CN105204349B - 一种用于智能家居控制的无人飞行器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于智能家居控制的无人飞行器及其控制方法，该无人飞行器包括识别模块(1)、定位模块(2)、追踪模块(3)和控制模块(4)。识别模块(1)识别出现在预定范围之内的人是否为用户，所述定位模块(2)定位用户位置和无人飞行器位置，追踪模块(3)根据用户位置和无人飞行器位置确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置，控制模块(4)包括存储单元(5)、控制单元(6)和发送单元(7)，其中，所述存储单元(5)存储用户识别信息和智能家居的设备数据，控制单元(6)将所述设备数据根据设备的位置进行分组并根据用户位置和所述设备数据进行编码以生成智能家居的设备控制信号并通过发送单元(7)发送。

Description

一种用于智能家居控制的无人飞行器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种智能家居控制领域，特别是涉及一种用于智能家居控制的无人飞行器及其控制方法。

背景技术

随着人民生活水平的提高，智能家居技术也得到了快速地发展。智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。智能家居所要实现的一个美好的前景是，当一个人住在一间智能家居环境的公寓中时，人到灯亮、人走灯灭；进门有音乐，出门关音响；回家前15分钟，家庭的空调自动打开，保证一回家就提供最好的环境，同时还能环保。

当前智能家居的主要发展思路是让家居设备变得更加智能，能够主动根据用户情况进行调整。基于居住环境所涉及到的水电能源体系、光照生态体系、通风生态体系、隔音保暖体系、环保材料体系、污染控制体系，这六大体系，致力于让这六大体系都能符合居住习惯。现有技术的设计思路，是通过物联网的方式来实现这种结果，即通过很多固定敷设的传感器来感应使用者的动向，通过整合不同家居设备的接口来实现统一管理与规划。现有技术采用两个角度来实现智能控制，第一个角度是利用丰富的传感器来获取使用者的信息，第二个角度是加速智能家居设备的标准化来消除统一控制过程中的人为障碍。第一个角度的设置固定传感器的思路，施工点多、灵活性差，不易调整，不易整合，存在极大改进空间。因此，第二个角度的智能家居设备的标准化来消除统一控制过程中的人为障碍是技术发展的趋势。

现有的智能家居控制系统中通常只能够对单个电器进行操控，当用户外出时则需要对每个电器进行关闭操作，十分不便，又因为家居中的电器不适宜串联设置，因此现有的智能家居控制系统只能够进行并联设置，因此无法实现单开关对 所有电器进行关闭的操作。

专利文献CN104516317A公开了基于SDF数字家庭中间件的智能家居控制系统，整个系统由智能家居控制频道客户端和智能家居网关两部分组成，智能家居控制频道客户端包括数字电视和双向数字机顶盒两部分。双向数字机顶盒包含了SDF中间件和通信程序。本系统允许用户根据电视显示的图形界面提示，操作遥控器与数字机顶盒交互，继而进一步与智能家居网关交互，以达到监视、设置、控制一定范围内的智能家居产品。基于双向数字机顶盒、运用网关技术实现智能家居控制的系统，充分利用了家庭中数字机顶盒的运算能力和大屏幕电视优秀的显示功能，同时可以适应不同的智能家居网关，实现用一套机顶盒去控制不同的智能家居产品的目的。该文献的缺陷在于用户需要主动地调节各种家居设备的使用情况，无法实现环境主动地智能适应用户的需求。

专利文献CN104516317A公开了智能家居远程控制系统及其控制方法，包括至少一远程控制终端、智能家居门口机和至少一智能家居终端，所述智能家居门口机包括监听模块、发送模块和控制分析管理模块，所述监听模块用于接收来自远程控制终端的控制指令，所述控制分析管理模块对接收到的控制指令进行排序处理，选择符合规定的控制指令通过发送模块发送到对应的智能家居终端。上述智能家居远程控制系统，只需要智能家居终端和智能家居门口机建立一条TCP连接，跟以前的与各远程控制终端建立多条TCP连接比，大大减少了系统资源开销以及网络资源开销，通过智能家居门口机的控制分析减少了智能家居终端的操作次数，通过智能家居门口机对远程终端请求的控制提升了控制成功的概率。该文献实现了智能家居的远程控制，但无法实现环境智能适应用户的需求，让环境随着用户的移动而适应性地满足用户需求。

专利文献CN104516317A公开了一种智能家居系统中电器分组控制方法和装置，方法包括：将被控电器进行分组，并预设不同组别；通过对分组后的被控电器发出第一指令实现对被控电器的单独控制，通过对分组后的被控电器发出第二指令实现对所述被控电器所在组别中所有被控电器的全部控制。装置包括：分组单元，用于对被控电器进行分组，并预设不同组别；控制单元，用于通过对分组后的被控电器发出第一指令实现对被控电器的单独控制，通过对分组后的被控电器发出第二指令实现对所述被控电器所在组别中所有被控电器的全部控制。本发明能够对电器进行分组控制，实现分组电器的全关和全开功能。该文献虽然能 够对电器进行分组控制，实现分组电器的全关和全开功能，但随着越来越多的智能设备的增加，需要进行硬件改动以对新的家居设备进行控制，而且不能对各个家居设备进行个性化设置，仅是开启和关闭。

专利文献CN104820998 A公开了一种基于无人机动平台的人体检测与跟踪方法及装置，人体检测器训练步骤，使用人体的特征值训练第一识别模型，得到人体检测器；目标人体识别器离线训练步骤，使用目标人体的特征值训练第二识别模型，得到目标人体识别器；目标人体检测步骤，接收无人机拍摄的当前视频帧，提取当前视频帧中的物体的特征值，将所述物体的特征值送入人体检测器，人体检测器根据所述特征值判断是否检测到人体，若是则进一步将所述特征值送入目标人体识别器，目标人体识别器根据所述特征值判断是否检测到目标人体；若是则将所述特征值进行标注并添加到跟踪列表；人体跟踪步骤，根据目标人体在当前视频帧的坐标位置预测目标人体在下一视频帧中的位置。实现了目标人体的识别。在跟踪目标人体的同时，每当检测到目标人体时，则将其特征值及其标签作为新的样本训练并更新目标人体识别器，不断在线完善目标人体识别器的训练样本，进一步提高人体识别的准确性，使人体跟踪更加稳定。该文献无法保持无人飞行器和用户之间的预定距离。

综上所述，针对上述技术问题，本领域需要一种能够主动采集用户信息，从而更好为用户提供服务的功能，同时也要实现信息的高度整合和集成，并且灵活易调整的技术方案。本发明的优势还在于，可跟踪的无人飞行器能够采集用户的位置信息，并通过信息处理与计算，判断适于用户的环境需求，并自动调节用户所处活动空间的环境条件，让用户走到哪里都能自动获得适于他的环境，都是他的主场。

发明内容

本发明能够实现室内、室外的跟踪飞行的无人飞行器作为智能家居管理中枢，无人飞行器就好比是一位贴身为用户提供服务的精灵，能够让用户周围的环境永远是最适于用户需求的状态。如之前分析过的，环境体系至少包括：水电能源体系、光照生态体系、通风生态体系、隔音保暖体系、环保材料体系、污染控制体系，那么对应到智能家居这个环境下，如果想要让环境能够适于用户，就要分别能够调整水电供应、照明环境、通风环境、声音环境、温度环境、生化环境 等，而用于调整这些环境的智能设备在日常生活中早已普及，比如净水机、热水器、电源供应、灯光控制、空调、隔音门窗或窗帘、暖气、加湿器、空气净化器等。正是由于能够改善人类生活环境的设备越来越多，所以现在用户调整自己生活环境的过程还是比较繁琐的。比如用户一回家，就需要调整空调到自己适宜的温度、调整灯光照明情况，调节音乐、调整门窗状态，决定是否打开空气净化器、是否要使用加湿器等等。如果用户所处环境稍微大一点，那么用户转换活动环境，比如从客厅到卧室去休息时，在新的环境下，又要重新调整一遍所有的设备。这种情况给用户带来了不便。如果将整个大环境全部调整成适于该用户的条件，那么又会带来至少两个问题：其一，整个环境的调整，必然导致资源的浪费；其二，在多用户分别在整个环境的不同空间活动的情况下，没法按照不同空间对不同用户进行个性化环境调整。如上所述的本发明通过无人飞行器控制智能家居设备解决了上述不便。正如发明人对现有技术的分析，现有技术的思路主要是通过在精选的位置，预设固定的传感器来判断用户的活动情况，从而能够实现一定程度上的智能环境调整。但是，这种方式，灵活性差，并且系统的可拓展性差。

本发明通过无人飞行器实现了环境智能适应用户的需求。该无人飞行器构建一种智能控制中枢，该无人飞行器同时统计和归类用户的环境需求，以及当前环境能够提供的调节因素。示例性说明如下：比如用户的环境需求可以是，光照程度级别为明亮、需要播放乡村音乐、室温25度、湿度40％。而环境可调节因素则包括日光灯、播放设备、空调、加湿器。系统根据用户的环境需求，能够针对性的寻找是否有可支持调节环境的家居设备，当确认有此类设备时，则产生控制这些设备的指令，并将这些指令自动发送给这些设备。这种指令控制，对于每种家居设备而言，都是很容易实现的，唯一的难点在于，谁来发出这些指令。如果仍有用户自己来发出指令，那么就仍然给用户带来了麻烦，现在这些指令由小微型飞行器根据数据库查询情况来产生，就能极大降低用户的麻烦程度。并且，为了实现在不同活动空间切换时，有效实施指令控制的问题，本发明提出了对智能家居设备进行分组的方法。举例来说，常见情况是，客厅和卧室都是用户经常需要活动的空间，在客厅里安装了日光灯、空调、电视、空气净化器；在卧室则是安装了日光灯、床头灯、空调、声音播放设备、加湿器。系统中预先根据各种智能设备的设置地点，将客厅中的智能设备划归到第一组，而将卧室中的设备划归到第二组。如此，当小微型飞行器判断用户处于客厅时，则向第一组智能设备发 出预设的控制指令，将客厅环境调整得符合客厅中用户的需求；当小微型飞行器判断用户处于卧室时，则向第二组智能设备发出预设的控制指令，将卧室环境调整得符合卧室中用户的需求。按照上述方式，对于同类的智能设备，在不同组时，其控制指令可以不同，比如数据库中可以预先将适于用户的室温设置成，在第一组(客厅)环境中为23度；在第二组(卧室)环境中为26度。再如，数据中可以预先将适于用户的光照环境设置成，在第一组(客厅)环境中为开日光灯，功率60瓦；在第二组(卧室)环境中为开床头灯，功率35瓦。换句话说，这样的方式，能够进一步提升系统的智能程度。按照上述方式，对于判断出用户离开某一组环境的情况下，还可以发出让该环境内的智能设备进入关机或待机状态的命令，如此能够进一步降低能源消耗，环保节能。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

根据本发明的一方面，提供了一种用于智能家居控制的无人飞行器，其包括识别模块、定位模块、追踪模块和控制模块。

所述识别模块识别出现在预定范围之内的人是否为用户。

所述定位模块定位用户位置和无人飞行器位置。

所述追踪模块根据用户位置和无人飞行器位置确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置。

所述控制模块包括存储单元、控制单元和发送单元，其中，所述存储单元存储用户识别信息和智能家居的设备数据，所述控制单元将所述设备数据根据设备的位置进行分组并根据用户位置和所述设备数据进行编码以生成智能家居的设备的控制信号并通过发送单元发送。

优选地，所述识别模块包括人脸识别单元和/或信标识别单元。

优选地，识别模块可识别多个用户且可以限定不同的用户权限。

优选地，所述定位模块为GPS定位单元和/或信标定位单元。

优选地，所述追踪模块由微处理器、FPGA和飞行控制单元组成，其中，FPGA把接收来自定位模块的位置信息发送到所述微处理器，所述微处理器发送追踪命令到所述飞行控制单元以确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置。

优选地，所述微处理器确定自身动力不足或者用户一段时间内均处于静止状 态的情况下，选择预设的待降地点降落无人飞行器。

优选地，所述追踪模块进一步包括视觉单元，所述视觉单元采集视频图像，并将采集到的视频图像数据传输微处理器交由FPGA进行数据图像分析和处理。优选地，利用视觉单元来实现对用户位置的识别以及跟踪，可以直接获得用户的位置坐标，将该位置坐标与数据库中预设的地理信息对比，就能得到用户当前处于哪一组环境的结果；或者将用户的位置坐标与每一组环境的空间中心坐标信息进行比对，也能判断得出该用户处于哪一组环境的结果。基于此，就能够让无人飞行器判断出应该针对哪一组智能设备进行控制与管理。

优选地，所述存储单元还存储以家居为中心的预定范围内的三维地图数据。

优选地，所述存储单元存储的用户识别信息和智能家居的设备数据可进行更新，所述设备数据根据设备的位置可进行自定义分组。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于智能家居控制的无人飞行器的控制方法，该方法包括。

在第一步骤(S001)中，所述识别模块识别出现在预定范围之内的人是否为用户。

在第二步骤(S002)中，所述定位模块定位用户位置和无人飞行器位置。

在第三步骤(S003)中，所述追踪模块根据用户位置和无人飞行器位置确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置。

在第四步骤(S004)中，所述控制单元读取存储在所述存储单元中根据设备位置预先分组的设备数据或根据需要将所述设备数据进行分组。

在第五步骤(S005)中，所述控制单元根据用户位置和所述设备数据进行编码以生成智能家居的设备控制信号并通过发送单元发送。

在第六步骤(S006)中，所述追踪模块中的微处理器确定自身动力不足或者用户一段时间内均处于静止状态的情况下，选择预设的待降地点降落无人飞行器。

参见图3，本发明的无人飞行器首先是确认是否存在用户，识别模块既可以是小微型飞行器在休眠状态下，定时对环境进行扫描，来判断和鉴别是否存在符合其存储单元中的数据中预先定义的用户，也可以是通过用户主动采用某种通信方式来激活该小微型飞行器，告诉该无人飞行器，用户现在需要该无人飞行器的 服务。

无人飞行器在工作状态下，会载入对应用户的数据，以及与该用户数据对应的设备控制信号。同时无人飞行器不断追踪用户的位置，并保持自身与用户的相对位置。

在上述过程中，无人飞行器根据用户位置与自身位置判断出用户所处的环境，将该环境与预存的环境分组情况进行比对，确定应该进行调整设备组别，一旦确定该设备组别，则向该组别下所属的智能设备发出预先设定好的，符合用户需求的控制信号，营造用户需要的环境。

在上述过程的同时，小微型飞行器在其续航能力能够支撑的情况下，适当保持与用户的相对位置关系，从而确保其所要调节的环境组别是正确的。当判断自身动力不足或者用户一段时间内均处于静止状态的情况下，则选择预设的待降地点降落，并利用预设地点所提供的预设环境来进行电力补充，从而竟可能的延长无人飞行器的服务时间。

另外，由于控制信号产生于无人飞行器的存储单元本身，并且随着技术的发展，不同的智能设备虽然仍然有很多差异，但是在控制的频段和指令格式方面，也开始趋向于制定统一的标准，来方便用户使用。所以，即使智能设备的种类仍在不断增加，但是只要根据智能设备控制信号的格式和编码方式，对无人飞行器中的控制信号数据进行升级更新，就能让该无人飞行器能够对应越来越多的智能设备，而无需实施任何硬件改动。

本发明虽然是针对一台飞行器针对一个用户进行服务的方式来进行说明的，但是本领域技术人员可以理解，只要适当的设计用户权限的优先级别与控制策略，那么本申请中一台无人飞行器也可以针对多个用户进行服务。举例来说，一台飞行器同时服务于家庭中男主人甲与女主人乙，由于家庭空间不是很大，整个家庭空间完全在该飞行器的监控扫描范围之内，当飞行器判断出甲乙均处于同一空间时，按照预设策略，此时的环境调整方案，按照适于甲或者适于乙的方案执行；当甲乙处于不同活动空间时，则根据甲乙各自的喜好，来调整甲乙所处环境的情况。本发明利用无人飞行器实现的贴身式的环境调节服务。

本发明的主要优势如下：

能够跟踪用户，无论用户换到哪个活动空间，均能主动调整该空间的设备， 使其营造符合用户习惯与需求的环境；

不依赖于预设的、固定的传感设备，系统设计更加灵活；

集成了各种智能设备的控制信号，仅通过控制信号来调节设备，由于指令格式和编码可以适当调整，所以提高了本发明的适应性；

在存储有不同用户数据的情况下，在无人飞行器的扫描范围之内也可以同时服务于多个用户，跟踪飞行主用户的同时，也可以针对其他用户的环境进行调整。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是根据本发明的一个实施例的用于智能家居控制的无人飞行器的结构示意图；

图2是根据本发明的另一个实施例的用于智能家居控制的无人飞行器的结构示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的用于智能家居控制的无人飞行器的控制方法的流程示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

如图1所示的根据本发明的一个实施例的用于智能家居控制的无人飞行器的结构示意图，用于智能家居控制的无人飞行器包括识别模块1、定位模块2、追踪模块3和控制模块4。

识别模块1识别出现在预定范围之内的人是否为用户。本申请的无人飞行器，在开始工作后，首先是要确认是否存在用户，识别模块1既可以是无人飞行器在休眠状态下定时对环境进行扫描，来判断和鉴别是否存在符合其存储单元5中预先存储的用户，识别模块1也可以是通过用户主动采用通信方式来激活无人飞行器。存储单元5中存储了一个或多个用户的不同角度和光照下的人脸图片数据，识别模块1接收视觉单元15采集的图像数据，提取图像数据帧的特征值，将特征值和存储在存储单元5中的人脸图片数据的特征值进行比较， 特征值可以是但不限于是约束局部模型的特征向量值。

在一个实施例中，识别模块1可以是通过用户发出特定声音进行激活无人飞行器，该识别模块1可以将采集的声波进行特征提取并与存储在存储单元5中的预先存储的用户声音信息进行比对，如确认一致，则激活无人飞行器。

在一个实施例中，识别模块1可以是信标接收器，当用户发出特定的信标信息到无人飞行器时，识别模块1接收该信标信息并激活无人飞行器。在另一个实施例中，识别模块1可以是无线射频接收器，当用户发出特定的无线信息到无人飞行器时，识别模块1接收该无线信息并激活无人飞行器。

在一个实施例中，识别模块1可识别多个用户且可以限定不同的用户权限。本领域技术人员可以理解的是，只要适当的设计用户权限的优先级别与控制策略，那么本发明的用于智能家居控制的无人飞行器可以针对多个用户进行服务。举例来说，一台无人飞行器同时服务于家庭中男主人甲与女主人乙，由于家庭空间不是很大，整个家庭空间完全在无人飞行器的监控扫描范围之内，当飞行器判断出甲乙均处于同一空间时，按照预设权限，此时的智能家居控制按照适于甲或者适于乙的权限执行；当甲乙处于不同活动空间时，则根据甲乙各自的控制来调整甲乙所处环境。

定位模块2定位用户位置和无人飞行器位置。在具有GPS信号的情况下，定位模块2可以是GPS定位单元11实现用户位置和无人飞行器位置的定位。在没有GPS信号的情况下，定位模块2可以是通过信标定位单元12实现定位用户位置和无人飞行器位置。在一个实施例中，定位模块2可以接收无限射频信号发生器发送的位置信息来确定无人飞行器的位置。定位模块2还可以通过视觉单元15采集的图像数据进行视觉SLAM(同步定位与建图、Simultaneous Localization and Mapping)定位。

追踪模块3根据用户位置和无人飞行器位置确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置。追踪模块3接收定位模块2的用户位置和无人飞行器位置后，根据下一目标点的位置实时调整无人飞行器的姿态坐标，以控制无人机准确的到达所述下一目标点，依此类推，最终通过所有目标点，实现严 格按照飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置。本实施例通过在飞行路径上设置若干目标点，相当于对飞行路线进行微分处理，从而将整个飞行路线拆分成若干个连续的小段航程，并控制无人飞行器完成每一小段航程，最终依次通过所有的小段航程而完成整个飞行路径的移动使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置。因而飞行路径上的目标点越多，每一小段航程就越短，追踪模块3对无人飞行器的控制就越精确。

所述控制模块4包括存储单元5、控制单元6和发送单元7，其中，所述存储单元5存储用户识别信息和智能家居的设备数据，所述控制单元6将所述设备数据根据设备的位置进行分组并根据用户位置和所述设备数据进行编码以生成智能家居的设备控制信号并通过发送单元7发送。

例如，客厅和卧室都是用户经常需要活动的空间，在客厅里安装了日光灯、空调、电视、空气净化器；在卧室则是安装了日光灯、床头灯、空调、声音播放设备、加湿器。预先根据各种智能设备的设置地点，将客厅中的智能设备划归到第一组，而将卧室中的设备划归到第二组。如此，当无人飞行器判断用户处于客厅时，则向第一组智能设备发出预设的控制信号，将客厅环境调整得符合客厅中用户的需求；当无人飞行器判断用户处于卧室时，则向第二组智能设备发出预设的控制信号，将卧室环境调整得符合卧室中用户的需求。对于同类的智能设备，在不同组时，其控制信号可以不同，比如存储单元5中可以预先将适于用户的室温设置成，在第一组客厅环境中为23度；在第二组卧室环境中为26度。再如，数据库中可以预先将适于用户的光照环境设置成，在第一组客厅环境中为开日光灯，功率60瓦；在第二组卧室环境中为开床头灯，功率35瓦。这样的方式，能够进一步提升系统的智能程度。按照上述方式，对于判断出用户离开某一组环境的情况下，还可以发出让该环境内的智能家居的设备进入关机或待机状态的命令，如此能够进一步降低能源消耗，环保节能。

如图2所示的根据本发明的另一个实施例的用于智能家居控制的无人飞行器的结构示意图，用于智能家居控制的无人飞行器包括识别模块1、定位模块2、追踪模块3和控制模块4。

识别模块1识别出现在预定范围之内的人是否为用户。识别模块1既可以是无人飞行器在休眠状态下定时对环境进行扫描，来判断和鉴别是否存在符合其存储单元5中预先存储的用户，识别模块1还可以是通过用户主动采用通信方式来激活无人飞行器。

定位模块2定位用户位置和无人飞行器位置。在具有GPS信号的情况下，定位模块2可以是GPS定位单元11实现用户位置和无人飞行器位置的定位。在没有GPS信号的情况下，定位模块2可以是通过信标定位单元12实现定位用户位置和无人飞行器位置。在一个实施例中，定位模块2可以接收无限射频信号发生器发送的位置信息来确定无人飞行器的位置。定位模块2通过视觉单元15采集的图像数据进行视觉SLAM(同步定位与建图，SimultaneousLocalization and Mapping)定位。

追踪模块3根据用户位置和无人飞行器位置确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置。追踪模块3由微处理器12、FPGA13和飞行控制单元14组成，其中，FPGA13把接收来自定位模块2的位置信息发送到所述微处理器12，所述微处理器12发送追踪命令到所述飞行控制单元14以确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置。微处理器12采用Intel公司的E6X5C处理器，在微处理器12中可以嵌入Linux操作系统。

FPGA13直接采用嵌入在E6X5C处理器中FPGA资源。FPGA13还可以通过对无人飞行器机载传感器数据进行融合计算，然后将控制量以特定控制协议发送给微处理器12进而控制飞行控制单元14进行飞行姿态调节与控制，从而实现对无人飞行器的多自由度飞行控制。在FPGA13实现HOG特征与SVM相结合的快速目标检测算法来检测采集到图像中的目标，同时在FPGA13上实现改进型的TLD目标追踪算法实现对检测到的目标进行实行图像捕捉与跟踪。在FPGA13上可以构造硬件卡尔曼滤波单元结合定位模块2的数据实现无人飞行器的跟踪。进一步地，在FPGA13中植入Nios II软核，采用UC/OS-II抢占式操作系统相结合的方式协调FPGA13算法模块间以及FPGA13与微处理器12之间的工作。整个FPGA13实现功能为：FPGA13接收到微处理器12发送过来的视频图像结合指令的内容，将视频图像送入图像处理算法的硬件电路模块实现目标的检测、实行图像捕捉、跟踪。同时读取定位模块2的数据，结合在FPGA13上的硬件卡 尔曼滤波模块实现无人飞行器跟踪。通过对机载传感器数据进行融合计算，然后将控制量以特定控制协议发送给微处理器12进而控制飞行控制单元14进行飞行姿态调节与控制，从而实现对无人飞行器的多自由度飞行控制。

控制模块4包括存储单元5、控制单元6和发送单元7，其中，所述存储单元5存储用户识别信息和智能家居的设备数据，所述控制单元6将所述设备数据根据设备的位置进行分组并根据用户位置和所述设备数据进行编码以生成智能家居的设备控制信号并通过发送单元7发送。常见情况是，客厅和卧室都是用户经常需要活动的空间，在客厅里安装了日光灯、空调、电视、空气净化器；在卧室则是安装了日光灯、床头灯、空调、声音播放设备、加湿器。预先根据各种智能设备的设置地点，将客厅中的智能设备划归到第一组，而将卧室中的设备划归到第二组。如此，当无人飞行器判断用户处于客厅时，则向第一组智能设备发出预设的控制信号，将客厅环境调整得符合客厅中用户的需求；当无人飞行器判断用户处于卧室时，则向第二组智能设备发出预设的控制信号，将卧室环境调整得符合卧室中用户的需求。

按照上述方式，对于同类的智能设备，在不同组时，其控制信号可以不同，比如存储单元5中可以预先将适于用户的室温设置成，在第一组客厅环境中为23度；在第二组卧室环境中为26度。再如，数据库中可以预先将适于用户的光照环境设置成，在第一组客厅环境中为开日光灯，功率60瓦；在第二组卧室环境中为开床头灯，功率35瓦。换句话说，这样的方式，能够进一步提升系统的智能程度。按照上述方式，对于判断出用户离开某一组环境的情况下，还可以发出让该环境内的智能家居的设备进入关机或待机状态的命令，如此能够进一步降低能源消耗，环保节能。飞行器根据用户位置与自身位置判断出用户所处的环境，将该环境与预存的环境分组情况进行比对，确定应该进行调整设备组别，一旦确定该设备组别，则向该组别下所属的智能设备发出预先设定好的，符合用户需求的控制指令，营造用户需要的环境。

在上述过程的同时，无人飞行器在其续航能力能够支撑的情况下，适当保持与用户的相对位置关系，从而确保其所要调节的环境组别是正确的。当判断自身动力不足或者用户一段时间内均处于静止状态的情况下，则选择预设的待降地点降落，并利用预设地点所提供的预设环境来进行电力补充，从而竟可能的延长小微型飞行器的服务时间。另外，由于控制信号基于存储单元中的数据库，并且随 着技术的发展，不同的智能设备虽然仍然有很多差异，但是在控制的频段和指令格式方面，也开始趋向于制定统一的标准，来方便用户使用。所以，即使智能设备的种类仍在不断增加，但是只要根据智能设备控制指令的格式和编码方式，对无人飞行器中的数据进行更新，就能让无人飞行器能够对应越来越多的智能设备，而无需实施任何硬件改动。这也是本发明的优势之一。

在一个实施例中，存储单元5还存储以家居为中心的预定范围内的三维地图数据。

在一个实施例中，存储单元5存储的用户识别信息和智能家居的设备数据可进行更新，所述设备数据根据设备的位置可进行自定义分组。

如图3所示的根据本发明的一个实施例的用于智能家居控制的无人飞行器的控制方法的流程示意图，该方法包括：

在第一步骤S001中，所述识别模块1识别出现在预定范围之内的人是否为用户；

在第二步骤S002中，所述定位模块2定位用户位置和无人飞行器位置；

在第三步骤S003中，所述追踪模块3根据用户位置和无人飞行器位置确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置；

在第四步骤S004中，所述控制单元6读取存储在所述存储单元5中根据设备位置预先分组的设备数据或根据需要将所述设备数据进行分组；

在第五步骤S005中，所述控制单元6根据用户位置和所述设备数据进行编码以生成智能家居的设备控制信号并通过发送单元7发送；

在第六步骤S006中，所述追踪模块3中的微处理器12确定自身动力不足或者用户一段时间内均处于静止状态的情况下，选择预设的待降地点降落无人飞行器。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种用于智能家居控制的无人飞行器，其包括识别模块(1)、定位模块(2)、追踪模块(3)和控制模块(4)，其中，

所述识别模块(1)识别出现在预定范围之内的人是否为用户，识别模块(1)既可以是无人飞行器在休眠状态下定时对环境进行扫描，也可以通过用户主动采用通信方式来激活无人飞行器；

所述定位模块(2)定位用户位置和无人飞行器位置；

所述追踪模块(3)根据用户位置和无人飞行器位置确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置；

所述控制模块(4)包括存储单元(5)、控制单元(6)和发送单元(7)，其中，所述存储单元(5)存储用户识别信息和智能家居的设备数据，所述控制单元(6)将所述设备数据根据设备的位置进行分组并根据用户位置和所述设备数据进行编码以生成智能家居的设备控制信号并通过发送单元(7)发送。

2.如权利要求1所述的用于智能家居控制的无人飞行器，其特征在于：所述识别模块(1)包括人脸识别单元(8)和/或信标识别单元(9)。

3.如权利要求1所述的用于智能家居控制的无人飞行器，其特征在于：所述识别模块(1)可识别多个用户且可以限定不同的用户权限。

4.如权利要求1所述的用于智能家居控制的无人飞行器，其特征在于：所述定位模块(2)为GPS定位单元(10)和/或信标定位单元(11)。

5.如权利要求1所述的用于智能家居控制的无人飞行器，其特征在于：所述追踪模块(3)由微处理器(12)、FPGA(13)和飞行控制单元(14)组成，其中，FPGA(13)把接收来自定位模块(2)的位置信息发送到所述微处理器(12)，所述微处理器(12)发送追踪命令到所述飞行控制单元(14)以确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置。

6.如权利要求5所述的用于智能家居控制的无人飞行器，其特征在于：所述微处理器(12)确定自身动力不足或者用户一段时间内均处于静止状态的情况下，选择预设的待降地点降落无人飞行器。

7.如权利要求5所述的用于智能家居控制的无人飞行器，其特征在于：所述追踪模块(3)进一步包括视觉单元(15)，所述视觉单元(15)采集视频图像，并将采集到的视频图像数据传输到所述微处理器(12)交由FPGA(13)进行数据图像分析和处理。

8.如权利要求1所述的用于智能家居控制的无人飞行器，其特征在于：所述存储单元(5)还存储以家居为中心的预定范围内的三维地图数据。

9.如权利要求1所述的用于智能家居控制的无人飞行器，其特征在于：所述存储单元(5)存储的用户识别信息和智能家居的设备数据可进行更新，所述设备数据根据设备的位置可进行自定义分组。

10.一种如权利要求1－9中任一项所述的用于智能家居控制的无人飞行器的控制方法，该方法包括：

在第一步骤(S001)中，所述识别模块(1)识别出现在预定范围之内的人是否为用户；

在第二步骤(S002)中，所述定位模块(2)定位用户位置和无人飞行器位置；

在第三步骤(S003)中，所述追踪模块(3)根据用户位置和无人飞行器位置确定飞行路径使得无人飞行器和用户保持预定的相对位置；

在第四步骤(S004)中，所述控制单元(6)读取存储在所述存储单元(5)中根据设备位置预先分组的设备数据或根据需要将所述设备数据进行分组；

在第五步骤(S005)中，所述控制单元(6)根据用户位置和所述设备数据进行编码以生成智能家居的设备控制信号并通过发送单元(7)发送；

在第六步骤(S006)中，所述追踪模块(3)中的微处理器(12)确定自身动力不足或者用户一段时间内均处于静止状态的情况下，选择预设的待降地点降落无人飞行器。