CN103543751A - 无人飞行器的控制装置及无人飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人飞行器的控制装置及无人飞行器。该控制装置包括：距离传感器，用于获取无人飞行器与障碍物之间的距离信息；主控模块，用于从距离传感器获取距离信息，并根据距离信息实现无人飞行器相对障碍物的悬停。通过上述方式，本发明能够在GPS信号无法获取的情况下实现无人飞行器相对障碍物的悬停。

Description

无人飞行器的控制装置及无人飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器控制领域，特别是涉及一种无人飞行器的控制装置及无人飞行器。
背景技术
无人飞行器是一种以无线电遥控或自身程序控制为主的不载人飞行器。当无人飞行器需要实现悬停时，一般情况下，采用GPS（GlobalPositioning System，全球定位系统）信号携带的位置信息作为参考信息，通过惯性导航装置控制无人飞行器来实现悬停。众所周知，GPS信号在空旷的地方比较容易接收到，而在相对封闭的地方例如室内则无法接收到。当无人飞行器无法通过GPS信号获取位置信息时，通过惯性导航装置控制无人飞行器实现悬停将会出现随着时间的累计，无人飞行器缓慢飘动的问题。
因此，如何不依赖GPS信号而实现无人飞行器的悬停是业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种无人飞行器的控制装置及无人飞行器，能够不依赖GPS信号而实现无人飞行器的悬停。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种无人飞行器的控制装置，包括：距离传感器，用于获取无人飞行器与障碍物之间的距离信息；主控模块，用于从距离传感器获取距离信息，并根据距离信息实现无人飞行器相对障碍物的悬停。
其中，距离传感器包括检测方向沿水平方向设置的第一距离传感器，用于获取无人飞行器相对障碍物的水平距离信息，其中，主控模块根据水平距离信息实现无人飞行器在水平方向上的悬停。
其中，第一距离传感器为至少两组，并设置于无人飞行器的相对两侧或相邻两侧。
其中，距离传感器包括检测方向沿竖直方向设置的第二距离传感器，用于获取无人飞行器相对障碍物的竖直距离信息，其中，主控模块根据竖直距离信息实现无人飞行器在竖直方向上的悬停。
其中，第二距离传感器设置于无人飞行器的顶部和/或底部。
其中，第一距离传感器为四组，分别设置于无人飞行器的前后和左右侧，第二距离传感器为两组，分别设置于无人飞行器的顶部和底部。
其中，主控模块设置有第一距离阈值和第二距离阈值，且第一距离阈值大于第二距离阈值，当主控模块基于距离信息判断无人飞行器与障碍物之间的距离小于第一距离阈值时，主控模块根据第一距离阈值、第二距离阈值以及无人飞行器的当前飞行速度控制无人飞行器减速，以使无人飞行器在与障碍物之间的距离等于第二距离阈值时相对障碍物保持悬停。
其中，主控模块设置有第一距离阈值、第二距离阈值和第三距离阈值，且第一距离阈值大于第二距离阈值，第二距离阈值大于第三距离阈值，当主控模块基于距离信息判断无人飞行器与障碍物之间的距离小于第一距离阈值时，主控模块根据第一距离阈值、第二距离阈值、第三距离阈值以及无人飞行器的当前飞行速度控制无人飞行器在第一距离阈值与第二距离阈值之间以第一加速度进行减速，并在第二距离阈值与第三距离阈值之间以第二加速度进行减速，且第一加速度大于第二加速度。
其中，距离传感器为超声波传感器。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种无人飞行器，包括了上述无人飞行器的控制装置。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的无人飞行器的控制装置通过距离传感器获取无人飞行器与障碍物的距离信息，主控模块从距离传感器获取距离信息后，根据距离信息实现无人飞行器相对障碍物的悬停，从而在GPS信号无法获取的情况下实现了无人飞行器相对障碍物的悬停。
附图说明
图1是本发明实施例的无人飞行器的控制装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的判断无人飞行器所处区域的示意图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
图1是本发明实施例的无人飞行器的控制装置的结构示意图。如图1所示，无人飞行器的控制装置包括：距离传感器10和主控模块20。
距离传感器10用于获取无人飞行器与障碍物之间的距离信息。其中，距离传感器10为超声波传感器，其沿检测方向发送超声波，当超声波碰到障碍物后部分超声波被反射回来，通过检测发送超声波和反射回来的超声波的时间间隔便可获知无人飞行器与障碍物之间的距离信息。
具体来说，距离传感器10包括第一距离传感器11和第二距离传感器12。第一距离传感器11的检测方向沿水平方向设置，用以获取无人飞行器相对障碍物的水平距离信息，以实现无人飞行器在水平方向的悬停。第二距离传感器12的检测方向沿竖直方向设置，用以获取无人飞行器相对障碍物的竖直距离信息，以实现无人飞行器在竖直方向上的悬停。
进一步，第一距离传感器11为至少为两组，分别设置于无人飞行器的相对两侧或相邻两侧。优选地，第一距离传感器11为四组，分别设置于无人飞行器的前后和左右侧。第二距离传感器12设置于无人飞行器的顶部和/或底部。优选地，第二距离传感器12为两组，分别设置于无人飞行器的顶部和底部。
以障碍物为封闭的空间为例来说，其中，封闭的空间由沿竖直方向的墙壁、沿水平方向的地面和屋顶构成。设置于无人飞行器的前后和左右侧的第一距离传感器11用于获取无人飞行器与墙壁的距离信息，以避免无人飞行器碰撞墙壁。其中，主控模块20只需根据前后和左右侧四组第一距离传感器11中任意相互垂直的两组获取得到的距离信息，便可实现水平方向上的悬停。设置于无人飞行器的顶部的第二距离传感器12用于获取无人飞行器与屋顶的距离信息，以避免无人飞行器碰撞屋顶。设置与无人飞行器的底面的第二距离传感器12用于获取无人飞行器与地面的距离信息，以避免无人飞行器碰撞地面。上述仅为举例说明，并非为本发明的限制，本领域技术人员了解，距离传感器的多少和位置可以依具体情况设置。
主控模块20与距离传感器10连接，具体来说，主控模块20分别与第一距离传感器11和第二距离传感器12连接，用于从距离传感器10获取距离信息，并根据距离信息实现无人飞行器相对障碍物的悬停。一般来说，主控模块20可以设置有距离阈值，并通过将距离阈值与距离传感器10获取的距离信息进行比较，并在无人飞行器接近障碍物后控制无人飞行器进行减速，进而实现无人飞行器相对障碍物的悬停，避免无人飞行器碰撞障碍物。
请一并参考图2，主控模块20设置有第一距离阈值W1和第二距离阈值W2，且第一距离阈值W1大于第二距离阈值W2。主控模块20比较距离传感器10获取到的距离信息与第一距离阈值W1、第二距离阈值W2的大小，也即主控模块20比较无人飞行器与障碍物之间的距离W与第一距离阈值W1、第二距离阈值W2的大小。其中，当比较得到无人飞行器与障碍物之间的距离W大于等于第一距离阈值W1时，无人飞行器处于自由飞行区域，可以自由地飞行。当比较得到无人飞行器与障碍物之间的距离W小于第一距离阈值W1时，主控模块20控制无人飞行器减速，以使无人飞行器与障碍物之间的距离W等于第二距离阈值W2时，实现无人飞行器相对障碍物的悬停。具体来说，当人飞行器与障碍物之间的距离W小于第一距离阈值W1大于等于第二阈值W2时，无人飞行器处于悬停区域。当无人飞行器处于悬停区域且无人飞行器不被用户操控时，若无人飞行器与障碍物之间的距离W接近第一距离阈值W1，则无人飞行器以较小的沿朝向障碍物的方向的加速度飞行，若无人飞行器与障碍物之间的距离W接近第二距离阈值W2时，则无人飞行器以较小的沿远离障碍物的方向的加速度飞行。当比较得到无人飞行器与障碍物之间的距离W小于第二距离阈值W2时，无人飞行器处于紧急减速区域，此时，无人飞行器以很大的沿远离障碍物的方向的加速度飞行，以避免碰撞障碍物。
本领域技术人员可以理解，第一距离阈值和第二距离阈值的设置可依具体情况而定，例如，当无人飞行器以较快速度飞行时，设置第一距离阈值和第二距离阈值为较大值，以避免无人飞行器无法实现紧急减速而碰撞障碍物。
在本发明的一个优选实施例中，主控模块20设置有第一距离阈值、第二距离阈值和第三距离阈值，且第一距离阈值大于第二距离阈值，第二距离阈值大于第三距离阈值。主控模块20比较距离传感器10获取到的距离信息与第一距离阈值的大小，当比较得到距离信息小于第一距离阈值时，也即无人飞行器与障碍物之间的距离小于第一距离阈值时，主控模块20控制无人飞行器在第一距离阈值与第二距离阈值之间以第一加速度进行减速，并在第二距离阈值与第三距离阈值之间以第二加速度进行减速，以使无人飞行器与障碍物之间的距离等于第三距离阈值时飞行速度减少至零，实现无人飞行器相对障碍物的悬停，避免碰撞障碍物。其中，设置第一加速度大于第二加速度，以使无人飞行器在距离障碍物较远时以较大幅度进行减速，在距离障碍物较近时以较小幅度进行减速，从而提高无人飞行器减速操作的安全性和稳定性。
在上述实施例中，主控模块20优选在判断无人飞行器与障碍物之间的距离小于预定距离阈值（例如，第一距离阈值）时屏蔽用户针对无人飞行器发出的向障碍物进一步移动的控制指令，即主控模块20对用户输入的向障碍物进一步移动的控制指令不进行响应，而优选执行减速动作，进而避免碰撞障碍物。
本发明进一步提供一种无人飞行器，包括了上述无人飞行器的控制装置。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明无人飞行器的控制装置通过距离传感器获取无人飞行器与障碍物的距离信息，主控模块从距离传感器获取距离信息后，根据距离信息实现无人飞行器相对障碍物的悬停，从而在GPS信号无法获取的情况下实现了无人飞行器相对障碍物的悬停。
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。

Claims (10)

1.一种无人飞行器的控制装置，其特征在于，所述装置包括：
距离传感器，用于获取所述无人飞行器与障碍物之间的距离信息；
主控模块，用于从所述距离传感器获取所述距离信息，并根据所述距离信息实现所述无人飞行器相对所述障碍物的悬停。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述距离传感器包括检测方向沿水平方向设置的第一距离传感器，用于获取所述无人飞行器相对所述障碍物的水平距离信息，其中，所述主控模块根据所述水平距离信息实现所述无人飞行器在水平方向上的悬停。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一距离传感器为至少两组，并设置于所述无人飞行器的相对两侧或相邻两侧。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述距离传感器包括检测方向沿竖直方向设置的第二距离传感器，用于获取所述无人飞行器相对所述障碍物的竖直距离信息，其中，所述主控模块根据所述竖直距离信息实现所述无人飞行器在竖直方向上的悬停。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二距离传感器设置于所述无人飞行器的顶部和/或底部。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一距离传感器为四组，分别设置于所述无人飞行器的前后和左右侧，所述第二距离传感器为两组，分别设置于所述无人飞行器的顶部和底部。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控模块设置有第一距离阈值和第二距离阈值，且所述第一距离阈值大于所述第二距离阈值，当所述主控模块基于所述距离信息判断所述无人飞行器与所述障碍物之间的距离小于所述第一距离阈值时，所述主控模块根据所述第一距离阈值、所述第二距离阈值以及所述无人飞行器的当前飞行速度控制所述无人飞行器减速，以使所述无人飞行器在与所述障碍物之间的距离等于所述第二距离阈值时相对所述障碍物保持悬停。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控模块设置有第一距离阈值、第二距离阈值和第三距离阈值，且所述第一距离阈值大于所述第二距离阈值，所述第二距离阈值大于所述第三距离阈值，当所述主控模块基于所述距离信息判断所述无人飞行器与所述障碍物之间的距离小于所述第一距离阈值时，所述主控模块根据所述第一距离阈值、所述第二距离阈值、所述第三距离阈值以及所述无人飞行器的当前飞行速度控制所述无人飞行器在所述第一距离阈值与所述第二距离阈值之间以第一加速度进行减速，并在所述第二距离阈值与所述第三距离阈值之间以第二加速度进行减速，且所述第一加速度大于所述第二加速度。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述距离传感器为超声波传感器。
10.一种无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器包括权利要求1-9任意一项所述的无人飞行器的控制装置。
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