CN105717930A - 控制无人机的方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种控制无人机的方法、装置及系统,其方法包括:采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。本发明提高了遥控器控制无人机的准确性与灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域,尤其涉及一种控制无人机的方法、装置及系统。
背景技术
目前,无人飞行器(也叫无人机,以下称无人机)通常可以由遥控器来控制。但是,现有的遥控器控制无人机的方式不够准确和灵活,导致无人机朝向和航向控制不够准确,影响无人机的正常飞行。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种控制无人机的方法、装置及系统,旨在提高无人机的控制准确性与灵活性。
为实现上述目的,本发明提出一种控制无人机的方法,包括:
采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;
根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
优选地,所述采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值的步骤包括:
获取遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α,获取无人机坐标系与地球坐标系的夹角β,并计算夹角α与夹角β的差值θ。
优选地,所述根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制的步骤包括:
控制无人机以所述差值θ旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致。
优选地,所述根据遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制的步骤包括:
获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,得到机体坐标系中无人机的偏航角;
计算所述差值θ与所述偏航角的和值δ1;
控制无人机以所述和值δ1旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致。
优选地,所述根据遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制的步骤包括:
获取无人机上镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε;
计算所述差值θ与夹角ε的和值δ2;
控制无人机以所述和值δ2旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
本发明实施例还提出一种控制无人机的装置,包括:
数据获取模块,用于采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;
控制模块,用于根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
优选地,所述数据获取模块,还用于获取遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α,获取无人机坐标系与地球坐标系的夹角β,并计算夹角α与夹角β的差值θ;
所述控制模块,还用于控制无人机以所述差值θ旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致;或者,获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,得到机体坐标系中无人机的偏航角;计算所述差值θ与所述偏航角的和值δ1;控制无人机以所述和值δ1旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致;或者,获取无人机上镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε;计算所述差值θ与夹角ε的和值δ2;控制无人机以所述和值δ2旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
优选地,所述装置为控制无人机的遥控器,或者所述装置为无人机。
本发明实施例还提出一种无人机控制系统,包括遥控器和无人机,其中:
所述遥控器,用于采集遥控器上指南针的数据,将采集的遥控器上指南针的数据发送至所述无人机;
所述无人机,用于采集所述无人机上指南针的数据,接收遥控器采集并发送的遥控器上指南针的数据;
所述无人机,还用于计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
优选地,所述无人机,还用于获取无人机坐标系与地球坐标系的夹角β;接收遥控器获取的遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α,并计算夹角α与夹角β的差值θ;控制无人机以所述差值θ旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致;或者,还用于获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,得到机体坐标系中无人机的偏航角;计算所述差值θ与所述偏航角的和值δ1;控制无人机以所述和值δ1旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致;或者,还用于获取无人机上镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε;计算所述差值θ与夹角ε的和值δ2;控制无人机以所述和值δ2旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
本发明实施例还提出一种无人机控制系统,包括遥控器和无人机,其中:
所述遥控器,用于采集遥控器上指南针的数据,接收无人机采集并发送的无人机上指南针的数据;
所述无人机,用于采集所述无人机上指南针的数据,将采集的无人机上指南针的数据发送至所述遥控器;
所述遥控器,还用于计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
优选地,所述遥控器,还用于获取遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α;接收无人机获取的无人机坐标系与地球坐标系的夹角β,并计算夹角α与夹角β的差值θ;控制无人机以所述差值θ旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致;或者,获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,得到机体坐标系中无人机的偏航角;计算所述差值θ与所述偏航角的和值δ1;控制无人机以所述和值δ1旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致;或者,获取无人机上镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε;计算所述差值θ与夹角ε的和值δ2;控制无人机以所述和值δ2旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
本发明提出的一种控制无人机的方法、装置及系统,通过采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;根据遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制,以使得无人机的朝向或航向或镜头的朝向与遥控器的朝向一致,由此提高了遥控器控制无人机的准确性与灵活性。
附图说明
图1是本发明控制无人机的方法较佳实施例的流程示意图;
图2是本发明实施例中用遥控器的朝向来控制无人机的朝向的旋转角度示意图;
图3是本发明实施例中用遥控器的朝向来控制无人机的航向的旋转角度示意图;
图4是本发明实施例中用遥控器的朝向来控制无人机镜头的朝向的旋转角度示意图;
图5是本发明控制无人机的装置较佳实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参照图1所示,本发明较佳实施例提出的一种控制无人机的方法,包括:
步骤S101,采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;
通常,对无人机的飞行控制包括对无人机朝向、航向以及无人机镜头朝向的控制等。
为了提高遥控器控制无人机的准确性与灵活性,本发明实施例在遥控器上安装指南针,且指南针与遥控器的朝向(头部)一致,在无人机上安装指南针,且指南针与无人机的朝向(机头)一致。
首先,采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,以便通过此差值对无人机进行相应控制。
步骤S102,根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
具体地,分别以遥控器对无人机朝向、航向以及无人机镜头朝向的控制进行举例,阐述其控制过程如下:
一、用遥控器的朝向来控制无人机的朝向
1、开启该功能;
2、采集遥控器及无人机上指南针的数据,获取遥控器上指南针的数据与无人机指南针的数据的差值。也即如图2所示,获取遥控器坐标系Xr与地球坐标系Xg的夹角α,获取无人机坐标系Xb与地球坐标系Xg的夹角β,计算夹角α与夹角β的差值θ。上述角度均分正负。
3、控制无人机以上述差值θ旋转,若该差值为正则逆时针旋转,若该差值为负则顺时针旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致。
二、用遥控器的朝向来控制无人机的航向
1、开启该功能;
2、采集遥控器及无人机上指南针的数据,获取遥控器上指南针的数据与无人机指南针的数据的差值,并采集在机体坐标中无人机的偏航角,即无人机的航向与无人机的朝向的夹角,上述差值与偏航角求和即为无人机需要旋转的角度。
也即如图3所示,获取遥控器坐标系Xr与地球坐标系Xg的夹角α,获取无人机坐标系Xb与地球坐标系Xg的夹角β,计算夹角α与夹角β的差值θ,获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,计算差值θ与夹角ε的和值δ1。上述角度均分正负。
3、控制无人机以上述和值δ1旋转,若该差值为正则逆时针旋转,若该差值为负则顺时针旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致。
三、用遥控器的朝向来控制无人机上搭载的镜头的朝向
1、开启该功能;
2、采集遥控器及无人机上指南针的数据,获取遥控器上指南针的数据与无人机指南针的数据的差值,并采集在机体坐标中镜头的朝向与无人机的朝向的夹角,上述差值与该夹角的和即为无人机需要旋转的角度。
也即如图4所示,获取遥控器坐标系Xr与地球坐标系Xg的夹角α,获取无人机坐标系Xb与地球坐标系Xg的夹角β,计算夹角α与夹角β的差值θ,获取镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε,计算差值θ与夹角ε的和值δ2。上述角度均分正负。
3、控制无人机以上述和值旋δ2转,若该差值为正则逆时针旋转,若该差值为负则顺时针旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
本实施例通过上述方案,通过采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;根据遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制,以使得无人机的朝向或航向或镜头的朝向与遥控器的朝向一致,由此提高了遥控器控制无人机的准确性与灵活性。
对应地,提出本发明控制无人机的装置实施例。
如图5所示的,本发明较佳实施例提出一种控制无人机的装置,该装置可以承载于遥控器、无人机、无人机云台或者其他终端或服务器上,该装置可以包括:数据获取模块201及控制模块202,其中:
数据获取模块201,用于采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;
控制模块202,用于根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
进一步地,所述数据获取模块201,还用于获取遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α,获取无人机坐标系与地球坐标系的夹角β,并计算夹角α与夹角β的差值θ;
所述控制模块202,还用于控制无人机以所述差值θ旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致;或者,获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,得到机体坐标系中无人机的偏航角;计算所述差值θ与所述偏航角的和值δ1;控制无人机以所述和值δ1旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致;或者,获取无人机上镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε;计算所述差值θ与夹角ε的和值δ2;控制无人机以所述和值δ2旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
具体地,通常,对无人机的飞行控制包括对无人机朝向、航向以及无人机镜头朝向的控制等。
为了提高遥控器控制无人机的准确性与灵活性,本发明实施例在遥控器上安装指南针,且指南针与遥控器的朝向(头部)一致,在无人机上安装指南针,且指南针与无人机的朝向(机头)一致。
首先,采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,以便通过此差值对无人机进行相应控制。
然后,根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
具体地,分别以遥控器对无人机朝向、航向以及无人机镜头朝向的控制进行举例,阐述其控制过程如下:
一、用遥控器的朝向来控制无人机的朝向
1、开启该功能;
2、采集遥控器及无人机上指南针的数据,获取遥控器上指南针的数据与无人机指南针的数据的差值。也即如图2所示,获取遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α,获取无人机坐标系与地球坐标系的夹角β,计算夹角α与夹角β的差值θ。上述角度均分正负。
3、控制无人机以上述差值θ旋转,若该差值为正则逆时针旋转,若该差值为负则顺时针旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致。
二、用遥控器的朝向来控制无人机的航向
1、开启该功能;
2、采集遥控器及无人机上指南针的数据,获取遥控器上指南针的数据与无人机指南针的数据的差值,并采集在机体坐标中无人机的偏航角,即无人机的航向与无人机的朝向的夹角,上述差值与偏航角求和即为无人机需要旋转的角度。
也即如图3所示,获取遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α,获取无人机坐标系与地球坐标系的夹角β,计算夹角α与夹角β的差值θ,获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,计算差值θ与夹角ε的和值δ1。上述角度均分正负。
3、控制无人机以上述和值δ1旋转,若该差值为正则逆时针旋转,若该差值为负则顺时针旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致。
三、用遥控器的朝向来控制无人机上搭载的镜头的朝向
1、开启该功能;
2、采集遥控器及无人机上指南针的数据,获取遥控器上指南针的数据与无人机指南针的数据的差值,并采集在机体坐标中镜头的朝向与无人机的朝向的夹角,上述差值与该夹角的和即为无人机需要旋转的角度。
也即如图4所示,获取遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α,获取无人机坐标系与地球坐标系的夹角β,计算夹角α与夹角β的差值θ,获取镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε,计算差值θ与夹角ε的和值δ2。上述角度均分正负
3、控制无人机以上述和值旋δ2转,若该差值为正则逆时针旋转,若该差值为负则顺时针旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
本实施例通过上述方案,通过采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;根据遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制,以使得无人机的朝向或航向或镜头的朝向与遥控器的朝向一致,由此提高了遥控器控制无人机的准确性与灵活性。
优选地,上述实施例装置可以为控制无人机的遥控器,或者直接为无人机,其控制无人机的原理,请参照上述实施例,在此不再赘述。
此外,本发明实施例还提出一种无人机控制系统,该系统可以包括遥控器和无人机,其中:
作为一种方案,由无人机侧实现控制无人机的朝向或航向或镜头的朝向与遥控器的朝向一致:
则,所述遥控器,用于采集遥控器上指南针的数据,将采集的遥控器上指南针的数据发送至所述无人机;所述无人机,用于采集所述无人机上指南针的数据,还用于接收遥控器采集并发送的遥控器上指南针的数据。
具体地,所述无人机,还用于计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
本实施例中通过无人机云台控制无人机的原理及过程,与上述实施例相似,在此不再赘述。
或者,作为另一种方案,由遥控器侧实现控制无人机的朝向或航向或镜头的朝向与遥控器的朝向一致:
则,所述遥控器用于采集所述无人机上指南针的数据,还用于接收无人机采集并发送的无人机上指南针的数据;
所述无人机,用于采集所述无人机上指南针的数据,将采集的无人机上指南针的数据发送至所述遥控器。
具体地,所述遥控器还用于计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
本实施例中通过遥控器控制无人机的原理及过程,请参照上述实施例,在此不再赘述。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直a接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种控制无人机的方法,其特征在于,包括:
采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;
根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值的步骤包括:
获取遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α,获取无人机坐标系与地球坐标系的夹角β,并计算夹角α与夹角β的差值θ。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制的步骤包括:
控制无人机以所述差值θ旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致;或者
获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,得到机体坐标系中无人机的偏航角;
计算所述差值θ与所述偏航角的和值δ1;
控制无人机以所述和值δ1旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致;或者
获取无人机上镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε;
计算所述差值θ与夹角ε的和值δ2;
控制无人机以所述和值δ2旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
4.一种控制无人机的装置,其特征在于,包括:
数据获取模块,用于采集遥控器及无人机上指南针的数据,并计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;
控制模块,用于根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,
所述数据获取模块,还用于获取遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α,获取无人机坐标系与地球坐标系的夹角β,并计算夹角α与夹角β的差值θ;
所述控制模块,还用于控制无人机以所述差值θ旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致;或者,获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,得到机体坐标系中无人机的偏航角;计算所述差值θ与所述偏航角的和值δ1;控制无人机以所述和值δ1旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致;或者,获取无人机上镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε;计算所述差值θ与夹角ε的和值δ2;控制无人机以所述和值δ2旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
6.根据权利要求4或5所述的装置,其特征在于,所述装置为控制无人机的遥控器,或者所述装置为无人机。
7.一种无人机控制系统,其特征在于,包括遥控器和无人机,其中:
所述遥控器,用于采集遥控器上指南针的数据,将采集的遥控器上指南针的数据发送至所述无人机;
所述无人机,用于采集所述无人机上指南针的数据,接收遥控器采集并发送的遥控器上指南针的数据;
所述无人机,还用于计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
8.根据权利要求7所述的无人机控制系统,其特征在于,
所述无人机,还用于获取无人机坐标系与地球坐标系的夹角β;接收遥控器获取的遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α,并计算夹角α与夹角β的差值θ;控制无人机以所述差值θ旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致;或者,还用于获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,得到机体坐标系中无人机的偏航角;计算所述差值θ与所述偏航角的和值δ1;控制无人机以所述和值δ1旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致;或者,还用于获取无人机上镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε;计算所述差值θ与夹角ε的和值δ2;控制无人机以所述和值δ2旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
9.一种无人机控制系统,其特征在于,包括遥控器和无人机,其中:
所述遥控器,用于采集遥控器上指南针的数据,接收无人机采集并发送的无人机上指南针的数据;
所述无人机,用于采集所述无人机上指南针的数据,将采集的无人机上指南针的数据发送至所述遥控器;
所述遥控器,还用于计算所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值;根据所述遥控器上指南针的数据与无人机上指南针的数据的差值,对无人机进行相应控制。
10.根据权利要求9所述的无人机控制系统,其特征在于,
所述遥控器,还用于获取遥控器坐标系与地球坐标系的夹角α;接收无人机获取的无人机坐标系与地球坐标系的夹角β,并计算夹角α与夹角β的差值θ;控制无人机以所述差值θ旋转,以使得无人机的朝向与遥控器的朝向一致;或者,获取无人机的航向与无人机的朝向的夹角ε,得到机体坐标系中无人机的偏航角;计算所述差值θ与所述偏航角的和值δ1;控制无人机以所述和值δ1旋转,以使得无人机的航向与遥控器的朝向一致;或者,获取无人机上镜头的朝向与无人机的朝向的夹角ε;计算所述差值θ与夹角ε的和值δ2;控制无人机以所述和值δ2旋转,以使得无人机镜头的朝向与遥控器的朝向一致。
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