，该轴线根据所施加的俯仰倾角向上或向下移动，并且也倾斜以与所施加的滚动倾角相配合。图标因此与水平线的表征相似，使得使用者具有关于被施加的倾斜命令的视觉反馈。这种变型在下文参照图7所描述种类的“平视”系统中尤其有利。 
图4和5示出可动图标72和固定图标74的各个相对位置。 
远程控制装置探测出可动图标72相对于固定图标74的当前位置并确定象限，其中可动图标72的中心相对于固定图标74在屏幕表面上的中心定位成：北、南、东或西(术语“北”象限因此意味着与相对于屏幕相对垂直方向±45°方向的相对应象限，并且相应地用于其它象限，已做必要的修正)。该远程控制装置还评估可动图标和固定图标74中心之间的距离。 
如果可动图标72位于： 
南象限中，如图4(a)所示，这被认为是“下”命令(等同于按压如图2所示的标记48)，并且相应的命令被传送给无人驾驶飞机； 
北象限中，如图4(b)所示，这被认为是“上”命令(等同于按压如图2所 示的标记46)，并且相应的命令被传送给无人驾驶飞机； 
西象限中，如图5(a)所示，这被认为是“在侧滑中向左转”命令(等同于按压如图2所示的标记50)，并且相应的命令被传送给无人驾驶飞机； 
东象限中，如图5(b)所示，这被认为是“在侧滑中向右转”命令(等同于按压如图2所示的标记52)，并且相应的命令被传送给无人驾驶飞机。 
有利的是，该命令并不是开/关命令，而是根据可动图标和固定图标之间所测出的距离进行调整的幅度命令：该命令与距离成比例，或者实质上可以使用其它关系进行调整，例如对数关系。 
应当注意到的是所有命令可以同时得到并且可以彼此合并。例如，使用者用手指向左倾斜远程控制装置：无人驾驶飞机向左前进...使用者向左移动手指：无人驾驶飞机倾斜拐弯并且侧滑枢转，同时向左转...使用者向上移动手指：无人驾驶飞机以同心圆上升，等。 
还极其易于得到成比例的命令(即，并不简单作为开/关命令的功能)：该远程控制装置向前倾斜的角度越大，无人驾驶飞机前进地越快...手指向上移动地越多，上升的速率越大...手指向左移动的越多，突出更多的侧滑命令等等。 
因此，可使用单个手指相对于三轴驾驶无人驾驶飞机，同时借助上/下命令来控制电机的速度。这些简单的命令由无人驾驶飞机的自动驾驶转化为复杂命令，这些复杂命令不仅响应于驾驶设定点，还确保无人驾驶飞机在其所有姿势下都能稳定。 
可以设想各种具体的实施特征。 
具体地说，当手指最初与屏幕接触地太靠近触摸区域68的边缘时，可执行某些命令，或者仅仅以过小的调整来执行命令。如果探测到这种情况，该远程控制装置简单地激活警报，如振动器，以通知使用者手指放在了错误的地方。从不激活驾驶软件，以合适地响应命令，而不管由手指位置所引起的限制。 
此外，可提供驾驶命令触发阈值，以使得只有在超出可动图标和固定图标之间的一些最小空间时才会产生命令，该量值围绕固定图标74限定中性区域。 
或者实际上且较佳的是，并不考虑与驾驶命令相关的命令触发阈值，除非手指在屏幕上的运动速度比预定最小速度值快时才考虑。这可以避免由于现实引起的延迟，在上述情况，在产生命令前必须等待手指离开中性区域，由此增加在控制无人驾驶飞机时不利的额外延迟。 
以这种方式执行的必然结果是手指不需要精确地返回初始接触点。因而可提供浮动中性点，该浮动中性点重新限定在返回运动结束时手指停止的位置处(在激活命令结束时)。换句话说，在接触点的相反运动过程中(以比预定最小阈值大的运动速度)，需重新设定初始位置，而新的初始位置重新限定在相反运动结束的位点处。 
例如，使用者一以特定速度向上移动手指，就被认为是向上的命令。并且手指一向下运动，意味着使用者想要停止向上运动(不需要总是将手指移动到初始中性点，就足能以特定速度向下滑动手指以中断命令)。然而，手指向下移动的距离可能会比其已向上移动的距离短，并且远程控制装置必须要考虑到这一点，以在手指停止的位置处重新建立中性点。 
在另一变型中，可以通过使远程控制装置绕任何轴线倾斜地超过一些预定最小倾斜阈值来实现激活反应模式。 
在又一变型中，分开命令是有利地，以使初学使用者能更简单地驾驶无人驾驶飞机。 
在图6中示出该变型，该变型相当于图3的简单变型。 
一些命令通过右手实现，另一些通过左手实现。在该实例中，使用右手的一个手指来进行侧滑控制和上/下控制，而使用左手来进行俯仰和滚动中的旋转命令。为了这个目的，将屏幕分成两个区域76和78，每个区域都用于接受命令，在这些区域的每个区域中存在相对应的图标80，82，当使用者将手指放在区域上时就会出现这些图标。图标82与图3到5所示实施例中的驾驶图标相同，然而图标80只是表明手指在屏幕上。 
上文进行概括描述的新的驾驶模式具有多个优点。 
第一，基本原则被保留，藉此“采取控制”只需要将一个手指放在屏幕的一个点上，并且仅由“释放控制”命令持续放在驻点(转换到自动驾驶模式)。这使得不熟练的使用者也能容易地控制无人驾驶飞机。 
然而，在本发明中，为了“采取控制”，即，转换为反应模式，不再需要按压在精确地驻点上；将手指放在屏幕上相当宽的区域即足以，确切的是放在所示实例中的右半部中的任一点上。这样可以直观地进行操作而不需要看着屏幕。 
第二，一旦手指放在上述区域(并保持在那里)，接触点变成控制中心，并可仅仅利用一个手指来驾驶无人驾驶飞机： 
通过向右移动手指，使用者发出向右的侧滑转向命令，并且使无人驾驶飞机绕其自身轴线顺时针驾驶，而通过向左移动手指，向左的侧滑转向命令使无人驾驶飞机沿反方向转向；以及 
通过向上移动手指，使无人驾驶飞机上升；而通过向下移动手指，使无人驾驶飞机下降。 
通过无人驾驶飞机绕远程控制装置的两个主轴线倾斜而给出其它命令： 
通过向前倾斜远程控制装置，无人驾驶飞机向前倾斜并前进，通过向后倾斜远程控制装置，无人驾驶飞机向后倾斜并后退；以及 
通过向左倾斜远程控制装置，无人驾驶飞机向左倾斜并向左移动，通过向右倾斜远程装置，无人驾驶飞机向右倾斜并向右移动。 
这四个命令可伴随有中性区域，例如，通过当倾斜该远程控制装置时为远程控制装置提供一些最小角，以执行滚动或俯仰命令，或实际上为了侧滑命令和姿态命令，使手指通过特定最小距离而远离接触点。 
应观察到使用单独手指用于减少掩盖对使用者来说重要的消息和信息。 
还能以相同的方式适应左撇子和右撇子使用者，接触点的触摸区域覆盖屏幕左手边和覆盖屏幕右手边一样多。 
此外，可使用与用来控制驾驶命令的手相反的手的手指，并通过触摸在屏幕相反部分中的限定区域来激活射击。 
最后，在参照图6的上述简单变型中，这些命令对于相同手指并不组在一起，因此使初学使用者能容易地调整命令。 
第三，另一主要优点在于不再需要使远程控制装置保持水平。 
在过去，为了通过倾斜远程控制装置来对无人驾驶飞机绕两轴线的倾斜角进行控制，在使远程控制装置保持水平的同时必须在反应驾驶模式中将手指放在屏幕的准确点上。 
在本发明中，当使用者将手指放在屏幕上以转换成反应模式时，记录垂直方向(以绝对地球参考系中测得)，并且该方向被用作新的参考方向，即作为命令的中性点。 
因此，即使在远程控制装置倾斜时，可激活反应模式，由此使远程控制装置更便于使用，当无人驾驶飞机在户外飞行时，尤其可以避免来自屏幕表面的光反射。 
第四，如图7所示，上述驾驶模式本身特别有助于平视显示类型，该平视显示包括与该远程控制装置16相关联的视频眼镜84。这些眼镜包括两个组合在镜框中、并与远程控制装置16的视频输出相连接的LCD显示器。这些眼镜能更沉浸在游戏的增强真实世界中。 
本发明的如下改进尤其有利于用于这种眼镜：允许手指放在远程控制装置的宽大区域以激活反应模式并应用驾驶命令，其防止使用者看着手或手指放在远程控制装置屏幕上的那个位置。为了使无法看到任何手的使用者放心，手指相对于控制表面的位置显示在眼镜屏幕上，因此改进了远程控制装置的反馈，并且使用者清楚地知道什么被命令(如图4和5所示以相同方式显示的可动图标和固定图标)，由此给予“平视显示”类型的驾驶印象。 
本发明的另一方面在于在上述驾驶模式中输送辅助命令的方式。 
无人驾驶飞机是视频游戏的一部分，其中，玩家在驾驶无人驾驶飞机的同时必须执行游戏活动，如，向虚拟目标射击(显示在增强真实游戏中的屏幕上的对手或敌对目标)或设有探测器区域的真实目标(固定目标或在追逐游戏中的另一个无人驾驶飞机)。 
如果存在打击想要击中目标的任何机会时，必须由玩家非常快速地、几乎本能地激活射击命令。 
当“反应模式”被激活时，玩家驾驶无人驾驶飞机。因此玩家完全被驾驶所占据，玩家的手会很繁忙，并且玩家的视线集中看着无人驾驶飞机。 
这种应用尤其具有上述变型，其中命令分开在远程控制装置屏幕的右部分和左部分之间，并且一些命令可由右手得到，另一些可由左手得到(例如，右手的一个手指用于油门和侧滑命令，而左手的一个手指用于俯仰和滚动驾驶命令)。 
为了减轻该缺点，本发明提议一种“辅助射击”运行模式，其中当无人驾驶飞机其中一个照相机的形状识别软件识别出由该远程控制装置所实施的游戏软件限定的目标时，玩家首先由远程控制装置发出的声音所警告。 
然后，玩家可以通过摇晃远程控制装置来触发射击命令，而不需要中断驾驶，不需要移动手并且不需要将视线从无人驾驶飞机离开。包含在远程控制装置中的加速计作出响应并摇晃，并且向游戏软件输送射击命令，且虚拟武器开火。 
摇晃以加速信号峰值的形式由远程控制装置的加速计感测到，该峰值易于借助高通滤波器经由加速计与其它运行命令区分开，确定运动是否持续绕加速计的至少一个轴线超过阈值(使用者给予的颠簸)。 
在加速计检测出的加速峰值的短期持续期间，由相同加速计所控制的其他飞行命令保存在它们的先前状态，以使得摇晃不会被认为是飞行命令，并且对控制无人驾驶飞机的运动没有影响，由此对其在空中的行为进行控制。 

Claims (26)

1.一种实施用于无人驾驶飞机的远程控制装置(16)的方法，作为便携式装置的所述远程控制装置(16)包括：触摸屏(18)；适用于探测使用者手指(20)在屏幕表面上的至少一个接触和用于确定所述至少一个手指接触点相对于在所述屏幕上显示的相对应标记的位置的装置；以及适用于向所述无人驾驶飞机发出命令的无线数据发射装置；
所述方法包括：通过使手指接触所述屏幕和/或使手指在所述屏幕上显示的相对应驾驶标记的位置处在所述屏幕上移动，从而激活所述无人驾驶飞机的驾驶命令；
所述方法的特征在于，所述方法包括下述步骤：
a)在所述屏幕的至少一个预定区域(68)中，探测任意接触点处的手指接触；
b)在所述接触点处，在所述屏幕上显示包括可动图标(72)的驾驶图标(70)，所述可动图标在一位置处显示在屏幕上并追踪手指接触点在屏幕上从初始位置到偏移位置的任何运动；
c)探测所述可动图标的所述运动；
d)探测所述运动，分析所述运动相对于初始位置的方向和/或幅度和/或速度；以及
g)根据所述分析结果激活驾驶命令。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，上述无人驾驶飞机是旋翼无人驾驶飞机(10)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，在分析所述运动相对于所述初始位置的方向和/或幅度和/或速度后，具有如下步骤：
e)根据所述运动的方向，从多个不同驾驶命令中区分出在步骤g)中将被激活的所述驾驶命令。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述运动的方向相对于显示在触摸屏上图像的定向分别主要定向成向上或向下时，在步骤g)中激活的所述驾驶命令是致使无人驾驶飞机向上或向下运动的命令。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述运动的方向相对于显示在触摸屏上图像的定向分别主要定向成向左或向右时，在步骤g)中激活的所述驾驶命令是围绕所述无人驾驶飞机的侧滑轴线(26)的向左或向右枢转的驾驶命令。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，在分析所述运动相对于所述初始位置的方向和/或幅度后，具有如下步骤：
f)根据所述运动的幅度，将步骤g)中会被激活的所述驾驶命令量化，。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法用于远程控制设有可选择性激活系统的旋翼无人驾驶飞机，所述可选择性激活系统用于在缺少由所述远程控制装置发送的任何命令的条件下、在悬停飞行时独立地稳定所述无人驾驶飞机，其中所述独立稳定系统响应于步骤a)中探测所述手指而停用。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述独立稳定系统在步骤a)后、在探测到所述手指接触的整个期间保持停用，并且响应于探测到接触丧失而激活。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括围绕步骤a)中探测到的接触点限定中性区域，所述中性区域限定成只要当前手指接触点的位置保持在所述中性区域内，则所述独立稳定系统保持被激活。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中显示的所述驾驶图标(70)除可动图标(72)外包括固定参考图标(74)，即使在所述接触点随后发生运动的情形下，所述固定参考图标在屏幕上持续地显示在初始手指接触点的位置处。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法用于实施包括探测装置的所述远程控制装置(16)，所述探测装置对所述远程控制装置相对于地球参考系中的中性参考轴线、绕两个轴线(32，34)的倾斜角进行探测，
其中，在步骤a)中探测所述手指接触激活如下步骤：
在探测到接触的时刻，记录垂直于所述远程控制装置的参考系的地球垂直线方向；以及
将这个垂直线指定为新的参考轴线。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：根据所述远程控制装置在相对于所述参考轴线、分别绕所述两个轴线(32,34)中的一个轴线和/或另一根轴线探测出的倾斜角，激活用于绕俯仰轴线(22)和/或滚动轴线(24)枢转的驾驶命令。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括绕所述参考轴线限定中性角度范围，使得仅在所述远程控制装置的倾斜角位于所述中性角度范围之外时激活俯仰命令和滚动命令。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法用于远程控制设有可选择性激活系统的旋翼无人驾驶飞机，所述可选择性激活系统用于在缺少由所述远程控制装置发送命令的条件下、在悬停飞行时独立地稳定所述无人驾驶飞机，其中所述独立稳定系统仅在所述远程控制装置的倾斜角位于所述中性角度范围外时停用。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法用于实施包括加速计传感器的所述远程控制装置(16)，所述方法包括如下步骤：
探测由使用者对所述远程控制装置施加的加速峰值；以及
响应于所述峰值的探测而产生命令。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述命令为射击命令，所述射击命令作为输入施加于在所述远程控制装置(16)中所实施的游戏软件。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述探测步骤包括对由所述远程控制装置(16)的加速计传感器所输送的加速信号进行高通滤波。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在探测加速峰值时，记录所述驾驶命令的状态；以及
在所述加速峰值的整个持续期间保持所述状态。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法用于实施联接于远程显示外围设备的远程控制装置(16)，且所述方法包括使所述远程外围设备复制显示在所述屏幕(16)上的所述驾驶图标(70)，以提供平视类型显示。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述远程显示外围设备是视频眼镜(84)。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括当在步骤a)中探测到的所述接触点和所述屏幕的所述预定区域的边缘之间的最小距离小于预定距离时，发出警报信号。
22.如权利要求1所述的方法，所述方法包括围绕步骤a)中探测出的所述接触点限定中性区域，存在所述中性区域，使得无需考虑所述驾驶图标在步骤c)和d)中的的运动，除非偏移位置超过所述中性区域。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括围绕步骤a)中探测出的所述接触点限定中性区域，存在所述中性区域，使得无需考虑驾驶图标在步骤c)和d)中的的运动，除非所述手指接触点在所述屏幕上相对于所述初始位置的运动速度比预定最小阈值大。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括如下步骤：在所述接触点以比另一个预定最小临界值大的运动速度沿相反方向运动的情形下，重置所述初始位置，新的初始位置由所述相反运动结束时的点所重新限定。
25.一种用于远程控制无人驾驶飞机的远程控制装置(16)，所述远程控制装置的特征在于其是一种便携式装置，并包括：
触摸屏(18)；
探测和确定装置，所述探测和确定装置适合于探测使用者手指(20)在屏幕表面上的接触，并适合于确定所述手指接触点相对于显示在屏幕上的相应标记的位置；
无线数据传输装置，所述无线数据传输装置适合于将命令发送给所述无人驾驶飞机；以及
实施装置，所述实施装置用于实施如权利要求1-24中任一项所述的方法。
26.如权利要求25所述的用于远程控制无人驾驶飞机的远程控制装置(16)，其特征在于，所述无人驾驶飞机是旋翼无人驾驶飞机(10)。
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