CN104808678B - 飞行器控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种飞行器控制装置及控制方法，该控制装置包括锁定模块，在飞行器进入声控模式时锁定飞行器；解锁模块，在飞行器处于锁定模式下并接收到声控解锁指令后解除飞行器的锁定状态；声控指令接收模块，接收声控指令；指令执行模块，接收声控指令接收模块所输出的指令，并执行所接收的指令；锁定模块在飞行器进入解锁状态后预定时间内没有接收到声控指令时再次锁定飞行器。该控制方法是应用上述的控制装置控制飞行器的飞行。本发明可以避免飞行器在声控模式下长时间处于解锁状态，通过长时间锁定飞行器以避免飞行器接收到干扰的声控信号而发生飞行事故，提高飞行器飞行的安全性。

Description

飞行器控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及飞行器的控制领域，尤其是一种通过无线信号对飞行器进行控制的控制装置以及应用这种控制装置对飞行器进行控制的方法。

背景技术

飞行器在航空拍摄、空中运输等领域有广泛的应用，现有的飞行器大多为固定翼飞行器或者多轴飞行器，固定翼飞行器上设置一个或多个机翼，并且在机翼上设置螺旋桨，通过电机带动螺旋桨旋转产生的气流推动飞行器飞行。

现有的无人驾驶飞行器大多是使用遥控器进行控制，遥控器可以是专用的遥控器，也可以是使用手机或平板电脑等智能电子设备实现，在这些智能电子设备上安装控制软件以控制飞行器的工作。由于飞行器是通过无线方式进行通信，因此，遥控器上需要设置无线通信的芯片，例如使用WIFI芯片或者4G等芯片发出控制信号，相应地，飞行器上也设置用于接收无线信号的芯片，用于接收无线信号，并且根据接收的无线信号包含的指令执行相应的操作。

现有大部分无人驾驶飞行器使用的遥控器只能接收手动输入的控制指令，通常，在遥控器上设置摇杆，使用者通过操纵摇杆输入对飞行器的控制指令，如悬停、偏航、转向、起飞、降落等。然而，摇杆的操纵并不灵活，且使用摇杆操纵还会容易造成指令发送错误，影响飞行器的飞行。

因此，现有的飞行器开始使用语音控制，即遥控器可以接收使用者发出的声控指令，对声控指令进行识别后获取需要执行的指令，并且将指令以无线通信的方式发送至飞行器，由此实现对飞行器的控制。

通常，使用者需要向遥控器输入一段语音信息，遥控器对使用者输入的语音信息进行识别后获得相应的控制指令。但是，飞行器的使用者通常处于较为嘈杂的环境中，一旦使用者没有及时将控制指令发出，而是在周边环境的其他人员发出了包含控制指令的语句，有可能导致遥控器错误接收声控指令，导致飞行器被错误控制，影响飞行器的安全飞行。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种有效避免飞行器受到外界无关语音影响的飞行器控制装置。

本发明的另一目的是提供一种提高飞行器对声控指令的识别率的飞行器控制方法。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的飞行器控制装置包括锁定模块，在飞行器进入声控模式时锁定飞行器；解锁模块，在飞行器处于锁定模式下并接收到声控解锁指令后解除飞行器的锁定状态；声控指令接收模块，接收声控指令；指令执行模块，接收声控指令接收模块所输出的指令，并执行所接收的指令；锁定模块在飞行器进入解锁状态后预定时间内没有接收到声控指令时再次锁定飞行器。

由上述方案可见，飞行器进入声控模式后随即被锁定，并且在接收到声控解锁指令后才解锁，在飞行器解锁后并且需要在预定时间内接收到声控指令后才执行指令，一旦飞行器在解锁后并且在预定时间内没有接收到声控指令，则再次被锁定，从而避免周边环境中无关语句向飞行器发出错误的指令，影响飞行器的工作。

一个优选的方案是，控制装置还包括电量判断模块，在指令执行模块执行声控指令后判断飞行器的电量是否低于预定值，并在飞行器电量不低于预定值时发出飞行器悬停等待的指令。

由此可见，在飞行器电量不低于预定值时先悬停并等待接收新的指令，并且在飞行器的电路低于预定值时返航，避免飞行器电量过低后仍继续飞行而导致飞行丢失的情况发生。

进一步的方案是，声控指令接收模块包括防误码识别模块，判断所接收的声控指令中是否包含防误码，在判断声控指令不包含防误码时判断声控指令不能识别。

可见，遥控器接收到声控指令后需要判断该声控指令是否包含防误码，如判断声控指令不包含防误码时不执行该声控指令。这样，遥控器通过防误码来识别所接收到的声控指令，有效避免接收到错误的声控指令。

更进一步的方案是，声控指令接收模块包括指令选取模块，将防误码识别模块识别后的声控指令与声控指令库所存储的指令进行对比，选取匹配的声控指令并输出至指令执行模块。

由此可见，对声控指令进行防误码识别后，还需要将声控指令与声控指令库所存储的声控指令进行对比，从中选取出匹配的声控指令并执行，这样可以提高声控指令的识别精确性。

为实现上述的另一目的，本发明提供的飞行器控制方法包括在飞行器进入声控模式时锁定飞行器，在飞行器处于锁定模式下并接收到声控解锁指令后解除飞行器的锁定状态，在飞行器进入解锁状态后预定时间内没有接收到声控指令时再次锁定飞行器，在飞行器进入解锁状态后预定时间内接收到声控指令时，执行所接收的声控指令。

由上述方案可见，在飞行器进入声控模式后即处于锁定状态，并且只有在接收到声控解锁指令后预定时间内再接收到声控指令时，才执行声控执行，否则飞行器将继续被锁定，这样可以避免飞行器接错误接收无关的声控指令并执行，进而避免飞行器错误执行实际上不是有使用者发出的指令而导致飞行器的丢失、飞行事故等，减少飞行事故的发生。

附图说明

图1是应用本发明飞行器控制装置实施例的遥控设备与飞行器的结构框图。

图2是本发明飞行器控制装置实施例的结构框图。

图3是本发明飞行器控制方法实施例的流程图。

图4是本发明飞行器控制方法实施例中声控指令识别的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的飞行器控制装置是运行在诸如手机、平板电脑等智能电子设备上的软件，当然也可以是运行在专用遥控器上的软件，用于控制无人驾驶的飞行器飞行操作。本发明的飞行器控制方法是飞行器控制装置实现对飞行器控制控制的方法。

参见图1，在遥控器10上运行有控制装置11，并且遥控器10通过无线通信的方式与飞行器15进行通信，在飞行器15上安装有飞行执行装置16，包括控制器以及由控制器控制的电机等。遥控器10上还设有用于发射、接收无线信号的芯片，如WIFI芯片或者3G芯片、4G芯片等，相应地，飞行器15上也设置相同的无线芯片，控制装置11通过无线芯片将控制信号以无线方式发送至飞行器15上，飞行器15的无线芯片接收到控制信号后，由飞行执行装置16执行相应的操作，如增加电机的转速以增加飞行器的飞行速度、提高飞行器的悬停高度或者改变飞行器的飞行方向等。

本实施例的遥控器10既可以接收手动输入的控制指令，也可以接收声音控制指令，因此，遥控器10可以工作在手动控制模式下，也可以工作在声控模式下。

参见图2，控制装置11内设置有切换模块20、锁定模块21、声控解锁指令接收模块22、解锁模块23、声控指令接收模块24、指令执行模块25、电量判断模块26、提示模块27以及手动指令接收模块28，其中声控指令接收模块24内设有防误码识别模块31以及指令选取模块32。

由于本实施例的飞行器可以工作在手动控制模式以及声控模式下，因此需要设置切换模块20用于实现两种工作模式的切换，切换模块20根据所接收的指令确定飞行器工作在哪一种模式下。

锁定模块21用于将飞行器锁定，飞行器只有在声控模式下才会被锁定，且飞行器被锁定后不接收声控解锁指令以外的任何声控指令，以避免飞行器长时间工作在声控模式下并且接收到外界的语音信号错误判断为声控指令，从而避免飞行器错误执行指令而导致飞行错误，减小飞行事故的发生。

声控解锁指令接收模块22用于接收使用者发出的声控解锁指令，并且对声控解锁指令进行识别。解锁模块23在声控解锁指令接收模块22接收到声控解锁指令后，对飞行器进行解锁，飞行器解锁后能够接收并执行声控指令。

声控指令接收模块24用于接收使用者发出的声控解锁指令，为了避免使用者周边环境中无关的语言信号对飞行器造成影响，本实施例使用的声控指令需要带有防误码，因此，使用者只有说出带有防误码的声控指令，遥控器才识别该声控指令。因此，声控指令接收模块24的防误码识别模块31用于识别所接收的语音信号中是否包含正确的防误码，并且在判断防误码正确后，将声控指令与声控指令库30所存储的声控指令进行比对，指令选取模块32从声控指令库30中选取最为接近的声控指令并输出至指令执行模块25。

指令执行模块25用于执行声控指令接收模块24所接收并且识别的指令，并且，指令执行模块25还执行手动指令接收模块28所接收的指令，如执行悬停、起飞、降落、偏航等指令。手动指令接收模块28用于接收使用者手动地向遥控器10输入的指令。

遥控器10还设置有电量判断模块26，用于判断飞行器的蓄电池剩余电量是否低于预定值或者电量不足，并且在蓄电池的电量不低于预定值时向飞行器发出悬停等待的指令，或者在蓄电池电量不足时通过提示模块27发出提示。

下面结合图3说明控制装置控制飞行器工作的流程。飞行器启动后，首先进入手动控制模式，即执行步骤S1，切换模块20判断使用者是否发出将飞行器切换至声控模式下，即执行步骤S2，如没有切换至声控模式，则执行步骤S3，手动指令接收模块28接收手动指令。随后，电量判断模块26执行步骤S4，判断飞行器蓄电池的电量是否充足，如不充足，则执行步骤S5，通过提示模块27发出电量不足的提示信息，并继续等待新的指令。如电量判断模块26判断飞行器蓄电池的电量充足，则执行步骤S6，执行使用者手动输入的指令。

在飞行器执行使用者手动输入的指令后，电量判断模块26判断飞行器蓄电池的电量是否低于预定值，即执行步骤S7，并且在判断电量低于预定值时执行步骤S8，通过提示模块27发出提示信息，并且遥控器10向飞行器15发出返航指令，即执行步骤S9，避免飞行器在电量不足的情况下仍继续飞行，防止飞行器发生飞行事故。

步骤S7中，如判断飞行器蓄电池的电量充足，则执行步骤S10，遥控器10向飞行器15发出悬停指令，飞行器悬停等待下一指令，从而确保飞行器停留在最后执行指令的位置。

如步骤S2中判断切换至声控模式，则执行步骤S11，锁定模块21锁定飞行器，声控解锁指令接收模块22执行步骤S12，判断是否接收到声控接收指令，声控解锁指令是由使用者发出的手动触发动作或预定的语音信号，预定的语音信号包含特定的汉字或者英语或者数字等，声控解锁指令接收模块22判断没有接收到声控解锁指令，则继续保持飞行器锁定状态，遥控器在此期间不会接收声控解锁指令以外的任何声控指令，即使使用者周边环境中的语音信号包含有声控指令的语句，遥控器也不会识别这些语句，也就是不会向飞行器发出任何指令，避免飞行器执行不是由使用者发出的指令，从而避免飞行器发生飞行事故。

步骤S12中，如声控解锁指令接收模块22判断接收到声控解锁指令，则执行步骤S13，解锁模块23解除飞行器的锁定状态，此时，飞行器可以接收并执行声控指令。然后，声控指令接收模块24执行步骤S14，判断在预定时间内是否接收到声控指令，如在预定时间内接收到声控指令，则执行步骤S15，否则，锁定模块21重新锁定飞行器。这样，在飞行器解锁后，如在预定时间内没有接收到声控指令，飞行器仍然无法解锁，也就是不会接收并执行声控解锁指令以外的声控指令。通过延时锁定的方式能避免飞行器长期处于解锁状态，飞行器飞行过程中长期处于锁定状态，不会受到外界语音信号的影响，减小飞行事故的发生，也确保飞行器的飞行安全。

步骤S15中，电量判断模块26判断飞行器的蓄电池电路是否充足，不不充足，则执行步骤S16，提示模块27输出提示信息，如电量充足，则执行步骤S17，由指令执行模块25执行声控指令。在执行一次声控指令后，飞行器将继续判断蓄电池的电量是否低于预定值，即执行步骤S18，如电量低于预定值，则执行步骤S19，提示电量不足，并且遥控器向飞行器输出返航指令，即执行步骤S20，这样可以避免飞行器在电量不充足的情况下仍然继续飞行，避免飞行器坠毁或丢失。

如步骤S18中，飞行器蓄电池的电量高于预定值，则执行步骤S21，遥控器向飞行器发出悬停指令，飞行器悬停在最后执行声控指令的位置，并且执行步骤S22，判断是再次接收到声控指令，如接收到声控指令，则执行步骤S23，判断蓄电池电量是否充足，如电量充足，则执行步骤S17，执行接收到的声控指令，否则执行步骤S18。

步骤S22中，如判断没有接收到声控指令，则执行步骤S24，判断电量是否低于预定值，如电量低于预定值，则执行步骤S19，提示电量不足，否则，执行步骤S21，遥控器向飞行器输出悬停指令。

本实施例中，遥控器识别的声控指令需要带有防误码，因此，声控指令的识别需要经过防误码识别才能被执行。下面结合图4说明声控指令的识别过程。首先，声控指令接收模块24接收声控指令，即执行步骤S31，然后，防误码识别模块31执行步骤S32，判断所接收的声控指令识别包含防误码，如判断声控指令不包含防误码，则执行步骤S37，提示声控指令错误，不执行相应的声控指令。

声控指令的防误码可以是特殊的汉字、英文字母、英语单词或者数字，也可以是汉字、英文字母、英语单词、数字的任意结合，防误码可以是在需要执行的指令之前发出，也可以是在需要执行的指令之后发出。例如，需要执行的指令是“起飞”，防误码是“1A”，使用者发出的声控指令是“起飞1A”或者“1A起飞”。防误码识别模块31接收到声控指令并判断该指令是否包含防误码 “1A”，如不包含防误码，则不执行该声控指令。

防误码优选为数字或英文字母，进一步地，优选为数字和英文字母的组合，数字和英文字母易于发音且简短，易于识别利于节省存储空间。

步骤S32中，如判断声控指令中包含正确的防误码，则执行步骤S33，提取声控指令中的语音特征，并且与声控指令库30所存储的声控指令进行对比，然后执行步骤S34，判断是否存在匹配的声控指令，如是，则执行步骤S36，选取匹配最高频率的结果作为最终匹配结果并输出至指令执行模块25。如遍历声控指令库30后，仍没有发现与所接收的声控指令匹配的指令，则执行步骤S35，输出声控指令无法识别的提示信息。

具体的，声控指令库30内包含多个语音包，如国语语音包、粤语语音包、闽南语语音包、客家话语音包等。遍历声控指令库30就是依次遍历每个语音包，而每个语音包中与声控指令的语音特征匹配的结果作为高频词选择的候选对象。

可见，本发明对飞行器采用延时锁定的方式来避免飞行器解锁后长时间处于解锁状态，并且设置飞行器在预定时间内没有接收到声控指令后再次锁定，避免飞行器错误接收声控指令而导致飞行事故。此外，由于遥控器识别声控指令时，需要判断声控指令是否包含正确的防误码，这样可以避免周边环境的其他语句对飞行器飞行的干扰，提高控制的准确性以及飞行器飞行的安全性。

作为一种改进的方案，遥控器上还设有常开式的声控指令触发开关，当声控指令触发开关闭合时，遥控器向声控解锁指令接收模块发送声控解锁指令，当声控指令触发开关断开时，声控解锁指令接收模块接收不到任何声控解锁指令，这样可以进一步避免飞行器被误解锁。

进一步的改进方案是，声控指令触发开关为触摸开关，该触摸开关可以被设置为长按闭合、松手即断开。该触摸开关也可被设置为单击一次闭合、再单击一次即断开。该触摸开关还可被设置为按照第一预定路径触摸为闭合、按照第二预定路径触摸为断开。该触摸开关还可被设置为单击时闭合、双击或多击时断开。显然，该触摸开关还可被设置为双击或多击时闭合、单击时断开。

再进一步的改进方案是，声控指令触发开关为机械开关，该机械开关可以为常开按钮或单刀单投开关。更优的，该机械开关还可以是由常开按钮和单刀单投开关并联而成的开关。当手持遥控器进行操作时，可以使用常开按钮来降低飞行器被误解锁的概率，因其他操作需要无法手持遥控器或无法按下常开按钮时，可以通过单刀单投开关使遥控器向声控解锁指令接收模块发送声控解锁指令。

需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如防误码组合形式的改变、声控解锁后延时时间的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

通过手动控制遥控器来控制飞行器时，遥控器的制造误差和装配误差均会影响向飞行器发送的控制指令的控制精度。通过声控指令可控制飞行器，只要遥控器正确识别声控指令就可完全避免遥控器的制造误差和装配误差对向飞行器发送的控制指令的控制精度的影响。

飞行器飞行时在空间上具有六个自由度，其中三个是分别沿空间直角坐标系X轴、Y轴和Z轴移动的平动自由度，另三个是分别绕空间直角坐标系X轴、Y轴和Z轴旋转的转动自由度。

通过遥控器摇杆或触摸屏的控制按钮可以控制飞行器在六个自由度上的动作，从而控制飞行器的飞行轨迹，遥控器通常也内置有限数量的特殊飞行轨迹程序。若要手动控制飞行器完成复杂的自定义飞行轨迹，则非常困难。若要重复完成复杂的自定义飞行轨迹，则更加困难。在避障飞行中，飞行器完成复杂的自定义飞行轨迹显得尤为重要。

声控指令库30包括多个声控指令，声控指令包括平移速度方向指令、平移速度大小指令、平移加速度方向指令、平移加速度大小指令、平移位移方向指令、平移位移大小指令、转动角速度方向指令、转动角速度大小指令、转动角加速度方向指令、转动角加速度大小指令、转动角位移方向指令、转动角位移大小指令、以及多个预定义基本飞行轨迹指令，如：半径为r的水平圆周飞行指令、半径为R的垂面圆周飞行指令、半径为R螺距为L螺旋上升指令。

在飞行器电量充足的情况下，当声控指令接收模块24将接收到的多个基本的声控指令交由指令执行模块25执行后，飞行器即可准确完成由多个基本的声控指令组合而成的复杂的自定义飞行轨迹。而且只需轻松地重复说出声控指令组合即可重复实现复杂的自定义飞行轨迹。

Claims (10)

1.飞行器控制装置，其特征在于：包括：

锁定模块，在飞行器进入声控模式时锁定所述飞行器，所述飞行器被锁定后不接收声控解锁指令以外的声控指令；

解锁模块，在所述飞行器处于锁定模式下并接收到声控解锁指令后解除所述飞行器的锁定状态；

声控指令接收模块，接收声控指令；

指令执行模块，接收所述声控指令接收模块所输出的指令，并执行所接收的指令；

所述锁定模块在所述飞行器进入解锁状态后预定时间内没有接收到声控指令时再次锁定所述飞行器。

2.根据权利要求1所述的飞行器控制装置，其特征在于：

所述控制装置还包括切换模块，根据接收的指令将所述飞行器切换至手动指令控制模式或者声控模式。

3.根据权利要求1所述的飞行器控制装置，其特征在于：

所述控制装置还包括电量判断模块，在指令执行模块执行声控指令后判断飞行器电量是否低于预定值，并在所述飞行器电量不低于预定值时发出飞行器悬停等待的指令。

4.根据权利要求3所述的飞行器控制装置，其特征在于：

所述电量判断模块还用于在所述飞行器进入解锁状态后预定时间内接收到声控指令后判断所述飞行器电量是否充足，并在所述飞行器电量不足时发出提示信息。

5.根据权利要求1至4任一项所述的飞行器控制装置，其特征在于：

所述声控指令接收模块包括防误码识别模块，判断所接收的声控指令中是否包含防误码，在判断所述声控指令不包含防误码时判断所述声控指令不能识别；

所述防误码为数字或英文字母，或者是数字和英文字母的组合。

6.根据权利要求5所述的飞行器控制装置，其特征在于：

所述声控指令接收模块包括指令选取模块，所述指令选取模块将所述防误码识别模块识别后的声控指令与声控指令库所存储的声控指令进行对比，选取匹配的声控指令并输出至所述指令执行模块。

7.飞行器控制方法，其特征在于，包括：

在飞行器进入声控模式时锁定所述飞行器，所述飞行器被锁定后不接收声控解锁指令以外的声控指令；

在所述飞行器处于锁定模式下并接收到声控解锁指令后解除所述飞行器的锁定状态；

在所述飞行器进入解锁状态后预定时间内没有接收到声控指令时再次锁定所述飞行器；

在所述飞行器进入解锁状态后预定时间内接收到声控指令时，执行所接收的所述声控指令。

8.根据权利要求7所述的飞行器控制方法，其特征在于：

所述飞行器启动后判断是否由手动指令控制模式切换至声控模式，如是则进入声控模式。

9.根据权利要求7或8所述的飞行器控制方法，其特征在于：

在执行声控指令后判断飞行器电量是否低于预定值，并在所述飞行器电量不低于预定值时发出飞行器悬停等待的指令。

10.根据权利要求7或8所述的飞行器控制方法，其特征在于：

接收所述声控指令后，判断所接收的声控指令中是否包含防误码，在判断所述声控指令不包含防误码时判断所述声控指令不能识别；

如判断所述声控指令包含防误码时，将识别后的声控指令与声控指令库所存储的声控指令进行对比，选取匹配的声控指令并执行该声控指令。