CN106512434A - 一种飞行器控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞行器控制器及其控制方法，所述控制方法包括以下步骤：当飞行器处于飞行状态时，根据用户的指令进入自动姿态飞行模式；在所述自动姿态飞行模式中，获取手腕运动的动作信息；根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向，采用该控制方法，通过手腕的运动即能控制飞行器的飞行方向，解决了使用者在运动时，特别是双手被占用情况下无法控制飞行器的难题。

Description

一种飞行器控制器及其控制方法

技术领域

本发明涉及飞行器操控领域，尤其涉及一种飞行器控制器及其控制方法。

背景技术

在航模领域中，绝大部分的飞行器都是采用摇杆式手持遥控器，这种遥控器优点是操作灵活，功能齐全，手感好，同时通过装配显示器，实时监控飞机器的状态信息和摄像机图像，是飞行器产品的标配，也是专业资深玩家的首选，通过选择这种类型的专业遥控器来控制飞行器，能够完成各种高难度的动作和任务。但是这种类型的遥控器有以下缺点：该种类型的遥控器体积较大，携带不便，用户长时间使用不易操作；其次，该种类型的遥控器需要通过双手操作，而且需要一直注视着遥控器，时不时地操作遥控器，从而对飞行器的飞行状态做一些调整。

另外，有小部分产品采用了智能手机，平板电脑作为遥控器来控制飞行器，这种类型的遥控器虽然解决了便携式的问题，但也需要双手操作，无法满足使用者一边做运动，如跑步、骑车、漂流等等，一边操控飞行器进行追随航拍的需求。

再者，随着智能穿戴设备的兴起，如智能手表、手环、眼镜、头盔等等，越来越多的人体会到智能穿戴设备给生活带来的便利，也逐步对智能穿戴设备情有独钟，并且产生迫切需求，希望能通过类似这种智能穿戴设备来控制飞行器，这样使用者便可以一边做自己喜欢的事情一边控制飞行器，让飞行器自动360度航拍或者追随拍摄，全程记录生活的每一个精彩瞬间。

发明内容

本发明目的在于提供一种飞行器控制器及其控制方法，旨在解决若使用者在运动时，特别是双手被占用情况下无法控制飞行器的问题。

本发明提供了一种飞行器控制器的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

A.当飞行器处于飞行状态时，根据用户的指令进入自动姿态飞行模式；

B.在所述自动姿态飞行模式中，获取手腕运动的动作信息；

C.根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向。

优选地，所述步骤A中飞行器的飞行状态为预定高度的飞行模式或者预定高度的悬停模式。

优选地，所述步骤B中获取手腕运动的动作信息的步骤具体为：

获取手腕的转动方向和转动角度。

优选地，所述步骤C具体为：

当获取手腕的转动方向为向用户身体方向或反方向转动并且获取手腕的转动角度达到第一预设角度时，控制飞行器向第一方向或第二方向飞行；

当获取手腕的转动方向为以手臂肘部为基点顺时针或逆时针转动并且获取手腕的转动角度达到第二预设角度时，控制飞行器向第三方向或第四方向飞行。

本发明还提供了一种飞行器控制器，所述飞行器控制器包括：

自动姿态飞行模式检测单元，用于当飞行器处于飞行状态时根据用户的指令进入自动姿态飞行模式；

感应器单元，用于在所述自动姿态飞行模式中获取手腕运动的动作信息；

MCU控制单元，用于根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向。

优选地，所述感应器单元获取手腕运动的动作信息的过程为：

获取手腕的转动方向和转动角度。

优选地，所述MCU控制单元根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向的过程为：

当获取手腕的转动方向为向用户身体方向或反方向转动并且获取手腕的转动角度达到第一预设角度时，控制飞行器向第一方向或第二方向飞行；

当获取手腕的转动方向为以手臂肘部为基点顺时针或逆时针转动并且获取手腕的转动角度达到第二预设角度时，控制飞行器向第三方向或第四方向飞行。

本发明一种飞行器控制器及其控制方法，当飞行器处于飞行状态时，根据用户的指令进入自动姿态飞行模式，并且获取手腕运动的动作信息，再根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向，此方法灵活智能，通过手腕的运动即能控制飞行器的飞行方向，解决了使用者在运动时，特别是双手被占用情况下无法控制飞行器的难题。其次，使用者可以通过按不同的按键来控制飞行器一键起飞与降落，一键拍照与摄像，一键上升，一键下降，一键主动跟随和一键悬停，操作简单。再次，本发明实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。

附图说明

图1为本发明一种飞行器控制器的模块单元示意图。

图2为本发明一种飞行器控制器的手腕控制模块示意图。

图3为本发明一种飞行器控制器的操作界面的正面结构示意图。

图4为本发明一种飞行器控制器的操作界面的反面结构示意图。

图5为本发明一种飞行器控制器的控制方法步骤流程图。

图6为图5的控制方法步骤S103中的具体步骤流程图。

图7为图6所示一种飞行器控制器的控制方法中手腕控制方式示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、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。

请参阅图1，为本发明一种飞行器控制器的模块单元示意图，其中，控制器包括MCU控制单元110，OLED屏显示单元111，GPS单元113，传感器单元114，无线通信单元115，功能按键输入单元116，固件升级单元117，开机及复位按键单元118，电池及接口单元119和电池电量检测单元121。此外，控制器通过无线通信单元115与飞机器220当中的无线通信单元221连接。

控制器中的MCU控制单元110，内部采用了STM32F103RBT主控芯片，用来控制整个系统，MCU控制单元110与OLED屏显示单元111，GPS单元113，传感器单元114，无线通信单元115，功能按键输入单元116，固件升级单元117，开机及复位按键单元118，电池及接口单元119和电池电量检测单元121之间相连接，MCU控制单元110起到了中央控制的作用。

控制器中的OLED屏显示单元111，采用了1.32英寸128X96黑底白字，型号为FETP27201的OLED，其用于直观的显示当前飞行器220的飞行模式及相机的工作模式、飞行器220电池电量、高度、位置信息、无线通信的信号强度，以及控制器电池电量信息。

控制器中的GPS单元113，采用了型号为GPSNEO6的GPS模块以及陶瓷GPS天线，用来获取控制器所在的地理位置信息,MCU控制单元110获取到该地理位置信息后会将此信息通知飞行器220，飞行器220将此地理位置信息作为飞行方向及相对距离的参考点，在依据控制器的相关指令来飞行，如追随，围绕使用者环绕等。

控制器中的传感器单元114，采用了MPU-6050芯片,它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，用来获取控制器的运动状态参数，将此信息传给MCU控制单元110，MCU控制单元110按照一定的算法，将此信息转换成指令发送给飞行器220，飞行器220确认后按指令执行，从而实现手腕控制飞行器220方向的功能。

控制器中的无线通信单元115，与MCU控制单元110连接，采用带PA和LNA的NRF24L01+的2.4G通信模块，用来和飞行器220上的无线通信单元221相互通信，将操作命令传到给飞行器220，并接受飞行器220发来的状态信息等。

控制器中的功能按键输入单元116，采用了锅仔片按键与MCU控制单元110连接，用来获取使用者的操作信息。

控制器中的固件升级单元117，采用了顶针方式，通过与MCU控制单元110连接，将MCU控制单元110的USB口引出，用来更新升级MCU固件。

控制器中的开机及复位按键单元118，采用了锅仔片和FPC线连接方式与MCU控制单元110连接，用来开启控制器，以及在控制器异常时复位重启控制器。

控制器中的电池及接口单元119，采用了顶针方式将电池两端与外部充电器连接，通过外部充电器给电池充电。

控制器中的电池电量检测单元121，与MCU控制单元110连接及电池及接口单元连接，通过MCU控制单元110内部的A/D转换电路，用来测量电池电压，按电池放电曲线图转换成电量，通过OLED屏显示单元111显示出来。

此外，与之关联的飞行器220及飞行器无线通信单元221，用来与控制器通信，获取控制器操作指令，同时将飞行器220的相关状态信息发送给控制器。

请参阅图2，为本发明一种飞行器控制器的手腕控制模块示意图，其包括：

自动姿态飞行模式检测单元112，用于当飞行器处于飞行状态时根据用户的指令进入自动姿态飞行模式；

感应器单元114，用于在所述自动姿态飞行模式中获取手腕运动的动作信息；

MCU控制单元110，用于根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向。

其中，在感应器单元中获取手腕运动的动作信息为手腕的转动方向和转动角度。

其中，MCU控制单元根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向的过程为：

当获取手腕的转动方向为向用户身体方向或反方向转动并且获取手腕的转动角度达到第一预设角度时，控制飞行器向第一方向或第二方向飞行；

当获取手腕的转动方向为以手臂肘部为基点顺时针或逆时针转动并且获取手腕的转动角度达到第二预设角度时，控制飞行器向第三方向或第四方向飞行。

请参阅图3和图4，该飞行器控制器的主要操作界面及操作方法，主要操作界面包括以下几个部分：显示屏301，开机按键318，起飞和降落按键313，跟随按键314，上升按键317，下降按键315，姿态控制模式及悬停按键315，摄像及拍照切换按键311，摄像及拍照启动按键312，复位按键411，充电及固件更新接口410。

所述显示屏301，用于直观的显示当前飞行器的飞行模式及相机的工作模式，飞行器电池电量，高度，位置信息，无线通信的信号强度，以及控制器电池电量信息；

所述开机按键318，当长按此按键3秒后系统开机，显示屏301显示公司Logo界面。再次长按此按键3秒后出现关机界面，2秒后整个系统关闭。

所述起飞和降落按键313，系统正常工作时，按下此按键后，飞行器会自动起飞，同时显示屏301会显示飞行器起飞的提示动画，当飞行器飞到大概10米的高度时自动悬停，同时机载摄像图开始启动默认摄像模式，等待下一个命令。在飞行器运行过程中，如再次按下此按键，飞行器会自动下降，同时显示屏301会显示飞行器降落的提示动画，飞行器会降落到距离使用者大概3米左右的地方。

所述跟随按键314，系统正常工作时，按下此按键后，飞行器会跟随使用者，同时显示屏301会显示飞行器追随使用者的提示动画，当使用者按下其它功能键后结束跟随模式。

所述上升按键317，系统正常工作时，按下此按键后(按住不松开)，飞行器会慢慢上升，并且上升速度会慢慢加快，同时显示屏301会显示飞行器上升的提示动画，当使用者松开上升按键317后飞行器停止上升，进入之前的模式(例如之前是兴趣点环绕，那么松开后依旧处在该模式下，如果之前是悬停，松开后依旧悬停，如果之前是跟随松开后依旧处在跟随模式)。

所述下降按键315，系统正常工作时，使用者按下此按键后(按住不松开)，飞行器会慢慢下降，并且下降速度会慢慢加快，同时显示屏301会显示飞行器下降的提示动画，当使用者松开下降按键315后飞行器停止下降，进入之前的模式(例如之前是兴趣点环绕模式，那么松开后依旧处在该模式下；如果之前是悬停模式，松开后依旧是悬停模式；如果之前是跟随模式，松开后依旧处在跟随模式)。

所述围绕使用者环绕功能采用了组合按键启动模式，当使用者同时按下上升按键317和下降按键315时，飞行器会进入围绕使用者环绕模式，此时飞行器以距离使用者之间的距离为半径，以当前高度为飞行高度，围绕使用者360度环绕飞行；使用者若要改变飞行器的飞行高度只需要按住上升按键317或者下降按键315，调整飞机到合适的高度后松开即可；使用者如果要改变环绕的半径，只需要按一下所述姿态控制模式及悬停按键315，通过手势控制距离，当调到合适距离后再次同时按下下上升按键317和下降按键315，飞行器继续进入自动环绕模式。

所述姿态控制模式及悬停按键315，系统正常工作时，按下此键进入悬停模式，飞机在当前位置和高度悬停，再按下此键，飞行器进入自动姿态控制模式，此时通过手腕的运动来控制飞行器的方向，手腕面对飞机向外，飞行器朝远离使用者的方向飞行，手腕向内，飞行器朝面向使用者的方向飞行，手腕抬高，飞行器朝向使用者的左方向飞行，手腕下倾，飞行器朝向使用者的右方向飞行。当使用者按下其它功能键后结束自动姿态控制模式。自动姿态控制模式可以是飞行器在预定高度的飞行模式或者在预定高度的悬停模式。

所述摄像及拍照切换按键311，系统正常工作时，按下按键后，飞行器上的机载机会从默认的摄像模式切换到拍照模式，同时显示屏301会显示拍照的提示动画，此时如按下摄像及拍照启动按键312，飞行器上摄像机会拍下一张照片；当再次按下摄像及拍照切换按键311，飞行器上的机载机会从当前的拍照模式切换到摄像模式，同时显示屏301会显示摄像的提示动画，此时如按下摄像及拍照启动按键312，飞行器上的摄像机会启动录像，在此按下摄像及拍照启动按键312结束当前录像。

所述复位按键411，当系统出现异常死机时，按下此按键，系统会重新启动。

所述充电及固件更新接口410，由4个外露的金属柱组成，其中两根用来充电，一根正极一根地信号，另外两根分别是单片机的USB口，用来连接电脑更新固件。

请参阅图5，本发明还提供了一种飞行器控制器的控制方法，该方法包括：

步骤S101，开启控制器和飞行器；

步骤S102，按下不同的按键，可实现不同功能的一键一控制；

步骤S103，摆动手腕，控制飞行器方向。

其中，在步骤S101中，使用者通过开机按键318，当长按此按键3秒后系统开机，显示屏301立即出现主界面。

其中，在步骤S102中，可根据使用者的需要，按下不同功能的按键，可实现一键起飞与降落，一键拍照与摄像，一键上升，一键下降，一键主动跟随或者一键悬停的效果。

其中，在步骤S103中，当进入自动姿态控制模式及按下悬停按键315后，MCU控制单元110便会读取传感器单元114中的前陀螺仪和加速度的数据，并且MCU控制单元110将这两组数据作为基准参考点进行判断，从而通过摆动手腕的姿势来控制飞行器的方向。

请参阅图6，为图5的控制方法步骤S103中的具体步骤流程，包括以下步骤：

S1031.当飞行器处于飞行状态时，根据用户的指令进入自动姿态飞行模式；

S1032.在所述自动姿态飞行模式中，获取手腕运动的动作信息；

S1033.根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向。

请参阅图7，为上述步骤S103中的手腕控制方式的示意图，当使用者手腕按示意图中501向外或向内运动时，传感器单元114的加速度会感应这个运动变化，并通知MCU控制单元110去读取陀螺仪的角度信息和运动方向信息,并将此数据与基准参考点比较，如判断手腕是向外方向运动且运动角度大于10度时，MCU控制单元110便通过无线通信单元115发出飞行器“前进”指令，飞行器220单元收到遥控器指令后，开始朝远离使用者方向飞行；同理，如判断手腕是向内方向运动且运动角度大于10度时，MCU控制单元110便通过无线通信单元115发出飞行器“后退”进指令，飞行器220单元收到遥控器指令后，开始朝使用者方向飞行。即当获取手腕的转动方向为向用户身体方向或反方向转动并且获取手腕的转动角度达到第一预设角度时，控制飞行器向第一方向或第二方向飞行。

当使用者手腕按示意图中502运动时，加速度会感应这个运动变化，并通知MCU控制单元110，去读取陀螺仪的角度信息和运动方向信息,并将此数据与基准参考点比较后，如判断手腕抬高了且角度大于10度时，MCU控制单元110便通过无线通信单元115发出飞行器“向左飞行”的指令，飞行器220单元收到遥控器指令后，开始朝向左飞行。

当使用者手腕按示意图中503运动时，加速度会感应这个运动变化，并通知MCU控制单元110，去读取陀螺仪的角度信息和运动方向信息,并将此数据与基准参考点比较后，如判断手腕抬下倾且角度大于10度时，MCU控制单元110便通过无线通信单元115发出飞行器“向右飞行”的指令，飞行器220单元收到遥控器指令后，开始朝向右飞行。即当获取手腕的转动方向为以手臂肘部为基点顺时针或逆时针转动并且获取手腕的转动角度达到第二预设角度时，控制飞行器向第三方向或第四方向飞行。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

综上所述，本发明一种飞行器控制器及其控制方法，当飞行器处于飞行状态时，根据用户的指令进入自动姿态飞行模式，并且获取手腕运动的动作信息，再根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向，此方法灵活智能，通过手腕的运动即能控制飞行器的飞行方向，解决了使用者在运动时，特别是双手被占用情况下无法控制飞行器的难题。其次，使用者可以通过按不同的按键来控制飞行器一键起飞与降落，一键拍照与摄像，一键上升，一键下降，一键主动跟随和一键悬停，操作简单。再次，本发明实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。

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 (7)

1.一种飞行器控制器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

A.当飞行器处于飞行状态时，根据用户的指令进入自动姿态飞行模式；

B.在所述自动姿态飞行模式中，获取手腕运动的动作信息；

C.根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤A中飞行器的飞行状态为预定高度的飞行模式或者预定高度的悬停模式。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤B中获取手腕运动的动作信息的步骤具体为：

获取手腕的转动方向和转动角度。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

当获取手腕的转动方向为向用户身体方向或反方向转动并且获取手腕的转动角度达到第一预设角度时，控制飞行器向第一方向或第二方向飞行；

当获取手腕的转动方向为以手臂肘部为基点顺时针或逆时针转动并且获取手腕的转动角度达到第二预设角度时，控制飞行器向第三方向或第四方向飞行。

5.一种飞行器控制器，其特征在于，所述飞行器控制器包括：

自动姿态飞行模式检测单元，用于当飞行器处于飞行状态时根据用户的指令进入自动姿态飞行模式；

感应器单元，用于在所述自动姿态飞行模式中获取手腕运动的动作信息；

MCU控制单元，用于根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向。

6.如权利要求5所述的飞行器控制器，其特征在于，所述感应器单元获取手腕运动的动作信息的过程为：

获取手腕的转动方向和转动角度。

7.如权利要求6所述的飞行器控制器，其特征在于，所述MCU控制单元根据所述动作信息控制飞行器的飞行方向的过程为：

当获取手腕的转动方向为向用户身体方向或反方向转动并且获取手腕的转动角度达到第一预设角度时，控制飞行器向第一方向或第二方向飞行；

当获取手腕的转动方向为以手臂肘部为基点顺时针或逆时针转动并且获取手腕的转动角度达到第二预设角度时，控制飞行器向第三方向或第四方向飞行。