CN106483972B - 一种无人飞行器及其飞行控制方法、系统及遥控装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于无人飞行器领域，提供了一种无人飞行器及其飞行控制方法、系统及遥控装置。所述方法包括：遥控装置接收操控者对遥控装置的操作；遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量；遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离。由于在本发明中，第三控制矢量是相对于无人飞行器自身的姿态的控制矢量，因此能使操控者精确操控无人飞行器。

Description

一种无人飞行器及其飞行控制方法、系统及遥控装置

技术领域

本发明属于无人飞行器领域，尤其涉及一种无人飞行器及其飞行控制方法、系统及遥控装置。

背景技术

近年来，无人飞行器，例如固定翼飞机和旋翼飞机，得到了广泛的应用，例如在侦测等领域。对于无人飞行器的操控通常由操控者通过遥控装置来实现。无人飞行器的飞行控制与管理是无人飞行器执行任务的关键部分，一般包括3大功能：飞行控制、飞行管理和任务设备管理。飞行控制主要完成无人飞行器的飞行方向及距离的控制、速度控制、高度稳定与控制、侧向偏离控制以及起飞/着陆控制等任务。

现有技术的无人飞行器的飞行方向及距离的控制方法包括以下步骤：在二维控制模式下，当手指按操作矢量{ΔX，ΔY}滑过遥控装置屏幕的时候，无人飞行器根据操作矢量{ΔX，ΔY}和预设的操作矢量与实际矢量的比值计算无人飞行器的飞行矢量。其中，ΔX表示向屏幕的左右方向移动的有向距离，ΔY表示向屏幕的上下方向移动的有向距离，遥控装置是移动终端或具有触摸屏的遥控器。

然而，由于遥控装置的姿态通常跟无人飞行器的姿态不一致，假如遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态都不是水平的，且姿态不一致，则当操控者的手指向左滑过遥控装置屏幕的距离是1CM，预设的操作矢量与实际矢量的比值是0.001时，则无人飞行器将以当前的姿态向左飞行10米，而实际上操控者是希望无人飞行器以遥控装置的姿态向左飞行10米。因此导致操控者的操控出现误差，可能会导致撞到障碍物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人飞行器及其飞行控制方法、系统及遥控装置，旨在解决现有技术的无人飞行器根据操作矢量和预设的操作矢量与实际矢量的比值计算无人飞行器的飞行矢量，导致操控者的操控出现误差的问题。

第一方面，本发明提供了一种无人飞行器的飞行控制方法，所述方法包括：

遥控装置接收操控者对遥控装置的操作；

遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量；

遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离。

第二方面，本发明提供了一种无人飞行器的飞行控制系统，所述系统包括：

第一接收模块，用于接收操控者对遥控装置的操作；

生成模块，用于根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量；

转换模块，用于根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量，以由无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离。

第三方面，本发明提供了一种遥控装置，其所述遥控装置包括上述的无人飞行器的飞行控制系统。

第四方面，本发明提供了一种无人飞行器，所述无人飞行器包括：

转换模块，用于根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

控制飞行模块，用于根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离。

在本发明中，由于控制无人飞行器的飞行方向及距离的第三控制矢量是根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量换算得出来的。因此第三控制矢量是相对于无人飞行器自身的姿态的控制矢量，能使操控者精确操控无人飞行器。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的无人飞行器的飞行控制方法流程图。

图2是本发明实施例二提供的无人飞行器的飞行控制方法流程图。

图3是本发明实施例三提供的无人飞行器的飞行控制方法流程图。

图4是本发明实施例四提供的无人飞行器的飞行控制方法流程图。

图5是本发明实施例五提供的无人飞行器的飞行控制方法流程图。

图6是本发明实施例六提供的无人飞行器的飞行控制方法流程图。

图7是本发明实施例七提供的无人飞行器的飞行控制系统的功能模块框图。

图8是本发明实施例八提供的无人飞行器的功能模块框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

请参阅图1，本发明实施例一提供的无人飞行器的飞行控制方法包括以下步骤：

S101、遥控装置接收操控者对遥控装置的操作；

S102、遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量；

S103、遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

S104、无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离。

实施例二：

请参阅图2，本发明实施例二提供的无人飞行器的飞行控制方法包括以下步骤：

S201、遥控装置接收操控者对遥控装置的操作；

S202、遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1；

在本发明实施例二中，遥控装置可以是移动终端或具有触摸屏的遥控器。例如，在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为向遥控装置的屏幕的左右方向移动的有向距离ΔX，或者向遥控装置的屏幕的上下方向移动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY}。

遥控装置也可以是摇杆式的遥控装置。例如，在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为往遥控杆的水平方向拉动的有向距离ΔX，或者往遥控杆的垂直方向拉动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY}。遥控杆在中心的时候ΔX＝0，ΔY＝0，拉动遥控杆往左到最大距离的时候ΔX＝-1，ΔY＝0，拉动遥控杆往左到中间距离的时候ΔX＝-0.5，ΔY＝0，拉动遥控杆往左前拉动的时候ΔX＝-0.5，ΔY＝0.5。

在本发明实施例二中，在遥控装置的坐标系中，以遥控装置的中心为原点，X轴朝遥控装置右侧，Y轴朝遥控装置的上面，Z轴朝遥控装置的前面。

S203、遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1转换成地球坐标系下的第二控制矢量P2；

遥控装置的姿态Rg是通过磁力计或,重力计传感器测定得出的。遥控装置的姿态Rg是相对于地球坐标系的姿态矩阵。地球坐标系的X轴朝东，Y轴朝北，Z轴朝天。

则第二控制矢量P2＝{V，0}，其中v是地球坐标系下的矢量，{V，0}表示作地球坐标系下的矢量v的水平等高运动，其中v的计算方法如下：

其中，rij表示遥控装置的姿态矩阵Rg在i行j列的值。

S204、遥控装置或无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量P2转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3；

例如，定义无人飞行器的坐标系中，以无人飞行器的中心为原点，X轴朝无人飞行器右侧，Y轴朝无人飞行器的上面，Z轴朝无人飞行器前方。

第三控制矢量

其中无人飞行器的姿态矩阵

其中，φ是无人飞行器航向角,θx是无人飞行器俯仰角，θy是无人飞行器翻滚角。

S205、无人飞行器根据第三控制矢量P3控制无人飞行器的飞行方向及距离。

实施例三：

请参阅图3，本发明实施例三提供的无人飞行器的飞行控制方法包括以下步骤：

S301、遥控装置接收操控者对遥控装置的操作；

S302、遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1；

其中，遥控装置是移动终端、具有触摸屏的遥控器或具有摇杆的遥控器。

S303、遥控装置根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1转换成地球坐标系下的第二控制矢量P2；

S304、遥控装置将第二控制矢量P2发送至无人飞行器；

S305、无人飞行器接收遥控装置发送的第二控制矢量P2；

S306、无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量P2转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3；

S307、无人飞行器根据第三控制矢量P3控制无人飞行器的飞行方向及距离。

其中，第二控制矢量P2和第三控制矢量P3的计算方式同实施例二。

实施例四：

请参阅图4，本发明实施例四提供的无人飞行器的飞行控制方法包括以下步骤：

S401、遥控装置接收操控者对遥控装置的操作；

S402、遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1；

其中，遥控装置是移动终端、具有触摸屏的遥控器或具有摇杆的遥控器。

S403、遥控装置将遥控装置的姿态和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1发送至无人飞行器；

S404、无人飞行器接收遥控装置发送的遥控装置的姿态和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1；

S405、无人飞行器根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1转换成地球坐标系下的第二控制矢量P2；

S406、无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量P2转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3；

S407、无人飞行器根据第三控制矢量P3控制无人飞行器的飞行方向及距离。

其中，第二控制矢量P2和第三控制矢量P3的计算方式同实施例二。

实施例五：

请参阅图5，本发明实施例五提供的无人飞行器的飞行控制方法包括以下步骤：

S501、遥控装置接收操控者对遥控装置的操作；

S502、遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1；

其中，遥控装置是移动终端、具有触摸屏的遥控器或具有摇杆的遥控器。

S503、遥控装置根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1转换成地球坐标系下的第二控制矢量P2；

S504、无人飞行器发送无人飞行器的姿态至遥控装置；

S505、遥控装置接收无人飞行器发送的无人飞行器的姿态；

S506、遥控装置根据接收到的无人飞行器的姿态将第二控制矢量P2转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3；

S507、遥控装置将第三控制矢量P3发送至无人飞行器；

S508、无人飞行器接收遥控装置发送的第三控制矢量；

S509、无人飞行器根据第三控制矢量P3控制无人飞行器的飞行方向及距离。

其中，第二控制矢量P2和第三控制矢量P3的计算方式同实施例二。

实施例六：

请参阅图6，本发明实施例六提供的无人飞行器的飞行控制方法包括以下步骤：

S601、遥控装置接收操控者对遥控装置的操作；

S602、遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1；

其中，所述遥控装置是移动终端或具有触摸屏的遥控器；

S602具体可以为：

在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为向遥控装置的屏幕的左右方向移动的有向距离ΔX，或者向遥控装置的屏幕的上下方向移动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY，0}；

或者，

所述遥控装置是摇杆式的遥控装置；

S602具体也可以为：

在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为往遥控杆的水平方向拉动的有向距离ΔX，或者往遥控杆的垂直方向拉动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY，0}。

S603、遥控装置或无人飞行器将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1，其中，R_fR_g ^T为无人飞行器的姿态矩阵R_f相对于遥控装置的坐标系的姿态矩阵，R_g为遥控装置的姿态矩阵，R_g ^T表示是矩阵Rg的转置；

在本发明实施例六中，S603具体可以包括：

无人飞行器发送无人飞行器的姿态至遥控装置；

遥控装置接收无人飞行器发送的无人飞行器的姿态；

遥控装置根据接收到的无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1；

遥控装置将第三控制矢量发送至无人飞行器；

无人飞行器接收遥控装置发送的第三控制矢量；

或者，

S603具体也可以包括：

遥控装置将遥控装置的姿态矩阵和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1发送至无人飞行器；

无人飞行器接收遥控装置发送的遥控装置的姿态矩阵和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1；

无人飞行器将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1。

其中，所述将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1具体为：

无人飞行器的姿态矩阵

遥控装置的姿态矩阵

其中，q_f0、q_f1、q_f2和q_f3是与无人飞行器的姿态矩阵R_f对应的4元数，q₀、q₁、q₂和q₃是与遥控装置的姿态矩阵R_g对应的4元数，φ是无人飞行器航向角,θx是无人飞行器俯仰角，θy是无人飞行器翻滚角；

则

S604、无人飞行器根据第三控制矢量P3控制无人飞行器的飞行方向及距离。

实施例七：

请参阅图7，本发明实施例七提供的无人飞行器的飞行控制系统包括：

第一接收模块11，用于接收操控者对遥控装置的操作；

生成模块12，用于根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量；

转换模块13，用于根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量，以由无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离。

在本发明实施例七中，

转换模块13具体可以包括：

第一转换模块，用于根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

第一发送模块，用于将第二控制矢量发送至无人飞行器，以由无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离，所述第三控制矢量是由无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量的。

或者，

转换模块13具体也可以包括：

第二发送模块，用于将遥控装置的姿态和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量发送至无人飞行器，以由无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离，所述第三控制矢量是由无人飞行器根据无人飞行器的姿态和遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量的。

或者，

转换模块13具体也可以包括：

第一转换模块，用于根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

第二接收模块，用于接收无人飞行器发送的无人飞行器的姿态；

第二转换模块，用于根据接收到的无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

第三发送模块，用于将第三控制矢量发送至无人飞行器。

其中，上述的第二控制矢量P2和第三控制矢量P3的计算方式同实施例二。

或者，

转换模块13具体可以用于：将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1，其中，R_fR_g ^T为无人飞行器的姿态矩阵R_f相对于遥控装置的坐标系的姿态矩阵，R_g为遥控装置的姿态矩阵，R_g ^T表示是矩阵Rg的转置。

对于P3＝R_fR_g ^Tp1的方案，转换模块13具体可以包括：

第五接收模块，用于接收无人飞行器发送的无人飞行器的姿态；

第六转换模块，用于根据接收到的无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1；

第四发送模块，用于将第三控制矢量发送至无人飞行器，以由无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离。

或者，

转换模块13具体也可以包括：

第五发送模块，用于将遥控装置的姿态矩阵和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1发送至无人飞行器，以由无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离，所述第三控制矢量是由无人飞行器将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1。

对于P3＝R_fR_g ^Tp1的方案，所述遥控装置是移动终端或具有触摸屏的遥控器时；

所述生成模块12具体用于：在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为向遥控装置的屏幕的左右方向移动的有向距离ΔX，或者向遥控装置的屏幕的上下方向移动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY，0}；

或者，

所述遥控装置是摇杆式的遥控装置时；

所述生成模块12具体用于：在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为往遥控杆的水平方向拉动的有向距离ΔX，或者往遥控杆的垂直方向拉动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY，0}；

所述将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1具体为：

无人飞行器的姿态矩阵

遥控装置的姿态矩阵

其中，q_f0、q_f1、q_f2和q_f3是与无人飞行器的姿态矩阵R_f对应的4元数，q₀、q₁、q₂和q₃是与遥控装置的姿态矩阵R_g对应的4元数，φ是无人飞行器航向角,θx是无人飞行器俯仰角，θy是无人飞行器翻滚角；

则

本发明实施例还提供了一种遥控装置，所述遥控装置包括本发明实施例七提供的无人飞行器的飞行控制系统。

实施例八：

请参阅图8，本发明实施例八提供的无人飞行器包括：

转换模块21，用于根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

控制飞行模块22，用于根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离。

其中，在本发明实施例八中，

转换模块21具体可以包括：

第三接收模块，用于接收遥控装置发送的第二控制矢量，所述第二控制矢量是由遥控装置根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量的；

第三转换模块，用于根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

或者，

转换模块21具体也可以包括：

第四接收模块，用于接收遥控装置发送的遥控装置的姿态和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量；

第四转换模块，用于根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

第五转换模块，用于根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量。

或者，

转换模块21具体也可以包括：

第六发送模块，用于发送无人飞行器的姿态至遥控装置，以由遥控装置根据接收到的无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量，所述第二控制矢量是由遥控装置根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

第七接收模块，用于接收遥控装置发送的第三控制矢量。

其中，第二控制矢量P2和第三控制矢量P3的计算方式同实施例二。

或者，

所述转换模块21具体可以用于：将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1，其中，R_fR_g ^T为无人飞行器的姿态矩阵R_f相对于遥控装置的坐标系的姿态矩阵，R_g为遥控装置的姿态矩阵，R_g ^T表示是矩阵Rg的转置。

对于P3＝R_fR_g ^Tp1的方案，转换模块21具体可以包括：

第六接收模块，用于接收遥控装置发送的遥控装置的姿态矩阵和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1；

第七转换模块，用于将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1。

或者，

转换模块21具体也可以包括：

第七发送模块，用于发送无人飞行器的姿态至遥控装置，以由遥控装置根据接收到的无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1；

第八接收模块，用于接收遥控装置发送的第三控制矢量。

在本发明中，由于控制无人飞行器的飞行方向及距离的第三控制矢量是根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量换算得出来的。因此第三控制矢量是相对于无人飞行器自身的姿态的控制矢量，能使操控者精确操控无人飞行器。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种无人飞行器的飞行控制方法，其特征在于，所述方法包括：

遥控装置接收操控者对遥控装置的操作；

遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量；

遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离；

其中，遥控装置的姿态矩阵Rg是相对于地球坐标系的姿态矩阵，

r_ij表示遥控装置的姿态矩阵Rg在i行j列的值；

无人飞行器的姿态矩阵

其中，φ是无人飞行器航向角,θx是无人飞行器俯仰角，θy是无人飞行器翻滚角；

所述遥控装置是移动终端或具有触摸屏的遥控器；

所述遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量具体为：

在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为向遥控装置的屏幕的左右方向移动的有向距离ΔX，或者向遥控装置的屏幕的上下方向移动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY}；

或者，

遥控装置是摇杆式的遥控装置；

所述遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量具体为：

在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为往遥控杆的水平方向拉动的有向距离ΔX，或者往遥控杆的垂直方向拉动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY}。

2.如权利要求1所述的无人飞行器的飞行控制方法，其特征在于，所述遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量具体包括：

遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

遥控装置或无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

或者，

所述遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量具体包括：

所述遥控装置或无人飞行器将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1，其中，R_fR_g ^T为无人飞行器的姿态矩阵R_f相对于遥控装置的坐标系的姿态矩阵，R_g为遥控装置的姿态矩阵，R_g ^T表示是矩阵Rg的转置。

3.如权利要求2所述的无人飞行器的飞行控制方法，其特征在于，所述遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量具体为：

遥控装置根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

所述遥控装置或无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量具体包括：

遥控装置将第二控制矢量发送至无人飞行器；

无人飞行器接收遥控装置发送的第二控制矢量；

无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量。

4.如权利要求2所述的无人飞行器的飞行控制方法，其特征在于，所述遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量具体包括：

遥控装置将遥控装置的姿态和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量发送至无人飞行器；

无人飞行器接收遥控装置发送的遥控装置的姿态和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量；

无人飞行器根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

所述遥控装置或无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量具体为：

无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量。

5.如权利要求2所述的无人飞行器的飞行控制方法，其特征在于，所述遥控装置或无人飞行器根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量具体为：

遥控装置根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

所述遥控装置或无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量具体包括：

无人飞行器发送无人飞行器的姿态至遥控装置；

遥控装置接收无人飞行器发送的无人飞行器的姿态；

遥控装置根据接收到的无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

遥控装置将第三控制矢量发送至无人飞行器；

无人飞行器接收遥控装置发送的第三控制矢量。

6.如权利要求3至5任一项所述的无人飞行器的飞行控制方法，其特征在于，所述根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量具体为：

第二控制矢量P2＝{V，0}，其中v是地球坐标系下的矢量，{V，0}表示作地球坐标系下的矢量v的水平等高运动，其中v的计算方法如下：

7.如权利要求6所述的无人飞行器的飞行控制方法，其特征在于，所述根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量具体为：

第三控制矢量

8.如权利要求2所述的无人飞行器的飞行控制方法，其特征在于，

所述遥控装置或无人飞行器将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1具体包括：

无人飞行器发送无人飞行器的姿态至遥控装置；

遥控装置接收无人飞行器发送的无人飞行器的姿态；

遥控装置根据接收到的无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1；

遥控装置将第三控制矢量发送至无人飞行器；

无人飞行器接收遥控装置发送的第三控制矢量；

或者，

所述遥控装置或无人飞行器将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1具体包括：

遥控装置将遥控装置的姿态矩阵和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1发送至无人飞行器；

无人飞行器接收遥控装置发送的遥控装置的姿态矩阵和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1；

无人飞行器将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1。

9.如权利要求8所述的无人飞行器的飞行控制方法，其特征在于，所述遥控装置是移动终端或具有触摸屏的遥控器；

所述遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量具体为：

在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为向遥控装置的屏幕的左右方向移动的有向距离ΔX，或者向遥控装置的屏幕的上下方向移动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY，0}；

或者，

遥控装置是摇杆式的遥控装置；

所述遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量具体为：

在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为往遥控杆的水平方向拉动的有向距离ΔX，或者往遥控杆的垂直方向拉动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY，0}；

所述将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1具体为：

无人飞行器的姿态矩阵

遥控装置的姿态矩阵

其中，q_f0、q_f1、q_f2和q_f3是与无人飞行器的姿态矩阵R_f对应的4元数，q₀、q₁、q₂和q₃是与遥控装置的姿态矩阵R_g对应的4元数，φ是无人飞行器航向角,θx是无人飞行器俯仰角，θy是无人飞行器翻滚角；

则

10.一种无人飞行器的飞行控制系统，其特征在于，所述系统包括：

第一接收模块，用于接收操控者对遥控装置的操作；

生成模块，用于根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量；

转换模块，用于根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量，以由无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离；

其中，遥控装置的姿态矩阵Rg是相对于地球坐标系的姿态矩阵，

r_ij表示遥控装置的姿态矩阵Rg在i行j列的值；

无人飞行器的姿态矩阵

其中，φ是无人飞行器航向角,θx是无人飞行器俯仰角，θy是无人飞行器翻滚角；

所述遥控装置是移动终端或具有触摸屏的遥控器；

所述遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量具体为：

在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为向遥控装置的屏幕的左右方向移动的有向距离ΔX，或者向遥控装置的屏幕的上下方向移动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY}；

或者，

遥控装置是摇杆式的遥控装置；

所述遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量具体为：

在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为往遥控杆的水平方向拉动的有向距离ΔX，或者往遥控杆的垂直方向拉动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY}。

11.如权利要求10所述的无人飞行器的飞行控制系统，其特征在于，所述转换模块具体包括：

第一转换模块，用于根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

第一发送模块，用于将第二控制矢量发送至无人飞行器，以由无人飞行器根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量，再由无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离；

或者，

所述转换模块具体包括：

第二发送模块，用于将遥控装置的姿态和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量发送至无人飞行器，以由无人飞行器根据无人飞行器的姿态和遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量，再由无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离；

或者，

所述转换模块具体包括：

第一转换模块，用于根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

第二接收模块，用于接收无人飞行器发送的无人飞行器的姿态；

第二转换模块，用于根据接收到的无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

第三发送模块，用于将第三控制矢量发送至无人飞行器，以由无人飞行器根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离；

或者，

所述转换模块具体用于：将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1，其中，R_fR_g ^T为无人飞行器的姿态矩阵R_f相对于遥控装置的坐标系的姿态矩阵，R_g为遥控装置的姿态矩阵，R_g ^T表示是矩阵Rg的转置。

12.一种遥控装置，其特征在于，所述遥控装置包括权利要求10或11所述的无人飞行器的飞行控制系统。

13.一种无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器包括：

转换模块，用于根据遥控装置的姿态和无人飞行器的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

控制飞行模块，用于根据第三控制矢量控制无人飞行器的飞行方向及距离；

其中，遥控装置的姿态Rg是相对于地球坐标系的姿态矩阵，

r_ij表示遥控装置的姿态矩阵Rg在i行j列的值；

无人飞行器的姿态R_f为

其中，φ是无人飞行器航向角,θx是无人飞行器俯仰角，θy是无人飞行器翻滚角；

所述遥控装置是移动终端或具有触摸屏的遥控器；

所述遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量具体为：

在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为向遥控装置的屏幕的左右方向移动的有向距离ΔX，或者向遥控装置的屏幕的上下方向移动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY}；

或者，

遥控装置是摇杆式的遥控装置；

所述遥控装置根据操控者对遥控装置的操作生成在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量具体为：

在二维控制模式下，操控者对遥控装置的操作为往遥控杆的水平方向拉动的有向距离ΔX，或者往遥控杆的垂直方向拉动的有向距离ΔY，则生成的在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量P1＝{ΔX，ΔY}。

14.如权利要求13所述的无人飞行器，其特征在于，

所述转换模块具体包括：

第三接收模块，用于接收遥控装置发送的地球坐标系下的第二控制矢量，所述第二控制矢量是由遥控装置根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成的；

第三转换模块，用于根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

或者，

所述转换模块具体包括：

第四接收模块，用于接收遥控装置发送的遥控装置的姿态和在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量；

第四转换模块，用于根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

第五转换模块，用于根据无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量；

或者，

第六发送模块，用于发送无人飞行器的姿态至遥控装置，以由遥控装置根据接收到的无人飞行器的姿态将第二控制矢量转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量，所述第二控制矢量是由遥控装置根据遥控装置的姿态将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量转换成地球坐标系下的第二控制矢量；

第七接收模块，用于接收遥控装置发送的第三控制矢量；

或者，

所述转换模块具体用于：将在遥控装置的坐标系下的第一控制矢量p1转换成在无人飞行器的坐标系下的第三控制矢量P3＝R_fR_g ^Tp1，其中，R_fR_g ^T为无人飞行器的姿态矩阵R_f相对于遥控装置的坐标系的姿态矩阵，R_g为遥控装置的姿态矩阵，R_g ^T表示是矩阵Rg的转置。

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