CN105549620A - 飞行器遥控棒及控制飞行器飞行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器控制技术领域，尤其涉及一种飞行器遥控棒及其控制飞行器飞行的方法。该飞行器遥控棒包括遥控棒壳体，所述遥控棒壳体内设置有：全球定位装置，用于检测飞行器遥控棒的位置信息；航姿测量装置，用于检测飞行器遥控棒指向角度；遥控棒收发器，与飞行器上设置的飞行器收发器进行数据传输；主控器，用于控制全球定位装置、航姿测量装置测量飞行器遥控棒的位置信息，并接收全球定位装置、航姿测量装置测量到的位置信息，同时将接受到的位置信息处理后发送给飞行器。该发明改变了以往需双手操作遥控器的复杂操纵动作，可以单手操控飞行器。同时简化了地面设备，无需复杂的地面控制系统即可控制飞行器飞行。

Description

飞行器遥控棒及控制飞行器飞行的方法

技术领域

本发明涉及飞行器控制技术领域，尤其涉及一种飞行器遥控棒及其控制飞行器飞行的方法。

背景技术

无人机的种类繁多，常见的小型无人飞行器具有机动性好，起飞着陆场地小，可在空中有限的范围内作飞行等特点，因此具有相当广泛的用途。

在一些使用场合，无人飞行器可以实现低空实时监视，获得的分辨率高、清晰的图像，它可以用于森林田野及城市的防火巡视、空中摄像等工作。

但是，目前无人飞行器的操控绝大多数是采用常规多通道遥控器和计算机地图航路规划飞行。这种方式存在着设备体积大，反应速度慢、操作复杂等缺点。

目前主流的地面遥控设备为无线电比例操作遥控器。现有的无人飞行器比例操作无线电遥控器上有两个万向台摇杆，主要控制飞行器横滚、俯仰、航向、油门(或者电机)动力通道的飞行动作。在遥控器面板上设置辅助控制开关，控制诸如ATS陀螺感度、舵角大小切换、AUX辅助等通道信号。这些信号的控制和调整以及飞行器姿态的遥控均通过操作人员的双手协调完成。随着无人飞行器功能和飞行设定越来越复杂，无线电比例操作遥控器的输入也越来越复杂，因此，需要对操作人员进行相应的训练才能满足操控的要求。同时，双手操作无人飞行器的复杂性仍然会产生动作失误，影响飞行安全性能。特别在远视距飞行时，产生误动作的几率非常高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种飞行器遥控棒及其控制方法，能够解决现有遥控器体积大，双手操作复杂的问题。为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种飞行器遥控棒，包括遥控棒壳体，所述遥控棒壳体内设置有：

全球定位装置，用于检测飞行器遥控棒的位置信息；

航姿测量装置，用于检测飞行器遥控棒指向角度；

遥控棒收发器，与飞行器的飞行控制系统中的飞行器收发器进行数据传输；

主控器，用于控制所述全球定位装置、航姿测量装置测量飞行器遥控棒的位置信息，并接收所述全球定位装置、航姿测量装置测量到的位置信息，同时将接受到的位置信息处理后通过所述遥控棒收发器发送给飞行器。

作为优选，所述遥控棒壳体上还设置有距离选择开关，所述距离选择开关与主控器相连。

作为优选，所述遥控棒壳体上设置有显示屏，所述显示屏与主控器相连。

作为优选，所述遥控棒壳体为圆柱形结构。

作为优选，所述遥控棒壳体内还设有电池、握持检测装置以及力反馈输出装置。

本发明提供的飞行器遥控棒，在飞行器遥控棒的壳体内设置有全球定位装置、航姿测量装置、飞行器遥控棒手法器及主控制器，通过全球定位装置好航姿测量装置获取飞行器遥控棒的一系列数据点，然后主控器对这些数据点处理得到该飞行器遥控棒预定的目标位置点，然后再在通过遥控棒收发器将上述预定目标位置点传输给飞行器的收发器，飞行器根据获得的预定目标位置点飞行。该飞行器遥控棒无需双手操作即可完成飞行器飞行到目标点的任务，同时该飞行器遥控棒结构小巧，便于单手持握。

一种控制飞行器飞行的方法，用于飞行器遥控棒上，包括如下步骤：

当检测到飞行器遥控棒指向期望飞行器到达的目标位置时，获取所述目标位置的位置信息；

将所述位置信息发送给所述飞行器，以使所述飞行器到达所述目标位置。

作为优选，所述获取所述目标位置的位置信息具体包括如下步骤：

基于全球定位装置获取飞行器遥控棒的目标信息，所述目标信息包括遥控棒的经度、纬度以及海拔高度信息；

基于航姿测量装置获取飞行器遥控棒指向目标位置时的指向角度，所述指向角度为(θ,β)，

其中：θ为飞行器遥控棒与目标位置的连线在XOY平面的投影与Y轴的夹角；

β为飞行器遥控棒与目标位置的连线与XOY平面的夹角；

根据所述目标位置的目标信息和指向角度通过主控器进行数据处理，得到当前目标位置的位置信息。

作为优选，在所述根据所述上一目标位置的目标信息和指向角度通过主控器进行数据处理，得到当前目标位置的位置信息之前，还包括如下步骤：

基于波轮开关选择所述飞行器遥控棒与期望飞行器到达的目标位置之间的距离。

作为优选，所述将所述位置信息发送给所述飞行器，以使所述飞行器到达所述目标位置，具体为：

基于所述遥控棒收发器发送位置信息给所述飞行器的控制器，以使所述飞行器上的控制器控制所述飞行器到达所述目标位置。

本发明提供的控制飞行器飞行的方法，通过获取目标点的位置信息然后再传递给飞行器以控制飞行器到达目标位置。该方法只需操作者舞动飞行器遥控棒，使飞行器遥控棒指到需要飞行器达到的位置就能够使飞行器完成飞行任务。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的飞行器遥控棒的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的飞行器遥控棒的内部结构示意框图；

图3是本发明实施例2提供的控制飞行器飞行的方法的流程示意图；

图4是本发明实施例3提供的控制飞行器飞行的方法的流程示意图。

图中：1、遥控棒壳体；2、全球定位装置；3、航姿测量装置；4、遥控棒收发器；5、主控器；6、距离选择开关；7、显示屏；8、握持检测装置；9、力反馈输出装置。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例中提供了一种飞行器遥控棒，用于遥控飞行器飞到预定的目标位置，该飞行器遥控棒包括遥控棒壳体1，且该遥控棒壳体1的形状为圆柱形结构，如图1、图2所示，遥控棒壳体1内设置有：

全球定位装置2(GlobalPositioningSystem，GPS)，用于检测飞行器遥控棒的位置信息；

航姿测量装置3(AttitudeandHeadingReferenceSystem，AHRS)，用于检测飞行器遥控棒指向角度；

遥控棒收发器4，与飞行器的飞行控制系统中的飞行器收发器进行数据传输；

主控器5，用于控制所述全球定位装置2、航姿测量装置3测量飞行器遥控棒的位置信息，并接收所述全球定位装置2、航姿测量装置3测量到的位置信息，同时将接受到的位置信息处理后通过所述遥控棒收发器4发送给飞行器。

具体地，遥控棒壳体1上设置有距离选择开关6，该距离选择开关为拨轮开关；其他实施例中可为距离选择按钮，一个按钮对应一个距离。其中，所述距离是指飞行器遥控棒与目标位置之间的直线距离，操作者可根据需要选择飞行器遥控棒与飞行器之间的距离，其中距离选择开关6与主控器5相连。

遥控棒壳体1上设置有显示屏7，显示屏7可显示飞行器与飞行器遥控棒之间的距离、飞行器遥控棒的方位角以及仰角等。显示屏7与主控器5相连。

为防止误动作，本实施例中在遥控棒壳体1内还设有握持检测装置8，握持检测装置8的具体位置在壳体手握部位的内侧，同时壳体手握部位还设置有横纹和凹槽以增大操作者与壳体之间的摩擦力，防止遥控棒壳体1滑落；遥控棒壳体1的内部还设置有电池以及力反馈输出装置9，具体的，该力反馈输出装置9为偏心轮电机。其中电池为可充电锂电池、干电池。

本实施例的技术方案，通过在飞行器遥控棒的壳体内设置有全球定位装置、航姿测量装置、飞行器遥控棒手法器及主控制器，全球定位装置和航姿测量装置获取飞行器遥控棒的一系列数据点；主控器对这些数据点处理得到该飞行器遥控棒预定的目标位置点，然后再在通过遥控棒收发器将上述预定目标位置点传输给飞行器的收发器，飞行器根据获得的预定目标位置点飞。该技术方案改变了以往需双手操作遥控器的复杂操纵动作，可以单手操控飞行器。同时简化了地面设备，无需复杂的地面控制系统。在视距范围内，本实施例的技术方案的操作方法符合人体工程学的原理，可以实现良好的指向性引导，使得无人飞行器具有“指哪里飞哪里”的效果。

设定距离选择开关能够方便操作者根据需要改变飞行器遥控棒与飞行器之间的距离，同时飞行器遥控棒与飞行器之间的距离的改变能够使飞行器飞行轨迹为直线或弧线，以适应操作者的需求。尤其是当操作者连续指定多个目标点后，飞行器的飞行轨迹为连续的弧线，能够得到操作者需要的理想效果。

显示屏能够使操着者直管的看到飞行器与飞行器遥控棒之间的相关信息，防止操作者误操作。

实施例2

一种控制飞行器飞行的方法，用于如实施例1中的飞行器遥控棒上，如图3所示，包括如下步骤：

S11、当检测到飞行器遥控棒指向期望飞行器到达的目标位置时，获取所述目标位置的位置信息；

获取所述目标位置的位置信息包括通过全球定位装置以及航姿测量装置获得相应的数据信息，然后通过主控器将上述信息处理。同时主控器检测飞行器遥控棒指向期望飞行器到达的目标位置。

S12、将所述位置信息发送给所述飞行器，以使所述飞行器到达所述目标位置。

本实施例的技术方案，通过获取目标点的位置信息然后再传递给飞行器以控制飞行器到达目标位置。该方法只需操作者舞动飞行器遥控棒，使飞行器遥控棒指到需要飞行器达到的位置就能够使飞行器完成飞行任务。

实施例3

本实施例中，如图4所示，控制飞行器飞行的方法如下步骤：

S21、基于全球定位装置获取飞行器遥控棒的目标信息；

该步骤中获得目标信息即为(λ₀,H₀)，其中λ₀与分别为飞行器遥控棒的经度、纬度信息，而H₀为飞行器遥控棒的海拔高度。主控器获取全球定位装置传递的目标信息后需要进行相应的处理，即滤波处理后才能使用。

S22、基于航姿测量装置获取飞行器遥控棒指向目标位置时的指向角度，所述指向角度为(θ,β)；

该指向角度是指飞行器遥控棒在XOY坐标系下的角度，其中θ为飞行器遥控棒与目标位置的连线在XOY平面的投影与水平线的夹角，而β为飞行器遥控棒与目标位置的连线与XOY平面的夹角。

S23、基于距离选择开关选择飞行器遥控棒与目标位置之间的距离；

距离选择开关为波轮选择开关，根据需要选择飞行器遥控棒与目标位置之间的距离，飞行器遥控棒与目标位置之间的距离在每次指定目标位置时根据需要选择，可改变页可不改变；飞行器在起飞时，必须要选择一个距离值以保证飞行器能够正常起飞，可选择飞行器遥控棒与目标位置之间的最小距离。

S24、根据所述上一目标位置的目标信息和指向角度通过主控器进行数据处理，得到当前目标位置的位置信息。

具体的，对当前接收数据的处理方式如下：

1)、读取飞行器指挥棒与目标位置之间的距离以及指向角度，计算目标位置在XOY平面的坐标点，依据以下公式求得：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}x=Dcos\mathrm{\β}\sin \mathrm{\θ}\\ \mathrm{\Δ}y=Dcos\mathrm{\β}\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right.$

2)、将计算得到的目标位置的坐标由XOY坐标系转换到WGS-84坐标系，目标位置信息由XOY坐标系变换到WGS-84坐标系依据下列公式求得：

H₁＝Dsinθ+H₀

即飞行器的收发器接收到的目标信息应为(λ₁,H₁)，其中飞行器上的全球定位装置在飞行器到达目标位置后其获得目标信息应与飞行器的收发器接收到的目标信息(λ₁,H₁)相一致。

S20、基于遥控棒收发器发送位置信息给所述飞行器，以使所述飞行器上的控制器控制所述飞行器到达所述目标位置。

本实施例的技术方案，通过全球定位装置以及航姿测量装置得到飞行器遥控棒的相关位置信息，然后根据选择的飞行器遥控棒与目标位置之间的距离获得目标位置的位置信息，该技术方案能够调节飞行器与飞行器遥控棒的距离，避免了飞行器在单一距离情况下只能绕圆弧轨迹飞行的问题，能够根据需要飞行。

注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种飞行器遥控棒，包括遥控棒壳体(1)，其特征在于，所述遥控棒壳体(1)内设置有：

全球定位装置(2)，用于检测飞行器遥控棒的位置信息；

航姿测量装置(3)，用于检测飞行器遥控棒指向角度；

遥控棒收发器(4)，与飞行器的飞行控制系统中的飞行器收发器进行数据传输；

主控器(5)，用于控制所述全球定位装置(2)、航姿测量装置(3)测量飞行器遥控棒的位置信息，并接收所述全球定位装置(2)、航姿测量装置(3)测量到的位置信息，同时将接受到的位置信息处理后通过所述遥控棒收发器(4)发送给飞行器。

2.根据权利要求1所述的飞行器遥控棒，其特征在于，所述遥控棒壳体(1)上还设置有距离选择开关(6)，所述距离选择开关(6)与主控器(5)相连。

3.根据权利要求1所述的飞行器遥控棒，其特征在于，所述遥控棒壳体(1)上设置有显示屏(7)，所述显示屏(7)与主控器相连。

4.根据权利要求1所述的飞行器遥控棒，其特征在于，所述遥控棒壳体(1)为圆柱形结构。

5.根据权利要求1所述的飞行器遥控棒，其特征在于，所述遥控棒壳体(1)内还设有电池、握持检测装置(8)以及力反馈输出装置(9)。

6.一种控制飞行器飞行的方法，用于如权利要求1-5任一所述的飞行器遥控棒上，其特征在于，包括如下步骤：

当检测到飞行器遥控棒指向期望飞行器到达的目标位置时，获取所述目标位置的位置信息；

将所述位置信息发送给所述飞行器，以使所述飞行器到达所述目标位置。

7.根据权利要求6所述的控制飞行器飞行的方法，其特征在于，所述获取所述目标位置的位置信息具体包括如下步骤：

基于全球定位装置获取飞行器遥控棒的目标信息，所述目标信息包括遥控棒的经度、纬度以及海拔高度信息；

基于航姿测量装置获取飞行器遥控棒指向目标位置时的指向角度，所述指向角度为(θ,β)，

其中：θ为飞行器遥控棒与目标位置的连线在XOY平面的投影与Y轴的夹角；

β为飞行器遥控棒与目标位置的连线与XOY平面的夹角；

根据所述目标位置的目标信息和指向角度通过主控器进行数据处理，得到当前目标位置的位置信息。

8.根据权利要求7所述的控制飞行器飞行的方法，其特征在于，在所述根据所述上一目标位置的目标信息和指向角度通过主控器进行数据处理，得到当前目标位置的位置信息之前，还包括如下步骤：

基于波轮开关选择所述飞行器遥控棒与期望飞行器到达的目标位置之间的距离。

9.根据权利要求6所述的控制飞行器飞行的方法，其特征在于，所述将所述位置信息发送给所述飞行器，以使所述飞行器到达所述目标位置，具体为：

基于所述遥控棒收发器发送位置信息给所述飞行器的控制器，以使所述飞行器上的控制器控制所述飞行器到达所述目标位置。