CN105334863A - 一种多控制端的无人机及其控制台和控制切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多控制端的无人机及其控制台和控制切换方法，属于无人机领域。该无人机包括第一发射器和第一接收器以及飞控板，所述控制台至少为两个，还包括用于实时检测无人机与控制台的通信状态的通信监测器，其中，第一接收器分别与飞控板和通信监测器电连接，第一接收器根据通信状态选择接收符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令，并将飞行控制指令输入至飞控台。本发明可以将该无人机的飞行控制权切换转移至另一预先设置的授权控制台(例如备用控制台或者接力控制台)，这样，即使无人机当前耦接的控制台发生故障，也能有效的确保对该无人机的控制；另一方面，也可以通过这种飞行控制权的接力控制，扩大无人机的飞行活动范围。

Description

一种多控制端的无人机及其控制台和控制切换方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种多控制端的无人机及其控制台和控制切换方法。

背景技术

当前最为热门的多旋翼式无人机的典型操控方式，是由一位飞手通过控制台，利用无线通信方式，对多旋翼式无人机发出控制指令，而无人机则根据来自控制台的控制指令飞行。一般而言，某一台无人机的遥控设备都是固定的，例如：一台无人机固定配备有一个遥控器，用户只能通过配备的遥控器遥控对应的无人机。

例如，中国专利文献申请号201310061550.X中公开了一种无人机地面站，包括无线传输模块和计算机控制平台，操控员通过计算机控制平台，无线传输模块发出响应指令信号控制无人机；无人机通过无线传输模块实时将状态信息传给计算机控制平台，计算机控制平台实时显示无人机飞行状态参数以及其在导航图的位置状态。

再例如，申请号201410829167.9的专利文献公开了一种基于无线通讯的远程无人机控制系统及其控制方法，其系统包括无人机组和远程控制中心。所述无人机组包括若干架无人机，所述每架无人机包括第二通讯模块和驱动模块；所述远程控制中心包括第一无线通讯模块、任务分配模块、信号处理模块和初始化模块。无人机设置有电子识别模块，并以无人机机身编号唯一编号，每台无人机包括定位模块和导航模块，所述远程控制中心包括人机交互模块。

在如上所述的控制方式下，可能存在如下两种情况：

其一，由于控制台端的故障，导致控制台的控制指令信号丢失，无人机失去了控制，而转让自动飞行或者空中悬停状态，此时，这种无控制下的无人机飞行，增加了无人机发生事故的风险；

其二，由于使用控制台的用户水平不一，尤其是新手可能在使用控制台的过程中间，屡屡发出不适当的控制指令，使得被控制的无人机进入了飞行危险区域或者飞行危险状态。

上述两种情况的共性在于，无人机陷入了困境，而进入这种困境的原因来自于控制台因某种事故导致无法给出控制指令，或者控制台给出的不当控制指令，最严重的时候甚至可能导致该无人机坠机。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种多控制端的无人机及其控制台和控制切换方法，解决上述技术问题，就是当无人机陷入困境时，给无人机及时提供正确的飞行控制指令，帮助无人机规避飞行风险；或者，扩大该无人机的活动范围，完成飞行任务。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种多控制端的无人机，包括用于与地面的控制台实现双向通信功能的第一发射器和第一接收器以及用于控制所述无人机飞行的飞控板，所述控制台至少为两个，还包括用于实时检测所述无人机与控制台的通信状态的通信监测器，其中，所述第一接收器分别与所述飞控板和所述通信监测器电连接，所述第一接收器根据所述通信状态选择接收符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令，并将所述飞行控制指令输入至所述飞控台。

进一步的，所述通信监测器实时检测所述无人机与当前耦接的控制台的通信是连接还是断开状态，当处于断开状态时，所述第一接收器从当前耦接的控制台切换接收另一符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令。

进一步的，所述通信监测器包括飞行控制指令预判单元，其适用于对所述第一接收器接收的当前耦接的控制台发送的飞行控制指令进行预判，当所述飞行控制指令不当或者不清晰时，所述第一接收器从当前耦接的控制台切换接收另一符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令。

进一步的，所述通信监测器包括信号强度检测单元，其适用于实时检测所述无人机处于当前位置的符合预设条件的所述控制台的信号强度，所述第一接收器根据所述信号强度从当前耦接的控制台切换接收另一符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令。

进一步的，所述通信监测器包括指令比较单元和存储预设指令的存储单元，所述指令比较单元分别与所述第一接收器和所述存储单元连接，其适用于将所述第一接收器接收的指令与所述预设指令进行比较，当所述第一接收器接收到的指令与所述预设指令一致时，所述第一接收器从当前耦接的控制台切换接收另一符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令。

根据本发明的另一个方面，提供了一种控制台，包括用于与无人机实现双向通信功能的第二发射器和第二接收器，所述控制台至少为两个且各控制台符合预设条件，并且根据与所述无人机的通信状态选择与所述无人机耦接的控制台，当前耦接的控制台通过所述第二发射器向所述无人机发送飞行控制指令。

进一步的，还包括通断模块，所述通断模块与所述第二发射器电连接，其适用于控制所述控制台与所述无人机之间的通信连接和断开。

进一步的，还包括控制切换模块，所述控制切换模块与所述第二发射器电连接，其适用于输入预设指令，并通过所述第二发射器将所述预设指令发送至所述无人机，所述无人机根据所述预设指令切换至相应的控制台。

根据本发明的再一个方面，提供了无人机的控制切换方法，包括以下步骤：

实时检测所述无人机与地面的至少两个控制台的通信状态；

根据所述通信状态选择符合预设条件的控制台与所述无人机耦接；

接收当前耦接的控制台发送的飞行控制指令；

根据所述飞行控制指令控制所述无人机的飞行。

进一步的，所述通信状态包括以下情形中的任意一种或者任意组合：

所述无人机与当前耦接的控制台之间的连接或断开状态；

所述飞行控制指令不当或者不清晰；

所述无人机与控制台之间的信号强度。

本发明公开了一种多控制端的无人机及其控制台和控制切换方法，通过检测当前耦接的控制台与无人机之间的通信状态，可以将该无人机的飞行控制权切换转移至另一预先设置的授权控制台(例如备用控制台或者接力控制台)，这样，即使无人机当前耦接的控制台发生故障，也能有效的确保对该无人机的控制；另一方面，也可以通过这种飞行控制权的接力控制，扩大无人机的飞行活动范围。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例一的多控制端的无人机及其控制台结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例二的多控制端的无人机及其控制台结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例三的多控制端的无人机及其控制台结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例四的无人机的控制切换方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词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准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

无人飞行器简称“无人机”，英文缩写为“UAV(unmannedaerialvehicle)”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。近年来，随着传感器工艺的提高、微处理器技术的进步、动力装置的改善以及电池续航能力的增加，使其在军事、民用方面的用途不断高速拓展，无人机市场具有广阔前景。

本发明实施例中优选的无人机为多旋翼无人飞行器(或称为多旋翼飞行器)，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六的无人飞行器。

本发明技术方案采用的无人机主要是指小、微型多旋翼无人飞行器，这种无人飞行器体积小、成本低、飞行稳定性较好，飞行成本低等。本发明使用的飞行器，典型的以四轴多旋翼飞行器为代表。

实施例一、一种多控制端的无人机及其控制台。

图1为本发明实施例一的多控制端的无人机及其控制台结构示意图，本发明实施例将结合图1进行具体说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种多控制端的无人机100及其控制台101。

本发明实施例公开了一种多控制端的无人机100，包括用于与地面的控制台101实现双向通信功能的第一发射器102和第一接收器104以及用于控制所述无人机飞行的飞控板105，所述控制台101至少为两个，还包括用于实时检测所述无人机100与控制台101的通信状态的通信监测器103，其中，所述第一接收器104分别与所述飞控板105和所述通信监测器103电连接，所述第一接收器104根据所述通信状态选择接收符合预设条件的控制台101发送的飞行控制指令，并将所述飞行控制指令输入至所述飞控台105。

本发明实施例中优选的，所述通信监测器103包括飞行控制指令预判单元，其适用于对所述第一接收器104接收的当前耦接的控制台101发送的飞行控制指令进行预判，当所述飞行控制指令不当或者不清晰时，所述第一接收器104从当前耦接的控制台101切换接收另一符合预设条件的控制台101发送的飞行控制指令。

本发明实施例中优选的，所述通信监测器103包括信号强度检测单元，其适用于实时检测所述无人机100处于当前位置的符合预设条件的所述控制台101的信号强度，所述第一接收器104根据所述信号强度从当前耦接的控制台101切换接收另一符合预设条件的控制台101发送的飞行控制指令。

本发明实施例中优选的，所述通信监测器103包括指令比较单元和存储预设指令的存储单元，所述指令比较单元分别与所述第一接收器104和所述存储单元连接，其适用于将所述第一接收器104接收的指令与所述预设指令进行比较，当所述第一接收器104接收到的指令与所述预设指令一致时，所述第一接收器104从当前耦接的控制台101切换接收另一符合预设条件的控制台101发送的飞行控制指令。这样，不管属于上述或者未指明的任何情况，均可以通过向所述无人机100发送一条预设指令将飞行控制权进行转移，所述预设指令可以由下述的主控制台或者服务器甚至备用控制台发出，即时存在本发明实施例中所未例举的其他情况，也可以将飞行控制权转移给其希望授权的用户。

本发明实施例中优选的，所述通信监测器103实时检测所述无人机100与当前耦接的控制台101的通信是连接还是断开状态，当处于断开状态时，所述第一接收器104从当前耦接的控制台101切换接收另一符合预设条件的控制台101发送的飞行控制指令。

本发明实施例还公开了一种控制台101，包括用于与无人机100实现双向通信功能的第二发射器和第二接收器，所述控制台至少为两个且各控制台101符合预设条件，并且根据与所述无人机100的通信状态选择与所述无人机100耦接的控制台101，当前耦接的控制台101通过所述第二发射器向所述无人机100发送飞行控制指令。所述第二发射器和第二接收器可与至少一个无人机建立通讯连接相互传输数据，例如向该无人机传送操控指令、接收无人机发送的飞行状态及图像等。

本发明实施例中优选的，所述控制台101还包括通断模块，所述通断模块与所述第二发射器电连接，其适用于控制所述控制台与所述无人机100之间的通信连接和断开。优选的，所述通断模块为可控开关。优选的，所述可控开关为电磁阀。其他的实施例中，所述电磁阀还可以是接触器、电子开关等其它的可控开关。

本发明实施例中优选的，所述控制台101还包括控制切换模块，所述控制切换模块与所述第二发射器电连接，其适用于输入预设指令，并通过所述第二发射器将所述预设指令发送至所述无人机100，所述无人机100根据所述预设指令切换至相应的控制台101。

本发明实施例还公开了一种无人机的多控制端系统，包括上述的无人机和控制台。

本发明实施例中优选的，所述系统还包括服务器，所述服务器用于控制和监控整个无人机和所有相关的控制台的全部操作，所述服务器通过链路通信站接收所述无人机发送的遥测数据并定时向其发送部分遥控指令，对所述无人机的飞行控制是通过控制台即无线遥控器来实现的。

具体的，当所述无人机上电启动遥控模式，使所述无人机按照接收到的所述飞行控制指令飞行；所述无人机不断检测自身的通信状态，判断其通信是否出现问题。

本发明实施例中优选的，所述控制台是一个广泛的概念，可以是飞手可以手持的无线遥控器、移动设备(智能手机或平板电脑等)，还可以是某次飞行活动的主办方设置的服务器或者地面站计算机。在某些实施例中，最初与所述无人机耦接的控制台(这里“耦接”的意思是该控制台向所述无人机发送飞行控制指令，并且所述无人机接收所述飞行控制指令，并根据所述飞行控制指令控制其飞行)称为主控制台或者第一控制台，而符合预设条件的其他控制台称为备用控制台或者接力控制台或者第二控制台直至第N控制台，所述备用控制台或者接力控制台的数量可以是任意的，在此不对其做出限定，可以根据具体的应用场合进行选择。

本发明实施例中优选的，这里所述预设条件可以是如下中的任意一种或者其任意组合：

所述无人机在启动时，完成与控制台(包括当前耦接的控制台和备用控制台或者接力控制台)的对码，经过通信握手之后，所述无人机能够受到所述控制台给出的飞行控制指令的控制，只是在无人机受到所述当前耦接的控制台的飞行控制指令控制期间，所述无人机屏蔽掉所述备用控制台或者接力控制台所给出的任何飞行控制指令，仅保持与所述备用控制台或者接力控制台之间的授权控制连接；

或者，所述当前耦接的控制台或者服务器包括一授权产生模块和授权控制连接模块，所述授权产生模块产生一授权控制验证码，通过其上的通讯装置(例如第二接收器和第二发射器或者位于所述服务器上的通讯模块)发送所述授权控制验证码至所有选择为备用控制台或者接力控制台，并且在所述无人机的存储单元中存储该授权控制验证码，所述授权控制连接模块是为根据所述授权控制验证码与所述无人机建立授权控制连接。例如为“1号”无人机选定一备用控制台或者待接力控制台如B0001A，则产生一授权控制验证码如Y1234a给该控制台B0001A，该控制台通过该授权控制验证码Y1234a与“1号”无人机建立授权控制操作；

或者，所述服务器包括授权产生模块，该授权产生模块用于产生所述无人机的授权控制台的授权选择指令(这里的授权控制台包括主控制台和备用控制台或接力控制台)，具体为提供一授权选择界面，该授权选择界面显示对应无人机供选择的授权控制台，根据用户选择操作产生该包含有授权控制台的授权选择指令。例如：所述服务器包括有一登录模块，当一用户登录后，显示可选的控制台标识，选择其中一个控制台标识，即将该控制台加为该无人机的授权控制台。例如，显示的可选控制台标识有控制台1号、控制台2号等，用户选择控制台1号，那该控制台1号就被加为该无人机的授权控制台。

在本发明的另一实施例中，所述系统还存储有至少一控制设置资料，每一控制设置资料定义有无人机于某一预设地址或预设时间对应的授权控制台，所述授权产生模块是为无人机位于某一预设地址或当前时间为预设时间时，选取控制设置资料中对应的授权控制台为主控制台和备用控制台或接力控制台，产生该授权选择指令。该控制设置资料是由所述系统的主控连接模块提供一设置界面，所述服务器的用户设置该控制设置资料。

本发明实施例中优选的，所述授权控制连接模块用于开启控制台的授权控制功能，建立授权控制台与相应无人机的授权控制连接。

本发明实施例中优选的，所述控制台或者服务器包括主控连接模块。

当所述主控连接模块位于所述服务器上，则所述服务器首先将控制识别码发送至所述当前耦接的控制台和所述无人机，从而建立所述当前耦接的控制台与所述无人机之间的主控连接，当所述服务器通过其监控发现所述当前耦接的控制台发生通信故障或者所述无人机接收到不当指令或者不清晰指令时或者收到所述控制台主动发出的控制切换指令时，所述服务器立即将所述控制识别码发送至另一符合预设条件的备用控制台或者接力控制台，并切断所述当前耦接的控制台与所述无人机之间的主控连接。

当所述主控连接模块位于所述当前耦接的控制台上，用于将控制识别码发送相应的无人机，就可以建立该控制台与所述无人机之间的主控连接(即该控制台为当前耦接的无人机)，屏蔽掉其它符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令，所述当前耦接的控制台的飞手可以根据具体情况(例如，该当前耦接的控制台发生故障或者飞手遇到无法操控的问题时)主动将该控制识别码发送至其选择的另一符合预设条件的控制台，该符合预设条件的控制台通过所述控制识别码立即建立与所述无人机之间的主控连接，即将飞行控制权从所述当前耦接的控制台切换至另一备用控制台或者接力控制台。

当所述主控连接模块位于所述备用控制台或者接力控制台时，所述备用控制台或者接力控制台的飞手发现所述当前耦接的控制台与所述无人机之间出现通信故障或者所述无人机接收到不当指令或者不清晰指令时，其可以通过所述主控连接模块发送控制识别码立即建立所述备用控制台或者接力控制台与所述无人机之间的主控连接。

本发明实施例中优选的，所述控制台与所述无人机建立主控连接的方式很多，为现有技术，例如所述无人机的机身上或包装盒、说明书中标记有该无人机的唯一标识及通讯连接方式，包装盒、说明书标记有控制识别码，同时无人机的存储单元中存储有控制识别码。在首次建立连接时，在所述主控连接模块所提供的用户界面输入(包括通过二维码扫描的方式)唯一标识及通讯连接方式，并输入控制识别码，该控制识别码通过通讯装置根据无人机的通讯连接方式发送给所述无人机，无人机根据存储单元中存储的控制识别码进行验证后建立所述主控连接模块与无人机的主控连接，所述当前耦接的控制台的飞手或者服务器的用户可录入各控制台用户的资讯，例如用户名、密码等，并维护该无人机的基本资讯，例如无人机的标识别称。该无人机的标识别称、通讯连接方式甚至是唯一标识及飞手的用户名、甚至是密码等会发生给服务器进行存储。而后，飞手或者用户只需通过用户名、密码登录主控连接模块，即可建立与所述无人机的主控连接。

本发明实施例中优选的，所述当前耦接的控制台以无线遥控器为例进行说明，该无线遥控器可以飞行控制摇杆和系统设置按键，所述飞行控制摇杆用来对所述无人机的飞行进行控制，产生所述飞行控制指令，所述系统设置按键用来完成对所述控制台的基本设置。优选的，所述当前耦接的控制台还可以包括显示模块，例如电容触摸屏，可以完成对系统界面的显示，通过滑动或者点击对系统界面进行缩放和输入控制指令。

本发明实施例中优选的，所述第一接收器104通过无线链路接收遥控指令，所述第一发射器102通过无线链路发送遥测数据到地面的控制台，实现所述无人机与所述控制台的数据交互。

本发明实施例中优选的，所述飞控板包括第一表面以及与第一表面相背的第二表面。所述飞控板成矩形，所述第一表面上包括飞控芯片、摄像机接口、图传接口以及电池接口，所述第二表面至少包括多个电调元件。

本发明实施例中优选的，所述摄像机接口与所述电池接口分设在所述第一表面的两个端部位置，所述飞控芯片设置在所述摄像机接口与所述电池接口之间，所述图传接口设置在所述飞控芯片与所述电池接口之间。所述电调元件分别与一个马达连接。可以理解的是，所述飞控芯片、摄像机接口、图传接口、电池接口可以更换为其它实际所需接口，而且所述飞控板上还可根据实际需要，增加或减少其它接口或功能模块。

作为一种可选的实施方式，以所述控制台为无线遥控器为例，飞手可以通过无线遥控器的开关、按键等来触发无线遥控器发送飞行控制指令；或者，在无线遥控器具备触摸屏控制功能时，飞手也可以通过无线遥控器的触摸屏来触发无线遥控器发送飞行控制指令，本发明不作限定。

作为一种可选的实施方式，本发明可以接收无线遥控器以2.4G开放频段发送的飞行控制指令，或者，也可以接收无线遥控器以其它约定频段发送的飞行控制指令，本发明不作限定。

具体的，所述通断模块可以为无线遥控器上对应的ON和OFF按键，当飞手在无线遥控器上的ON与OFF这两个状态按键上分别按下时，即分别会导致所述控制台与所述无人机之间的通信连接和通信断开。

本发明实施例中优选的，所述预设指令可以是数字1、2、3直至N，当所述当前耦接的控制台的飞手在所述控制切换模块输入数字1时，所述无人机的飞行控制权从所述当前耦接的控制台(假设为第一控制台)切换至第二控制台，同理，当所述当前耦接的控制台的飞手在所述控制切换模块输入数字N时，所述无人机的飞行控制权从所述当前耦接的控制台(假设为第一控制台)切换至第N控制台，以此类推，所述当前耦接的飞手可以主动选择将飞行控制权转移至相应的另一符合预设条件的控制台。

本发明实施例中优选的，当只存在两个符合预设条件的控制台时(假设为主控制台和备用控制台)，所述控制切换模块还可以共用上述通断模块的ON和OFF按键，例如，当飞手在无线遥控器上的ON与OFF按键这两个状态快速来回切换三下时，无线遥控器会发送所述预设指令给无人机，并将所述预设指令传输给所述无人机的飞控板，以使所述飞控板按照所述预设指令的指示将所述无人机的飞行控制权从所述主控制台切换至所述备用控制台。

本发明实施例中优选的，所述控制台还包括操控模块，用于提供操控界面供飞手进行主控操作和/或授权控制操作，产生相应的飞行控制指令，并通过所述第二发射器发送给所述无人机。优选的，所述操控模块包括一授权选择界面，所述授权选择界面显示所述无人机供选择的备用控制台或者接力控制台，根据选择操作产生所述无人机的飞行控制权切换的建立主控连接的控制台。

本发明实施例中优选的，所述无人机还包括机体，所述机体由碳纤维材料制成，在满足较高使用强度和刚度的前提下，可大幅减轻机体的重量，从而降低多旋翼式无人机的动力需求以及提高多旋翼式无人机的机动性。当然，在本发明的其他实施例中，机体还可以由塑料或者其他任意使用的材料制成。所述机体上设有多个相对于所述机体中的对称平面呈对称分布的所述机翼，所述机翼包括浆臂，每一个浆臂远离所述机体的一端设有桨叶组件，所述桨叶组件包括安装在所述浆臂上的电机和连接在所述电机的输出轴上的桨叶，每一片桨叶的旋转轴线均位于同一圆柱面上。

本发明实施例中优选的，所述式无人机的电能由各种高能电池提供，包括：太阳能、蓄电池和燃料电池。其中以锂电池为代表的蓄电池供电方式是目前应用最广泛的一种。

本发明实施例中优选的，所述无人机还包括导航定位装置。进一步的，所述导航定位装置为GPS或者北斗卫星定位装置，其用于感应无人飞行器在立体空间的经纬度信息，并发送给所述飞控板。

本发明实施例公开了一种多控制端的无人机及其控制台，通过检测当前耦接的控制台与无人机之间的通信状态，可以将该无人机的飞行控制权切换转移至另一预先设置的授权控制台(例如备用控制台或者接力控制台)，这样，即使无人机当前耦接的控制台发生故障，也能有效的确保对该无人机的控制；另一方面，也可以通过这种飞行控制权的接力控制，扩大无人机的飞行活动范围。

实施例二、一种多控制端的无人机及其控制台。

图2为本发明实施例2的多控制端的无人机及其控制台结构示意图，本发明实施例将结合图2进行具体说明。

如图2所示，本发明实施例提供了一种多控制端的无人机及其控制台，包括无人机201、主控制台202和备用控制台203。

本发明实施例公开了一种多控制端的无人机201，包括用于与地面的控制台(主控制台202和备用控制台203)实现双向通信功能的第一发射器和第一接收器以及用于控制所述无人机201飞行的飞控板，所述控制台至少为两个(本发明实施例中以主控制台202和备用控制台203两个进行说明，可以理解的是，所述备用控制台的数量可以为任意多个)，还包括用于实时检测所述无人机201与主控制台202的通信状态的通信监测器，其中，所述第一接收器分别与所述飞控板和所述通信监测器电连接，所述第一接收器根据所述通信状态选择接收符合预设条件的备用控制台203发送的飞行控制指令，并将所述飞行控制指令输入至所述飞控台。

本发明实施例中，一台无人机，尤其是多旋翼式无人机对应一个主控制台和一个预先设置的备用控制台(或称为控制器)，当所述主控制台发生故障时，如：通信障碍、断电等，则无人机自动连接到另一个预先设置的备用控制台，而不是完全丢失控制信号。

本发明实施例针对主控制台通信故障问题，采取备用控制台备份、并且主控制台和备用控制台的飞行控制权切换机制。

具体的，所述主控制台和备用控制台的飞行控制权切换机制：

所述无人机在启动时，在完成与所述主控制台之间的对码和通信连接时，同时还完成与所述备用控制台之间的对码和通信连接，经过通信握手后，所述无人机能够受到所述主控制台给出的飞行控制指令的控制。只是在无人机受到所述主控制台的飞行指令控制期间，所述无人机屏蔽掉所述备用控制台所给出的任何飞行控制指令，仅保持与所述备用控制台之间的授权。

当所述主控制台在一段预设时间内没有给出任何飞行指令和/或无人机丢失了与所述主控制台之间的通信连接和/或所述主控制台主动给出了切断通信的指令，此时，所述无人机首先验证与所述备用控制台之间的通信情况，然后直接将飞行控制权转移到所述备用控制台，换句话说，无人机只要迅速解除对于备用控制台的控制指令屏蔽即可。

本发明实施例中优选的，所述通信监测器以心跳指令形式来验证所述无人机与所述主控制台之间的连接，也就是所述主控制台每隔一定时间向所述无人机发出一个并不代表任何具体飞行动作的指令，所述无人机接收到该指令后，向所述主控制台返回一个指令，从而验证并确保双方处于通信畅通的状态下。

通过这样的方式，极大降低了飞行风险。对于第一飞手经验不丰富或者主控制台可能存在机械、电子故障等众多不可预知的风险情形而言，增加了一个备用控制台作为应急备用的控制中枢，能够有效降低无人机的坠机风险。

而另一方面，当所述无人机当前所耦接的所述主控制台给出的控制指令不当或者控制指令不清晰时，也能有效的替换发出正确的控制指令的备用控制台。

在上述发明实施例的基础上，当无人机当前的操控者出现了无法有效操控无人机的情形时，能够简单快捷的直接将当前飞行控制权转换给预先设置好的备用控制台，由备用控制台的操控者来接手无人机的操控。

本发明实施例中优选的，所述的备用控制台，可以是地面控制计算机或者主办方控制装置等。

这种情况对于很多场合，都有较高的应用价值：

例如，在无人机飞行比赛的场合，当经验不丰富的飞手因为误操作导致无人机即将失控的时候，经验丰富的飞手能够经由上述系统及时接管对于该无人机的飞行控制权，并通过其丰富的操作经验，及时纠正无人机的飞行状态，避免产生危险。

整个控制过程中，只采用一个频段对无人机进行控制，能够提高无人机的安全性。

本发明实施例中优选的，所述飞控板能够通过中央处理器(CPU)和/或协处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、特定用途基础电路(ASIC)以及嵌入式微处理器(ARM)实现。

本发明实施例中优选的，所述飞控板可以包括一个或多个可编程处理器和存储器，所述存储器为非易失性计算机可读介质。所述处理器可以与非易失性计算机可读介质连接。所述非易失性计算机可读介质可以包括一个或多个存储单元(例如可移动介质或外部存储器，如SD卡或随机存储器)。所述非易失性计算机可读介质的存储单元可以存储代码及/或程序指令。所述处理器执行该代码及/或程序指令，以执行本说明书描述的实施例。

本发明实施例公开了一种多控制端的无人机及其控制台，通过采用一台无人机存在主控制台和备用控制台这样的规避飞行风险的机制，当所述主控制台发生故障时，如：通信障碍、断电等，则无人机自动连接到另一个预先设置的备用控制台，这样即使无人机所对应的主控制台发生故障，也能有效的确保对该无人机的控制。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

实施例三、一种多控制端的无人机及其控制台。

图3为本发明实施例三的多控制端的无人机及其控制台结构示意图，本发明实施例将结合图3进行具体说明。

如图3所示，本发明实施例提供了一种多控制端的无人机及其控制台，包括无人机301、第一控制台302、第二控制台303、第三控制台304，假设与所述无人机301当前耦接的控制台为所述第一控制台302，所述第二控制台303和第三控制台304为接力控制台，图示中，虽然仅画出了三个控制台用于示例性说明，但实际上，所述控制台的数量是任意的，可以根据控制范围的大小或航拍面积的大小确定。

本发明实施例公开了一种多控制端的无人机301，包括用于与地面的控制台(第一控制台302、第二控制台303和第三控制台304)实现双向通信功能的第一发射器和第一接收器以及用于控制所述无人机飞行的飞控板，所述控制台图示中以三个为例进行说明，还包括用于实时检测所述无人机301与所述第一控制台302、第二控制台303和第三控制台304的通信状态的通信监测器，其中，所述第一接收器分别与所述飞控板和所述通信监测器电连接，所述第一接收器根据所述通信状态选择接收符合预设条件的控制台(第二控制台303或第三控制台304)发送的飞行控制指令，并将所述飞行控制指令输入至所述飞控台。

本发明实施例中优选的，所述通信监测器包括信号强度检测单元，其适用于实时检测所述无人机301处于当前位置的符合预设条件的所述控制台的信号强度，所述第一接收器根据所述信号强度从当前耦接的控制台(第一控制台301)切换接收另一符合预设条件的控制台(第二控制台303或第三控制台304)发送的飞行控制指令。

本发明实施例解决的是两个以上控制台接力的问题，本方案中采用第一控制台、第二控制台、直至第N控制台的飞行控制权切换机制。

具体的，多个控制台对应一台无人机情况下的飞行控制权切换机制：

上述发明实施例主要是针对一台无人机存在主控制台和备用控制台这样的规避飞行风险的机制。实际上，利用多控制台轮转控制一台无人机的思路，还能实现更多用途。

例如，当前多旋翼式无人机主要是在视距范围内操作，即使飞手的操作经验非常丰富，但是一般也很难实现飞手跟着无人机一块儿移动，来调整无人机的飞行范围。换句话说，无人机一般也就是在飞手周围800米范围内活动比较常见。但是，实际上无人机的活动能力是远超过这个范围的，所以，这种情况下，控制台不能便捷的移动，这一点限制了无人机的活动范围。

如图所示，如果设置与一台无人机对应的第一、第二、第三等三个控制台，那么通过在三个控制台的三个控制区域内及时进行飞行控制权切换，就能很方便的将无人机的活动范围扩大到原来的将近3倍。

本发明实施例中优选的，所述飞行控制权的切换可以是飞手之间进行主动的授权转让，比如首先由1号飞手操纵所述无人机，当发现所述无人机已经接近3号飞手的控制范围、并且接下来还将在其控制范围内完成飞行任务，此时由1号飞手决定将飞行控制权转给3号飞手。

本发明实施例中优选的，所述飞行控制权的切换还可以是无人机根据来自各个控制台的信号强度来自动切换，比如，当无人机在1号区域内，自动激活1号控制台的飞行控制权；而当该无人机飞行错区，并即将进入3号区域时，该无人机判断到3号区域内3号控制台的信号强度大大增强，则将飞行控制权自动切换到3号飞手之下。由于同时能够控制无人机的飞行指令仅只有一路，因此，并不会出现控制指令冲突的情况，而各个飞手只用专心于无人机的操纵，无需另行担忧转移飞行控制权的时机问题，对于高衔接度要求的飞行任务来说，更加有效率。

本发明实施例中优选的，可以主要基于现在常见的2.4GHz无线网络环境，进行简单的改造就能实现一对多的信号耦合，不需要利用移动通信环境下，复杂的设备验证与信号处理过程，只需要通过一台无人机与多个控制台之间进行了充分授权验证和权限切换，那么在控制台位于不同地段时，即可极大扩充无人机的活动范围。

另外，当多个控制台处于同一区域内时，通过上述机制，又相当于给无人机的控制机制加了一道或者多道保险，即使其中某个控制台的控制机制出现了问题，也会自动切换到仍然有效的控制机制来管理该无人飞行器的飞行过程。

本发明实施例中优选的，所述无人机上具有GPS单元，该GPS单元与卫星系统进行通讯，无人机状态获取模块调用GPS单元，并利用卫星系统对该无人机进行定位，获得当前位置。

本发明实施例中优选的，所述无人机上设有姿态测量模块，当然该姿态测量模块不限于设置在该无人机上，还可以是搭载在该无人机上，如设于搭载在该无人机上的云台上，用于实时检测飞行姿态信息，例如飞行航向俯仰横滚角、飞行高度、飞行速度等等。

本发明实施例公开了一种多控制端的无人机及其控制台，通过迅速快捷的无人机飞行控制权接力，能够借由2个或者多个飞手的接力，在更大范围内实现接力控制无人机，完成飞行任务(例如，对于大面积的航拍场合)。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

实施例四、一种无人机的控制切换方法。

图4为本发明实施例四的无人机的控制切换方法流程图，本发明实施例将结合图4进行具体说明。

如图4所示，本发明实施例提供了一种无人机的控制切换方法，包括以下步骤：

步骤S401：实时检测所述无人机与地面的至少两个控制台的通信状态；

步骤S402：根据所述通信状态选择符合预设条件的控制台与所述无人机耦接；

步骤S403：接收当前耦接的控制台发送的飞行控制指令；

步骤S404：根据所述飞行控制指令控制所述无人机的飞行。

本发明实施例中优选的，所述通信状态包括以下情形中的任意一种或者任意组合：

所述无人机与当前耦接的控制台之间的连接或断开状态；

所述飞行控制指令不当或者不清晰；

所述无人机与控制台之间的信号强度。

本发明实施例中优选的，当所述当前耦接的控制台与所述无人机之间的通信断开时，将所述飞行控制权切换至另一符合预设条件的控制台。

本发明实施例中优选的，当所述当前耦接的控制台发出的飞行控制指令不当或者不清晰时，将所述飞行控制权切换至另一符合预设条件的控制台。

本发明实施例中优选的，当所述当前耦接的控制台与所述无人机之间的通信信号强度弱于另一符合预设条件的控制台与所述无人机之间的信号强度时，将所述飞行控制权切换至另一符合预设条件的控制台。

本发明实施例中优选的，所述步骤S401之前，还包括所述控制台与所述无人机之间的授权过程，具体为：

所述无人机与当前耦接的控制台(主控制台或者第一控制台)对码并建立通信连接，同时，所述无人机还与授权控制台(备用控制台或者第二控制台、第N控制台)对码并建立通信；

所述无人机在正常通信状态下，仅接收所述当前耦接的控制台发送的飞行控制指令，屏蔽掉所述授权控制台发送的飞行控制指令。

本发明实施例公开了一种无人机的控制切换方法，通过检测当前耦接的控制台与无人机之间的通信状态，可以将该无人机的飞行控制权切换转移至另一预先设置的授权控制台(例如备用控制台或者接力控制台)，这样，即使无人机当前耦接的控制台发生故障，也能有效的确保对该无人机的控制；另一方面，也可以通过这种飞行控制权的接力控制，扩大无人机的飞行活动范围。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

本发明可以带来这些有益的技术效果：本发明实施例公开的多控制端的无人机及其控制台和控制切换方法，通过检测当前耦接的控制台与无人机之间的通信状态，可以将该无人机的飞行控制权切换转移至另一预先设置的授权控制台(例如备用控制台或者接力控制台)，这样，即使无人机当前耦接的控制台发生故障，也能有效的确保对该无人机的控制；另一方面，也可以通过这种飞行控制权的接力控制，扩大无人机的飞行活动范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种多控制端的无人机，包括用于与地面的控制台实现双向通信功能的第一发射器和第一接收器以及用于控制所述无人机飞行的飞控板，所述控制台至少为两个，其特征在于：还包括用于实时检测所述无人机与控制台的通信状态的通信监测器，其中，所述第一接收器分别与所述飞控板和所述通信监测器电连接，所述第一接收器根据所述通信状态选择接收符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令，并将所述飞行控制指令输入至所述飞控台。

2.根据权利要求1所述的多控制端的无人机，其特征在于：所述通信监测器实时检测所述无人机与当前耦接的控制台的通信是连接还是断开状态，当处于断开状态时，所述第一接收器从当前耦接的控制台切换接收另一符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令。

3.根据权利要求1或2所述的多控制端的无人机，其特征在于：所述通信监测器包括飞行控制指令预判单元，其适用于对所述第一接收器接收的当前耦接的控制台发送的飞行控制指令进行预判，当所述飞行控制指令不当或者不清晰时，所述第一接收器从当前耦接的控制台切换接收另一符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令。

4.根据权利要求1所述的多控制端的无人机，其特征在于：所述通信监测器包括信号强度检测单元，其适用于实时检测所述无人机处于当前位置的符合预设条件的所述控制台的信号强度，所述第一接收器根据所述信号强度从当前耦接的控制台切换接收另一符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令。

5.根据权利要求1至4任一所述的多控制端的无人机，其特征在于：所述通信监测器包括指令比较单元和存储预设指令的存储单元，所述指令比较单元分别与所述第一接收器和所述存储单元连接，其适用于将所述第一接收器接收的指令与所述预设指令进行比较，当所述第一接收器接收到的指令与所述预设指令一致时，所述第一接收器从当前耦接的控制台切换接收另一符合预设条件的控制台发送的飞行控制指令。

6.一种控制台，包括用于与无人机实现双向通信功能的第二发射器和第二接收器，其特征在于：所述控制台至少为两个且各控制台符合预设条件，并且根据与所述无人机的通信状态选择与所述无人机耦接的控制台，当前耦接的控制台通过所述第二发射器向所述无人机发送飞行控制指令。

7.根据权利要求6所述的控制台，其特征在于：还包括通断模块，所述通断模块与所述第二发射器电连接，其适用于控制所述控制台与所述无人机之间的通信连接和断开。

8.根据权利要求6或7所述的控制台，其特征在于：还包括控制切换模块，所述控制切换模块与所述第二发射器电连接，其适用于输入预设指令，并通过所述第二发射器将所述预设指令发送至所述无人机，所述无人机根据所述预设指令切换至相应的控制台。

9.一种无人机的控制切换方法，包括以下步骤：

实时检测所述无人机与地面的至少两个控制台的通信状态；

根据所述通信状态选择符合预设条件的控制台与所述无人机耦接；

接收当前耦接的控制台发送的飞行控制指令；

根据所述飞行控制指令控制所述无人机的飞行。

10.根据权利要求9所述的无人机的控制切换方法，其特征在于：所述通信状态包括以下情形中的任意一种或者任意组合：

所述无人机与当前耦接的控制台之间的连接或断开状态；

所述飞行控制指令不当或者不清晰；

所述无人机与控制台之间的信号强度。