CN105917283A - 用于远程控制航空器的地面交通工具链接控制 - Google Patents

用于远程控制航空器的地面交通工具链接控制 Download PDF

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Abstract

一种用于远程控制航空器的手持无线电发射控制器，其包括手柄、控制航空器的转弯的可旋转的旋钮以及控制航空器的正向移动的一个或多个触发器，从而提供类似地面交通工具的控制。

Description

用于远程控制航空器的地面交通工具链接控制
相关申请的交叉引用
本申请涉及并且要求于2013年10月28日提交的名称为GROUND VEHICLE-LIKECONTROL FOR REMOTE CONTROL AIRCRAFT的申请序列号为61/896,552的共同未决的美国临时专利申请的申请日的权益，其全部内容出于所有目的通过引用并入本文，。
技术领域
本申请涉及远程控制航空器并且更具体地涉及远程控制航空器的航控。
背景
远程控制(RC)地面交通工具通常被用发射控制器来控制，发射控制器具有两个组件：转向旋钮(也被称作方向盘)和油门/制动器控制。熟悉这个控制界面的人类驾驶员能够熟练地驾驶地面交通工具而不管相对于该驾驶员的交通工具的方向。因此，驾驶员可以能够航控交通工具不论它是面向驾驶员还是远离驾驶员。驾驶员还可以对RC地面交通工具轻易执行高速转弯。
然而，同一驾驶员当航控RC航空器时可能遇到困难。航控常规的RC航空器比航控RC地面交通工具要求显著地更多的技巧。常规双摇杆航空器控制器要求飞行员独立地控制航空器的油门和偏航和俯仰以及侧倾。当施加控制时飞行员必须知道航空器的方向，这比知道地面交通工具的方向要求显著地更多意识。对RC航空器进行“协调转弯”要求飞行员同时地输入偏航、俯仰和侧倾命令以便命令航空器在空中转弯而转弯时没有“侧滑”(滑行至外侧)或“打滑”(向内侧跌落)。同时飞行员还必须对油门命令进行调整以控制或维持航空器高度。
如果RC航空器飞行员可以采取该飞行员熟悉的RC地面交通工具的控制的更大的优点，则将是可取的。
如前所述，常规RC航空器被用“双摇杆”发射控制器进行控制。典型的模式2发射机将被配置如图14中所示。向前和向后移动左摇杆控制油门；向左和向右移动其控制偏航。向前和向后移动右摇杆控制俯仰；向左和向右移动其控制侧倾。在固定翼航空器的示例中，向前和向后移动左摇杆将增加或减少来自动力源(电机或内燃机)的推力。向左和向右移动左摇杆将移动方向舵控制表面以偏航飞机至左边或右边。向前和向后移动右摇杆将移动升降机控制表面(多个)以使飞机上下俯仰。向左和向右移动右摇杆将移动副翼控制表面以侧倾飞机至左边或右边。
常规双摇杆发射机可以被用在一个或多个控制器之间的“混合”来配置。例如，发射机可以被配置使得当副翼被命令移动时方向舵移动。在这个示例中，当仅向左和向右移动右摇杆时，方向舵移动的百分比可以被命令。这可以导致所谓的协调转弯，在其中飞机将同时倾斜和偏航两者。固定翼航空器的协调转弯可以是有用的以抵消反向偏航的效果，举例来说。在多旋翼航空器(例如四轴航空器)的示例中，一起协调倾斜角和偏航可以在执行看起来自然的转弯而不“侧滑”或“打滑”时是极其有用的。
可以被配置有“混合”的一个常规双摇杆发射机是Futaba 8J。线性和非线性(5点)混合两者都可以被配置。产品说明书的65-69页包含可用混合的详细说明。Futaba 8J产品说明书的全部据此通过引用并入本文。在Futaba 8J上可用的四个线性可编程混合被默认设置为：1)副翼至方向舵用于协调转弯，2)升降机至襟翼用于更小的回路，3)襟翼至升降机以用襟翼来补偿俯仰和4)油门至方向舵以用于地面处理补偿。
预先配置的混合可以在使用简单发射机的某种飞行就绪(RTF)航空器上是可用的，简单发射机不可被最终用户编程。一个示例是通过Horizon Hobby的HobbyzoneFirebird Stratos。使用其虚拟指导员技术，如在图15中所示的，这个航空器至少使用三种不同混合：1)方向舵至升降机混合，2)油门至升降机混合以及3)方向舵至发动机混合。见Firebird Stratos指令手册的第6页以了解更多细节。Firebird Stratos指令手册的全部据此通过引用并入本文。
非常规“单摇杆”发射机在1970年代和1980年代中的某些时间段是流行的。这些发射机通过使用在摇杆的尖端处的旋钮来将对方向舵的控制改放至右摇杆，如在图16中所见到的。将旋钮旋转到右边(顺时针方向)将导致与将图14的常规方向舵摇杆推向右边相同的控制。将旋钮旋转到左边(逆时针方向)将导致与将图14的常规方向舵摇杆推向左边相同的控制。油门由滑动器(通常由飞行员的左手拇指来致动)控制。Futaba FP-T8SSA-P发射机是“单摇杆”发射机的一个示例。混合在该Futaba单摇杆无线电上是可用的，其细节可以至少在Futaba FP-T8SSA-P指令手册的第5、29、30、32、33和34页上找到。来自第33页的名称为AILERON->RUDDER MIXING的引用，“该功能有时被称为‘CAR’(与副翼和方向舵耦合)，并且在滑翔机和特定的比例模型上是有用的，其中副翼和方向舵必须被一起使用以用于协调转弯”。Futaba FP-T8SSA-P指令手册的全部据此通过引用并入本文。
以下美国专利中的每个的整体据此通过引用并入本文：McConville的第8,473,117号专利；Yamamoto的第6,227,482号专利；以及Stuckman等人的第8,200,375号专利。上述专利中的每个中所公开的主题可以用于或适于控制如本文论述的单旋翼、多旋翼和/或固定翼航空器。
售后航空器控制系统是可用的，其利用更先进的电子器件和控制系统以改进航空器的控制并且有时使特定功能自动化。一个示例是Eagle Tree Systems的Guardian。Guardian被特别地制造用于固定翼航空器并且使用加速计和陀螺仪两者。在其2D模式下其提供机翼调平稳定，当需要时将模型返回到水平飞行。在3D模式下其工作以消除湍流和失速特性。Guardian还包括采用“踩球(step on the ball)”方法以致动方向舵以便协调转弯的自动转弯协调。当航空器进入倾斜转弯时，Guardian将致动方向舵和“踩球”以执行自动转弯协调。在Guardian上有许多其他可用特征，如在产品资料和Guardian指令手册中所示的。Guardian 2D/3D稳定器手册和关于Eagle Tree Systems的Guardian稳定扩展器的指令手册据此通过引用并入本文。
APM(流行的开源自动驾驶仪套件)2013年12月发布了它们的AP M:Copter的版本3.1。在该版本中，它们包括被称为“漂移模式”的新的飞行模式，其允许飞行员利用内置自动协调转弯驾驶多翼直升机好似它是飞机一样。飞行员具有对偏航和俯仰的直接控制，但是侧倾由自动驾驶仪控制。右摇杆控制俯仰和偏航并且左摇杆用于经由油门的手动高度控制。当航空器正向移动并且飞行员推动右摇杆到左边或右边以进行转弯时，航空器还将在同时倾斜以在该方向上进行协调转弯。漂移模式依赖于GPS起作用。偏航和侧倾基于速度进行混合。通过访问APM网站http://copter.ar dupilot.com/可以得到更多信息。在http://copter.ardupilot.com/的ArduCopte r|Multirotor UAV网页中可用的包括但不限于“8通道PPM编码器(v2)的手册，固件：v2.3.16”和3D机器人的“PPM编码器”指令手册的APM：Copter文档据此通过引用并入本文。
概述
可以结合用于控制提供类似地面交通工具的控制的远程控制航空器的方法使用用于远程控制航空器的手持无线电发射控制器。
附图说明
现在参考结合附图进行的以下详细描述，在附图中：
图1示出传统RC地面控制器；
图2示出传统RC地面控制器的转向旋钮的操作；
图3示出转向角和转弯半径之间的关系；
图4示出在转弯期间作用在地面交通工具上的力；
图5示出示例性的高度控制过程；
图6示出当维持执行协调倾斜的转弯的航空器的高度时可以考虑到的力；
图7示出示例性的转向控制过程；
图8-10、11-12和13示出替换RC地面控制器；
图14说明用于RC航空器的常规的“双摇杆”发射控制器；
图15说明可以在使用简单发射机的某个飞行就绪(RTF)航空器上可用的预先配置的混合的示例；以及
图16说明在过去的几十年流行的“单摇杆”发射机。
详细描述
在下面讨论中，阐述了许多具体细节以提供彻底的解释。然而，这样的具体细节不是必要的。在其他示例中，众所周知的元素已经被以原理图或框图的形式说明。此外，对于大多数情况，已经省略相关领域中的普通技术人员的理解范围之内的具体细节。
参考图1A-1C，描绘的是典型的地面R/C交通工具发射控制器100。发射控制器100具有人机界面(HMI)，其包括如油门触发器102，转向旋钮104和其他控制器或指示器(根据需要)的这样的特征。在实施例中，“触发器”可以是具有例如本文示出的触发器形状的形状的杠杆，杠杆被安装用于在至少两个方向上的旋转移动。杠杆(触发器102)可以具有空挡位置(在其行程范围的大致中央)，并且当移动时可以提供连续范围的输入至控制系统内。在实施例中，当杠杆被在第一方向上移动朝向用户时，交通工具行进的前进方向可以被命令输入来指示，并且当杠杆被在第二方向上远离用户移动时，对地面交通工具进行制动或地面交通工具行进的相反方向可以由命令输入来指示。在空挡位置和行进的两个极值之间的中间位置中的杠杆可以提供连续范围的输入，其在一个实施例中可以被解释为在所选择的方向上的期望的交通工具速度或将要施加的制动量。
在实施例中，发射控制器100还可以具有“拇指开关”103，“四通道”开关105以及两个辅助调整旋钮106和107。当交通工具没有被驾驶时，油门触发器102可以处于空挡位置，如图1A中所示。驾驶员可以将油门触发器102从空挡位置拉向驾驶员以命令推进油门，如在图1B中所示的。驾驶员可以从空挡位置推动油门触发器102远离驾驶员以命令反推油门或制动，如在图1C中所示。驾驶员从空挡位置推或拉油门触发器102的距离可以确定所施加的油门或制动的量。
参考图2，描绘的是转向旋钮104的操作。驾驶员可以从中性位置200旋转转向旋钮104以命令交通工具使用转向角202。参考图3，描绘的是转向角202对以速度300移动的交通工具300的作用。如在汽车物理中已知的，转向角202影响交通工具转弯半径204。交通工具轴距206也影响交通工具转弯半径204。较大转向角导致较小交通工具转弯半径。
参考图4，描绘的是在转弯期间在表面400上的地面交通工具300的后视图。在转弯期间，交通工具300和表面400之间的摩擦力402防止交通工具300打滑。如果交通工具300由于对于其速度来说被以太小的转弯半径进行转弯，则向心力404超过摩擦力402并且引起交通工具300转弯时侧滑。
航空器可以被用相似于地面交通工具的控制模型的控制模型进行驾驶。这个类似地面交通工具的控制模型可以被应用于所有各种基于空气的交通工具：四旋翼、同轴的、固定翼、其他直升机等。飞行员的发射控制器可以具有油门触发器和转向旋钮，其功能相似于常规地面交通工具发射控制器。
利用油门触发器和转向旋钮，飞行员可以如飞行员将控制地面交通工具一样在二维空间内控制航空器。利用油门触发器，飞行员可以对正向和反向移动进行控制。正向移动通过使旋翼航空器的俯仰向前和/或通过固定翼航空器的增加油门。反向移动通过使旋翼航空器的俯仰向后和/或在固定翼航空器中的减少油门。利用转向旋钮，飞行员可以对转向进行控制。在发射控制器的一个实施例中，油门触发器可以通过飞行员的食指或中指进行控制。在这个相同的实施例中，可以通过另一只手使用两个或多于两个手指来紧握转向旋钮。
对于在三维空间中的控制，除了油门触发器和转向旋钮之外，飞行员的发射控制器可以以高度控制为特色。不同选项对于高度控制是可能的。驾驶高度旋钮可以允许飞行员指定关于航空器要维持的期望的“驾驶高度”。高度万向节、滑动器或拇指轮可以允许飞行员指定爬升或俯冲的速度。参考图1A，飞行员航空器发射控制器的一个实施例可以具有位于103的所述驾驶高度旋钮、万向节、滑动器或拇指轮，如图8-13中所示，并且可被飞行员的拇指操作。如在图8中所示，拇指轮103A可以被定向为通过飞行员的拇指上下转动。可选地，如在图11中所示，拇指轮103B可以被定向为通过飞行员的拇指前后转动。如在图9中所示，滑动器103B可以被定向为通过飞行员的拇指上下滑动。可选地，如在图12中所示，滑动器103D可以被定向为通过飞行员的拇指前后滑动。如在图10中所示，万向节103E可以被定向为通过飞行员的拇指上下前后移动。
关于高度控制的其他位置也可以被使用。例如，旋钮106或107可以被用作高度控制输入。飞行员的手的其他手指(例如食指、中指、无名指或小(婴儿)指)可以用于控制万向节、滑动器或拇指轮。对于更自然的高度控制，发射控制器可以具有高度倾斜传感器。倾斜传感器可以允许飞行员通过倾斜发射控制器以指示或命令爬升或俯冲。倾斜传感器可以确定倾斜的量和相应的爬升或俯冲的速度。不管高度控制的类型，发射控制器可以将驾驶高度或期望的爬升或俯冲速度发射至航空器。
可替代的发射控制器200被在图13中示出。发射控制器200具有油门触发器202和转向旋钮204，其可以以与发射控制器100中的油门触发器102和转向旋钮104相同的方式进行操作。在实施例中，发射控制器200还可以具有万向节203E、“四通道”开关205、第一辅助调整旋钮106和第二辅助调整旋钮207，其可以以与在发射控制器100内的万向节103E、“四通道”开关105以及辅助调整旋钮106和107相同的方式进行操作。油门触发器202的操作可以与发射控制器100内的油门触发器102的操作相同。当交通工具没有被驾驶时，油门触发器202可以处于空挡位置，如在图13中所示。驾驶员可以将油门触发器202从空挡位置拉向驾驶员以命令推进油门。驾驶员可以从空挡位置推动油门触发器202远离驾驶员以命令倒转油门或制动。
为了航空器使用类似地面交通工具的控制模型，两个过程可以被执行：高度控制过程和转向控制过程。这些过程可以被添加至通过在航空器上的飞行电脑微处理器执行的飞行控制过程。这个飞行控制过程可以通过飞行控制软件来执行。飞行控制过程可以接收通过飞行员的发射控制器发射的油门、转向和高度命令。飞行控制过程还可以接收由飞行员的发射控制器通过其它用户接口输入(例如在图1A中示出的那些用户接口输入)发射的其它命令。
参考图5，描绘的是示例性的高度控制过程500。高度控制过程500的目的是控制航空器相对于用户指定的驾驶高度的高度。可以在发射控制器上利用如上所述的万向节、滑动器或拇指轮来调整驾驶高度。一旦驾驶高度已被设置，则高度控制过程500可以维持驾驶高度或相对于驾驶高度俯冲和爬升。如上所述，俯冲或爬升的速度可以通过发射控制器的倾斜来指定。高度控制过程500可以将航空器的高度限制在被在发射控制器上指定的下限高度和上限高度之间。在发射控制器的一个实施例中，可以通过如在图1A中所示的用户界面输入105、106或107来指定或命令下限高度或上限高度。
高度控制过程500可以是反馈控制过程。在502，高度控制过程可以基于航空器的俯仰角和侧倾角以及发动机RPM估计当前航空器高度。在504，高度控制过程500可以将这个估计的航空器高度与来自航空器高度表的读数混合。所述混合可以被使用被本领域中的技术人员很好理解的各种“传感器融合”技术来执行。航空器高度表的示例可以包括精密度、高分辨率MEMS大气压力传感器、超声波、激光器、雷达或GPS。在506，产生的估计高度可以被用于调整到所有发动机所施加的油门。高度控制过程500可以当航空器改变其俯仰角以向前加速时维持航空器的高度。
高度控制过程500还可以当航空器改变其俯仰角和侧倾角以执行协调倾斜转弯时维持航空器的高度。参考图6，描绘的是执行以角度602的倾斜转弯的四轴航空器600。高度控制过程在转弯期间在维持四轴航空器600的高度时可以考虑到的力包括推力604、升力606、阻力608和重力610。例如，当航空器通过将其侧倾角从零(水平)改变到角度602而倾斜时，垂直升力分量606可能减少并且航空器可能下降。为了维持航空器的高度，高度控制过程500可以命令发动机增加其RPM。
参考图7，描绘的是示例性的转向控制过程700。转向控制过程700的目的是将通过发射控制器转向旋钮命令的转向角转换成航空器机动飞行。转向控制过程700可以是控制回路，其使用交通工具的速度的估计和所命令的转向角以计算航空器俯仰、偏航和侧倾角速率以及角度。
使用来自转向旋钮的飞行员的输入，转向控制过程700可以调整航空器的侧倾和偏航以匹配地面交通工具的动态特性。例如，用户可以通过旋转转向旋钮来指示转向角。转向控制过程700可以估计航空器的当前前进速度并使用转向角和前进速度以设置航空器的侧倾角和偏航速率。多旋翼航空器(四轴航空器，例如)的当前前进速度的估计可以被使用交通工具的俯仰来获得。在一个方法中，转向控制过程700的速度估计可以是线性的并与航空器的俯仰角成正比。在另一个方法中，当估计速度时转向控制过程700可以考虑到时间。例如，将交通工具从启动速度V1加速到更大速度V2的时间将是非零。理解这个非零时间和在转向控制过程700中将其考虑在内将提供交通工具的速度的更准确和更实际的估计。可选地，可以通过使用感测技术(诸如例如GPS)的直接测量来获得前进速度估计。
在702，转向控制过程700可以使用航空器的高度(俯仰、侧倾和偏航)以及航空器的动态模型来确定航空器的侧向加速度。例如，如果航空器是保持在固定高度的四轴航空器，则向上的推力抵消航空器的重力。转向控制过程700可以使用这个推力以及航空器的俯仰角和侧倾角以估计航空器的侧向加速度。对于正在俯冲或爬升的四轴航空器，转向控制过程700可以鉴于爬升或俯冲速率来调整其推力矢量的估计。
在704，转向控制过程700可以应用用户的转向和油门输入以及航空器模型以计算用户期望的前进速度和转弯半径。在706，转向控制过程700可以使用目标转弯半径以及航空器的速度和姿势以调整航空器的偏航速率和倾斜角。
对于不同的航空器类型，本领域中的技术人员可以带来已知的控制方法以酌情承受高度和转向控制过程两者。例如，对于固定翼航空器，转向控制过程可以用比例-积分-微分(PID)控制器来控制倾斜角，比例-积分-微分(PID)控制器维持指向航空器的底部的“向下矢量”。对于其他航空器类型，例如四轴航空器，产生的离心力可以被在704估计并且被用于确定维持指向航空器的底部的“向下矢量”的倾斜角。
作为另一个示例，四轴航空器或其他多旋翼直升机可以在飞行控制过程中具有混合步骤。高度控制过程可以确定关于所有发动机的平均功率。转向控制过程可以确定发动机彼此之间的平均功率。混合步骤可以线性混合这两个过程的结果以产生关于每个发动机的平均功率。
例如，如果四轴航空器向右倾斜，则转向控制过程可以指定左发动机应该比右发动机具有更高平均功率。混合步骤可以将这个结果与通过高度控制过程确定的平均功率相结合以确定每个发动机应该被操作在的平均功率。
虽然所描述的航空器控制模型与地面交通工具的控制模型具有一定的可比性，但是它不一定是相同的。例如，释放路基交通工具上的控制可以引起交通工具滚动至停止并等待下一个用户控制输入。对于空基交通工具，风和其他气流可以不断地防止交通工具维持单一位置。
在一个实施例中，转向控制过程可以在没有高度控制过程的情况下被使用。高度可以被常规地控制，例如通过四轴航空器和直升机的油门和集合俯仰(collectivepitch)，或通过飞机的俯仰和油门。转向控制过程针对如上所述的转弯可以控制偏航速率和侧倾角。
在航空器内，：当没有从手持发射控制器接收到高度改变命令信号时，航空器内的控制器可以调整油门和/或俯仰以将航空器保持在基本上恒定的高度。在手持发射控制器上的第三开关(例如，滑块)可以被用于与触发器分开地调整高度。此外，航空器控制器可以以某种关系将油门添加至俯仰角命令，而不管高度开关设置。使用混合或某种附加的算法，油门可以被从通过触发器俯仰控制确定的设置增加或减少，使用第三开关可以用于单独地控制高度。
在特定实施例中，HMI输入中的至少一个可以被用于使两个或多于两个控制输出变化。一个示例是：利用单个HMI输入(例如，摇杆移动、方向盘转动等等)来命令航空器的转弯，并且相应的倾斜、方向舵(固定翼航空器)和/或偏航速率(旋翼航空器)输出命令被发送。另一个示例是：利用单个HMI输入来命令航空器的俯仰，并且相应的升降机(固定翼航空器)，俯仰(旋翼航空器)和/或油门输出命令被发送。
在航空器内，应注意，改变第一HMI输入的旋钮的位置可以改变由无线电发射机所发射的一个或多个无线电信号以用于控制处于转弯中的航空器的倾斜角：(1)可以参考响应于通过航空器接收机/控制器接收的控制信号所确定的倾斜角来(例如，固定线性比例、固定的指数比例或固定到特定的倾斜角等等)设置偏航速率；(2)可以参考响应于通过航空器接收机/控制器接收的转弯控制信号所确定的转弯半径(更小的或更开放的转弯)来设置偏航速率；(3)可以参考响应于通过航空器接收机/控制器接收的控制信号确定的转弯半径和参考航空器的速度(使用加速计确定的或通过俯仰角信号估计的)等等来设置偏航速率；(4)可用的或已知的任何其它现有技术(例如可能调整偏航直到加速计读数示出合力矢量不再具有侧向分量时为止)可以被使用。
在航空器内：可以通过针对任何给定/恒定的以下项设置倾斜角或使用任何其它可用/已知的现有技术来控制转弯半径：(i)速度、(ii)俯仰和/或(iii)油门设置。
在实施例中，用于控制提供类似地面交通工具的控制的远程控制航空器的方法可以包括：接收来自发射机控制器的转向角控制输入；估计所述航空器的姿态、加速度和速度的状态估计过程；转向控制过程，其包括：包括轴距的汽车模型；和汽车模型的映射(速度和转向角至期望的偏航速率和倾斜角)；并且方法还包括控制航空器至通过转向控制过程命令的偏航速率和倾斜角的飞行控制过程。在实施例中，方法还可以包括提供油门输入以控制正向/反向速度或制动。在实施例中，方法还可以包括提供高度控制。
将理解的是，各种控制“混合”在“计算机”无线电装置上是可用的以避免或补偿其他“不期望的”飞行特性。示例是倾斜角和俯仰(或油门)的混合。如果航空器当倾斜时由于垂直升力的损失而下降，则发射机可以被编程以将俯仰或某油门加起来以帮助维持高度。其他控制混合(例如但不限于之前讨论的实施控制混合的技术以及被混合的控制的各种组合)可以被在发射控制器100内采用。
应注意的是，公开的实施例是说明性的而非在本质上是限制性的并且在上述公开中预期范围广泛的变化、修改、改变和替换，并且在一些实例中，本发明的一些特征可以在没有其它特征的相应使用的情况下被采用。很多这样的变化和修改可以由本领域中的技术人员基于各种实施例的前述描述的回顾而认为是可取的。
符合之前的公开的各种方法、航空器和控制器包括以下：
方法1：一种用于为远程控制航空器提供类似地面交通工具的控制的方法，方法包括：
执行高度控制过程，高度控制过程包括：
估计航空器的高度；
从发射控制器接收高度指令；以及
确定高度航空器动作以对高度指令做出反应；
执行转向控制过程，转向控制过程包括：
接收通过飞行员指定的转向指令，转向指令包括转向角；以及
确定转向航空器动作以对转向角做出反应；并且
根据高度航空器动作和转向航空器动作操作航空器。
方法2：方法1，其中估计航空器的高度包括：
至少基于航空器的俯仰角、航空器的侧倾角和航空器发动机RPM估计初始的高度；以及
将初始的高度与来自航空器的高度表的读数进行混合。
方法3：方法1、其中高度指令包括以下项中的一个：维持高度的指令、以指定的速率爬升的指令和以指定的速率俯冲的指令。
方法4：方法1，其中转向航空器动作包括设置侧倾速率和设置偏航速率。
方法5：方法1，其中航空器是固定翼航空器。
方法6：方法1，其中航空器是直升机。
方法7：方法1，其中航空器是包括四个旋翼和四个发动机的多旋翼直升机，其中每个旋翼由一发动机控制。
方法8：方法7，其中高度航空器动作包括施加至所有发动机的平均功率并且转向航空器动作包括相对于其他发动机施加至每个发动机的平均功率。
方法9：方法8，还包括线性混合高度航空器动作和转向航空器动作以产生施加至每个发动机的平均功率。
方法10：方法9，其中操作航空器包括将通过线性混合产生的平均功率施加至每个发动机。
方法11：一种用于为远程控制航空器提供类似地面交通工具的控制的方法，方法包括：
执行转向控制过程，转向控制过程包括：
接收通过飞行员指定的转向指令，转向指令包括转向角；以及
确定转向航空器动作以对转向角做出反应；以及
根据转向航空器动作操作航空器。
方法12：方法11，其中转向航空器动作包括设置侧倾速率和设置偏航速率。
方法13：方法11，其中航空器是固定翼航空器。
方法14：方法11，其中航空器是直升机。
方法15：方法11，其中航空器是包括四个旋翼和四个发动机的多旋翼直升机，其中每个旋翼被一个发动机控制。
航空器1：一种提供类似地面交通工具的控制的远程控制航空器，航空器包括飞行控制微处理器，其被配置成：
执行高度控制过程，高度控制过程包括：
估计航空器的高度；
接收来自发射控制器的高度指令；以及
确定高度航空器动作以对高度指令做出反应；
执行转向控制过程，转向控制过程包括：
接收通过飞行员指定的转向指令，转向指令包括转向角；以及
确定转向航空器动作以对转向角做出反应；并且
根据高度航空器动作和转向航空器动作操作航空器。
航空器2：航空器1，其中估计航空器的高度包括：
至少基于航空器的俯仰角、航空器的侧倾角和航空器发动机RPM估计初始的高度；以及
将初始的高度与来自航空器的高度表的读数进行混合。
航空器3：航空器1，其中高度指令包括以下项中的一个：维持高度的指令、以指定的速率爬升的指令和以指定的速率俯冲的指令。
航空器4：航空器1，其中转向航空器动作包括设置侧倾速率和设置偏航速率。
航空器5：航空器1，其中航空器是固定翼航空器。
航空器6：航空器1，其中航空器是直升机。
航空器7：航空器1，其中航空器是包括四个旋翼和四个发动机的多旋翼直升机，其中每个旋翼被一个发动机控制。
航空器8：航空器7，其中高度航空器动作包括施加至所有发动机的平均功率并且转向航空器动作包括相对于其他发动机施加至每个发动机的平均功率。
航空器9：航空器8，其中飞行控制微处理器还被配置成线性混合高度航空器动作和转向航空器动作以产生将被施加至每个发动机的平均功率。
航空器10：航空器9，其中被配置成操作航空器的飞行控制微处理器包括被配置成将通过线性混合产生的平均功率施加至每个发动机的飞行控制微处理器。
航空器11：一种提供类似地面交通工具的控制的远程控制航空器，航空器包括飞行控制微处理器，其被配置成：
执行转向控制过程，转向控制过程包括：
接收通过飞行员指定的转向指令，转向指令包括转向角；以及
确定转向航空器动作以对转向角做出反应；并且
根据转向航空器动作操作航空器。
航空器12：航空器11，其中转向航空器动作包括设置侧倾速率和设置偏航速率。
航空器13：航空器11，其中航空器是固定翼航空器。
航空器14：航空器11，其中航空器是直升机。
航空器15：航空器11，其中航空器是包括四个旋翼和四个发动机的多旋翼直升机，其中每个旋翼被一个发动机控制。
控制器1：一种用于对远程控制航空器提供类似地面交通工具的控制的发射控制器，发射控制器包括：
转向控制装置；
油门/制动控制装置；以及
高度控制装置。
控制器2：控制器1，其中转向控制装置包括转向旋钮。
控制器3：控制器1，其中油门/制动控制装置包括油门触发器。
控制器4：控制器1，其中高度控制装置包括万向节。
控制器5：控制器1，其中高度控制装置包括倾斜传感器。
控制器6：一种用于对远程控制航空器提供类似地面交通工具的控制的发射控制器，发射控制器包括：
转向控制装置；以及
油门/制动控制装置。
控制器7：控制器6，其中转向控制装置包括转向旋钮。
控制器8：控制器6，其中油门/制动控制装置包括油门触发器。

Claims (18)

1.一种用于远程控制航空器的手持无线电发射控制器，所述控制器包括：
手柄，其被配置成被用户的持握手握住；
可变位置第一人机界面(HMI)输入部，其被固定到所述手柄，第一HMI输入部包括可旋转的旋钮，所述可旋转的旋钮被配置成由用户的空闲的手旋转以改变所述第一HMI输入部的位置；
可变位置第二HMI输入部，其被固定到所述手柄，所述第二HMI输入部包括一个或多个触发器，所述一个或多个触发器被配置成由用户的所述持握手的一个或多个手指移动以改变所述第二HMI输入部的位置；
无线电发射控制器，其从所述第一HMI输入部和所述第二HMI输入部接收输入信号并且被配置成发射用于控制航空器的一个或多个无线电信号，所述一个或多个无线电信号对应于所述第一HMI输入部的位置以及所述第二HMI输入部的位置；
其中所述第一HMI输入部的所述旋钮的位置被改变以通过由所述无线电发射控制器发射的无线电控制信号来至少控制航空器的转弯；以及
其中所述第二HMI输入部的所述一个或多个触发器中的至少一个的位置被改变以通过由所述无线电发射机发射的无线电控制信号来至少控制航空器的空挡、空闲或静止状态和正向移动。
2.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中改变所述第一HMI输入部的所述旋钮的位置改变通过所述无线电发射机发射的用于控制航空器转弯时的倾斜角的一个或多个无线电信号。
3.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中改变所述第一HMI输入部的所述旋钮的位置改变通过所述无线电发射机发射的用于控制航空器转弯半径的一个或多个无线电信号。
4.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中改变所述第一HMI输入部的所述旋钮的位置改变通过所述无线电发射机发射的用于控制转弯时的航空器的偏航速率的一个或多个无线电信号。
5.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中改变所述第二HMI输入部的所述一个或多个触发器中的至少一个的位置改变通过所述无线电发射机发射的用于控制航空器的仰俯角的一个或多个无线电信号。
6.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中改变所述第二HMI输入部的所述一个或多个触发器中的至少一个的位置改变通过所述无线电发射机发射的用于控制航空器的发动机功率输出的一个或多个无线电信号。
7.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中改变所述HMI输入开关的所述一个或多个触发器中的至少一个的位置改变通过所述无线电发射机发射的用于控制航空器的高度的一个或多个无线电信号。
8.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中改变所述第二控制开关的所述一个或多个触发器中的至少一个的位置改变通过所述无线电发射机发射的用于控制航空器的正向或反向移动的一个或多个无线电信号。
9.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中改变所述第二控制开关的所述一个或多个触发器中的至少一个的位置改变通过所述无线电发射机发射的用于控制航空器的速度的一个或多个无线电信号。
10.如权利要求2所述的手持发射控制器，其中改变所述第一控制开关的所述旋钮的位置改变通过所述无线电发射机发射的用于控制转弯时的航空器的倾斜角和偏航速率的一个或多个无线电信号。
11.如权利要求5所述的手持发射控制器，其中改变所述第二控制开关的所述一个或多个触发器中的至少一个的位置改变通过所述无线电发射机发射的用于控制航空器的俯仰角和油门的一个或多个无线电信号。
12.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中，在所述一个或多个触发器中的至少一个的位置命令航空器的静止状态的情况下，改变所述第二控制开关的所述旋钮的位置不改变通过所述无线电发射机发射的用于控制航空器的倾斜角的无线电信号。
13.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中所述手柄是手枪式手柄。
14.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中所述可旋转的旋钮是圆柱形的。
15.如权利要求1所述的手持发射控制器，其中所述一个或多个触发器中的至少一个具有面向通过用户的手指接触的方向的凹面。
16.一种用于为远程控制航空器提供类似地面交通工具的控制的方法，所述方法包括：
接收来自发射机控制器的转向角控制输入；
估计所述航空器的姿态、加速度和速度的状态估计过程；
转向控制过程，其包括：
包含轴距的汽车的模型：以及
所述汽车模型、速度和转向角至期望的偏航速率和倾斜角的映射；以及
飞行控制过程，其将所述航空器控制至通过所述转向控制过程命令的所述偏航速率和所述倾斜角。
17.如权利要求16所述的方法，还包括提供油门输入以控制正向/反向速度或制动。
18.如权利要求17所述的方法，还包括提供高度控制。
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