CN106527458B - 一种飞行器的空翻动作实现方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行器的空翻动作实现方法和装置，用于简化用户对飞行器的操作难度，使得飞行器可以自动完成空翻动作。本发明实施例提供一种飞行器的空翻动作实现方法，包括：当飞行器启动悬停模式时，接收移动终端下发的飞行控制指令，所述飞行控制指令包括：控制所述飞行器进入自动空翻模式；根据所述飞行控制指令控制所述飞行器从所述悬停模式切换到所述自动空翻模式；控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，然后采集所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度；当所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式。

Description

一种飞行器的空翻动作实现方法和装置

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种飞行器的空翻动作实现方法和装置。

背景技术

飞行器在国民经济、军事上都有很多应用，目前飞行器己被广泛应用于航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火、灾情巡查、防恐救生、军事侦察、战场评估等领域，飞行器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。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置、信息采集装置等设备，遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。

目前飞行器可以执行很多特技飞行动作，例如飞行器执行空翻动作。目前飞行器在执行空翻动作时通常采用如下方案：用户通过人工控制飞行器的遥控器，飞行器按照遥控器的控制指令进行空翻动作，这种方式需要用户完全手动控制飞行器实现空翻动作，但是这对于用户而言，用户操作控制器的流程复杂，缺少飞行器控制经验的用户很难做到，容易导致飞行器无法完成空翻动作的情况。另外用户手动控制飞行器执行空翻动作时，需要用户随时关注飞行器的飞行轨迹，使得飞行器实现空翻动作的过程给用户带来诸多不便。

发明内容

本发明实施例提供了一种飞行器的空翻动作实现方法和装置，用于简化用户对飞行器的操作难度，使得飞行器可以自动完成空翻动作。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种飞行器的空翻动作实现方法，包括：

当飞行器启动悬停模式时，接收移动终端下发的飞行控制指令，所述飞行控制指令包括：控制所述飞行器进入自动空翻模式；

根据所述飞行控制指令控制所述飞行器从所述悬停模式切换到所述自动空翻模式；

控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，然后采集所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度；

当所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式。

第二方面，本发明实施例还提供一种飞行器的空翻动作实现装置，包括：

接收模块，用于当飞行器启动悬停模式时，接收移动终端下发的飞行控制指令，所述飞行控制指令包括：控制所述飞行器进入自动空翻模式；

飞行模式控制模块，用于根据所述飞行控制指令控制所述飞行器从所述悬停模式切换到所述自动空翻模式；

姿态控制模块，用于控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，然后采集所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度；

所述飞行模式控制模块，还用于当所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

在本发明实施例中，当飞行器启动悬停模式时，接收移动终端下发的飞行控制指令，飞行控制指令包括：控制飞行器进入自动空翻模式，然后根据飞行控制指令控制飞行器从悬停模式切换到自动空翻模式，接下来控制切换到自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，然后采集飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度，当飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，控制飞行器从自动空翻模式切换回悬停模式。

本发明实施例中在飞行器切换到自动空翻模式后可以控制飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，因此可以通过飞行器自身的飞行姿态按照翻滚方向进行翻滚完成飞行器的空翻动作，当飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时则说明飞行器执行空翻动作后可以切换回悬停模式，从而飞行器就可以完成一次完整的空翻动作，本发明实施例中飞行器执行空翻动作可以自动完成，不需要用户进行实时的操控，简化用户的操作复杂度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种飞行器的空翻动作实现方法的流程方框示意图；

图2为本发明实施例提供的飞行器执行自动空翻的流程示意图；

图3-a为本发明实施例提供的一种飞行器的空翻动作实现装置的组成结构示意图；

图3-b为本发明实施例提供的一种姿态控制模块的组成结构示意图；

图3-c为本发明实施例提供的另一种姿态控制模块的组成结构示意图；

图3-d为本发明实施例提供的另一种飞行器的空翻动作实现装置的组成结构示意图；

图4为本发明实施例提供的飞行器的空翻动作实现方法应用于起飞控制装置的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种飞行器的空翻动作实现方法和装置，用于简化用户对飞行器的操作难度，使得飞行器可以自动完成空翻动作。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

以下分别进行详细说明。

本发明飞行器的空翻动作实现方法的一个实施例，具体可以应用于对飞行器的自动空翻控制，不需要用户通过遥控器和手持设备中的应用程序来控制飞行器执行空翻动作。请参阅图1所示，飞行器的空翻动作实现装置配置在飞行器中，飞行器的空翻动作实现装置是控制飞行器自动空翻的核心部件，通过移动终端来接收到飞行控制指令，该飞行器具体可以是无人机、也可以是遥控飞机、航模飞机等。接下来从飞行器的空翻动作实现装置的角度来说明，本发明一个实施例提供的飞行器的空翻动作实现方法，可以包括如下步骤：

101、当飞行器启动悬停模式时，接收移动终端下发的飞行控制指令，飞行控制指令包括：控制飞行器进入自动空翻模式。

在本发明实施例中，飞行器通过用户启动后通电开机，飞行器可以初始化运行起来。移动终端可以是飞行器的用户控制器，用户可以通过移动终端向飞行器来下发控制指令，移动终端中的通信模块和起飞控制装置中的通信模块可以是采用无线网络连接或者配对的数传模块。移动终端和起飞控制装置可以采用微型航空器连接(英文全称：Micro AirVehicle Link，英文简称：MavLink)协议，MavLink协议是一种用于小型无人载具的通信协议，移动终端和起飞控制装置之间可以实现通信交互。

在本发明实施例中，飞行器中配置多种飞行模式，为了简化用户的操作复杂度，可以在飞行器中配置自动空翻模式。在飞行器初始化启动之后，飞行器可以进行起飞模式，当飞行到一定的高度之后进入悬停模式，此时用户可以通过移动终端可以向飞行器下发飞行控制指令，用户可以通过移动终端指示飞行器，例如用户可以控制飞行器进入自动空翻模式。其中自动空翻模式是用户控制飞行器执行的一种特技动作，自动空翻模式要求飞行器按照预设的翻滚方向进行空翻，飞行器的自动空翻模式可以多种，例如控制飞行器按照横滚角(英文名称：roll)执行空翻动作，则对于飞行器的当前悬停位置而言，朝右倾斜是翻滚方向，又如控制飞行器按照俯仰角(pitch)方向执行空翻动作，则对于飞行器的当前悬停位置而言，向后倾斜是翻滚方向。飞行控制指令由用户通过移动终端下发给飞行器，飞行控制指令中携带有用户需要控制飞行器执行自动空翻模式，在实际应用中，飞行器可以有多种模式，例如起飞模式、前向飞行模式等。本发明实施例中飞行器配置有自动空翻模式来完成空翻动作，而不需要用户的实时操控，只需要用户“一键触发”，飞行器就可以完成自动空翻模式，接下来后续步骤对飞行器的空翻动作进行详细说明。

102、根据飞行控制指令控制飞行器从悬停模式切换到自动空翻模式。

在本发明实施例中，获取到飞行控制指令之后，飞行器的空翻动作实现装置可以根据该飞行控制指令获取到用户通过移动终端指示控制器需要开启自动空翻模式，飞行器按照该飞行控制指令启动自动空翻模式，从而飞行器可以按照后续步骤103和步骤104中的描述按照自动空翻模式进行飞行，飞行器启动自动空翻模式之后，触发执行后续步骤103。

103、控制切换到自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，然后采集飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度。

在本发明实施例中，飞行器从悬停模式切换到自动空翻模式之后，飞行器的空翻动作实现装置按照预先设置的翻滚方向或者用户通过飞行控制命令下发的翻滚方向调整飞行器自身的飞行姿态，其中飞行器按照翻滚方向调整自身的飞行姿态时以机体坐标系作为参考，飞行器按照自动空翻模式下设置的翻滚方向调整自身的飞行姿态，其中，飞行器的飞行姿态包括：飞行器的俯仰角、偏航角和横滚角，对于不同的翻滚方向对飞行器的飞行姿态调整是不相同的，通过调整飞行器的飞行姿态改变飞行器在机体坐标系下的倾斜角度，使得飞行器执行空翻动作。举例说明如下，通过飞行控制指令获取到飞行器的自动空翻模式为控制飞行器按照横滚角执行空翻动作，则对于飞行器的当前悬停位置而言，朝右倾斜是翻滚方向，此时就可以通过调整飞行器的飞行姿态使得飞行器按照向右方向翻滚，通过自动空翻模式的控制飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向执行空翻动作。

在本发明实施例中，控制切换到自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，调整飞行器的飞行姿态使得飞行器在空中以机体坐标系翻滚达到360度时确定该飞行器在自动空翻模式下完成飞行姿态调整，然后采集飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度，需要说明的是，飞行器执行空翻动作时，由于飞行器的自身惯性，飞行器产生抖动，因此需要采集飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度，以判断飞行器是否能够切换回悬停模式，飞行器的倾斜角度可以通过惯性传感器来测量。

在本发明的一些实施例中，步骤102控制切换到自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，包括：

A1、获取飞行器处于悬停模式时的油门所采用的第一油门输出值，并将飞行器处于自动空翻模式时的油门从第一油门输出值增加至第二油门输出值；

A2、使用油门按照第二油门输出值输出的驱动力驱动飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向翻滚到第一倾斜角；

A3、当飞行器翻转到第一倾斜角之后，将飞行器处于自动空翻模式时的油门从第二油门输出值减少至第三油门输出值，并使用油门按照第三油门输出值输出的驱动力驱动飞行器从第一倾斜角沿着翻滚方向继续翻滚到第二倾斜角；

A4、当飞行器翻滚到第二倾斜角之后，将飞行器处于自动空翻模式时的油门从第三油门输出值增加至第四油门输出值，并使用油门按照第四油门输出值输出的驱动力驱动飞行器从第二倾斜角沿着翻滚方向继续翻滚到第三倾斜角；

A5、当飞行器翻滚到第三倾斜角之后，确定飞行器调整飞行姿态完成。

其中，在本发明的上述步骤A1中，飞行器的油门是飞行器的动力驱动装置，当飞行器启动悬停模式时，飞行器的油门输出驱动力使飞行器悬停在空中，获取飞行器处于悬停模式时的油门所采用的油门输出值，为区别后续步骤中多次描述的“油门输出值”，将飞行器处于悬停模式时的油门所采用的油门输出值定义为第一油门输出值，该第一油门输出值也可以称为“悬停油门输出值”，当飞行器从悬停模式切换到自动空翻模式时，为了使飞行器有驱动力来完成空翻动作，需要将飞行器处于自动空翻模式时的油门从第一油门输出值增加至第二油门输出值，该第二油门输出值是在第一油门输出值的基础上叠加一个油门增量后得到的油门值。

接下来执行步骤A2，预先定义第一倾斜角的角度大小值，使用油门按照第二油门输出值输出的驱动力驱动飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向翻滚到第一倾斜角，具体的，第一倾斜角可以设置为40度至70度之间的一个角度值，优选的，该第一倾斜角可以设置为45度。飞行器通过第二油门输出值的油门输出的驱动力按照翻滚方向翻滚到第一倾斜角之后，继续执行步骤A3，预先定义第二倾斜角的角度大小值，将飞行器处于自动空翻模式时的油门从第二油门输出值减少至第三油门输出值，并使用油门按照第三油门输出值输出的驱动力驱动飞行器从第一倾斜角沿着翻滚方向继续翻滚到第二倾斜角。通过步骤A2的执行过程，飞行器沿着翻滚方向翻滚到了第一倾斜角，由于飞行器在运动时具有惯性，在飞行器从平衡状态翻滚到第一倾斜角的过程中，油门按照第二油门输出值不断输出驱动力，飞行器有继续沿着翻滚方向翻滚的惯性，飞行器沿着翻滚方向翻滚到了第一倾斜角之后不能继续使用第二油门输出值，此时需要减少飞行器的油门输出值，将油门从第二油门输出值减少至第三油门输出值，此时油门会按照第三油门输出值继续输出驱动力，飞行器会从第一倾斜角沿着翻滚方向继续翻滚到第二倾斜角，具体的，第二倾斜角可以设置为-120度至-160度之间的一个角度值，优选的，该第二倾斜角可以设置为-135度。

飞行器通过第三油门输出值的油门输出的驱动力按照翻滚方向翻滚到第二倾斜角之后，继续执行步骤A4，预先定义第三倾斜角的角度大小值，将飞行器处于自动空翻模式时的油门从第三油门输出值增加至第四油门输出值，并使用油门按照第四油门输出值输出的驱动力驱动飞行器从第二倾斜角沿着翻滚方向继续翻滚到第三倾斜角。通过步骤A3的执行过程，飞行器沿着翻滚方向翻滚到了第三倾斜角，由于飞行器在运动时具有惯性，在飞行器从第一倾斜角翻滚到第二倾斜角的过程中，油门按照第三油门输出值不断输出驱动力，由于第三油门输出值小于第二油门输出值，相对于步骤A2的执行过程，飞行器继续沿着翻滚方向翻滚的惯性减小，飞行器沿着翻滚方向翻滚到了第二倾斜角之后不能继续使用第三油门输出值，否则容易导致飞行器缺少动力，因此需要增加飞行器的油门输出值，将油门从第三油门输出值增加至第四油门输出值，此时油门会按照第四油门输出值继续输出驱动力，飞行器会从第二倾斜角沿着翻滚方向继续翻滚到第三倾斜角，具体的，第三倾斜角可以设置为-160度至-180度之间的一个角度值，优选的，该第二倾斜角可以设置为-180度。当飞行器翻滚到第三倾斜角之后，确定飞行器调整飞行姿态完成，此时可以采集飞行器的当前倾斜角度，从而为模式切换提供判断依据。

在本发明的一些实施例中，步骤A1将飞行器处于自动空翻模式时的油门从第一油门输出值增加至第二油门输出值之后，本发明实施例提供的方法还包括：

B1、当飞行器处于自动空翻模式时的油门达到第二油门输出值时保持油门输出驱动力并开始计时，当计时的时间长度达到油门保持时长时，触发执行如下步骤：使用油门按照第二油门输出值输出的驱动力驱动飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向翻滚到第一倾斜角。

其中，步骤A1中将飞行器处于自动空翻模式时的油门从第一油门输出值增加至第二油门输出值，该第二油门输出值是在第一油门输出值的基础上叠加一个油门增量后得到的油门值，为了使飞行器有足够的驱动力来完成空翻动作，在维持飞行器处于悬停模式时的飞行姿态不变的情况下保持飞行器的油门按照第二油门输出值输出驱动力达到一段时间，例如从飞行器的油门达到第二油门输出值时保持油门输出驱动力并开始计时，当计时的时间长度达到油门保持时长时，触发执行如下步骤A2：使用油门按照第二油门输出值输出的驱动力驱动飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向翻滚到第一倾斜角，在实际应用中，油门保持时长可以根据具体场来配置，例如油门保持时长可以400毫秒或500毫秒，使得飞行器有足够的驱动力来完成空翻动作。

进一步的，在上述步骤A1至步骤A4的实现场景下，第二油门输出值通过如下方式计算：将第一油门输出值和油门增量进行相加计算得到飞行器处于自动空翻模式时的油门采用的第二油门输出值。第三油门输出值通过如下方式计算：将第二油门输出值和油门减量进行相减计算得到飞行器处于自动空翻模式时的油门采用的第三油门输出值。第四油门输出值通过如下方式计算：将第三油门输出值和油门增量进行相加计算得到飞行器处于自动空翻模式时的油门采用的第四油门输出值。

其中，为了便于对飞行器的油门输出值进行控制，可以预先设置油门增量和油门减量两个数值，在步骤A1至步骤A4中以第一油门输出值作为基础，油门减量的数值可以是油门增量的两倍，则对于步骤A1中，第二油门输出值＝第一油门输出值+油门增量，在步骤A3中，第三油门输出值＝第二油门输出值—油门减量，在步骤A4中，第四油门输出值＝第三油门输出值+油门增量。不限定的是，在步骤A1至步骤A4中每次需要调整的油门增量和油门减量都也可以不相同，此处不做限定。

104、当飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，控制飞行器从自动空翻模式切换回悬停模式。

在本发明实施例中，通过前述步骤103控制切换到自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态之后，采集到了飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度，则通过对该倾斜角度与预设的目标倾斜角的判断确定是否完成自动空翻模式，其中，目标倾斜角可以根据具体场景来设置，例如目标倾斜角可以设置正负5度，或者小于5度的一个角度值。本发明实施例中，控制飞行器调整自身的飞行姿态，飞行器会由于惯性产生抖动，因此可以目标倾斜角可以设置为正负两个角度值，当飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，说明飞行器已经完成依次空翻动作，此时可以控制飞行器从自动空翻模式切换回悬停模式，继续等待用户通过移动终端下发飞行控制指令。

在本发明的一些实施例中，除了执行前述的各个步骤之外，本发明实施例提供的飞行器的空翻动作实现方法，还包括如下步骤：

C1、当飞行器从悬停模式切换到自动空翻模式时开始对飞行器进行空翻计时，在控制切换到自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态的过程中，实时更新空翻所用时间；

C2、当空翻所用时间超过空翻超时阈值时，取消控制飞行器按照翻滚方向调整飞行姿态，控制飞行器从自动空翻模式切换回悬停模式。

其中，在步骤102控制飞行器切换到自动空翻模式时就可以开始计时，并且实时更新空翻所用时间，可以预先设置空翻超时阈值，即自动空翻模式的超时时间，超过此时间，则飞行器需要自动切换回悬停模式，从而保证飞行器执行空翻动作的空翻所用时间超过空翻超时阈值时自动切换回悬停模式，实现自动空翻模式下的超时取消机制。

在本发明的另一些实施例中，除了执行前述的各个步骤之外，本发明实施例提供的飞行器的空翻动作实现方法，还包括如下步骤：

D1、在控制切换到自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态的过程中，接收移动终端下发的空翻取消指令；

D2、根据空翻取消指令取消控制飞行器按照翻滚方向调整飞行姿态，控制飞行器从自动空翻模式切换回悬停模式。

其中，飞行器的自动空翻模式下执行空翻动作时，用户只要通过移动终端下发空翻取消指令，例如用户拨动了移动终端中的遥控方向杆，飞行器就不再继续执行空翻动作，例如步骤A1至步骤A4的任意一个流程都将不再继续执行，并且切换飞行器的飞行模式回到悬停模式。

通过以上实施例对本发明实施例的描述可知，当飞行器启动悬停模式时，接收移动终端下发的飞行控制指令，飞行控制指令包括：控制飞行器进入自动空翻模式，然后根据飞行控制指令控制飞行器从悬停模式切换到自动空翻模式，接下来控制切换到自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，然后采集飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度，当飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，控制飞行器从自动空翻模式切换回悬停模式。

为便于更好的理解和实施本发明实施例的上述方案，下面举例相应的应用场景来进行具体说明。

本发明实施例可以实现飞行器的自动空翻方案，使得用户只需要触发一个命令，飞行器便会自动完成在空中的翻滚动作，提升了飞行器在可玩性方面的体验，本发明实施例提供的空翻动作实现方法不但可以免去用户复杂的操作，可以改变现有的飞行器通过用户的操作来完成空翻动作，对于用户而言不需要复杂的操作流程，可以为用户带来更好的可玩性。接下来以飞行器具体为无人机为例进行说明，本发明实施例可以实现无人机空翻动作的新方法，使得用户只需要通过移动终端下发飞行控制指令，无人机便会立即自动执行空翻动作，提升了无人机在可玩性方面的体验。

如图2所示，为本发明实施例提供的飞行器执行自动空翻的流程示意图，本发明实施例提供的无人机的自动空翻主要包括如下过程：

1.用户给无人机通电开机，等待无人机启动。

2.待无人机启动正常后，用户将无人机起飞，并以悬停模式停在空中。

3.用户通过移动终端触发无人机切换到自动空翻模式。

4.无人机处于自动空翻模式，按照图2中所示的自动空翻方案的流程执行，在空中以机体坐标系翻滚360度。

5.无人机翻滚结束，切换回之前的悬停模式，继续接收用户的飞行控制指令。

接下来，对步骤4中的自动空翻方案进行举例说明，请参阅图2所示，本发明提出的多旋翼无人机自动空翻方案分为4个阶段，依次是：准备阶段，开始阶段，翻滚阶段以及恢复阶段。执行自动空翻方案，无人机进入自动空翻模式，从准备阶段开始，每当满足一定条件，才会进入下一个阶段。最终4个阶段都执行完后，切换回悬停模式。

其中，图2中以无人机向右空翻为翻滚方向进行示意说明，在无人机执行自动空翻模式时主要通过对无人机的姿态控制和油门增减的控制，其中，在油门增减过程中，需要预先配置油门增量(英文名称：FlipIncThrottle)和油门减量(英文名称：FlipDecThrottle)，其中油门增量是油门输出值调整时叠加的油门增量，油门减量是油门输出值调整时减去的油门减量。另外，无人机采用的固定角速度(英文名称：FlipRate)是姿态控制的角速度。

首先，无人机进行自动空翻模式后，无人机首先处于准备阶段，无人机的油门输出值为悬停油门的基础上叠加一个固定油门增量，并且油门的输出值保持500毫秒，在此500毫秒内无人机不进行姿态调整。

然后，无人进入开始阶段，无人机处于开始阶段时，无人机开始进行姿态调整。此阶段，无人机的姿态控制以固定角速度朝翻滚方向调整，其中，可以根据用户期望翻滚的方向来确定，例如翻滚方向可以是左右翻滚，此时需要调整无人机的横滚角，翻滚方向也可以是前后翻滚，此时需要调整无人机的俯仰角，油门输出值为悬停油门叠加一个固定油门增量，开始阶段保持到无人机倾斜角度超过45度为止。

接下来，无人机进入翻滚阶段，当开始阶段的无人机倾斜角度大于45度后，则进入到翻滚阶段。翻滚阶段时，无人机的姿态控制以固定角速度朝翻滚方向调整，油门输出值为悬停油门减去一个固定油门减量。翻滚阶段保持到无人机倾斜角度超过-135度为止。

最后，无人机进入恢复阶段，当翻滚阶段的无人机倾斜角度大于-135度后，则进入到恢复阶段。恢复阶段时，无人机的姿态控制以自稳为目标进行调整，油门输出值为悬停油门叠加一个固定油门增量。恢复阶段保持到无人机倾斜角度绝对值小于5度为止。

当无人机的倾斜角度绝对值小于5度时，认为无人机已经完成一次空翻后姿态恢复到水平。此时切换无人机飞行模式到悬停模式，无人机在空中悬停，等待用户后续操控飞行。

需要说明的是，在无人机处于准备阶段、开始阶段、翻滚阶段和恢复阶段中的任一阶段时，都可以设置取消机制和超时机制，例如设置空翻超时时间(英文名称：FlipTimeout)是自动空翻模式的超时时间，超过此时间，则自动切换回悬停模式。

由于自动空翻模式是无人机飞控程序自主控制飞行的模式，为了保证用户能够介入控制或者中途取消空翻，本发明实施例中设计了取消机制和超时机制。举例说明如下，无论自动空翻时处于何种阶段，用户只要拨动了遥控器的方向杆，后续流程都将不再继续执行，并且切换无人机飞行模式回到悬停模式。整个自动空翻模式的最大持续时间受到超时机制的限制。当持续时间超过空翻超时时间时，则无论无人机自动空翻处于何种阶段，都将切换无人机飞行模式回到悬停模式。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

为便于更好的实施本发明实施例的上述方案，下面还提供用于实施上述方案的相关装置。

请参阅图3-a所示，本发明实施例提供的一种飞行器的空翻动作实现装置300，可以包括：接收模块301、飞行模式控制模块302、姿态控制模块303，其中，

接收模块301，用于当飞行器启动悬停模式时，接收移动终端下发的飞行控制指令，所述飞行控制指令包括：控制所述飞行器进入自动空翻模式；

飞行模式控制模块302，用于根据所述飞行控制指令控制所述飞行器从所述悬停模式切换到所述自动空翻模式；

姿态控制模块303，用于控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，然后采集所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度；

所述飞行模式控制模块302，还用于当所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式。

在本发明的一些实施例中，请参阅图3-b所示，所述姿态控制模块303，包括：

油门增加模块3031，用于获取所述飞行器处于所述悬停模式时的油门所采用的第一油门输出值，并将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第一油门输出值增加至第二油门输出值；

第一翻滚模块3032，用于使用所述油门按照所述第二油门输出值输出的驱动力驱动所述飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向翻滚到第一倾斜角；

第二翻滚模块3033，用于当所述飞行器翻转到所述第一倾斜角之后，将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第二油门输出值减少至第三油门输出值，并使用所述油门按照所述第三油门输出值输出的驱动力驱动所述飞行器从所述第一倾斜角沿着所述翻滚方向继续翻滚到第二倾斜角；

第三翻滚模块3034，用于当所述飞行器翻滚到所述第二倾斜角之后，将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第三油门输出值增加至第四油门输出值，并使用所述油门按照所述第四油门输出值输出的驱动力驱动所述飞行器从所述第二倾斜角沿着所述翻滚方向继续翻滚到第三倾斜角；

飞行姿态检测模块3035，用于当所述飞行器翻滚到所述第三倾斜角之后，确定所述飞行器调整飞行姿态完成。

在本发明的一些实施例中，请参阅图3-c所示，相对于图3-b所示，所述姿态控制模块303，还包括：油门保持模块3036，用于所述油门增加模块3031将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第一油门输出值增加至第二油门输出值之后，当所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门达到所述第二油门输出值时保持所述油门输出驱动力并开始计时，当计时的时间长度达到油门保持时长时，触发执行所述第一翻滚模块3032。

在本发明的一些实施例中，所述第二油门输出值通过如下方式计算：

将所述第一油门输出值和油门增量进行相加计算得到所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门采用的第二油门输出值；

所述第三油门输出值通过如下方式计算：

将所述第二油门输出值和油门减量进行相减计算得到所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门采用的第三油门输出值；

所述第四油门输出值通过如下方式计算：

将所述第三油门输出值和所述油门增量进行相加计算得到所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门采用的第四油门输出值。

在本发明的一些实施例中，请参阅图3-d所示，相对于图3-a所示，所述飞行器的空翻动作实现装置300还包括：空翻计时模块304，其中，

所述空翻计时模块304，用于当所述飞行器从所述悬停模式切换到所述自动空翻模式时开始对所述飞行器进行空翻计时，在控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态的过程中，实时更新空翻所用时间；

所述飞行模式控制模块302，还用于当所述空翻所用时间超过空翻超时阈值时，取消控制所述飞行器按照翻滚方向调整飞行姿态，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式。

在本发明的一些实施例中，所述接收模块301，还用于在所述姿态控制模块控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态的过程中，接收所述移动终端下发的空翻取消指令；

所述飞行模式控制模块302，还用于根据所述空翻取消指令取消控制所述飞行器按照翻滚方向调整飞行姿态，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式。

通过以上对本发明实施例的描述可知，当飞行器启动悬停模式时，接收移动终端下发的飞行控制指令，飞行控制指令包括：控制飞行器进入自动空翻模式，然后根据飞行控制指令控制飞行器从悬停模式切换到自动空翻模式，接下来控制切换到自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，然后采集飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度，当飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，控制飞行器从自动空翻模式切换回悬停模式。

本发明实施例还提供了另一种飞行器的空翻动作实现装置，该飞行器的空翻动作实现装置具体用于飞行器的飞控端，请参阅图4，本发明实施例提供一种飞行器的空翻动作实现装置400，能够实现图3-a至图3-d所示实施例中飞行器的空翻动作实现装置的功能。飞行器的空翻动作实现装置400包括：

相互连接的输入装置401、输出装置402、至少一个处理器403及至少一个存储器404；其中，存储器404可以是短暂存储或持久存储。存储在存储器404的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对飞行器的空翻动作实现装置中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器403可以设置为与存储器404通信，在飞行器的空翻动作实现装置400上执行存储器404中的一系列指令操作。

飞行器的空翻动作实现装置400还可以包括一个或一个以上电源，一个或一个以上有线或无线网络接口，一个或一个以上输入输出接口，和/或，一个或一个以上操作系统，上述实施例中由飞行器的空翻动作实现装置所执行的方法步骤可以基于该图4所示的飞行器的空翻动作实现装置结构。

存储器404可用于存储软件程序以及模块，处理器403通过运行存储在存储器404的软件程序以及模块，从而执行飞行器的空翻动作实现装置的各种功能应用以及数据处理。存储器404可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据飞行器的空翻动作实现装置的使用所创建的数据等。此外，存储器404可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

飞行器的空翻动作实现装置还可包括至少一种传感器，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别飞行器的空翻动作实现装置姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于飞行器的空翻动作实现装置还可配置的陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

处理器403是飞行器的空翻动作实现装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个飞行器的空翻动作实现装置的各个部分，通过运行或执行存储在存储器404内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器404内的数据，执行飞行器的空翻动作实现装置的各种功能和处理数据，从而对飞行器的空翻动作实现装置进行整体监控。可选的，处理器403可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器403可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器403中。

飞行器的空翻动作实现装置还包括给各个部件供电的电源(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器403逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。尽管未示出，飞行器的空翻动作实现装置还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。

在本发明实施例中，该飞行器的空翻动作实现装置所包括的处理器403还具有控制执行前述的方法流程。

另外需说明的是，以上所描述的装置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，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的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，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等，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)执行本发明各个实施例所述的方法。

综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照上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：其依然可以对上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 (10)

1.一种飞行器的空翻动作实现方法，其特征在于，包括：

当飞行器启动悬停模式时，接收移动终端下发的飞行控制指令，所述飞行控制指令包括：控制所述飞行器进入自动空翻模式；

根据所述飞行控制指令控制所述飞行器从所述悬停模式切换到所述自动空翻模式；

控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，然后采集所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度；

当所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式；

所述控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，包括：

获取所述飞行器处于所述悬停模式时的油门所采用的第一油门输出值，并将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第一油门输出值增加至第二油门输出值；

使用所述油门按照所述第二油门输出值输出的驱动力驱动所述飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向翻滚到第一倾斜角；

当所述飞行器翻转到所述第一倾斜角之后，将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第二油门输出值减少至第三油门输出值，并使用所述油门按照所述第三油门输出值输出的驱动力驱动所述飞行器从所述第一倾斜角沿着所述翻滚方向继续翻滚到第二倾斜角；

当所述飞行器翻滚到所述第二倾斜角之后，将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第三油门输出值增加至第四油门输出值，并使用所述油门按照所述第四油门输出值输出的驱动力驱动所述飞行器从所述第二倾斜角沿着所述翻滚方向继续翻滚到第三倾斜角；

当所述飞行器翻滚到所述第三倾斜角之后，确定所述飞行器调整飞行姿态完成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第一油门输出值增加至第二油门输出值之后，所述方法还包括：

当所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门达到所述第二油门输出值时保持所述油门输出驱动力并开始计时，当计时的时间长度达到油门保持时长时，触发执行如下步骤：使用所述油门按照所述第二油门输出值输出的驱动力驱动所述飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向翻滚到第一倾斜角。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二油门输出值通过如下方式计算：

将所述第一油门输出值和油门增量进行相加计算得到所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门采用的第二油门输出值；

所述第三油门输出值通过如下方式计算：

将所述第二油门输出值和油门减量进行相减计算得到所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门采用的第三油门输出值；

所述第四油门输出值通过如下方式计算：

将所述第三油门输出值和所述油门增量进行相加计算得到所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门采用的第四油门输出值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述飞行器从所述悬停模式切换到所述自动空翻模式时开始对所述飞行器进行空翻计时，在控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态的过程中，实时更新空翻所用时间；

当所述空翻所用时间超过空翻超时阈值时，取消控制所述飞行器按照翻滚方向调整飞行姿态，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态的过程中，接收所述移动终端下发的空翻取消指令；

根据所述空翻取消指令取消控制所述飞行器按照翻滚方向调整飞行姿态，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式。

6.一种飞行器的空翻动作实现装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于当飞行器启动悬停模式时，接收移动终端下发的飞行控制指令，所述飞行控制指令包括：控制所述飞行器进入自动空翻模式；

飞行模式控制模块，用于根据所述飞行控制指令控制所述飞行器从所述悬停模式切换到所述自动空翻模式；

姿态控制模块，用于控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态，然后采集所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度；

所述飞行模式控制模块，还用于当所述飞行器调整飞行姿态完成后自身的倾斜角度小于目标倾斜角时，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式；

所述姿态控制模块，包括：

油门增加模块，用于获取所述飞行器处于所述悬停模式时的油门所采用的第一油门输出值，并将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第一油门输出值增加至第二油门输出值；

第一翻滚模块，用于使用所述油门按照所述第二油门输出值输出的驱动力驱动所述飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向翻滚到第一倾斜角；

第二翻滚模块，用于当所述飞行器翻转到所述第一倾斜角之后，将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第二油门输出值减少至第三油门输出值，并使用所述油门按照所述第三油门输出值输出的驱动力驱动所述飞行器从所述第一倾斜角沿着所述翻滚方向继续翻滚到第二倾斜角；

第三翻滚模块，用于当所述飞行器翻滚到所述第二倾斜角之后，将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第三油门输出值增加至第四油门输出值，并使用所述油门按照所述第四油门输出值输出的驱动力驱动所述飞行器从所述第二倾斜角沿着所述翻滚方向继续翻滚到第三倾斜角；

飞行姿态检测模块，用于当所述飞行器翻滚到所述第三倾斜角之后，确定所述飞行器调整飞行姿态完成。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述姿态控制模块，还包括：油门保持模块，用于所述油门增加模块将所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门从所述第一油门输出值增加至第二油门输出值之后，当所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门达到所述第二油门输出值时保持所述油门输出驱动力并开始计时，当计时的时间长度达到油门保持时长时，触发执行所述第一翻滚模块。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二油门输出值通过如下方式计算：

将所述第一油门输出值和油门增量进行相加计算得到所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门采用的第二油门输出值；

所述第三油门输出值通过如下方式计算：

将所述第二油门输出值和油门减量进行相减计算得到所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门采用的第三油门输出值；

所述第四油门输出值通过如下方式计算：

将所述第三油门输出值和所述油门增量进行相加计算得到所述飞行器处于所述自动空翻模式时的油门采用的第四油门输出值。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述飞行器的空翻动作实现装置还包括：空翻计时模块，其中，

所述空翻计时模块，用于当所述飞行器从所述悬停模式切换到所述自动空翻模式时开始对所述飞行器进行空翻计时，在控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态的过程中，实时更新空翻所用时间；

所述飞行模式控制模块，还用于当所述空翻所用时间超过空翻超时阈值时，取消控制所述飞行器按照翻滚方向调整飞行姿态，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述接收模块，还用于在所述姿态控制模块控制切换到所述自动空翻模式的飞行器在机体坐标系下按照翻滚方向调整自身的飞行姿态的过程中，接收所述移动终端下发的空翻取消指令；

所述飞行模式控制模块，还用于根据所述空翻取消指令取消控制所述飞行器按照翻滚方向调整飞行姿态，控制所述飞行器从所述自动空翻模式切换回所述悬停模式。