CN105261189A - 一种无人机的飞行控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机的飞行控制方法及系统，其中，该方法包括：无人机与第一遥控器建立无线通讯连接；无人机接收来自第一遥控器的控制请求，向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息；无人机接收来自第二遥控器的切换响应，如果切换响应为同意切换，则向第一遥控器发送允许控制消息；无人机在第一遥控器的控制下进行飞行。本发明方案能够实现利用多个遥控器对无人机进行控制。

Description

一种无人机的飞行控制方法及系统

技术领域

本发明涉及无人飞行技术，尤其涉及一种无人机的飞行控制方法及系统。

背景技术

近年来，无人机一直是一个非常活跃的研究领域。小型无人机具有在狭小空间和复杂环境中垂直起降和悬停等能力，这使其成为多种任务的理想平台。无人机在民用、军事等方面都有重要应用。

在通过无线保真(WI-FI，WirelessFidelity)信号对无人机进行遥控的应用场景中，目前的无人机与遥控器是以一对一的方式进行通信的，每一无人机只有唯一固定的一个遥控器对其进行控制。

现有这种对无人机进行一对一控制的方案，存在很大的局限性，实际应用时不够灵活。

发明内容

本发明提供了一种无人机的飞行控制方法，该方法能够实现利用多个遥控器对无人机进行控制，使实际应用更加灵活。

本发明提供了一种无人机的飞行控制系统，该系统能够实现利用多个遥控器对无人机进行控制，使实际应用更加灵活。

一种无人机的飞行控制方法，该方法包括：

无人机与第一遥控器建立无线通讯连接；

无人机接收来自第一遥控器的控制请求，向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息；

无人机接收来自第二遥控器的切换响应，如果切换响应为同意切换，则向第一遥控器发送允许控制消息；

无人机在第一遥控器的控制下进行飞行。

一种无人机的飞行控制系统，该系统包括无人机、第一遥控器和第二遥控器，所述第二遥控器为当前对无人机进行控制的遥控器；

所述无人机，与所述第一遥控器建立无线通讯连接，接收来自所述第一遥控器的控制请求，向当前对其进行控制的所述二遥控器发送切换协商消息；接收来自所述第二遥控器的切换响应，如果切换响应为同意切换，则向所述第一遥控器发送允许控制消息，在所述第一遥控器的控制下进行飞行；

所述第一遥控器，与所述无人机建立连接，向所述无人机发送控制请求；接收来自所述无人机的允许控制消息，对所述无人机进行控制；

所述第二遥控器，当前对所述无人机进行控制，接收来自无人机的切换协商消息，返回切换响应。

上述方案可以看出，本发明中，无人机与第一遥控器建立无线通讯连接无线通讯，接收来自第一遥控器的控制请求，向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息；无人机接收来自第二遥控器的切换响应，如果切换响应为同意切换，则向第一遥控器发送允许控制消息；无人机在第一遥控器的控制下进行飞行。本发明一改惯常的一对一控制方式，提供了两个以上的遥控器对无人机进行切换控制的方案，使实际应用更加灵活，进一步满足了需求。

附图说明

图1为本发明无人机的飞行控制方法示意性流程图；

图2为本发明从第一遥控器切换到第二遥控器的信令交互实例；

图3为本发明无人机的第一种工作模式示意图；

图4为本发明无人机的第二种工作模式示意图；

图5为本发明无人机的第三种工作模式示意图；

图6为本发明无人机的第四种工作模式示意图；

图7为本发明无人机的模式间切换示意图；

图8为本发明无人机的飞行控制系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。

现有方案中，无人机与遥控器以一对一的方式进行通信，这种方式存在很大的局限性，实际应用时不够灵活。

发明人结合实际应用情况，进行综合分析，提出了利用多个遥控器对无人机进行控制的方案，具体说明如下。

实际应用中，对于无人机经过多个相隔很远的地点的应用情景，通常采用的控制方式包括：只在无人机工作启动和工作结束阶段对其进行控制，中间过程由于距离较远而无法对其进行控制；或者，由工作人员持遥控器紧密跟随无人机。对于这类情形，导致控制操作非常不便。鉴于此，本发明突破惯常一对一进行控制的习惯处理方式，提供了多个遥控器对无人机进行接力控制的方法。参见图1，为本发明无人机的飞行控制方法示意性流程图，其包括以下步骤：

步骤101，无人机与第一遥控器建立无线通讯连接。

当前，对无人机进行控制的是第二遥控器，在后续飞行过程中，若另一遥控器需要对该无人机进行控制，先与其建立无线通讯连接，并发送控制请求。

该无线通讯连接可具体为如下连接方式：WI-FI(802.11x)、蓝牙低能量(BLE，BluetoothLowEnergy)、长期演进(LTE，LongTermEvolution)、Zigbee或红外线，等等。

步骤102，无人机接收来自第一遥控器的控制请求，向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息。

步骤103，无人机接收来自第二遥控器的切换响应，如果切换响应为同意切换，则向第一遥控器发送允许控制消息。

第二遥控器接收切换协商消息后，将展示“是否允许切换”的提示信息，使用者根据实际情况选择“是”或者“否”，并将选择结果反馈给无人机。无人机根据切换响应确定是否继续切换流程，具体地，如果切换响应为同意切换，则向第一遥控器发送允许控制消息，否则，拒绝第一遥控器的控制。

步骤104，无人机在第一遥控器的控制下进行飞行。

之后，第一遥控器便可对无人机进行控制，至此，完成了遥控切换。图2还示出了从第一遥控器切换到第二遥控器的信令交互实例。

图1的流程为第二遥控器释放控制权，切换到第一遥控器的具体方案。对于某些情形，无人机离开了第二遥控器的控制范围，按照现有方案，此阶段没有遥控器对装置进行控制，本发明提供了针对此阶段的控制方案，结合到图1流程中，具体地：步骤102所述无人机接收来自第一遥控器的控制请求之前，该方法还包括：

无人机判断当前是否有对其控制的遥控器，如果有，则执行所述向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息的步骤；否则，直接执行向第一遥控器发送允许控制消息的步骤。

遥控器除采用现有方式与无人机进行连接以外，进一步地，本发明还提供了采用无线通讯热点进行连接的方式，该无线通讯热点具体如WI-FI热点等。下面以第一遥控器与无人机之间的连接进行详细说明，具体包括：

第一遥控器检测到无线通讯热点，在本地提取保存的与该无线通讯热点标识对应的热点验证密码，将包含热点验证密码的验证请求发送给该无线通讯热点，该无线通讯热点设置在无人机上或设置在其他设备上；

该无线通讯热点提取保存的原始热点验证密码，与接收的热点验证密码进行比较，若两者一致，则允许第一遥控器的接入；

第一遥控器在该无线通讯热点形成的网络中接收无人机下发的广播信息，根据播放信息与无人机建立连接。广播信息中包含了该无人机的相关信息，如装置标识等，第一遥控器接收广播信息后，根据装置标识在本地提取保存的与装置标识对应的连接验证密码，将包含连接验证密码的验证请求发送给该无人机；该无人机提取保存的原始连接验证密码，与接收的连接验证密码进行比较，若两者一致，则与第一遥控器建立连接。

具体实施时，各遥控器中可预先保存各无线通讯热点的相关信息，如热点标识与热点验证密码之间的映射关系；还可以，预先保存各无人机的相关信息，如装置标识与连接验证密码之间的映射关系；还可以，预先保存对各无人机进行控制的鉴权密码。相应地，无人机上，也预先保存热点验证密码、连接验证密码、鉴权密码等信息。

进一步地，为了进一步提高安全性，无人机还可以对请求控制的遥控器进行鉴权，具体地：

遥控器发送给无人机的控制请求包含鉴权密码，步骤102所述无人机接收来自第一遥控器的控制请求之后，该方法还包括：

无人机提取本地保存的原始鉴权密码，与接收的鉴权密码进行比较，如果两者一致，则执行所述向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息的步骤，否则拒绝第一遥控器的控制。

本发明除了提供实现多个遥控器对无人机进行控制的方案外，还基于多个遥控器对无人机的应用场景，提供了无人机的多种工作模块，包括：

无人机周期性地进行热点检测，获知自身无线通讯热点处于打开状态，且与所有遥控器失去联系，则探测是否存在可用的遥控器，如果有，则与探测到的遥控器建立连接，接受该遥控器的控制。

上述流程中，探测是否存在可用的遥控器的实现可具体为：采用广播方式进行探测，看是否能接收到对广播消息进行相应的遥控器；所述与探测到遥控器建立连接，可具体包括：接收来自遥控器的控制请求，进行验证判断，一致后，允许连接；如果没有探测到可用的遥控器，可持续进行探测，还可以，关闭自身无线通讯热点，检测可利用的其他无线通讯热点。

前述为无人机通过自身热点进行遥控器探测的模式，下面对无人机添加到无线通讯热点进行操作的模式进行说明。

无人机周期性地进行热点检测，发现自身无线通讯热点处于关闭状态，检测是否是存在可利用的其他无线通讯热点，如果有，则与该无线通讯热点建立连接，并探测该无线通讯热点所形成的网络中是否存在可用的遥控器，如果是，则与检测出的遥控器建立连接，接受该遥控器的控制。

上述流程中，探测该无线通讯热点所形成的网络中是否存在可用的遥控器的实现可具体为：在该无线通讯热点所形成的网络中下发广播消息进行探测，看是否能接收到对广播消息进行相应的遥控器；所述与探测到遥控器建立连接，可具体包括：接收来自遥控器的控制请求，进行验证判断，一致后，允许连接；如果没有探测到可用的遥控器，可持续进行探测，还可以，打开自身无线通讯热点，进入前一种模式。

前面对无人机的工作模式进行了粗略划分及说明，下面结合图3-7进行实例阐述，这里，根据无线通讯环境的不同，划分出四种工作模式。

模式一、无人机处于受控状态，且利用自身作为无线通讯热点与遥控器通信。

在这种情况下，无人机自身作为无线通讯热点，多个遥控器工作在此无线通讯热点形成的环境中，无人机接受其中某一个遥控器的控制。该工作模式如图3所示。

模式二、无人机处于受控状态，且利用其它无线通讯热点与遥控器通信。

在这种情况下，无人机处在某个无线通讯热点形成的环境中，该无线通讯环境中可能有一个或多个遥控器，无人机接受其中某一个遥控器的控制。该工作模式如图4所示。

模式三、无人机处于自动工作状态，且自身无线通讯热点打开，等待遥控器接入。

在这种情况下，无人机未受控制，按照预定程序，处在自动工作状态，同时打开了自身的无线通讯热点，一旦有遥控器加入该无线通讯网络，则转入第一种工作模式。该工作模式如图5所示。

模式四、无人机处于自动工作状态，且自身无线通讯热点关闭，同时检测当前环境中是否存在可用的无线通讯热点。

在这种情况下，无人机未受控制，按照预定程序，处在自动工作状态。如果无人机检测到可用的无线通讯热点，则加入该无线通讯网络，然后在该网络中寻找遥控器，如果找到可用的遥控器，则转入第二种工作模式。模式四如图6所示。

在工作过程中，无人机一般首先处在第四种工作模式中，在自动工作的同时，其首先检测是否存在可利用的其它无线通讯热点，以及该无线通讯热点形成的环境中是否存在一个或者多个遥控器，如果存在，则无人机在其中一个遥控器的控制下工作，即工作在第二种工作模式。在这种情况下，未取得控制权的其它遥控器可向取得控制权的遥控器请求遥控权，从而实现接力控制。

当无人机离开这种无线通讯环境，与所有的遥控器失去联系，则可以开启自身无线通讯热点功能，形成一个无线通讯环境，进入第三种工作模式，如果有遥控器检测到这种无线通讯环境存在，并且在该无线通讯环境中没有其它遥控器正在控制无人机，则该遥控器取得控制权，如果已经有其它遥控器正在控制无人机，则该遥控器可向取得控制权的遥控器请求控制权，从而实现接力控制。此时无人机工作在第一种工作模式。

如果无人机开启自身无线通讯热点功能后，在一段时间内没有任何遥控器与其取得联系，则无人机进入第四种工作模式，关闭自身无线通讯热点功能，检测是否存在其它的有遥控器存在的无线通讯热点，如果有，则进入前述的第二种工作模式。如果在一段时间内没有检测到有遥控器存在的无线通讯热点，则重新开启自身的无线通讯热点功能，如果检测到遥控器则进入第一种工作模式。综上所述，无人机在以上四种工作模式中循环切换。无人机在各工作模式之间的转换如图7所示，图中无线通讯热点具体为WI-FI热点。

下面通过表格的方式表述前述四种工作模式。

表1各种工作模式状态以及进入和离开的条件

本发明方案的适用环境众多，举例说明：

无人机的起飞过程和降落过程相对于飞行过程较为复杂，很可能需要人为的干预控制。当无人机从地点甲在人的控制下起飞后到达地点乙，如果没有人的控制，在选择降落地点或者悬停地点的过程中可能发生意外。如果地点乙也存在一个遥控器，操作人员可以根据该地点实际情况对无人机进行控制，可以避免意外情况的发生。

此外，如果在地点乙，发现无人机有能量不足或者状态异常的情况，操作人员通过遥控器使其降落对其进行维护，给其补充增加能量以及对其进行检修，从而增强其续航时间。

具体实现时，在无人机内部保存有以下信息：

启用自身无线通讯热点所需的全部信息，其中有遥控器加入该无线通讯网络所需的密码等信息；无人机加入其它无线通讯热点时，所需的密码等信息；所有被授予控制权的遥控器的信息；等。

在遥控器内部保存有以下信息：加入无人机无线通讯热点所形成网络的密码信息；对无人机申请控制权时的加密信息；遥控器加入其它无线通讯热点所形成网络的密码信息；等。

参见图8，为本发明无人机的飞行控制系统，其特征在于，该系统包括无人机、第一遥控器和第二遥控器，所述第二遥控器为当前对无人机进行控制的遥控器；

所述无人机，与所述第一遥控器建立无线通讯连接，接收来自所述第一遥控器的控制请求，向当前对其进行控制的所述二遥控器发送切换协商消息；接收来自所述第二遥控器的切换响应，如果切换响应为同意切换，则向所述第一遥控器发送允许控制消息，在所述第一遥控器的控制下进行飞行；

所述第一遥控器，与所述无人机建立连接，向所述无人机发送控制请求；接收来自所述无人机的允许控制消息，对所述无人机进行控制；

所述第二遥控器，当前对所述无人机进行控制，接收来自无人机的切换协商消息，返回切换响应。

较佳地，所述无人机包括连接建立模块和切换模块；

所述连接建立模块，与所述第一遥控器建立无线通讯连接；

所述切换模块，接收来自所述第一遥控器的控制请求，向当前对其进行控制的所述二遥控器发送切换协商消息；接收来自所述第二遥控器的切换响应，如果切换响应为同意切换，则向所述第一遥控器发送允许控制消息，在所述第一遥控器的控制下进行飞行。

较佳地，所述切换模块在接收来自第一遥控器的控制请求之前，还判断当前是否有对其控制的遥控器，如果有，则向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息；否则，直接向第一遥控器发送允许控制消息。

较佳地，该系统还包括无线通讯热点；

所述第一遥控器，检测到无线通讯热点，在本地提取保存的与该无线通讯热点标识对应的热点验证密码，将包含热点验证密码的验证请求发送给该无线通讯热点，该无线通讯热点设置在无人机上或设置在其他设备上；

所述无线通讯热点，提取保存的原始热点验证密码，与接收的热点验证密码进行比较，若两者一致，则允许第一遥控器的接入；

所述第一遥控器，在所述无线通讯热点形成的网络中接收无人机下发的广播信息，根据播放信息与无人机建立连接。

较佳地，所述切换模块，接收来自第一遥控器的控制请求之后，还提取本地保存的原始鉴权密码，与接收的鉴权密码进行比较，如果两者一致，则向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息，否则拒绝第一遥控器的控制。

较佳地，所述无人机包括第一探测模块，周期性地进行热点检测，获知自身无线通讯热点处于打开状态，且与所有遥控器失去联系，则探测是否存在可用的遥控器，如果有，则与探测到的遥控器建立连接，接受该遥控器的控制。

较佳地，所述第二探测模块，周期性地进行热点检测，发现自身无线通讯热点处于关闭状态，检测是否是存在可利用的其他无线通讯热点，如果有，则与该无线通讯热点建立连接，并探测该无线通讯热点所形成的网络中是否存在可用的遥控器，如果是，则与检测出的遥控器建立连接，接受该遥控器的控制。

本发明涉及的无线通讯连接包括可在短距离范围内进行无线连接的多种实现方式，能具有该功能的替换方式都在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种无人机的飞行控制方法，其特征在于，该方法包括：

无人机与第一遥控器建立无线通讯连接；

无人机接收来自第一遥控器的控制请求，向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息；

无人机接收来自第二遥控器的切换响应，如果切换响应为同意切换，则向第一遥控器发送允许控制消息；

无人机在第一遥控器的控制下进行飞行。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机接收来自第一遥控器的控制请求之前，该方法还包括：

无人机判断当前是否有对其控制的遥控器，如果有，则执行所述向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息的步骤；否则，直接执行所述向第一遥控器发送允许控制消息的步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机与第一遥控器建立无线通讯连接包括：

第一遥控器检测到无线通讯热点，在本地提取保存的与该无线通讯热点标识对应的热点验证密码，将包含热点验证密码的验证请求发送给该无线通讯热点，该无线通讯热点设置在无人机上或设置在其他设备上；

该无线通讯热点提取保存的原始热点验证密码，与接收的热点验证密码进行比较，若两者一致，则允许第一遥控器的接入；

第一遥控器在该无线通讯热点形成的网络中接收无人机下发的广播信息，根据播放信息与无人机建立连接。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制请求包含鉴权密码，所述无人机接收来自第一遥控器的控制请求之后，该方法还包括：

无人机提取本地保存的原始鉴权密码，与接收的鉴权密码进行比较，如果两者一致，则执行所述向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息的步骤，否则拒绝第一遥控器的控制。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：无人机周期性地进行热点检测，获知自身无线通讯热点处于打开状态，且与所有遥控器失去联系，则探测是否存在可用的遥控器，如果有，则与探测到的遥控器建立连接，接受该遥控器的控制。

6.如权利要求5所述的方法，其其特征在于，如果无人机没有探测到可用的遥控器，则关闭自身无线通讯热点，检测可利用的其他无线通讯热点。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：无人机周期性地进行热点检测，发现自身无线通讯热点处于关闭状态，检测是否是存在可利用的其他无线通讯热点，如果有，则与该无线通讯热点建立连接，并探测该无线通讯热点所形成的网络中是否存在可用的遥控器，如果是，则与检测出的遥控器建立连接，接受该遥控器的控制。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，如果无人机在该无线通讯热点所形成的网络中没有探测到遥控器，则打开自身无线通讯热点。

9.一种无人机的飞行控制系统，其特征在于，该系统包括无人机、第一遥控器和第二遥控器，所述第二遥控器为当前对无人机进行控制的遥控器；

所述无人机，与所述第一遥控器建立无线通讯连接，接收来自所述第一遥控器的控制请求，向当前对其进行控制的所述二遥控器发送切换协商消息；接收来自所述第二遥控器的切换响应，如果切换响应为同意切换，则向所述第一遥控器发送允许控制消息，在所述第一遥控器的控制下进行飞行；

所述第一遥控器，与所述无人机建立连接，向所述无人机发送控制请求；接收来自所述无人机的允许控制消息，对所述无人机进行控制；

所述第二遥控器，当前对所述无人机进行控制，接收来自无人机的切换协商消息，返回切换响应。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述无人机包括连接建立模块和切换模块；

所述连接建立模块，与所述第一遥控器建立无线通讯连接；

所述切换模块，接收来自所述第一遥控器的控制请求，向当前对其进行控制的所述二遥控器发送切换协商消息；接收来自所述第二遥控器的切换响应，如果切换响应为同意切换，则向所述第一遥控器发送允许控制消息，在所述第一遥控器的控制下进行飞行。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述切换模块在接收来自第一遥控器的控制请求之前，还判断当前是否有对其控制的遥控器，如果有，则向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息；否则，直接向第一遥控器发送允许控制消息。

12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，该系统还包括无线通讯热点；

所述第一遥控器，检测到无线通讯热点，在本地提取保存的与所述无线通讯热点标识对应的热点验证密码，将包含热点验证密码的验证请求发送给所述无线通讯热点，所述无线通讯热点设置在无人机上或设置在其他设备上；

所述无线通讯热点，提取保存的原始热点验证密码，与接收的热点验证密码进行比较，若两者一致，则允许第一遥控器的接入；

所述第一遥控器，在所述无线通讯热点形成的网络中接收无人机下发的广播信息，根据播放信息与无人机建立连接。

13.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述切换模块，接收来自第一遥控器的控制请求之后，还提取本地保存的原始鉴权密码，与接收的鉴权密码进行比较，如果两者一致，则向当前对其进行控制的第二遥控器发送切换协商消息，否则拒绝第一遥控器的控制。

14.如权利要求9至13中任一项所述的系统，其特征在于，所述无人机包括第一探测模块，周期性地进行热点检测，获知自身无线通讯热点处于打开状态，且与所有遥控器失去联系，则探测是否存在可用的遥控器，如果有，则与探测到的遥控器建立连接，接受该遥控器的控制。

15.如权利要求9至13中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二探测模块，周期性地进行热点检测，发现自身无线通讯热点处于关闭状态，检测是否是存在可利用的其他无线通讯热点，如果有，则与该无线通讯热点建立连接，并探测该无线通讯热点所形成的网络中是否存在可用的遥控器，如果是，则与检测出的遥控器建立连接，接受该遥控器的控制。