CN105843252A - 无人驾驶飞机系统及其飞行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种无人驾驶飞机系统及其飞行控制方法，涉及无人驾驶飞机技术领域，解决现有技术中无人驾驶飞机可操控性能较差的缺陷，实现无人驾驶飞机的体感飞行控制。无人驾驶飞机系统，包括：运动识别单元，用于采集操控者操控部位的运动识别信号；数据处理单元，用于根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号；无人驾驶飞机，包括飞行控制部件以及飞行部件，所述飞行控制部件用于根据所述飞行控制信号对所述飞行部件下达相应的飞行动作指令。在对无人驾驶飞机的操控中，操控者的操控部位作出相应的动作之后，便可对无人驾驶飞机的飞行进行操控，实现了无人驾驶飞机的体感飞行控制，提高了可操控性能。

Description

无人驾驶飞机系统及其飞行控制方法

技术领域

本发明实施例涉及无人驾驶飞机技术领域，尤其涉及一种无人驾驶飞机系统及其飞行控制方法。

背景技术

无人驾驶飞机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)，简称“无人机”。无人机具体可分为：无人固定翼机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。无人驾驶飞机是一种处在迅速发展中的飞行装置，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。

无人机是利用遥控操纵杆式的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。其中，无线电遥控设备上具有遥控操纵杆，操控者通过遥控操纵杆来控制无人机的飞行、降落等动作，专业性较强。

其中，遥控操纵杆式的无线电遥控设备适用于较为专业的玩家，对于刚刚起步的玩家而言，使用遥控操纵杆对无人驾驶飞机的飞行控制较为困难，可操控性能较差。

发明内容

本发明实施例提供一种无人驾驶飞机系统及其飞行控制方法，用以解决现有技术中无人驾驶飞机可操控性能较差的缺陷，实现无人驾驶飞机的体感飞行控制。

一方面，本发明实施例提供一种无人驾驶飞机系统的飞行控制方法，包括：

采集操控者操控部位的运动识别信号；

根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号；

根据所述飞行控制信号对无人驾驶飞机的飞行部件下达相应的飞行动作指令。

另一方面，本发明实施例提供一种无人驾驶飞机系统，包括：

运动识别单元，用于采集操控者操控部位的运动识别信号；

数据处理单元，用于根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号；

无人驾驶飞机，包括飞行控制部件以及飞行部件，所述飞行控制部件用于根据所述飞行控制信号对所述飞行部件下达相应的飞行动作指令。

本发明实施例提供的无人驾驶飞机系统及其飞行控制方法，通过对操控者操控部位的运动进行采集，获得运动识别信号，从而感知操控者操控部位的运动的信息；再根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号，从而可根据飞行控制信号控制无人驾驶飞机飞行。在对无人驾驶飞机的操控中，操控者的操控部位作出相应的动作之后，便可对无人驾驶飞机的飞行进行操控，实现了无人驾驶飞机的体感飞行控制，提高了可操控性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1为本发明提供的无人驾驶飞机系统的飞行控制方法实施例流程图；

图2为本发明提供的无人驾驶飞机系统实施例的结构示意框图；

图3为本发明提供的无人驾驶飞机系统实施例的运动识别单元的结构示意框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种无人驾驶飞机系统及其飞行控制方法，能够通过体感对无人驾驶飞机进行飞行控制，可操控性能较高。其中，方法和系统是基于同一发明构思的，由于方法及系统解决问题的原理相似，因此方法与系统的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供的一种无人驾驶飞机系统的飞行控制方法，包括如下步骤：

步骤101、采集操控者操控部位的运动识别信号；

操控者的操控部位通常可选择手部，但不仅仅局限于手部，也可采用头部、腿部、胳膊等部位；运动识别信号为根据操控部位的运动轨迹而定，例如，操控者的操控部位分别作出向上的运动轨迹、向下的运动轨迹、向左的运动轨迹、向右的运动轨迹。

步骤102、根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号；

其中，预定的识别算法可根据实际需求而定；使得定义的每个运动识别信号分别对应不同的飞行控制信号；例如，将向上的运动轨迹对应第一飞行控制信号、将向下的运动轨迹对应第二飞行控制信号、将向左的运动轨迹对应第三飞行控制信号、将向右的运动轨迹对应第四飞行控制信号；进一步的，可将预定的识别算法进行设定，例如，将飞行控制信号的方向设置为与运动识别信号的方向相同，设定第一飞行控制信号为向上飞行的控制信号，设定第二飞行控制信号为向下飞行的控制信号，设定第三飞行控制信号为向左飞行的控制信号，设定第四飞行控制信号为向右飞行的控制信号；当然，预定的识别算法可进行多种设定，飞行控制信号的方向设置也可与运动识别信号的方向不相同，同理，本发明实施例中不再一一列举。之后，可将所述飞行控制信号无线发送至无人驾驶飞机。

步骤103、根据所述飞行控制信号对无人驾驶飞机的飞行部件下达相应的飞行动作指令。

其中，相应的飞行动作指令即为与所述飞行控制信号对应的动作指令。飞行部件具体可包括有至少一个螺旋桨、驱动螺旋桨转动的至少一个驱动电机，通过控制每个驱动电机的转动启动、停止、转动速度，来控制无人驾驶飞机的飞行方向、飞行速度等因素；在具体的飞行中，飞行部件会接收到与飞行控制信号对应的飞行动作指令，用来控制驱动电机的转动启动、停止、转动速度，从而控制无人驾驶飞机的飞行；例如，飞行部件接收到了第一飞行控制信号(即向左飞行的控制信号)对应的飞行动作指令，那么，无人机便进行向左飞行。

本发明实施例一提供的无人驾驶飞机系统的飞行控制方法中，通过对操控者操控部位的运动进行采集，获得运动识别信号，从而感知操控者操控部位的运动的信息；再根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号，从而可根据飞行控制信号控制无人驾驶飞机飞行。在对无人驾驶飞机的操控中，操控者的操控部位作出相应的动作之后，便可对无人驾驶飞机的飞行进行操控，实现了无人驾驶飞机的体感飞行控制，提高了可操控性能。

进一步的，可通过惯性感测操控部位的运动识别信号，上述步骤101中所述采集操控者操控部位的运动识别信号，具体包括：

与所述操控者的操控部位同步运动，从同步运动的信息中获取操控者操控部位的惯性运动信息，根据所述惯性运动信息计算得出所述运动识别信号。

其中，与所述操控者的操控部位同步运动，具体为将惯性感测组件与所述操控者的操控部位同步运动；可采用将惯性感测组件佩戴在操控部位上，然后使惯性感测组件与操控部位同步运动；或是操控部位为手部，手部握持住惯性感测组件，使惯性感测组件与操控部位同步运动。惯性感测组件主要是以惯性传感器为主，例如用重力传感器，陀螺仪以及磁传感器等来感测操控者的操控部位的物理参数(惯性运动信息)，分别为加速度、角速度以及磁场，惯性感测组件再根据此些物理参数来求得使用者在空间中的各种动作(运动识别信号)。

进一步的，可通过光学感测操控部位的运动识别信号，上述步骤101中所述采集操控者操控部位的运动识别信号，具体包括：

对所述操控者的操控部位进行拍摄，从拍摄的信息中获取述操控者的操控部的运动轨迹，根据所述运动轨迹计算得出所述运动识别信号。

其中，对所述操控者的操控部位进行拍摄，具体为将光学感测组件的摄像头对对所述操控者的操控部位进行拍摄；光学感测组件的图像分析器件再从拍摄的信息中获取述操控者的操控部的运动轨迹，根据所述运动轨迹计算得出所述运动识别信号。在具体的实施中，光学感测组件可使用激光及摄像头(RGB)来获取操控部位3D影像信息，不受灯光环境限制。

在具体的实施当中，上述步骤102中所述根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号，具体包括：

所述运动识别信号包括方向识别信号以及加速度识别信号；

其中，所述方向识别信号即为：向上的运动轨迹对应向上的运动方向、向下的运动轨迹对应向下的运动方向、向左的运动轨迹对应向左的运动方向、向右的运动轨迹对应向右的运动方向；所述加速度识别信号即为：获取的操控部位的瞬时加速度值。

根据所述方向识别信号生成所述飞行控制信号的方向飞行信号；

所述方向识别信号与所述方向飞行信号相关联，具体的可设置为同向，即所述飞行控制信号的方向飞行信号与所述方向识别信号同向，可便于操控。

根据所述加速度识别信号生成所述飞行控制信号的加速度飞行信号；

所述加速度识别信号与所述飞行控制信号的加速度飞行信号可呈正比设置，正比的比例可根据具体需求而定。操控这的操控部位在做一个小的加速运动中，无人驾驶飞机会相对操控部位的加速度有所提升。或者，所述加速度识别信号与所述飞行控制信号的加速度飞行信号可相同，或减小。

上述步骤103中根据所述飞行控制信号对无人驾驶飞机的飞行部件下达相应的飞行动作指令，具体为：

根据所述方向飞行信号对所述飞行部件下达导向飞行指令；

所述方向飞行信号用于控制无人飞机的飞行方向；

根据所述加速度飞行信号对所述飞行部件下达加速度控制飞行指令。

所述加速度飞行信号用于控制无人机的飞行加速度。

实施例二

如图2所示，本发明实施例二提供的一种无人驾驶飞机系统，包括：运动识别单元21、数据处理单元22以及无人驾驶飞机23；

运动识别单元21用于采集操控者操控部位的运动识别信号；

数据处理单元22用于根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号；

无人驾驶飞机23包括飞行控制部件以及飞行部件，所述飞行控制部件用于根据所述飞行控制信号对所述飞行部件下达相应的飞行动作指令。

本发明实施例二提供的无人驾驶飞机系统中，通过对操控者操控部位的运动进行采集，获得运动识别信号，从而感知操控者操控部位的运动的信息；再根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号，从而可根据飞行控制信号控制无人驾驶飞机飞行。在对无人驾驶飞机的操控中，操控者的操控部位作出相应的动作之后，便可对无人驾驶飞机的飞行进行操控，实现了无人驾驶飞机的体感飞行控制，提高了可操控性能。

在具体的实施当中，所述数据处理单元中还具有无线电组件，无线电组件用于将所述飞行控制信号无线发送至无人驾驶飞机的无线接收组件。运动识别单元包括有控制开启、关闭识别运动识别信号的开关。需要开始通过运动识别单元控制无人驾驶飞机时候，按下开关，开启运动识别单元的运动识别功能；不需要使用的时候，按下开关，关闭运动识别单元的运动识别功能。

如图3所示，进一步的，本发明提供的另一个实施例中，

所述运动识别单元包括惯性感测组件211；

所述惯性感测组件211用于与所述操控者的操控部位同步运动，从同步运动的信息中获取操控者操控部位的惯性运动信息，根据所述惯性运动信息计算得出所述运动识别信号。

其中，惯性感测组件可与数据处理单元集成于一体，设置在无线电遥控设备上。无线电遥控设备可设置有手柄，或直接制成手柄状，可便于把握。或者，设置成手环、臂环的形状，可佩戴在手或胳膊上，对无人驾驶飞机进行操控。惯性感测组件中可包括有方向感应器、加速度传感器；方向感应器是藉由感应某个方向的惯性力大小来衡量其加速度与重力，通过对力敏感的传感器，感受自身在变换姿势时，重心的变化来判断。加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。加速度传感器中加速度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪(角速度传感器)的改进的。另一种就是线加速度计。

进一步的，本发明提供的另一个实施例中，

所述运动识别单元包括光学感测组件212；

所述光学感测组件212用于对所述操控者的操控部位进行拍摄，从拍摄的信息中获取述操控者的操控部的运动轨迹，根据所述运动轨迹计算得出所述运动识别信号。

其中，光学感测组件可包括摄像头以及图像分析器件；摄像头用于对对所述操控者的操控部位进行拍摄；图像分析器件用于从拍摄的信息中获取述操控者的操控部的运动轨迹，根据所述运动轨迹计算得出所述运动识别信号。光学感测组件整体可与数据处理单元集成于一体，设置在无线电遥控设备上。也可将光学感测组件的摄像头与图像分析器件分体设置，将图像分析器件与数据处理单元集成于一体，设置在无线电遥控设备上，将摄像头与无线电遥控设备分体设置，将摄像头与图像分析器件进行无线通讯连接。操作中，可将体积较小的摄像头单独的放置一个便于拍摄的位置上；进一步的，在摄像头上还可配置一支架，支架可设有高度可调节的结构，用于调节摄像头的高度位置。

进一步的，本发明提供的另一个实施例中，

所述飞行控制部件包括飞行方向控制单元以及飞行加速度控制单元；

所述运动识别信号包括方向识别信号以及加速度识别信号；

所述数据处理单元用于根据所述方向识别信号生成所述飞行控制信号的方向飞行信号；

根据所述加速度识别信号生成所述飞行控制信号的加速度飞行信号；

所述飞行方向控制单元用于根据所述方向飞行信号对所述飞行部件下达导向飞行指令；

所述飞行加速度控制单元用于根据所述加速度飞行信号对所述飞行部件下达加速度控制飞行指令。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种无人驾驶飞机系统的飞行控制方法，其特征在于，包括：

采集操控者操控部位的运动识别信号；

根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号；

根据所述飞行控制信号对无人驾驶飞机的飞行部件下达相应的飞行动作指令。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述采集操控者操控部位的运动识别信号，具体包括：

与所述操控者的操控部位同步运动，从同步运动的信息中获取操控者操控部位的惯性运动信息，根据所述惯性运动信息计算得出所述运动识别信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述采集操控者操控部位的运动识别信号，具体包括：

对所述操控者的操控部位进行拍摄，从拍摄的信息中获取述操控者的操控部的运动轨迹，根据所述运动轨迹计算得出所述运动识别信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号，具体包括：

所述运动识别信号包括方向识别信号以及加速度识别信号；

根据所述方向识别信号生成所述飞行控制信号的方向飞行信号；

根据所述加速度识别信号生成所述飞行控制信号的加速度飞行信号；

根据所述飞行控制信号对无人驾驶飞机的飞行部件下达相应的飞行动作指令，具体为：

根据所述方向飞行信号对所述飞行部件下达导向飞行指令；

根据所述加速度飞行信号对所述飞行部件下达加速度控制飞行指令。

5.一种无人驾驶飞机系统，其特征在于，包括：

运动识别单元，用于采集操控者操控部位的运动识别信号；

数据处理单元，用于根据预定的识别算法将所述运动识别信号转换为飞行控制信号；

无人驾驶飞机，包括飞行控制部件以及飞行部件，所述飞行控制部件用于根据所述飞行控制信号对所述飞行部件下达相应的飞行动作指令。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述运动识别单元包括惯性感测组件；

所述惯性感测组件用于与所述操控者的操控部位同步运动，从同步运动的信息中获取操控者操控部位的惯性运动信息，根据所述惯性运动信息计算得出所述运动识别信号。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述运动识别单元包括光学感测组件；

所述光学感测组件用于对所述操控者的操控部位进行拍摄，从拍摄的信息中获取述操控者的操控部的运动轨迹，根据所述运动轨迹计算得出所述运动识别信号。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述飞行控制部件包括飞行方向控制单元以及飞行加速度控制单元；

所述运动识别信号包括方向识别信号以及加速度识别信号；

所述数据处理单元用于根据所述方向识别信号生成所述飞行控制信号的方向飞行信号；

根据所述加速度识别信号生成所述飞行控制信号的加速度飞行信号；

所述飞行方向控制单元用于根据所述方向飞行信号对所述飞行部件下达导向飞行指令；

所述飞行加速度控制单元用于根据所述加速度飞行信号对所述飞行部件下达加速度控制飞行指令。