CN106444805A - 用于控制无人飞行器的控制终端、控制方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制无人飞行器的控制终端、控制方法及其无人飞行器控制系统，用于控制无人飞行器的控制终端包括测量所述无人飞行器本体与控制终端（1）之间距离参数的测距传感器（2）、测量所述控制终端（1）姿态参数的姿态测量模块（3）和处理器（4），所述处理器（4）基于所述距离参数和姿态参数生成控制指令并发送所述无人飞行器本体。

Description

用于控制无人飞行器的控制终端、控制方法及其控制系统

技术领域

本发明属于无人飞行器控制领域，特别是涉及一种用于控制无人飞行器的控制终端、控制方法及其无人飞行器控制系统。

背景技术

随着无人飞行器逐步进入消费级市场，尤其是多旋翼飞行器，典型地，如四轴多旋翼飞行器，已经成为实施航拍的首选设备。随着应用市场的进一步细分，无人飞行器航拍领域，正从专业消费级无人飞行器中分离出日常消费级无人飞行器，出现了小型化、便携化、操作简单化的自拍无人飞行器。无人飞行器尤其是航拍飞行器已经开始广泛受到关注和普及，然而实际消费者使用过程中仍然在反映，航拍飞行器的操控还是太难，影响了航拍飞行器的市场前景。尤其是随着消费级航拍无人飞行器市场的开发，更为普通的消费者，尤其是所谓的“小白”用户其实并不那么关心控制范围、控制精准度、飞行速度、飞行高度等有关性能的问题。这些用户有可能只需要解决在自身周边3米到20米范围内，能够建议的操控无人飞行器的飞行即可。然而，当前的无人飞行器的控制方法是仍然普遍采用摇杆控制的方式，用户需要在空间至少6个自由度的方向上，采用多个摇杆来输入飞行控制指令，并且由于用户与无人飞行器在物理上是分离的，所以用户在控制无人飞行器时，还要具备能够代入式的设想无人飞行器的空间位置的能力，只有这样才能很好的控制飞行器。这样的前提条件，导致无人飞行器的普及困难重重。

专利文献CN205353766U公开一种基于手机操控的无人机控制系统包括客户终端、数据端、无人机终端；所述客户终端包括手机设备、电脑终端、显示器，所述电脑终端通过连接手机设备与显示器，完成数据的传输与操控，所述手机设备通过无线数据连接电脑终端，从而控制无人机设备；所述数据端包括数据中心和操控系统，所述数据中心通过连接电脑终端和无人机操控系统，完成人机交互，所述操控系统通过编程程序对数据进行校对与调控；所述无人机终端包括无人机操控系统、移动传感器、旋翼板块、工作板块，所述无人机操控系统通过连接移动传感器完成信息的收集，通过连接数据端的数据中心把数据传输到客户终端。该专利通过智能手机使用4G网络控制无人机的工作，使其在恶劣环境下能顺利完成任务，同时通过摄像头反馈到客户终端的显示器上。但该专利无法让用户以简单的方式控制无人飞行器，特别是需要拍摄时，无法使得控制终端或智能手机以较为简单的方法准确控制无人飞行器起飞后拍摄方向、拍摄角度确定等操作，无法让用户可以像使用自拍杆那样的使用航拍无人机，无法达到拍摄操作简单、拍摄效果较好的目的。

专利文献CN105469579A公开的一种体感遥控器包括：姿势传感器、控制器和第一无线数传模块，以及遥控器本体；所述姿势传感器、所述第一无线数传模块和所述控制器均设置在所述遥控器本体上，所述姿势传感器和所述第一无线数传模块均与所述控制器电连接；所述姿势传感器用于获取所述遥控器本体的当前位置的初始状态信息，以及所述遥控器本体移动的移动信息，并传递给所述控制器；所述控制器用于根据所述初始状态信息和移动信息，得到飞行指令，并通过所述第一无线数传模块将飞行指令发出。该专利使得操作者不需要再找体感遥控器的中心位了，降低对操控者的技术水平的要求，便于操控者操控。但该专利没有考虑无人飞行器和遥控器之间距离对姿态参数以及无人飞行器飞行的影响，不能控制和调整无人飞行器和遥控器之间距离，以及不能在控制终端的坐标下的姿态参数的基础上考量距离矢量参数对无人飞行器的飞行进行处理，无法让用户以简单的方式控制无人飞行器以适当的拍摄距离实现理想的拍摄效果，因此无法让用户可以像使用自拍杆那样的使用航拍无人机，无法达到拍摄操作简单、拍摄效果较好的目的。

专利文献CN105667775A公开的一种基于手机App的遥控微型航拍四旋翼飞行器，采用智能手机上的APP应用作为遥控器，实现对四旋翼飞行器进行控制，四旋翼飞行器包括四旋翼飞行器机身，所述四旋翼飞行器机身上还安装有一号WIFI连接与数据传输模块(1)、蓝牙连接与数据传输模块(2)、微型摄像头(3)、航拍模块(4)、主控制器(5)、电机驱动控制器(6)、三个加速度传感器(7)和三个角速度传感器(8)；一号WIFI连接与数据传输模块(1)用于与手机的WIFI模块进行无线连接，接收航拍模块(4)发送的视频信号和图片信号，通过无线向手机APP发送视频信号和图片信号，接收手机APP通过WIFI模块发送的图像拍摄控制信号；向航拍模块(4)发送图像拍摄控制信号；一号蓝牙连接与数据传输模块(2)用于与手机的蓝牙模块进行无线连接，接收手机App通过蓝牙模块发送的四旋翼飞行器机身的飞行速度、飞行姿态和飞行方向的控制命令，并将接收的命令传输给主控制器。该专利使用手机App控制代替了物理遥控器，减小了四旋翼的体积和重量，扩大了航拍的适用范围，手机端分别通过蓝牙向四旋翼飞行器传输控制指令，通过Wi-Fi技术接收无线图传数据，并实现航拍的功能。但该专利没有考虑无人飞行器和遥控器之间距离对姿态参数以及无人飞行器飞行的影响，不能控制和调整无人飞行器和遥控器之间距离，以及不能在控制终端的坐标下的姿态参数的基础上考量距离矢量参数对无人飞行器的飞行进行处理，无法让用户以简单的方式控制无人飞行器以适当的拍摄距离实现理想的拍摄效果，因此无法让用户可以像使用自拍杆那样的使用航拍无人机，无法达到拍摄操作简单、拍摄效果较好的目的。

因此，本领域急需要解决的技术问题在于，向普通消费者用户提供一种设计简便，操控容易的无人飞行器控制设备，主要是针对视距内、距离近的航拍无人飞行器实施该控制方式，用户可以像使用自拍杆那样的使用航拍无人飞行器。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

根据本发明的一方面，用于控制无人飞行器的控制终端包括测量所述无人飞行器本体与控制终端之间距离参数的测距传感器、测量所述控制终端姿态参数的姿态测量模块和处理器，所述处理器基于所述距离参数和姿态参数生成控制指令并发送至所述无人飞行器本体。

优选地，所述处理器设有矢量计算模块，所述矢量计算模块基于所述控制终端的位置矢量参数和所述距离参数生成所述无人飞行器本体位置参数。

优选地，所述处理器将所述控制终端的姿态参数作为无人飞行器的姿态参数且发送所述无人飞行器本体。

优选地，所述控制终端包括无线连接所述无人飞行器本体的无线通信设备。

优选地，所述姿态测量模块包括陀螺仪、加速度计、磁传感器和霍尔传感器中的一个或多个，所述姿态参数包括绕三维坐标轴的角度参数和三维坐标的位置参数中的一个或多个。

优选地，所述无人飞行器本体设有用于拍摄图像的拍摄设备，当所述拍摄设备进行自拍时，所述处理器基于所述姿态参数生成所述拍摄设备的镜头始终指向所述控制终端的控制命令。

优选地，所述控制终端设有用于输入指令的实体或者虚拟键盘和/或拨轮。进一步地，实体或者虚拟键盘和/或拨轮调节控制终端和无人飞行器之间的距离。

优选地，所述控制终端设有用于调节所述测距传感器和/或姿态测量模块测量频率的变频调节模块使得所述测距传感器和/或姿态测量模块按照预定频率实时刷新。

优选地，所述控制终端为智能手机或飞行遥控器、所述处理器包括CPU、RAM和内存、所述测距传感器为无线测距传感器、所述姿态测量模块包括三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计、所述拍摄设备为CCD相机、和/或所述无线通信设备包括具有不同优先级的无线局域网通信设备、平流层通信网络设备和卫星网络通信设备中的一个或多个。

根据本发明的另一方面，一种使用所述的用于控制无人飞行器的控制终端的控制方法包括以下步骤。

第一步骤中，所述控制终端与无人飞行器本体建立通信连接。

第二步骤中，所述控制终端对准无人飞行器本体，测距传感器测量所述无人飞行器本体与控制终端之间距离参数和姿态测量模块测量所述控制终端的姿态参数。

第三步骤中，所述处理器基于所述距离参数和姿态参数生成控制指令并发送所述无人飞行器本体。

优选地，在第三步骤中，所述控制指令包括由所述控制终端输入的距离参数和姿态参数，所述姿态参数与所述控制终端的姿态参数相应。

本发明的又一方面，一种无人飞行器控制系统，其包括基于所述距离参数和姿态参数的控制指令生成器，所述控制指令生成器无线连接所述的于控制无人飞行器的控制终端。

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是根据本发明一个实施例的用于控制无人飞行器的控制终端的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的用于控制无人飞行器的控制终端的三维坐标系的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的用于控制无人飞行器的控制终端的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的用于控制无人飞行器的控制终端的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的使用所述控制终端的控制方法的步骤示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

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，技术人员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。

图1为本发明的一个实施例的用于控制无人飞行器的控制终端的结构示意图，本发明实施例将结合图1进行具体说明。

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种用于控制无人飞行器的控制终端，用于控制无人飞行器的控制终端包括测量所述无人飞行器本体与控制终端1之间距离参数的测距传感器2、测量所述控制终端1姿态参数的姿态测量模块3和处理器4，所述处理器4基于所述距离参数和姿态参数生成控制指令并发送至所述无人飞行器本体。

实施例中，无人飞行器本体是无人飞行器的本体部分，无人飞行器简称“无人机”，英文缩写为“UAV”(unmanned aerial vehicle)，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。

本发明实施例中优选的无人飞行器为多旋翼无人飞行器，多旋翼无人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飞行器主要是指小、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。因此，在一个实施例中，无人飞行器本体可以例如是多旋翼无人飞行器本体。

本发明实施例优选的是，控制终端1是手持设备，典型的可以使用常见的智能手机，当然也可以是专门设计的飞行遥控器，只要该设备能够实现基于所述距离参数和姿态参数生成控制指令并发送所述无人飞行器本体，该设备的具体载体不受限制。本发明的控制终端1解决了两个问题，第一个问题是解决了控制终端1与无人飞行器本体之间的距离感应；第二个问题是解决了控制终端1的空间姿态判断，并转换成无人飞行器的飞行目的地。下面依次对上述问题进行说明，由于现在常用的智能手机已经基本能够满足本发明的物理硬件需求，下面的实施例以特定的智能手机作为控制终端1来控制无人飞行器本体的飞行为例来进行。

首先，手机上具有非常多的传感器，包括测距传感器2，通常的测距传感器的原理是大同小异的，一般是通过发射一段特定频率的波，然后根据接收到的反射波的时间来判断距离。此外，还可以通过GPS定位的方式来判断两个具有GPS模块的设备之间的距离。不过上述测距传感器的方式，主要针对的是不特定对象，而GPS的方式，精度不高。对于本发明来说，优选采用无线通信测距的方式，原理其实也是类似的，通过测定无线信号的传递时间来判断距离。具体到用手机控制无人飞行器的情况而言，可以通过建立在手机与无人飞行器本体之间的无线通信信号来回传输的时间去判断距离，还可以通过接收方感应到的发射放的信号衰减程度来判断距离，具体算法比如可以是基于WIFI的RSSI算法等。鉴于这些具体的距离测定方法，不是本申请方案的重点，在此不再赘述。另外，上述的无线通信方式可以是多样的，无论是利用蓝牙、红外、还是其他通信协议，只要能实现距离感应都是可以的。最后，由于本发明主要解决的问题是飞行控制操作的便携性，而并非提供一种高精准度的无人飞行器控制方式，所以，虽然无论GPS、WiFi通信等哪种方式来说，对于距离的测定是存在一定误差的，但是对于本发明这样主要关注操作手感的情况而言，并且其应用领域主要是集中在视距内、近距离等应用情况，所以这些测距传感器2的误差是在可容忍范围之内的。

智能手机利用霍尔传感器、IMU等成熟的传感器能够实现对自身姿态的监测，这种技术已经非常成熟，并且广泛应用在各种APP或者手机游戏里。通过姿态的监测，能够轻易并且高速的判断出智能手机当前的朝向。

如图2所示的用于控制无人飞行器的控制终端的三维坐标系的示意图，智能手机为常见的扁平长方体状，此时长方形部分平面XaYa上X代表长度，Y代表宽度。而长方形的厚度则是手机的厚度，用Za来表示该矢量所处的坐标系。那么在本发明中，实际上是将该智能手机当做一个指向无人飞行器本体的当无人飞行器本体处于用户正上方的时候，则在开始时相当于一个指向Z轴正方向的遥控器而使用操作。举例来说，当用户手持智能手机，并与无人飞行器已经通过验证完成连接之后，用户手持的智能手机相当于一个无人飞行器的遥控器，假设该用户握持智能手机，使得该智能手机处于直立状态，也即X轴与重力方向平行，且X轴正向朝向天空的状态，并且此时用户控制该状态下的智能手机正好对准了空中飞行的无人飞行器。当用户确认当前已经对准无人飞行器的时候，此时用户在智能手机上给出相应的确认指令，表示该智能手机已经可以作为一个遥控器与无人飞行器进行了通信连接或锁定。此时通过上述距离和姿态测量，可以感知无人飞行器与智能手机之间的距离，以及智能手机的姿态变化，基于智能手机的姿态变化以及上述监测得到的智能手机与无人飞行器之间的距离参数，那么就能计算得出，用户希望无人飞行器前往的目的地，并将该目的地参数转换成飞行控制指令，将该飞行控制指令发送给无人飞行器，要求无人飞行器飞行到该目的地处。此时，当用户用智能手机的X轴对准无人飞行器并实施对码确认之后，相当于构成了一个智能手机与无人飞行器组成的虚拟连杆，用户只需要通过改变手持的智能手机的姿态和朝向，就能向无人飞行器发出飞行控制指令，并且这种控制方式对于普通用户来说，是非常直观和易理解的。

如图3所示，本发明的一个实施例提供了一种用于控制无人飞行器的控制终端，用于控制无人飞行器的控制终端包括测量所述无人飞行器本体与控制终端1之间距离参数的测距传感器2、测量所述控制终端1姿态参数的姿态测量模块3和处理器4，所述处理器4基于所述距离参数和姿态参数生成控制指令并发送所述无人飞行器本体，其中，所述处理器4设有矢量计算模块5，所述矢量计算模块5基于所述控制终端的位置矢量参数和所述距离参数生成所述无人飞行器本体位置参数。矢量计算模块5可以是基于三维矢量的计算单元，在运动学中，基于一个三维位置的矢量以及距离参数可以获得另一个三维位置的矢量参数即位置参数，在一个实施例中，所述矢量计算模块5是一种坐标变换计算模块。

为了便于理解，上述以XYZ轴为例进行的说明，但是实际使用过程中，也并非一定要用户将X轴正向设定为遥控方向，可以根据实际使用情况来适当的设定。比如可以在该控制开始的最初，所检测到的无人飞行器本体与控制终端1之间的虚拟连接线，即距离矢量，将其设定为虚拟连杆方向N。此时控制终端1本身的XYZ轴是否与N轴重合一致并不那么重要，因为在本操控下，主要依据的是控制终端1自身姿态的变化情况，而并非某种特定的姿态本身。只要用户虚拟确认了此时控制终端1作为一个遥控装置是指向无人飞行器，那么控制终端1只需要计算之后控制终端1本身姿态的变化情况以及控制终端1与无人飞行器之间的距离，就能简便的计算得出空间范围内，无人飞行器的飞行目的地。如此，对于用户来说，操控起来更加方便，用户在此时甚至都不用另行去理解和验证手持遥控设备的当前朝向，就可以直接通过改变手持控制终端1的朝向来调整无人飞行器的空间位置。

在上述距离和姿态数据监测的基础下，实际上建立了一个以无人飞行器的控制终端1为中心的一个坐标系，此时利用虚拟连杆轴N以及距离数据d能够唯一确定一个飞行目的地，实际上该飞行目的地就是在以遥控器为原点O的空间坐标系下，N轴正向方向上，距离原点为d的那个点。无论是在室外环境下使用卫星定位导航系统来确定飞行目的地，还是在室内环境下无卫星定位导航系统使用惯性制导、无线定位等其他方式来确定无人飞行器的飞行目的地的技术背景下，只要能够计算出控制终端1在中心位置的姿态变化，加上距离数据d就能唯一确定无人飞行器的飞行目的地。

在一个实施例中，所述处理器4将所述控制终端1的姿态参数作为无人飞行器的姿态参数且发送所述无人飞行器本体。也就是说，用户手持控制终端做出如俯仰、翻滚和偏转等动作，姿态测量模块3测量到所述动作的姿态参数发送到无人飞行器本体，所述无人飞行器本体局域所述姿态参数也做出相同的动作，因此，用户可以很方便地操控无人飞行器本体。

在一个实施例中，所述姿态测量模块3包括陀螺仪、加速度计、磁传感器和霍尔传感器中的一个或多个，所述姿态参数包括绕三维坐标轴的角度参数和三维坐标的位置参数中的一个或多个。在一个实施例中，所述陀螺仪为MEMS陀螺仪、所述加速度计为MEMS加速度计,其中，可以使用MEMS(Micro Electro Mechanical System)微机电系统陀螺仪传感器跟踪并捕捉控制终端1在三维空间中的运动。该陀螺仪由一块封装而成的芯片组成，当驱动信号加载于驱动电容片时，金属片将产生振动，当控制终端1发生偏转、倾斜时，由于科里奥利力的作用，金属片在X、Y、Z轴产生偏移，专用电路能感知这些微小的转动角速度，并将其转换成数字信号，以完成对转动、偏转等动作的测量，此类陀螺仪被称为三轴陀螺仪传感器，且配合MEMS加速度计以达到更精确的捕捉控制终端1姿态的目的。MEMS陀螺仪和加速度计集成在一起称为六轴组合传感器。而更进一步地，控制终端1配置陀螺仪+加速度计+磁传感器作为九轴组合传感器。此类陀螺仪组合均是为了更加准确获取控制终端1姿态，以及向无人飞行器本体发送精确的控制指令。

本发明实施例优选的是，所述无人飞行器本体设有用于拍摄图像的拍摄设备，当所述拍摄设备进行自拍时，所述处理器4基于所述姿态参数生成所述拍摄设备的镜头始终指向所述控制终端1的控制命令。无人飞行器的镜头朝向可以是通过专门的一组控制键来进行调整。另外，对于本实施例来说，还可以优选是，通过利用上述飞行控制方案中得知的控制终端1的姿态变化情况，然后控制无人飞行器的镜头始终朝着用户，完美模拟了自拍效果。在一个实施例中，当所述拍摄设备进行自拍时，所述控制指令中，无人飞行器本体的偏航角等于控制终端1的偏航角加上大致180度。当所述拍摄设备进行旋转拍摄时，所述控制指令中，所述无人飞器本体的航向角等于控制终端1的航向角加上时间乘以常数，俯仰角等于控制终端1的俯仰角加上时间乘以常数。

在一个实施例中，所述控制终端1设有用于输入指令的实体或者虚拟键盘和/或拨轮。N轴上的距离d是可以通过控制终端1的输入来实时改变的，当然也可以是基于一个预设值。对于自拍无人飞行器本体来说，这个预设值比如可以是5米，这样相当于用户通过本发明来控制无人飞行器时，无人飞行器本体始终保持距离用户5米的距离，然后依据用户手中遥控设备的姿态来改变其具体空中的位置。

用户也可以通过设置在遥控设备上的实体或者虚拟键盘或者拨轮等控制键来调整上述数据，比如可以将5米的距离数值改成3米或者10米。

在一个实施例中，无人飞行器的飞行速度和飞行高度范围可以是受限的，从而确保其飞行安全。另外，鉴于无人飞行器的安全考虑，可以使用无线雷达等避障技术，解决低速情况下的碰撞隐患。

如图4所示，本发明的一个实施例提供了一种用于控制无人飞行器的控制终端，用于控制无人飞行器的控制终端包括测量所述无人飞行器本体与控制终端1之间距离参数的测距传感器2、测量所述控制终端1姿态参数的姿态测量模块3、处理器4和用于无线连接所述无人飞行器本体的无线通信设备6，所述处理器4基于所述距离参数和姿态参数生成控制指令并发送所述无人飞行器本体。

本发明施例中优选的是，所述无线通信设备6由具有不同优先级的无线局域网通信设备、平流层通信网络设备和卫星网络通信设备中的一个或多个组成。无线局域网通信设备可以是蓝牙、ZigBee或Wi-Fi器中的一个，无线局域设备可通过2.4GHz通信频率建立短距离通信，在室内或低速移动的室外环境会优选该设备建立控制终端1和无人飞行器本体之间的通信连接。平流层通信设备一般用充氦飞艇、气球作为安置转发站的平台，平台高度距地面17km～22km，无人飞行器在大范围野外飞行时，可以优选平流层通信建立控制终端1和无人飞行器本体之间的通信连接。卫星通信设备利用卫星通信信道建立控制终端1和无人飞行器本体之间的通信连接，一般是在无其他可用无线通信网络的情况下，会使用卫星通信器，作为应急通信。在一个实施例中，依据无线网络成本或无线网络接入速度，选择无线传输网络，本发明设计以下为优先级方案，Wi-Fi网络：优先级为0；平流层通信网络：优先级为1；卫星通信网络：优先级为2；优先级别0-2，所选择无线网络优先级由高到低，即如果同时存在多种无线信号，且信号强度有效时，控制终端1和无人飞行器本体之间的无线通信会首先选择Wi-Fi网络作为无线接入网络，依次类推。优选地，无线通信设备对2G、3G和4G移动网路通信设定优先级，其中，4G优先级大于3G，3G的优先级大于2G。

本发明施例中优选的是，所述控制终端1设有用于调节所述测距传感器2和/或姿态测量模块3测量频率的变频调节模块7使得所述测距传感器2和/或姿态测量模块3按照预定频率实时刷新。如上所述，按照一定的频率实时刷新和监测如智能手机的控制终端1姿态参数和距离参数，并且适当的设置该频率，就能不断的向无人飞行器给出下一个飞行目的地的数据，而无人飞行器则能够根据该飞行目的地的坐标完成有序飞行。所以，从实际操控效果来看，就好像在智能手机所充当的遥控器与其所控制的无人飞行器之间有一根虚拟的连杆，无人飞行器随着遥控器的姿态和位置改变，不断的实施飞行，这样的控制方式，对于普通用户来说，就好像是在使用一根虚拟的自拍杆，自拍杆的摄像部分是无人飞行器，自拍杆的手持部分就是无人飞行器的控制装置，而自拍杆中间的连杆，则是虚拟的。

在一个实施例中，所述控制终端1为智能手机或飞行遥控器、所述处理器4包括CPU、RAM和内存、所述测距传感器2为无线测距传感器、所述姿态测量模块3包括三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计、所述拍摄设备为CCD相机、和/或所述无线通信设备6包括具有不同优先级的无线局域网通信设备、平流层通信网络设备和卫星网络通信设备中的一个或多个。

在一个实施例中，控制终端1可以是无人飞行器的无线电遥控设备，例如，控制终端1可包括无人飞行器飞行控制台用于控制无人飞行器本体1的飞行。进一步地，控制终端1也可以是用户移动设备，诸如手机、pad等个人移动终端，又如在一个实施例中，所述用户终端1为智能手机，所述处理器4包括CPU、RAM和内存，所述处理器4实时更新姿态参数和距离参数。在本发明实施例中优选地，所述处理器4可编译、组织或分析内存中的数据以执行对数据的计算分析。所述处理器4以包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC，现场可编程门阵列FPGA、模拟电路、数字电路、及其组合、或其他已知或以后开发的处理器。

在一个实施例中，所述处理器4作为智能手机的核心处理模块，负责多任务调度，包括访问姿态测量模块、访问无线通信设备和测距传感器数据处理等等。所述处理器4可包括存储器，存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器。存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器、电子可擦除可编程只读存储器EEPROM或其它类型的存储器。

在一个实施例中，用户终端2提供用户操作界面，完成一键拍摄模式设定，例如：“自拍模式”，将手机各实时传感器参数发送至无人飞行器。处理器4可包括媒体流处理模块，其接收无人飞行器本体回传的视频或图片数据，进行解压、解码处理，将图像或视频内容呈现至用户。无线通信设备6主要负责通过各类无线通信网络建立与无人飞行器之间的通信路由，发送的无人飞行器飞行控制信号和各类应用层指令消息；同时接收无人飞行器采集的视频、音频、传感器数据以及其他应用信息。

图5为本发明的另一个实施例的使用用于控制无人飞行器的控制终端的控制方法的步骤示意图，本发明实施例将结合图5进行具体说明。

如图5所示，控制方法包括以下步骤。

第一步骤S1中，所述控制终端1与无人飞行器本体建立通信连接。

第二步骤S2中，所述控制终端1对准无人飞行器本体，测距传感器2测量所述无人飞行器本体与控制终端1之间距离参数和姿态测量模块3测量所述控制终端1的姿态参数。

第三步骤S3中，所述处理器4基于所述距离参数和姿态参数生成控制指令并发送所述无人飞行器本体。

在一个实施例中，在第三步骤S3中，所述控制指令包括由所述控制终端1输入的距离参数和姿态参数，所述姿态参数与所述控制终端1的姿态参数相应。

本发明的一种无人飞行器控制系统，其包括基于所述距离参数和姿态参数的控制指令生成器，所述控制指令生成器无线连接所述的于控制无人飞行器的控制终端。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种用于控制无人飞行器的控制终端，所述控制终端(1)包括测量所述无人飞行器本体与控制终端(1)之间距离参数的测距传感器(2)、测量所述控制终端(1)姿态参数的姿态测量模块(3)和处理器(4)，其特征在于：所述处理器(4)基于所述距离参数和姿态参数生成控制指令并发送至所述无人飞行器本体。

2.根据权利要求1所述的用于控制无人飞行器的控制终端，其特征在于：所述处理器(4)设有矢量计算模块(5)，所述矢量计算模块(5)基于所述控制终端的位置矢量参数和所述距离参数生成所述无人飞行器本体位置参数。

3.根据权利要求1所述的用于控制无人飞行器的控制终端，其特征在于：所述处理器(4)将所述控制终端(1)的姿态参数作为无人飞行器的姿态参数且发送所述无人飞行器本体。

4.根据权利要求1所述的用于控制无人飞行器的控制终端，其特征在于：所述控制终端(1)包括无线连接所述无人飞行器本体的无线通信设备(6)，所述无人飞行器本体设有用于拍摄图像的拍摄设备，当所述拍摄设备进行自拍时，所述处理器(4)基于所述姿态参数生成所述拍摄设备的镜头始终指向所述控制终端(1)的控制命令。

5.根据权利要求1所述的用于控制无人飞行器的控制终端，其特征在于：所述姿态测量模块(3)包括陀螺仪、加速度计、磁传感器和霍尔传感器中的一个或多个，所述姿态参数包括绕三维坐标轴的角度参数和三维坐标的位置参数中的一个或多个。

6.根据权利要求1所述的用于控制无人飞行器的控制终端，其特征在于：设在所述控制终端1的实体或者虚拟键盘和/或拨轮调节所述控制终端(1)与无人飞行器之间的距离。

7.根据权利要求1所述的用于控制无人飞行器的控制终端，其特征在于：所述控制终端(1)设有用于调节所述测距传感器(2)和/或姿态测量模块(3)测量频率的变频调节模块(7)使得所述测距传感器(2)和/或姿态测量模块(3)按照预定频率实时刷新。

8.一种使用根据权利要求1-7中任一项所述的用于控制无人飞行器的控制终端的控制方法，其包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，所述控制终端(1)与无人飞行器本体建立通信连接；

第二步骤(S2)中，所述控制终端(1)对准无人飞行器本体，测距传感器(2)测量所述无人飞行器本体与控制终端(1)之间距离参数和姿态测量模块(3)测量所述控制终端(1)的姿态参数；

第三步骤(S3)中，所述处理器(4)基于所述距离参数和姿态参数生成控制指令并发送所述无人飞行器本体。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：在第三步骤(S3)中，所述控制指令包括由所述控制终端(1)输入的距离参数和姿态参数，所述姿态参数与所述控制终端(1)的姿态参数相应。

10.一种无人飞行器控制系统，其包括基于所述距离参数和姿态参数的控制指令生成器，所述控制指令生成器无线连接所述权利要求1-7中任一项所述的于控制无人飞行器的控制终端。