CN107735736A - 用于可移动物体的功能模块的编址方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于向由可移动物体携带的多个功能模块分配地址的系统、方法和装置。在一个方面,一种方法可以包括:(a)经由第一通信接口从控制模块向所述多个功能模块中的一个功能模块传输激活信号,从而激活所述功能模块以供编址,其中所述多个功能模块各自用于控制所述可移动物体的部件;(b)经由不同于所述第一通信接口的第二通信接口从所述控制模块向所述多个功能模块中的每个功能模块传输包含地址的编址信号,从而致使所述地址被分配至步骤(a)的激活的功能模块;以及(c)针对每个功能模块重复步骤(a)和步骤(b),从而向每个功能模块分配地址。
Description
背景技术
诸如无人飞行器(UAVs)等无人载运工具可以用于执行监视、侦察和勘探任务以用于多种军事和民用应用。在一些情况下,UAV可以包括多个功能模块,所述功能模块控制诸如推进单元等UAV部件的操作。所述功能模块可以由中央控制模块来控制。
用于中央控制模块与多个功能模块之间的通信的现有方法在一些情况下可能不是最优的。例如,一些通信方案可能限于从控制模块到功能模块的单向信号传输,这可能阻止控制模块直接从功能模块获取反馈信息。
发明内容
本公开内容提供用于中央控制模块与由可移动物体携带的诸如电子速度控制(ESC)模块等一个或多个功能模块之间的改进的通信的系统、方法和装置。所述功能模块中的每一个均可通过用于双向通信的共享通信接口(例如,总线接口)以及仅用于单向通信的私有通信接口(private communication interface)(例如,脉位调制(PPM)信号线)连接至所述控制模块。可以为每个功能模块分配唯一标识符或地址,以便使得所述控制模块能够通过所述共享通信接口而与特定的模块通信。在一些实施方式中,所述控制模块通过经所述私有通信接口激活选定的功能模块,继而通过所述共享通信接口传输编址命令,来向每个功能模块分配地址。本文提供的各个实施方式实现对功能模块的动态编址,从而增强在使用多个功能模块时的通用性和便利性。此外,本文呈现的系统、方法和装置允许在所述控制模块与所述功能模块之间的双向通信,从而改善诸如无人飞行器等可移动物体的操作。
因此,在一个方面,提供了一种用于向由可移动物体携带的多个功能模块分配地址的方法。所述方法包括:(a)经由第一通信接口从控制模块向所述多个功能模块中的一个功能模块传输激活信号,从而激活所述功能模块以供编址,其中所述多个功能模块各自用于控制所述可移动物体的部件;(b)经由不同于所述第一通信接口的第二通信接口从所述控制模块向所述多个功能模块中的每个功能模块传输包含地址的编址信号,从而致使所述地址被分配至步骤(a)的激活的功能模块;以及(c)针对每个功能模块重复步骤(a)和步骤(b),从而向每个功能模块分配地址。
在一些实施方式中,所述可移动物体是无人飞行器。
在一些实施方式中,所述多个功能模块包括多个电子速度控制(ESC)模块,每个所述ESC模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的推进单元。所述可移动物体可以包括四个ESC模块和四个对应的推进单元。所述对应的推进单元可以包括旋翼和电机,所述电机用于驱动所述旋翼的旋转。每个ESC模块可用于生成控制信号,所述控制信号用于控制所述对应的推进单元。所述控制信号可以包括以下至少一种:脉位调制信号、斩波信号、输入端口信号或输出端口信号。
在一些实施方式中,所述多个功能模块包括多个传感器控制模块,每个所述传感器控制模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的传感器。
在一些实施方式中,所述第一通信接口可操作地将所述控制模块仅连接至所述功能模块。所述第一通信接口可以是单向通信接口,其允许从所述控制模块到所述功能模块的单向通信。所述单向通信可以包括以下至少一种:脉位调制信号、脉宽调制信号或模拟电压信号。
在一些实施方式中,所述第二通信接口是双向通信接口,其允许在所述控制模块与每个功能模块之间的双向通信。所述第二通信接口可以是总线接口,诸如包括以下至少一种的总线接口:485总线、I2C总线、SPI总线或CAN总线。
在一些实施方式中,通过至少将所述地址储存在与选定的功能模块相关联的存储器中来向激活的功能模块分配所述地址。所述存储器可以是随机存取存储器(RAM)。
在一些实施方式中,每次所述可移动物体上电时,执行步骤(a)-步骤(c)。
在一些实施方式中,所述方法还包括:(d)经由所述第二通信接口向每个功能模块传输查询信号,所述查询信号包含被分配给所述多个功能模块中的一个功能模块的地址;以及(e)从具有所述地址的所述功能模块接收响应信号。所述查询信号可以包含对具有所述地址的所述功能模块的状态信息的请求,并且所述响应信号可以包含所述功能模块的状态信息。所述功能模块可以是连接到致动器的电子速度控制(ESC)模块,并且所述状态信息可以包括所述致动器的转速或所述ESC模块的电流值。可以在所述可移动物体的操作期间以预定时间间隔重复步骤(d)和步骤(e)。
在一些实施方式中,所述方法还包括:(f)使用所述控制模块,基于所述状态信息来确定针对所述可移动物体的控制方案。所述方法还可以包括:(f)将所述状态信息储存在与所述控制模块连接的存储器中。
在另一方面,提供了一种用于控制由可移动物体携带的多个功能模块的控制模块。所述控制模块包括:一个或多个处理器;以及存储器,其包含可由所述一个或多个处理器执行的指令,以使所述控制模块至少:(a)经由第一通信接口向所述多个功能模块中的一个功能模块传输激活信号,从而激活所述功能模块以供编址,其中所述多个功能模块各自用于控制所述可移动物体的部件;(b)经由不同于所述第一通信接口的第二通信接口向所述多个功能模块中的每个功能模块传输包含地址的编址信号,从而致使所述地址被分配至步骤(a)的激活的功能模块;以及(c)针对每个功能模块重复步骤(a)和步骤(b),从而向每个功能模块分配地址。
在一些实施方式中,所述可移动物体是无人飞行器。
在一些实施方式中,所述多个功能模块包括多个电子速度控制(ESC)模块,每个所述ESC模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的推进单元。所述可移动物体可以包括四个ESC模块和四个对应的推进单元。所述对应的推进单元可以包括旋翼和电机,所述电机用于驱动所述旋翼的旋转。每个ESC模块可用于生成控制信号,所述控制信号用于控制所述对应的推进单元。所述控制信号可以包括以下至少一种:脉位调制信号、斩波信号、输入端口信号或输出端口信号。
在一些实施方式中,所述多个功能模块包括多个传感器控制模块,每个所述传感器控制模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的传感器。
在一些实施方式中,所述第一通信接口可操作地将所述控制模块连接至对应的功能模块。所述第一通信接口可以是单向通信接口,其允许从所述控制模块到对应的功能模块的单向通信。所述单向通信可以包括以下至少一种:脉位调制信号、脉宽调制信号或模拟电压信号。
在一些实施方式中,所述第二通信接口是双向通信接口,其允许在所述控制模块与每个功能模块之间的双向通信。所述第二通信接口可以是总线接口,诸如包括以下至少一种的总线接口:485总线、I2C总线、SPI总线或CAN总线。
在一些实施方式中,通过至少将所述地址储存在与选定的功能模块相关联的存储器中来向激活的功能模块分配所述地址。所述存储器可以是随机存取存储器(RAM)。
在一些实施方式中,每次所述可移动物体上电时,执行步骤(a)-步骤(c)。
在一些实施方式中,所述指令进一步使所述控制模块:(d)经由所述第二通信接口向每个功能模块传输查询信号,所述查询信号包含被分配给所述多个功能模块中的一个功能模块的地址;以及(e)从具有所述地址的所述功能模块接收响应信号。所述查询信号可以包含对具有所述地址的所述功能模块的状态信息的请求,并且所述响应信号可以包含所述功能模块的状态信息。所述功能模块可以是连接到致动器的电子速度控制(ESC)模块,并且所述状态信息可以包括所述致动器的转速或所述ESC模块的电流值。可以在所述可移动物体的操作期间以预定时间间隔重复步骤(d)和步骤(e)。
在一些实施方式中,所述指令进一步使所述控制模块:(f)基于所述状态信息来确定针对所述可移动物体的控制方案。所述方法还可以包括:(f)将所述状态信息储存在与所述控制模块连接的存储器中。
在另一方面,提供了一种包括所述控制模块的可移动物体。
在另一方面,提供了一种用于向由可移动物体携带的多个功能模块分配地址的系统。所述系统包括:多个功能模块,其各自用于控制所述可移动物体的部件;控制模块,其用于向所述多个功能模块传输信号;多个第一通信接口,其各自可操作地将所述控制模块连接至所述多个功能模块中的对应的功能模块;以及第二通信接口,其可操作地将所述控制模块连接至所述多个功能模块中的每个功能模块,其中所述控制模块用于:(a)经由所述多个第一通信接口中的对应的第一通信接口向所述多个功能模块中的一个功能模块传输激活信号,从而激活所述功能模块以供编址;(b)经由所述第二通信接口向所述多个功能模块中的每个功能模块传输包含地址的编址信号,从而致使所述地址被分配至步骤(a)的激活的功能模块;以及(c)针对每个功能模块重复步骤(a)和步骤(b),从而向每个功能模块分配地址。
在另一方面,提供了一种用于向由可移动物体携带的多个功能模块分配地址的方法。所述方法包括:(a)在所述多个功能模块中的每个功能模块处接收包含地址且经由共享通信接口从控制模块传输的编址信号,其中所述多个功能模块各自用于控制所述可移动物体的部件;(b)针对每个功能模块,评估所述功能模块先前是否已接收经由相应的私有通信接口从所述控制模块传输的激活信号;以及(c)根据步骤(b)的评估,如果所述功能模块先前接收到所述激活信号,则向所述功能模块分配所述地址。
在一些实施方式中,所述可移动物体是无人飞行器。
在一些实施方式中,所述多个功能模块包括多个电子速度控制(ESC)模块,每个所述ESC模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的推进单元。所述可移动物体可以包括四个ESC模块和四个对应的推进单元。所述对应的推进单元可以包括旋翼和电机,所述电机用于驱动所述旋翼的旋转。每个ESC模块可用于生成控制信号,所述控制信号用于控制所述对应的推进单元。所述控制信号可以包括以下至少一种:脉位调制信号、斩波信号、输入端口信号或输出端口信号。
在一些实施方式中,所述多个功能模块包括多个传感器控制模块,每个所述传感器控制模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的传感器。
在一些实施方式中,所述私有通信接口可操作地将所述控制模块连接至所述功能模块。所述私有通信接口可以是单向通信接口,其允许从所述控制模块到所述功能模块的单向通信。所述单向通信可以包括以下至少一种:脉位调制信号、脉宽调制信号或模拟电压信号。
在一些实施方式中,所述共享通信接口是双向通信接口,其允许在所述控制模块与每个功能模块之间的双向通信。所述共享通信接口可以是总线接口,诸如包括以下至少一种的总线接口:485总线、I2C总线、SPI总线或CAN总线。
在一些实施方式中,通过至少将所述地址储存在与选定的功能模块相关联的存储器中来向激活的功能模块分配所述地址。所述存储器可以是随机存取存储器(RAM)。
在一些实施方式中,所述方法还包括:(d)如果在步骤(c)中将所述地址分配给了所述功能模块,则经由所述共享通信接口从步骤(c)的功能模块向所述控制模块传输确认信号。
在一些实施方式中,所述方法还包括:(d)经由所述共享通信接口在每个功能模块处从所述控制模块接收查询信号,所述查询信号包含地址;(e)针对每个功能模块,评估所述功能模块是否已被分配步骤(d)的地址;以及(f)根据步骤(e)的评估,如果所述功能模块已被分配所述地址,则经由所述共享通信接口向所述控制模块传输响应信号。所述查询信号可以包含对具有所述地址的所述功能模块的状态信息的请求,并且所述响应信号可以包含由所述功能模块生成的状态信息。所述功能模块可以是连接到致动器的电子速度控制(ESC)模块,并且所述状态信息可以包括所述致动器的转速或所述ESC模块的电流值。可以在所述可移动物体的操作期间以预定时间间隔重复步骤(d)-步骤(f)。
在另一方面,提供了一种用于控制可移动物体的部件的功能模块。所述功能模块包括:一个或多个处理器;以及存储器,其包含可由所述一个或多个处理器执行的指令,以使所述功能模块至少:(a)接收包含地址且经由共享通信接口从控制模块传输的编址信号;(b)评估所述功能模块先前是否已接收经由私有通信接口从所述控制模块传输的激活信号;以及(c)根据步骤(b)的评估,如果所述功能模块先前接收到所述激活信号,则向所述功能模块分配所述地址。
在一些实施方式中,所述可移动物体是无人飞行器。
在一些实施方式中,所述多个功能模块包括多个电子速度控制(ESC)模块,每个所述ESC模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的推进单元。所述可移动物体可以包括四个ESC模块和四个对应的推进单元。所述对应的推进单元可以包括旋翼和电机,所述电机用于驱动所述旋翼的旋转。每个ESC模块可用于生成控制信号,所述控制信号用于控制所述对应的推进单元。所述控制信号可以包括以下至少一种:脉位调制信号、斩波信号、输入端口信号或输出端口信号。
在一些实施方式中,所述多个功能模块包括多个传感器控制模块,每个所述传感器控制模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的传感器。
在一些实施方式中,所述私有通信接口可操作地将所述控制模块只耦合至所述功能模块。所述私有通信接口可以是单向通信接口,其允许从所述控制模块到所述功能模块的单向通信。所述单向通信可以包括以下至少一种:脉位调制信号、脉宽调制信号或模拟电压信号。
在一些实施方式中,所述共享通信接口是双向通信接口,其允许在所述控制模块、所述功能模块以及一个或多个附加功能模块之间的双向通信。所述共享通信接口可以是总线接口,诸如包括以下至少一种的总线接口:485总线、I2C总线、SPI总线或CAN总线。
在一些实施方式中,通过至少将所述地址储存在与选定的功能模块相关联的存储器中来向激活的功能模块分配所述地址。所述存储器可以是随机存取存储器(RAM)。
在一些实施方式中,所述指令进一步使所述功能模块:(d)如果在步骤(c)中将所述地址分配给了所述功能模块,则经由所述共享通信接口从步骤(c)的功能模块向所述控制模块传输确认信号。
在一些实施方式中,所述指令进一步使所述功能模块:(d)经由所述共享通信接口从所述控制模块接收查询信号,所述查询信号包含地址;(e)评估所述功能模块是否已被分配步骤(d)的地址;以及(f)根据步骤(e)的评估,如果所述功能模块已被分配所述地址,则经由所述共享通信接口向所述控制模块传输响应信号。所述查询信号可以包含对具有所述地址的所述功能模块的状态信息的请求,并且所述响应信号可以包含由所述功能模块生成的状态信息。所述功能模块可以是连接到致动器的电子速度控制(ESC)模块,并且所述状态信息可以包括所述致动器的转速或所述ESC模块的电流值。可以在所述可移动物体的操作期间以预定时间间隔重复步骤(d)-步骤(f)。
在另一方面,提供了一种包括所述功能模块的可移动物体。
在另一方面,提供了一种用于向可移动物体的多个功能模块分配地址的系统。所述系统包括:多个功能模块,其各自用于控制所述可移动物体的部件;控制模块,其用于向所述多个功能模块传输信号;共享通信接口,其将所述控制模块连接至所述多个功能模块中的每个功能模块;以及多个私有通信接口,其各自可操作地将所述控制模块耦合至所述多个功能模块中的对应的功能模块,其中所述多个功能模块中的每个功能模块用于:(a)接收包含地址且经由所述共享通信接口从所述控制模块传输的编址信号;(b)评估所述功能模块先前是否已接收经由所述多个私有通信接口中的相应的私有通信接口从所述控制模块传输的激活信号;以及(c)根据步骤(b)的评估,如果所述功能模块先前接收到所述激活信号,则向所述功能模块分配所述地址。
在另一方面,提供了用于控制多旋翼无人飞行器(UAV)的多个推进单元的多个电子速度控制(ESC)模块。所述ESC模块中的每一个包括:第一通信接口,其适于从控制模块接收控制信号,用于控制所述多个推进单元中的对应的推进单元的致动,所述第一通信接口是单向通信接口;第二通信接口,其适于从控制模块接收命令信号和向所述控制模块传输响应信号,所述第二通信接口是双向通信接口;第三通信接口,其适于向所述对应的推进单元传输致动信号;一个或多个处理器;以及存储器,其包含可由所述一个或多个处理器执行的指令,以使所述ESC模块至少:基于用于控制所述对应的推进单元的致动的所述控制信号而生成所述致动信号;以及基于来自所述控制模块的所述命令信号而生成所述响应信号。
在一些实施方式中,所述UAV包括四个ESC模块和四个推进单元。所述多个推进单元中的每个推进单元可以包括旋翼和电机,所述电机用于驱动所述旋翼的旋转。所述致动信号可以包括以下至少一种:脉位调制信号、斩波信号、输入端口信号或输出端口信号。
在一些实施方式中,所述第一通信接口可操作地将所述ESC模块连接至所述控制模块。所述控制信号可以包括以下至少一种:脉位调制信号、脉宽调制信号或模拟电压信号。
在一些实施方式中,所述第二通信接口是总线接口,诸如包括以下至少一种的总线接口:485总线、I2C总线、SPI总线或CAN总线。
在一些实施方式中,所述状态信息包括与所述ESC模块的操作状态有关的信息。所述状态信息可以包括所述ESC模块的故障信息。
在一些实施方式中,每个ESC模块还包括适于储存与所述ESC模块相关联的地址的存储器。所述地址可以是动态地址或静态地址。
应当明白,本发明的不同方面可以被单独地、共同地或彼此结合地理解。本文所描述的本发明的各个方面可以适用于下文阐述的任何特定应用或者适用于任何其他类型的可移动物体。本文对飞行器的任何描述均可适用于和用于任何可移动物体,诸如任何载运工具。另外,本文在空中运动(例如,飞行)的情景下公开的系统、装置和方法还可以适用于其他类型运动的情景下,诸如在地面上或在水上的移动、水下运动或者在太空中的运动。此外,本文对旋翼或旋翼组件的任何描述均可适用于和用于任何用于通过旋转而生成推进力的推进系统、装置或机构(例如,螺旋桨、轮子、轮轴)。
通过考察说明书、权利要求书和附图,本发明的其他目标和特征将会变得显而易见。
援引并入
本说明书中所提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入于此,程度犹如具体地和个别地指出要通过引用而并入每一个别出版物、专利或专利申请。
附图说明
在所附权利要求书中具体阐述了本发明的新颖特征。通过参考对在其中利用到本发明原理的说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图,将会对本发明的特征和优点获得更好的理解;在附图中:
图1图示了根据实施方式的无人飞行器(UAV);
图2图示了根据实施方式的具有多个电子速度控制(ESC)模块的多旋翼UAV;
图3图示了根据实施方式的具有多个电子速度控制(ESC)模块的多旋翼UAV;
图4图示了根据实施方式的用于控制可移动物体的致动器的系统;
图5图示了根据实施方式的用于显示由ESC模块提供的状态信息的显示器;
图6图示了根据实施方式的用于通过共享通信接口在控制模块与多个功能模块之间的通信的消息;
图7图示了根据实施方式的用于基于微控制器引脚配置的多个功能模块的静态编址的方案;
图8图示了根据实施方式的用于多个功能模块的动态编址的方法;
图9图示了根据实施方式的用于功能模块的动态编址的方法;
图10图示了根据实施方式的包括载体和有效载荷的可移动物体;以及
图11是通过框图来说明的根据实施方式的用于控制可移动物体的系统的示意图。
具体实施方式
本公开内容提供改进的系统、方法和装置,用于控制诸如无人飞行器(UAV)等可移动物体中的功能模块并与之通信。在一些实施方式中,功能模块基于从中央控制模块接收到的命令来控制可移动物体的各个部件(例如,推进单元、传感器)的操作。控制模块可以通过允许双向通信的共享通信接口而可操作地连接至每个功能模块,从而允许控制模块从功能模块接收反馈和其他类型的相关信息。为了使控制模块能够经由共享通信接口将命令引导至特定的功能模块,可以为每个功能模块分配唯一地址。在一些实施方式中,通过经由私有通信接口按顺序激活每个功能模块,继而经由共享通信接口传输地址信息,来动态地执行地址分配。有利地,本文描述的方法可以用于以快速而通用的方式对多个功能模块进行动态编址,以及提供在功能模块与控制模块之间的经改进的通信。
例如,多旋翼UAV可以包括多个电子速度控制(ESC)模块,其中每个模块可操作地耦合至旋翼,以便控制该旋翼的旋转。每个ESC模块可以经由专用脉位调制(PPM)信号线连接至飞行控制模块,该脉位调制信号线允许从飞行控制模块向ESC模块传输控制信号。此外,ESC模块可用于向控制模块传输信息,例如与ESC模块和/或连接的旋翼的当前操作状态有关的信息。因此,飞行控制模块可以经由共享总线接口连接至ESC模块,该共享总线接口使反馈能够从ESC模块传输至飞行控制模块。这样的双向通信方案可以有助于例如为了故障检测目的而对ESC模块和/或旋翼的操作进行监控,并且可以提高可移动物体的稳定性并改善对该可移动物体的控制。
此外,为了促进飞行控制模块与ESC模块之间通过共享总线接口的通信,可以为每个ESC模块分配唯一地址。通过经由专用PPM信号线按顺序激活每个ESC模块,继而通过总线接口传输地址信息以便仅向激活的ESC模块分配地址,可以动态地执行编址过程。动态编址可以提供对ESC模块的快速而通用的地址分配,而无需针对每个模块的个别化固件和/或硬件。当改变或替换ESC模块时,这在提高用户便利性方面可以是有益的。
本公开内容的系统、方法和装置可以适用于任何类型的可移动物体,诸如UAV。应当理解,本文对UAV的任何描述均可适用于和用于任何可移动物体,并且反之亦然。下文提供了适于随本公开内容使用的可移动物体的附加示例。本文所描述的可移动物体可以完全自主地(例如,由诸如机载控制模块等合适的计算系统)、半自主地或手动地(例如,由人类用户)操作。可移动物体可以接收来自合适的实体(例如,人类用户或自主控制模块)的命令,并通过执行一个或多个动作来响应这样的命令。例如,可以控制可移动物体从地面起飞、在空中移动(例如,以多达三个平移自由度和多达三个旋转自由度移动)、移向目标位置或一系列目标位置、在空中悬停、降落在地面上等。又例如,可以控制可移动物体以指定的速度和/或加速度(例如,以多达三个平移自由度和多达三个旋转自由度)或沿着指定的移动路径而移动。此外,所述命令可以用于控制一个或多个可移动物体部件,诸如本文所述的部件(例如,传感器、致动器、推进单元、有效载荷等)。例如,一些命令可以用于控制诸如相机等可移动物体有效载荷的位置、定向和/或操作。
在一些实施方式中,可移动物体包括可控以执行各种操作的多个部件。可以包括于可移动物体中的部件的示例包括但不限于:实现可移动物体的移动(例如,关于多达三个平移自由度和多达三个旋转自由度)的推进单元、收集各种类型的信息(例如,状态信息、环境信息)的传感器、促进可移动物体与一个或多个远程装置(例如,遥控器或终端)之间的通信的通信模块,或者其合适的组合。所述部件可以响应于控制信号,以便执行操作。可选地,部件可以生成反馈信号,所述反馈信号提供与部件的操作状态有关的信息。在一些实施方式中,如果在部件的操作期间发生故障或错误,则所述部件可以生成促进诊断故障或错误的故障或错误信号。
例如,可移动物体可以包括一个或多个推进单元(本文也称为“推进机构”),致动所述推进单元以便实现可移动物体的移动。示例性推进单元可以包括一个或多个引擎、电机、轮子、轮轴、磁体、旋翼、螺旋桨、桨叶、喷嘴或者其任何合适的组合。可移动物体可以包括任何合适数目的推进单元,诸如一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个推进单元。所述推进单元可以全都是相同的类型。或者,可移动物体可以使用多种类型的推进单元。推进单元能够以多种方式(诸如,经由固定连接、可拆卸连接、可移动连接、可旋转连接等)安装在可移动物体上。推进单元可以安装在可移动物体的任何合适的部分上,诸如顶部、底部、前面、后面、侧面或其合适的组合。不同的推进单元可以位于可移动物体的不同部分上。推进单元在可移动物体上的位置可以是固定的。或者,推进单元中的一些或所有的推进单元可相对于可移动物体移动。例如,可移动物体(例如,UAV)可以具有中心体和从所述中心体向外延伸的多个分支构件或臂。分支构件可以相对于中心体和/或相对于彼此固定。或者,分支构件中的一些或所有的分支构件可以相对于中心体和/或相对于彼此移动,例如,通过平移、旋转、折叠、伸缩、弯折等而移动。在一些实施方式中,可以将分支构件相对于可移动物体的纵轴旋转至多个不同的角度。可移动物体的推进单元可以定位在分支构件上,例如,靠近分支构件的远端部分,以使得推进单元根据分支构件的移动而相对于彼此和/或中心体移动。
推进单元可以包括一个或多个部件,致动(例如,通过诸如电机或引擎等合适的致动器)所述一个或多个部件以便提供实现可移动物体的移动的力。在一些实施方式中,推进单元可以使可移动物体能够从表面垂直地起飞或者垂直地降落在表面上,而无需可移动物体的任何水平移动(例如,无需沿着跑道行进)。可选地,推进单元可以可操作而允许可移动物体以指定位置和/或定向悬停于空中。如本文进一步详述,可以使用合适的致动信号(例如,由控制推进单元的操作的功能模块提供推进单元)来控制致动。一个或多个推进单元可以独立于其他推进机构得到控制。或者,推进单元可用于同时受到控制。
在一些实施方式中,可移动物体的推进单元可以包括一个或多个旋翼。这样的旋翼能够以多种方式得到致动(例如,旋转),以便生成推进力(例如,升力、推力),用于实现可移动物体的移动。例如,合适的致动器(例如,引擎或电机,诸如有刷DC电机或无刷DC电机)可以可操作地耦合至旋翼,以便驱动所述旋翼的旋转。旋翼可以是水平旋翼(其可以是指具有水平旋转面的旋翼)、垂直定向的旋翼(其可以是指具有垂直旋转面的旋翼)或者以水平位置与垂直位置之间的中间角度倾斜的旋翼。在一些实施方式中,水平定向的旋翼可以旋转并为可移动物体提供升力。垂直定向的旋翼可以旋转并为可移动物体提供推力。定向于水平位置与垂直位置之间的中间角度的旋翼可以旋转并同时为可移动物体提供升力和推力。由旋翼的旋转生成的力可以具有足够的量值来推进可移动物体。在一些实施方式中,旋翼可用于以适合于生成期望的推进力的速率旋转。旋转速率可以基于可移动物体的尺寸(例如,大小、重量),并且可移动物体可以具有如本文其他各处所述的任何合适的尺寸。
可以使用一个或多个旋翼来提供转矩,所述转矩抵消由另一旋翼的旋转所产生的转矩。例如,可移动物体可以具有多个水平定向的旋翼,致动(例如,旋转)所述旋翼以便为可移动物体提供升力和/或推力。可以致动所述多个水平定向的旋翼以向可移动物体提供垂直起飞、垂直降落以及悬停能力。在一些实施方式中,所述水平定向的旋翼中的一个或多个可以在顺时针方向上旋转,同时所述水平旋翼中的一个或多个可以在逆时针方向上旋转。例如,顺时针旋翼的数目可以等于逆时针旋翼的数目。每个水平定向的旋翼的旋转速率可独立地改变,以便控制由每个旋翼产生的升力和/或推力,并从而调节可移动物体的位置、定向、速度和/或加速度(例如,关于多达三个平移自由度和多达三个旋转自由度)。
图1图示了根据实施方式的多旋翼UAV 100。UAV 100可以是本文所述的可移动物体的示例。UAV 100可以包括四个旋翼102、104、106和108。在备选实施方式中,可以提供任何数目的旋翼(例如,一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个)。旋翼可以使无人飞行器能够悬停/保持位置、改变定向和/或改变位置。相对的旋翼的中心之间的距离可以是任何合适的长度110。例如,长度110可以小于或等于2m,或者小于或等于5m。在一些实施方式中,长度110可以在从40cm到1m、从10cm到2m或者从5cm到5m的范围内。
又例如,本文所描述的可移动物体可以包括一个或多个传感器,所述传感器用于收集相关数据,诸如与可移动物体的状态、周围环境或者环境内的物体有关的信息。适合于随本文公开的实施方式使用的示例性传感器包括位置传感器(例如,全球定位系统(GPS)传感器、支持定位三角测量法的移动装置发射器)、视觉传感器(例如,能够检测可见光、红外光或紫外光的成像装置,诸如相机)、距离或范围传感器(例如,超声传感器、激光雷达、飞行时间或深度相机)、惯性传感器(例如,加速度计、陀螺仪、惯性测量单元(IMU))、高度传感器、姿态传感器(例如,罗盘)、压力传感器(例如,气压计)、音频传感器(例如,麦克风)或场传感器(例如,磁力计、电磁传感器)。可以使用任何合适数目和组合的传感器,诸如一个、两个、三个、四个、五个或更多个传感器。可选地,可以从不同类型(例如,两种、三种、四种、五种或更多种类型)的传感器接收数据。不同类型的传感器可以测量不同类型的信号或信息(例如,位置、定向、速度、加速度、距离、压力等)以及/或者利用不同类型的测量技术来获得数据。例如,传感器可以包括主动式传感器(例如,生成和测量来自其各自的能量源的能量的传感器)和被动式传感器(例如,检测可用能量的传感器)的任何合适的组合。又例如,一些传感器可以生成依据全局坐标系提供的绝对测量数据(例如,由GPS传感器提供的位置数据、由罗盘或磁力计提供的姿态数据),而其他传感器可以生成依据局部坐标系提供的相对测量数据(例如,由陀螺仪提供的相对角速度;由加速度计提供的相对平移加速度;由视觉传感器提供的相对姿态信息;由超声传感器、激光雷达或飞行时间相机提供的相对距离信息)。在一些情况下,局部坐标系可以是相对于可移动物体而定义的机体坐标系。
传感器可用于收集各种类型的数据,诸如与可移动物体、周围环境或该环境内的物体有关的数据。例如,至少一些传感器可用于提供关于可移动物体的状态的数据。由传感器提供的状态信息可以包括与可移动物体的空间布局有关的信息(例如,地点或位置信息,诸如经度、纬度和/或高度;定向或姿态信息,诸如横滚、俯仰和/或偏航)。状态信息还可以包括与可移动物体的运动有关的信息(例如,平移速度、平移加速度、角速度、角加速度等)。例如,传感器可用于确定可移动物体关于多达六个自由度(例如,三个位置和/或平移自由度、三个定向和/或旋转自由度)的空间布局和/或运动。所述状态信息可以是相对于全局坐标系或相对于局部坐标系(例如,相对于可移动物体或另一实体)提供的。例如,传感器可用于确定可移动物体与控制该可移动物体的用户之间的距离,或者可移动物体与该可移动物体的飞行起始点之间的距离。
由传感器获得的数据可以提供各种类型的环境信息。例如,传感器数据可以指示出环境类型,诸如室内环境、室外环境、低空环境或高空环境。传感器数据还可以提供关于当前环境条件的信息,包括气象(例如,晴朗、下雨、下雪)、能见度条件、风速、当日时间等。此外,由传感器收集的环境信息可以包括关于该环境中的物体的信息,诸如关于环境物体的位置和几何形状的信息。
可移动物体可以包括一个或多个功能模块,所述功能模块可操作地连接至一个或多个部件以便控制所述一个或多个部件的操作。例如,功能模块可以包括连接至推进单元的推进控制模块、连接至传感器的传感器控制模块、连接至通信模块的通信控制模块等。功能模块可以与所述部件分开提供并与之相连。或者,功能模块可以与所述部件相集成并被提供作为单一装置。功能模块可以包括一个或多个处理器,所述处理器可操作地耦合至储存用于所述处理器的可执行指令的存储器。本文提供的功能模块可以向其对应的一个或多个部件传输控制信号。相反地,功能模块可以从所述一个或多个部件接收信息(例如,状态信息、错误信息),例如作为反馈。可以使用任何合适数目和组合的功能模块和部件。例如,单一功能模块可以连接至任何数目的部件,诸如一个、两个、三个、四个或更多个部件。类似地,单一部件可以连接至任何数目的功能模块,诸如一个、两个、三个、四个或更多个功能模块。功能模块可以按实现通信的任何合适的方式连接至其对应的一个或多个部件,例如,经由诸如导线、电缆或其他类型的连接元件等电连接器。可选地,功能模块可以位于对应的一个或多个部件附近,例如,在所述一个或多个部件之上、之下或者在所述部件的侧面,以便促进所述连接。功能模块与部件之间的通信可以利用各种类型的通信信号,诸如脉位调制(PPM)信号、脉宽调制(PWM)信号、斩波信号、输入端口信号、输出端口信号或者其合适的组合。
例如,本文所描述的功能模块中的至少一些可以是电子速度控制(ESC)模块。本文对ESC模块的任何描述也可适用于其他类型的功能模块,并且反之亦然。ESC模块可以可操作地耦合到致动器(例如,电动机),以便控制致动器的操作,例如关于旋转速度、旋转方向、加速度和/或制动进行控制。通过由ESC模块生成的并从其传输到致动器的控制信号(例如,PPM信号、PWM信号、斩波信号、输入端口信号、输出端口信号等)的传输,可以实现这样的控制。相反地,ESC模块可以从致动器接收指示出致动器状态(例如,致动器的速度、方向、加速度和/或制动、错误或故障信息)的信号。因此,ESC模块可以用于控制推进单元的致动,以便实现可移动物体(例如,UAV)的移动,以及接收可用于监控或反馈目的的关于推进单元的操作状态的信息。
在一些实施方式中,可移动物体包括控制模块(本文也称为“飞行控制模块”),所述控制模块经由功能模块协调并控制各个部件的操作。可选地,一些部件可以直接由控制模块来控制,而无需中间功能模块。控制模块可以包括一个或多个处理器,所述处理器可操作地耦合至储存用于所述处理器的可执行指令的存储器。控制模块可以由可移动物体所携带。在一些实施方式中,控制模块定位在可移动物体(例如,载运工具主体)的外壳和/或主体之上或之内。或者,控制模块可以位于与可移动物体通信的远程系统或装置上。控制模块可用于自主地、半自主地、在一个或多个用户的控制下或者以其合适的组合操作。
控制模块可以向一个或多个功能模块传输命令,以及/或者从一个或多个功能模块接收信息。控制模块可用于与多个功能模块同时或并行通信。或者,控制模块可用于每次与单一功能模块通信,以使得控制模块与多个功能模块之间的通信按顺序发生。在一些实施方式中,控制模块可以使用主/从配置从而可操作地耦合至一个或多个功能模块,其中控制模块作为主装置进行操作而功能模块作为从装置进行操作。在这样的配置中,控制模块可以通过向功能模块传输命令来发起通信,而功能模块可以仅响应于接收到的命令而向控制模块传输信息。在备选实施方式中,功能模块可以发起与控制模块的通信而无需首先接收命令。
控制模块与功能模块之间的通信可以经由一个或多个通信接口发生。通信接口可以包括各种用于促进诸如接收器、发射器、收发器、输入端口、输出端口、连接元件(例如,导线、线缆、光纤)等装置之间的通信的部件。通信接口可以是单向的,因为仅在一个方向上经由所述接口传输信号(例如,仅从控制模块向功能模块传输信号,或者反之亦然)。或者,通信接口可以是双向的,以使得经由所述接口的信号传输在两个方向上都发生。所述通信接口可以是私有通信接口,以便将控制模块仅连接至单一功能模块。或者,所述通信接口可以是共享通信接口,所述接口将控制模块连接至多个功能模块。在一些实施方式中,使用多个不同类型的通信接口将功能模块连接至控制模块。例如,功能模块可以经由双向共享通信接口和单向私有通信接口连接至控制模块,所述单向私有通信接口仅允许从控制模块向功能模块的传输。在一些实施方式中,双向共享通信接口是总线接口,其包括总线,诸如485总线、I2C总线、SPI总线、CAN总线或其合适的组合。在一些实施方式中,单向私有通信接口是PPM信号线、PWM信号线、模拟电压信号线或者数字电压信号线。可选地,如下文进一步详述,可以针对不同类型的通信而使用不同的通信接口。
图2图示了根据实施方式的具有多个ESC模块的多旋翼UAV 200。UAV 200包括载运工具主体202和多个连接至载运工具主体202的推进单元。在图2的实施方式中,UAV 200包括四个旋翼204a-204d,每个旋翼连接至对应的致动器206a-206d。每个致动器206a-206d可以可操作地耦合至对应的ESC模块208a-208d,例如,经由诸如导线或线缆等电连接来连接。四个ESC模块208a-208d可以向其对应的致动器206a-206d传输控制信号,以便控制连接的旋翼204a-204d的旋转速率和/或旋转方向。反过来,ESC模块208a-208d可以经由诸如PPM信号线等相应的私有通信接口212a-212d连接至飞行控制模块210。在一些实施方式中,私有通信接口212a-212d是单向接口,以使得信号(例如,PPM信号)仅从飞行控制模块210向ESC模块208a-208d传输。飞行控制模块210可以经由私有通信接口212a-212d向ESC模块208a-208d传输控制信号,所述ESC模块208a-208d随后可以生成致动信号并将其传输至对应的致动器206a-206d,以便驱动旋翼204a-204d的旋转。控制模块210可以独立地与ESC模块208a-208d中的每个ESC模块通信,以便独立地控制旋翼204a-204d中的每个旋翼。
图3图示了根据实施方式的具有多个ESC模块的多旋翼UAV 300。类似于UAV 200,UAV 300包括四个致动器302a-302d,每个致动器用于驱动相应旋翼(未图示)的旋转,以及四个ESC模块304a-304d,每个ESC模块连接至对应的致动器。ESC模块304a-304d经由相应的单向私有通信接口308a-308d(例如,PPM信号线)连接至飞行控制模块306,如前文所述,所述单向私有通信接口可以用来传输用于控制致动器302a-302d的信号。然而,不同于UAV200,UAV 300还包括双向共享通信接口310(例如,总线接口),所述双向共享通信接口将飞行控制模块306连接至ESC模块304a-304d中的每个ESC模块。这样的配置使得ESC模块304a-304d能够向飞行控制模块306传输信息,并且反之亦然。例如,飞行控制模块306可以经由共享通信接口310向ESC模块304a-304d传输对信息的查询,而ESC模块304a-304d可以经由共享通信接口310响应于所述查询。在一些实施方式中,ESC模块304a-304d并行地连接至共享通信接口310。这样的布置可以允许向共享接口310添加任何数目的ESC模块和/或从共享接口310移除任何数目的ESC模块。
图4图示了根据实施方式的用于控制可移动物体的致动器的系统400。系统400可以结合本文提供的任何系统和装置(诸如UAV 300)而使用。系统400包括ESC模块402,ESC模块402可操作地耦合至飞行控制模块404和致动器406(例如,无刷电机)。在一些实施方式中,ESC模块402包括微控制器408、驱动器410(例如,MOSFET驱动芯片)、MOSFET桥412(例如,三相全桥MMOSFET电路)和收发器414。在备选实施方式中,ESC模块402包括其他类型的功率晶体管来替代MOSFET,例如,双极型晶体管和/或IGBT。微控制器408可以包括一个或多个处理器、储存用于所述处理器的可执行指令的存储器,以及一个或多个用于与其他装置通信的输入和/或输出端口。微控制器408可以用于执行与ESC模块402的操作有关的多种任务,诸如用于控制致动器406的算法的实现以及对从飞行控制模块404接收到的通信信号的处理。
在一些实施方式中,飞行控制模块404经由第一通信接口416(诸如PPM信号线)连接至微控制器408。如前文所述,第一通信接口416可以是单向的和/或私有通信接口,其用于从飞行控制模块404向微控制器408传输控制信号。微控制器408可以处理所述控制信号以生成向驱动器410传输的对应致动信号。驱动器410可以基于接收到的致动信号来驱动MOSFET桥412,以便控制MOSFET桥412的切换,从而生成适当的波形用于控制致动器406的致动(例如,旋转速度、旋转方向、加速度、制动)。此外,驱动器410可以连接至电源(未图示)以控制施加于MOSFET桥412和/或致动器406的电力。可以使用一个或多个通信接口将微控制器408、驱动器410、MOSFET桥412和致动器406彼此连接,以便实现致动信号从ESC模块402向致动器406的传输。可选地,这些通信接口可以使得驱动器410和/或MOSFET桥412能够向微控制器传输信息,例如,关于驱动器410、MOSFET桥412和/或致动器406的状态的信息、错误或故障信息等。这样的信息可以按任何合适的格式提供,例如以模拟电压信号或数字电压信号的格式来提供。
在一些实施方式中,ESC模块402的收发器414用于经由第二通信接口418将微控制器408连接至飞行控制模块404。可以提供收发器414作为连接至微控制器408的单独的装置。或者,收发器414可以集成到微控制器408中,以使得无需外部连接。收发器414可以适于将飞行控制模块404所生成的通信信号转换成可由微控制器408使用的格式,并且反之亦然。例如,在微控制器408用于输出通用异步接收器/发射器(UART)信号并且第二通信接口418是485总线的实施方式中,收发器414可以将微控制器418所输出的UART信号转换成485总线信号,并且反之亦然。因此,收发器414可以用于实现经由第二通信接口418的在ESC模块402与飞行控制模块404之间的双向通信。经由第二通信接口418,可以在ESC模块402与飞行控制模块404之间通信各种类型的信息。例如,飞行控制模块404可以向ESC模块402传输命令,用于控制微控制器408、驱动器410、MOSFET桥412和/或致动器406。相反地,ESC模块402可以向飞行控制模块404传输状态信息,诸如与微控制器408、驱动器410、MOSFET桥412和/或致动器406有关的状态信息。
本文所描述的在控制模块与一个或多个功能模块之间的双向通信接口的使用可以促进对可移动物体的控制和操作。在一些实施方式中,这样的双向通信的实现允许控制模块从功能模块和/或由功能模块控制的部件接收反馈,诸如与当前操作状态有关的状态信息和/或故障信息。例如,再次参考图4的实施方式,ESC模块402可以使用第二通信接口418来传输与以下一个或多个有关的信息:致动器406的旋转速度、致动器406的旋转方向、ESC模块402的操作状态、ESC模块402或其一个或多个部件的电流的值,或者致动器406和/或ESC模块402或其一个或多个部件的故障信息。在一些实施方式中,控制模块可以通过传输命令信号来定期轮询功能模块,所述命令信号包括以预定时间间隔对状态信息的请求或查询。所述预定时间间隔的范围可以从约每0.0001s一次到约每1s一次。例如,预定时间间隔可以是约每0.0001s、每0.0005s、每0.001s、每0.005s、每0.01s、每0.05s、每0.1s、每0.5s或每1s一次。
可以按多种方式使用由控制模块从功能模块接收到的信息。例如,控制模块可以将一些或所有信息储存在连接的存储器中,例如,储存在内部存储器或外部存储器中。又例如,控制模块可以使用至少一些信息来确定针对可移动物体的控制方案,例如,更改当前控制方案、改变为不同的控制方案、保持当前控制方案等。在一些实施方式中,接收到的信息充当针对由控制模块实现的控制算法的反馈。再例如,控制模块可以将一些或所有信息传输至与可移动物体通信的另一装置或系统,诸如远程终端、遥控器或计算机。这样的装置或系统可以处理所述信息,例如,以便执行故障分析。可选地,所述装置或系统可以经由合适的显示单元(例如,屏幕、监视器、触摸屏)向用户显示信息。这样的方法可以有利于允许用户直接监控功能模块的当前状态。
图5图示了根据实施方式的用于显示由ESC模块提供的状态信息的显示器500。显示器500包括描绘连接至ESC模块的致动器的旋转速度的曲线图502以及描绘经过ESC模块的电流的曲线图504。在备选实施方式中,信息可以按其他格式(例如,图形、视频、音频、文本或其合适的组合)来显示。如前文所述,可以经由双向通信接口从ESC模块向控制模块传输所显示的信息,并且随后由控制模块向用户装置传输所述信息。可选地,在可移动物体的操作期间,可以实时地或近似实时地更新所显示的信息。因此,用户可以查看显示器500,以便评估ESC模块和/或致动器的当前状态。这样的方法在故障检测和错误分析的背景下是特别有利的,因为用户可以直接查看由ESC模块输出的信息以诊断错误,而不必间接地推断ESC模块中的错误,例如基于可移动物体的行为和/或诸如警告灯等警报指示器来推断错误。
如前文所述,在一些实施方式中,本文描述的双向通信接口是共享通信接口(例如,总线接口),其将控制模块连接至多个不同的功能模块。在这样的实施方式中,通过共享通信接口由控制模块传输的命令被连接至所述接口的所有功能模块接收到。为了确保适当的功能模块响应于命令,可以为每个连接至所述共享接口的功能模块分配标识符,本文也称为地址。所述地址可以是一系列字母和/或数字字符,诸如二进制数、十六进制数、八进制数或十进制数。在一些实施方式中,每个功能模块可以具有不同的地址。或者,一些功能模块可以具有相同的地址。地址可以储存在与功能模块相关联的存储器中,诸如储存在随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EEPROM)或闪速存储器中。由控制模块传输的命令可以包括一个或多个预定接收者的地址,从而提供这样的机制:通过该机制,功能模块可以确定是否对接收到的命令作出响应。因此,本文描述的地址的使用可以使得控制模块即使在通过共享通信接口传输命令时也能够单个地控制每个功能模块。另外,由功能模块生成的响应可以包括发送者的地址,从而允许控制模块区分由不同的功能模块所传输的通信。
图6图示了根据实施方式的用于通过共享通信接口在控制模块与多个功能模块之间的通信的消息。所述消息可以作为数据包或者以任何其他合适的格式来提供。消息600——在本文中也可称为“命令消息”、“命令信号”或“控制信号”——可由控制模块生成并用于控制一个或多个功能模块。消息600包括多个部分,诸如报头602、命令604、地址606和校验和608。所述部分的顺序可以根据需要而改变。所述部分中的至少一些部分可以是可选的。报头602可以包括各种类型的信息,诸如关于消息的格式和/或协议的补充信息。命令604可以指示出要由消息600的接收者执行的操作。命令604可以由数字表示,例如,由诸如0xA1之类的八位位组来表示。地址606可以指示出消息600的接收者。地址606可以是数字,例如,诸如0x01之类的八位位组。因此,当消息600由多个功能模块接收到时,只有具有地址606的功能模块将会执行由消息600指定的命令604,而其他功能模块将会简单地忽略消息600。校验和608可以用于检测信号传输中的错误。
消息610——在本文中也可称为“响应消息”或“响应信号”——可由功能模块生成并用于响应来自控制模块的命令。消息610包括多个部分,诸如报头612、命令614、地址616、响应618和校验和620。所述部分的顺序可以根据需要而改变。所述部分中的至少一些部分可以是可选的。报头612和校验和620可以类似于上述消息600的报头602和校验和608。命令614可以指示出消息610是响应于哪个命令。地址616可以指示出作出响应的功能模块的地址。响应618可以包括控制模块所请求的信息。例如,在由ESC模块响应于对状态信息的查询而生成消息610的实施方式中,响应618可以包括由ESC模块提供的状态信息,诸如由ESC模块控制的致动器的旋转速度、经过ESC模块的电流以及指示出ESC模块的操作状态的代码(例如,正常或异常)。又例如,在由ESC模块响应于执行操作的命令而生成消息610的实施方式中,响应618可以提供对于所述操作得到成功执行的确认。
向一个或多个功能模块分配地址的过程在本文中可以称为“编址”(addressing)。可以按多种方式确定要向每个功能模块分配的地址。在一些实施方式中,每个功能模块的地址是基于每个模块的物理位置。例如,再次参考图2的实施方式,ESC模块208a-208d中的每个模块的地址可以基于其相对于UAV 200的正面214的位置而确定(例如,ESC模块208a被指定为#1,ESC模块208b为#2,ESC模块208c为#3,并且ESC模块208d为#4)。这样的方法在受控部件的物理位置显著的情况下,例如,当控制UAV的推进单元以便控制UAV的移动方向时可以是有利的。或者,所述编址可以基于其他因素(例如,模块类型、用户偏好)或者可以是任意的。
在一些实施方式中,本文描述的地址可以包括不变的静态地址。在可移动物体的操作期间或者当可移动物体开启或关闭时,静态地址可以不改变。当功能模块的物理位置固定时(例如,固定到单一电路板上),静态地址的使用可以是适当的。在这样的实施方式中,可以在可移动物体的首次使用之前,例如由功能模块和/或可移动物体的制造商来分配所述静态地址。可以使用各种技术来向功能模块分配静态地址。例如,可以将静态地址编码或“烧录”于功能模块的软件或固件内,以使得每个功能模块具有预定的地址。又例如,可以通过配置功能模块的一个或多个硬件组件来分配所述静态地址以唯一地标识每个模块。例如,在功能模块各自包含微控制器的实施方式中,可以将某些微控制器引脚的电压设定成预定值。基于硬件的方法有利地允许在每个功能模块内使用相同的软件或固件。
图7图示了根据实施方式的用于基于微控制器引脚配置的多个功能模块的静态编址的方案。每个功能模块包括相应的微控制器芯片700、702、704、706。微控制器芯片700、702、704、706可以类似于前文关于图4所描述的微控制器408。每个控制器芯片可以包括用于编址的至少两个引脚,700a-700b、702a-702b、704a-704b、706a-706b。每个微控制器芯片的引脚的电压可以设定成高值(例如,电源电压VCC)或低值(例如,接地)的不同组合,以便唯一地标识每个芯片。例如,在图7的实施方式中,引脚700a-700b都被设定成接地,引脚702a可被设定成VCC而引脚702b被设定成接地,引脚704a被设定成接地而引脚704b被设定成VCC,并且706a-706b都被设定成VCC。所述引脚配置可以用于标识对应的功能模块,例如,微控制器芯片700对应于ESC模块#1,芯片702对应于ESC模块#2,芯片704对应于ESC模块#3,并且芯片706对应于ESC模块#4。
在备选实施方式中,本文所述的地址可以包括动态地址,所述动态地址在可移动物体的操作期间或者当可移动物体开启或关闭时可以改变。例如,每次开启可移动物体时可以发生动态编址。动态地址可以储存在与功能模块相关联的存储器中,诸如储存在RAM、ROM、EEPROM或闪速存储器中。动态地址的使用在功能模块的物理位置可以改变的情况下,例如,当用户替换或更换单个模块时可以是适当的。这样的方法使得每个功能模块能够利用相同的软件或固件,而无需针对每个模块的不同的硬件配置,这在使用大量功能模块时可以是特别有利的。
可以通过使用控制模块传输包括所要分配的地址的编址信号来执行动态编址。在一些实施方式中,这样的编址信号通过共享通信接口传输并由多个功能模块接收。为了确保所述地址仅被分配到期望的功能模块,在编址信号的传输之前激活期望的功能模块以供编址。在一些实施方式中,当接收到编址信号时,只有激活的功能模块才会响应并分配地址,而未激活的功能模块将会忽略所述编址信号。因此,可以依次激活和编址每个功能模块。
图8图示了根据实施方式的用于多个功能模块的动态编址的方法800。与本文所述的所有其他方法一样,方法800可以通过本文提供的系统和装置的任何实施方式来实践。在一些实施方式中,方法800中的一些或所有步骤由可操作地耦合至多个功能模块的控制模块来执行。在一些实施方式中,控制模块包括储存用于执行方法800的可执行指令的存储器,以及用于单个地或共同地执行所述指令的一个或多个处理器。控制模块可以经由多个相应的私有通信接口和一个共享通信接口连接至多个功能模块。如前文所述,所述多个功能模块可以由可移动物体携带,并且适于控制可移动物体的部件。例如,功能模块可以是各自可操作地耦合至推进单元的ESC模块。
在步骤810中,经由第一通信接口向多个功能模块中的一个功能模块传输激活信号,从而激活所述功能模块以供编址。任何合适类型的通信接口均可用于第一通信接口,诸如PPM信号线、PWM信号线、模拟电压信号线或者数字电压信号线。第一通信接口可以是私有通信接口,其将控制模块仅连接至选定的功能模块,以使得激活信号仅由选定的功能模块接收到并且不被传输至任何其他功能模块。可选地,第一通信接口可以是单向接口,其中数据从控制模块传输至功能模块。例如,在功能模块是ESC模块的实施方式中,第一通信接口可以是用于传输控制信号的PPM信号线,所述控制信号用于控制连接至ESC模块的致动器。激活信号可以是PPM信号,所述PPM信号不同于致动器控制信号,例如,具有不同的脉宽和/或周期。例如,激活信号可以是具有约500μs宽度和约2500μs周期的PPM信号脉冲,而致动器控制信号可以具有约1120μs至约1920μs的宽度和约2500μs的周期。激活信号的接收致使功能模块进入其可以被编址的状态,这在本文中也可称为“编码状态”。例如,ESC模块可以计算其接收的PPM信号的宽度,以确定所述信号是激活信号还是致动器控制信号。如果ESC模块接收了预定数目的连续激活信号(例如,一个、两个、三个、四个、五个或更多个连续激活信号),则其可以继而进入编码状态。
在步骤820中,经由第二通信接口向多个功能模块中的每个功能模块传输包含地址的编址信号,从而将所述地址分配至在步骤810中激活的功能模块。在一些实施方式中,第二通信接口不同于第一通信接口并与之分开。第二通信接口可以是共享的双向通信接口,诸如总线接口。编址信号可以是与图6的消息600类似的消息,其中命令604为编址命令并且地址606指示出所要分配的地址。在一些实施方式中,虽然连接至共享通信接口的所有功能模块都接收到编址信号,但只有激活的功能模块才会通过将接收到的地址设定为其地址(例如,通过将地址储存在诸如RAM等相关联的存储器中)来响应于命令。新编址的功能模块可以向控制模块传输确认信号,从而确认成功的编址。例如,确认信号可以类似于图6的消息610,其中命令614指示出消息610是响应于编址命令,地址616是新分配的地址,并且响应618指示出编址命令是成功的。
可选地,仅在激活的功能模块尚不具有分配的地址时,才向所述激活的功能模块分配地址。因此,已被激活并编址的功能模块可以忽略附加的编址信号,除非接收到新的激活信号。在备选实施方式中,即使功能模块已经具有地址,也会分配地址,从而替换先前的地址。
在步骤830中,针对所述多个功能模块中的每个功能模块重复步骤810和步骤820,从而向每个功能模块分配地址。因此,控制模块可以使用通过私有通信接口发送至功能模块的激活信号来依次激活每个功能模块,继而使用通过共享通信接口传输的编址信号来对激活的功能模块进行编址。在接收到编址已成功执行的确认后,控制模块可以继续激活和编址下一功能模块。如果编址没有成功执行,则控制模块可以尝试重复编址过程和/或报告错误,例如,向远程终端或控制器报告。如前文所述,一旦每个功能模块都被编址,则控制模块可以继而继续使用经编址的命令来控制每个模块。
图9图示了根据实施方式的用于功能模块的动态编址的方法900。方法900中的一个或多个步骤可以由适于控制可移动物体的部件的功能模块来执行,所述功能模块诸如为用于控制UAV的推进单元的ESC模块。在一些实施方式中,功能模块包括储存用于执行方法800的可执行指令的存储器,以及用于单个地或共同地执行所述指令的一个或多个处理器。所述存储器以及一个或多个处理器可以是微控制器(诸如图4的微控制器408)的部件。如前文所述,功能模块可以是由可移动物体携带的多个功能模块中的一个,并且适于控制可移动物体的一个或多个部件。
在步骤910中,接收包含地址的编址信号。所述编址信号可以经由诸如总线接口等共享通信接口从控制模块传输。所述编址信号可以类似于前文在方法800的步骤820中描述的编址信号。
在步骤920中,进行评估以便确定功能模块先前是否已接收到激活信号。所述激活信号可能已经在先前经由诸如PPM信号线等私有通信接口由控制模块传输。所述激活信号可以类似于本文先前关于方法800的步骤810所述的激活信号。可以使用各种方法来确定功能模块先前是否已接收到激活信号。例如,在一些实施方式中,激活信号的接收导致功能模块中的状态改变,并且所述评估可以通过估计功能模块的当前状态来执行。又例如,功能模块可以储存指示出接收到激活信号的信息,并且所述评估可以通过检索所述信息而执行。
在步骤930中,根据步骤920的评估,如果功能模块先前接收到激活信号,则将地址分配给所述功能模块。可以通过将地址储存在与功能模块相关联的存储器(例如,图4的微控制器408的存储器)中来分配所述地址。如果步骤920的评估表明先前没有接收到激活信号,则相反地,功能模块可以不采取行动并且不分配地址。在一些实施方式中,步骤920是可选的,因为功能模块基于先前是否接收到激活信号而自动地响应于编址信号,而无需所述评估。
在一些实施方式中,仅在功能模块尚不具有分配的地址时才分配地址。因此,已被激活并编址的功能模块可以忽略附加的编址信号,除非接收到新的激活信号。在备选实施方式中,即使功能模块已经具有地址,也会分配地址,从而替换先前的地址。如前文所述,在分配之后,功能模块可以经由共享接口向控制模块传输对于成功编址的确认。
可以在可移动物体的操作之前、期间或之后的任何合适的时间执行本文所述的动态编址方法。在分配的地址储存在RAM中的实施方式中,一直保留所述地址直到可移动物体断电。因此,每次可移动物体上电(例如,作为初始化过程的一部分)时,可以执行动态编址过程。在这样的实施方式中,通过简单地使可移动物体断电、根据需要改变或替换功能模块、继而使可移动物体上电以初始化编址过程,可以适应对功能模块的配置的更改。可选地,还可以在可移动物体已经上电时(例如,自动地或响应于用户指令),在可移动物体的操作期间执行编址过程。有利地,本文所述的方法允许根据需要对任何数目和组合的功能模块进行简便、快速且通用的编址。
如前文所述,一旦每个功能模块已经根据本文呈现的实施方式而被分配了地址,控制模块可以继而经由通过共享通信接口传输的经编址的消息而继续向各个功能模块发出命令。例如,控制模块可以通过经由共享通信接口向每个模块传输请求状态信息的查询信号,来定期轮询一个或多个功能模块。所述查询信号可以包括指示出查询的预定接收者的地址。每个功能模块可以评估接收到的查询信号,以确定所述查询中所指定的地址是否匹配于所述功能模块的分配的地址。如果地址匹配,则功能模块可以通过向控制模块传输具有所请求的状态信息的响应来响应于所述查询。如果地址不匹配,则功能模块可以忽略所述查询。可以按预定时间间隔重复这样的轮询过程,以便获得关于功能模块和/或对应部件的当前状态的更新的信息。所述预定时间间隔的范围可以从约每0.0001s一次到约每1s一次。例如,预定时间间隔可以是约每0.0001s、每0.0005s、每0.001s、每0.005s、每0.01s、每0.05s、每0.1s、每0.5s或每1s一次。
本文描述的系统、装置和方法可适用于多种可移动物体。如前所述,本文对飞行器的任何描述均可适用于和用于任何可移动物体。本发明的可移动物体可用于在任何合适的环境中移动,诸如在空中(例如,固定翼飞行器、旋翼飞行器或者既不具有固定翼也不具有旋翼的飞行器)、在水中(例如,船舶或潜艇)、在地面上(例如,机动车,诸如轿车、卡车、公交车、厢式货车、摩托车;可移动结构或框架,诸如棒状物、钓鱼竿;或者火车)、在地下(例如,地铁)、在太空(例如,航天飞机、卫星或探测器),或者这些环境的任何组合。可移动物体可以是载运工具,诸如本文其他各处所描述的载运工具。在一些实施方式中,可移动物体可以安装在诸如人类或动物等活体身上。合适的动物可以包括禽类、犬类、猫类、马类、牛类、羊类、猪类、海豚、啮齿类或昆虫。
可移动物体可以能够在所述环境内关于六个自由度(例如,三个平移自由度和三个旋转自由度)而自由移动。或者,可移动物体的移动可能关于一个或多个自由度受到约束,诸如由预定路径、轨迹或定向所约束。所述移动可以由诸如引擎或电机等任何合适的致动机构所致动。可移动物体的致动机构可以由任何合适的能源提供推进,所述能源诸如为电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能或者其任何合适的组合。可移动物体可以如本文其他各处所述,经由推进系统而自推进。所述推进系统可以可选地依靠能源运行,所述能源诸如为电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能或者其任何合适的组合。或者,可移动物体可以由生物所携带。
在一些情况下,所述可移动物体可以是载运工具。合适的载运工具可以包括水上载运工具、飞行器、太空载运工具或地面载运工具。例如,飞行器可以是固定翼飞行器(例如,飞机、滑翔机)、旋翼飞行器(例如,直升机、旋翼飞机)、同时具有固定翼和旋翼的飞行器或者既无固定翼又无旋翼的飞行器(例如,飞艇、热气球)。载运工具可以是自推进式,诸如在空中、在水上或水中、在太空中或者在地上或地下自推进。自推进式载运工具可以利用推进系统,诸如包括一个或多个引擎、电机、轮子、轮轴、磁体、旋翼、螺旋桨、桨叶、喷嘴或者其任何合适组合的推进系统。在一些情况下,推进系统可以用于使可移动物体能够从表面起飞、降落到表面上、保持其当前位置和/或定向(例如,悬停)、改变定向和/或改变位置。
可移动物体可以由用户遥控或者由可移动物体之内或之上的乘员在本地控制。在一些实施方式中,可移动物体是无人的可移动物体,诸如UAV。无人的可移动物体(诸如UAV)可以不具有搭乘所述可移动物体的乘员。可移动物体可以由人类或自主控制系统(例如,计算机控制系统)或者其任何合适的组合来控制。可移动物体可以是自主式或半自主式机器人,诸如配置有人工智能的机器人。
可移动物体可以具有任何合适的大小和/或尺寸。在一些实施方式中,可移动物体可以具有能容纳人类乘员身处载运工具之内或之上的大小和/或尺寸。或者,可移动物体可以具有比能够容纳人类乘员身处载运工具之内或之上的大小和/或尺寸更小的大小/或尺寸。可移动物体可以具有适合于由人类搬运或携带的大小和/或尺寸。或者,可移动物体可以大于适合由人类搬运或携带的大小和/或尺寸。在一些情况下,可移动物体可以具有的最大尺寸(例如,长度、宽度、高度、直径、对角线)小于或等于约:2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。所述最大尺寸可以大于或等于约:2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。例如,可移动物体的相对的旋翼的轴之间的距离可以小于或等于约:2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。或者,相对的旋翼的轴之间的距离可以大于或等于约:2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。
在一些实施方式中,可移动物体可以具有小于100cm x 100cm x 100cm、小于50cmx 50cm x 30cm或小于5cm x 5cm x 3cm的体积。可移动物体的总体积可以小于或等于约:1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100,000cm3、1m3或10m3。相反地,可移动物体的总体积可以大于或等于约:1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100,000cm3、1m3或10m3。
在一些实施方式中,可移动物体可以具有的占地面积(这可以指由所述可移动物体所包围的横截面面积)小于或等于约:32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2或5cm2。相反地,所述占地面积可以大于或等于约:32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2或5cm2。
在一些情况下,可移动物体可以不超过1000kg重。可移动物体的重量可以小于或等于约:1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。相反地,所述重量可以大于或等于约:1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。
在一些实施方式中,可移动物体相对于所述可移动物体所携带的负载可以较小。如下文进一步详述,所述负载可以包括有效载荷和/或载体。在一些示例中,可移动物体的重量与负载重量之比可以大于、小于或等于约1:1。在一些情况下,可移动物体的重量与负载重量之比可以大于、小于或等于约1:1。可选地,载体重量与负载重量之比可以大于、小于或等于约1:1。当需要时,可移动物体的重量与负载重量之比可以小于或等于:1:2、1:3、1:4、1:5、1:10或者甚至更小。相反地,可移动物体的重量与负载重量之比还可以大于或等于:2:1、3:1、4:1、5:1、10:1或者甚至更大。
在一些实施方式中,可移动物体可以具有低能耗。例如,可移动物体可以使用小于约:5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。在一些情况下,可移动物体的载体可以具有低能耗。例如,所述载体可以使用小于约:5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。可选地,可移动物体的有效载荷可以具有低能耗,诸如小于约:5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。
在一些实施方式中,可移动物体可以用于携带负载。所述负载可以包括乘客、货物、设备、仪器等之中的一种或多种。所述负载可以提供在外壳内。所述外壳可以与可移动物体的外壳相分离,或者是可移动物体的外壳的一部分。或者,负载可以具备外壳,而可移动物体不具有外壳。或者,负载的一些部分或者整个负载可以在不具有外壳的情况下提供。负载可以相对于所述可移动物体刚性固定。可选地,负载可以是相对于可移动物体可以移动的(例如,可以相对于可移动物体平移或旋转)。
在一些实施方式中,负载包括有效载荷。所述有效载荷可不执行任何操作或功能。或者,有效载荷可以是用于执行操作或功能的有效载荷,也称为功能性有效载荷。例如,有效载荷可以包括一个或多个传感器,用于勘测一个或多个目标。可以向有效载荷中合并任何合适的传感器,诸如图像捕捉装置(例如,相机)、音频捕捉装置(例如,抛物面麦克风)、红外成像装置或紫外成像装置。所述传感器可以提供静态感测数据(例如,照片)或动态感测数据(例如,视频)。在一些实施方式中,传感器提供针对有效载荷的目标的感测数据。备选地或组合地,有效载荷可以包括一个或多个发射体,用于向一个或多个目标提供信号。可以使用任何合适的发射体,诸如照明源或声源。在一些实施方式中,有效载荷包括一个或多个收发器,诸如用于与远离可移动物体的模块通信的收发器。可选地,有效载荷可用于与环境或目标交互。例如,有效载荷可以包括能够操纵物体的工具、仪器或机构,诸如机械臂。
可选地,负载可以包括载体。可以提供载体用于有效载荷,并且所述有效载荷可经由所述载体直接地(例如,直接接触可移动物体)或间接地(例如,不接触可移动物体)连接至可移动物体。相反地,有效载荷可在无需载体的情况下安装于可移动物体上。有效载荷可以与载体一体形成。或者,有效载荷可以可拆卸地连接至载体。在一些实施方式中,有效载荷可以包括一个或多个有效载荷元件,并且所述有效载荷元件中的一个或多个可以如上文所述是相对于可移动物体和/或载体可移动的。
载体可以与可移动物体一体形成。或者,载体可以可拆卸地连接至可移动物体。载体可以直接地或间接地连接至可移动物体。载体可以向有效载荷提供支撑(例如,承载所述有效载荷的重量的至少一部分)。载体可以包括能够稳定和/或引导有效载荷的移动的合适的安装结构(例如,云台平台)。在一些实施方式中,载体可以适于控制有效载荷相对于可移动物体的状态(例如,位置和/或定向)。例如,载体可用于相对于可移动物体而移动(例如,关于一个、两个或三个平移自由度以及/或者一个、两个或三个旋转自由度),以使得有效载荷与可移动物体的移动无关地保持其相对于合适的参考系的位置和/或定向。所述参考系可以是固定参考系(例如,周围环境)。或者,所述参考系可以是移动参考系(例如,可移动物体、有效载荷目标)。
在一些实施方式中,载体可用于允许有效载荷相对于载体和/或可移动物体的移动。所述移动可以是关于多达三个自由度的平移(例如,沿着一个、两个或三个轴线)或者是关于多达三个自由度的旋转(例如,围绕一个、两个或三个轴线),或者是其任何合适的组合。
在一些情况下,载体可以包括载体框架组件以及载体致动组件。所述载体框架组件可以向有效载荷提供结构支撑。载体框架组件可以包括单个的载体框架部件,其中一些部件可以是可相对于彼此移动的。所述载体致动组件可以包括一个或多个致动器(例如,电机),所述致动器致动单个载体框架部件的移动。致动器可以允许多个载体框架部件的同时移动,或者可用于每次允许单一载体框架部件的移动。载体框架部件的移动可以产生有效载荷的对应移动。例如,载体致动组件可以致动一个或多个载体框架部件围绕一个或多个旋转轴(例如,横滚轴、俯仰轴或偏航轴)的旋转。所述一个或多个载体框架部件的旋转可以使有效载荷相对于可移动物体围绕一个或多个旋转轴旋转。备选地或组合地,载体致动组件可以致动一个或多个载体框架部件沿着一个或多个平移轴的平移,并从而产生有效载荷相对于可移动物体沿着一个或多个对应轴线的平移。
在一些实施方式中,可移动物体、载体和有效载荷相对于固定参考系(例如,周围环境)和/或相对于彼此的移动可以由终端来控制。所述终端可以是处于远离所述可移动物体、载体和/或有效载荷的位置处的遥控装置。终端可以安置于支撑平台上或者固定至支撑平台。或者,终端可以是手持式或可穿戴式装置。例如,终端可以包括智能电话、平板计算机、膝上型计算机、计算机、眼镜、手套、头盔、麦克风或者其合适的组合。终端可以包括用户接口,诸如键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏或显示器。任何合适的用户输入均可用于与终端交互,诸如手动输入命令、语音控制、手势控制或位置控制(例如,经由终端的移动、位置或倾斜)。
终端可以用于控制可移动物体、载体和/或有效载荷的任何合适的状态。例如,终端可以用于控制可移动物体、载体和/或有效载荷相对于固定参考物从和/或相对于彼此的位置和/或定向。在一些实施方式中,终端可以用于控制可移动物体、载体和/或有效载荷的单个元件,诸如载体的致动组件、有效载荷的传感器或者有效载荷的发射体。终端可以包括适于与可移动物体、载体或有效载荷中的一个或多个相通信的无线通信装置。
终端可以包括用于查看可移动物体、载体和/或有效载荷的信息的合适的显示单元。例如,终端可用于显示可移动物体、载体和/或有效载荷的信息,所述信息关于位置、平移速度、平移加速度、定向、角速度、角加速度或其任何合适的组合。在一些实施方式中,终端可以显示由有效载荷提供的信息,诸如由功能性有效载荷提供的数据(例如,由相机或其他图像捕捉装置记录的图像)。
可选地,同一终端可以同时控制可移动物体、载体和/或有效载荷或者所述可移动物体、载体和/或有效载荷的状态,以及接收和/或显示来自所述可移动物体、载体和/或有效载荷的信息。例如,终端可以控制有效载荷相对于环境的定位,同时显示由有效载荷捕捉的图像数据,或者关于有效载荷的位置的信息。或者,不同的终端可以用于不同的功能。例如,第一终端可以控制可移动物体、载体和/或有效载荷的移动或状态,而第二终端可以接收和/或显示来自可移动物体、载体和/或有效载荷的信息。例如,第一终端可以用于控制有效载荷相对于环境的定位,而第二终端显示由有效载荷捕捉的图像数据。可以在可移动物体与同时控制所述可移动物体并接收数据的集成式终端之间,或者在可移动物体与同时控制所述可移动物体并接收数据的多个终端之间利用各种通信模式。例如,可以在可移动物体与同时控制所述可移动物体并接收来自所述可移动物体的数据的终端之间形成至少两种不同的通信模式。
图10图示了根据实施方式的包括载体1002和有效载荷1004的可移动物体1000。虽然可移动物体1000被描绘为飞行器,但这样的描绘并不旨在成为限制性的,并且如前文所述可以使用任何合适类型的可移动物体。本领域技术人员将会理解,本文在飞行器系统的情景下描述的任何实施方式均可适用于任何合适的可移动物体(例如,UAV)。在一些情况下,可以在可移动物体1000上提供有效载荷1004而无需载体1002。可移动物体1000可以包括推进机构1006、感测系统1008和通信系统1010。如前文所述,推进机构1006可以包括旋翼、螺旋桨、桨叶、引擎、电机、轮子、轮轴、磁体或喷嘴中的一个或多个。
感测系统1008可以包括一个或多个传感器,所述传感器可以感测可移动物体1000的空间布局、速度和/或加速度(例如,关于多达三个平移自由度和多达三个旋转自由度)。所述一个或多个传感器可以包括全球定位系统(GPS)传感器、运动传感器、惯性传感器、距离传感器或图像传感器。由感测系统1008提供的感测数据可以用于控制可移动物体1000的空间布局、速度和/或定向(例如,使用合适的处理单元和/或控制模块,如下文所述)。或者,感测系统1008可以用于提供关于可移动物体周围环境的数据,诸如气象条件、距潜在障碍物的距离、地理特征的位置、人造结构的位置等。
通信系统1010实现经由无线信号1016与具有通信系统1014的终端1012的通信。通信系统1010、通信系统1014可以包括任何数目的适合于无线通信的发射器、接收器和/或收发器。所述通信可以是单向通信,使得数据只能在一个方向上传输。例如,单向通信可以仅涉及可移动物体1000向终端1012传输数据,或者反之亦然。数据可以从通信系统1010的一个或多个发射器传输至通信系统1012的一个或多个接收器,或者反之亦然。或者,所述通信可以是双向通信,使得数据在可移动物体1000与终端1012之间的两个方向上均可传输。双向通信可以涉及从通信系统1010的一个或多个发射器向通信系统1014的一个或多个接收器传输数据,并且反之亦然。
在一些实施方式中,终端1012可以向可移动物体1000、载体1002和有效载荷1004中的一个或多个提供控制数据,以及从可移动物体1000、载体1002和有效载荷1004中的一个或多个接收信息(例如,可移动物体、载体或有效载荷的位置和/或运动信息;由有效载荷感测的数据,诸如由有效载荷相机捕捉的图像数据)。在一些情况下,来自终端的控制数据可以包括针对可移动物体、载体和/或有效载荷的相对位置、移动、致动或控制的指令。例如,控制数据可以导致可移动物体的位置和/或定向的修改(例如,经由推进机构1006的控制),或者有效载荷相对于可移动物体的移动(例如,经由载体1002的控制)。来自终端的控制数据可以导致对有效载荷的控制,诸如对相机或其他图像捕捉装置的操作的控制(例如,拍摄静态或移动图片、放大或缩小、开启或关闭、切换成像模式、改变图像分辨率、改变聚焦、改变景深、改变曝光时间、改变视角或视野)。在一些情况下,来自可移动物体、载体和/或有效载荷的通信可以包括来自一个或多个传感器(例如,感测系统1008的或有效载荷1004的传感器)的信息。所述通信可以包括来自一个或多个不同类型的传感器(例如,GPS传感器、运动传感器、惯性传感器、距离传感器或图像传感器)的感测到的信息。这样的信息可以关于可移动物体、载体和/或有效载荷的位置(例如,位置、定向)、移动或加速度。来自有效载荷的这样的信息可以包括由所述有效载荷捕捉的数据或所述有效载荷的感测到的状态。由终端1012提供并传输的控制数据可用于控制可移动物体1000、载体1002或有效载荷1004中的一个或多个的状态。备选地或组合地,载体1002和有效载荷1004还可以各自包括通信模块,所述通信模块用于与终端1012通信,以使得所述终端可独立地与可移动物体1000、载体1002和有效载荷1004中的每一个通信和对其加以控制。
在一些实施方式中,可移动物体1000可用于与另一远程装置相通信——附加于终端1012或代替终端1012。终端1012也可用于与另一远程装置以及可移动物体1000相通信。例如,可移动物体1000和/或终端1012可以与另一可移动物体或者另一可移动物体的载体或有效载荷相通信。当需要时,所述远程装置可以是第二终端或其他计算装置(例如,计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话或其他移动装置)。远程装置可用于向可移动物体1000传输数据、从可移动物体1000接收数据、向终端1012传输数据以及/或者从终端1012接收数据。可选地,远程装置可以连接至因特网或其他电信网络,以使得从可移动物体1000和/或终端1012接收的数据可被上传至网站或服务器。
图11是通过框图来说明的根据实施方式的用于控制可移动物体的系统1100的示意图。系统1100可以与本文所公开的系统、装置和方法的任何合适的实施方式结合使用。系统1100可以包括感测模块1102、处理单元1104、非暂时性计算机可读介质1106、控制模块1108和通信模块1110。
感测模块1102可以利用以不同方式收集与可移动物体有关的信息的不同类型的传感器。不同类型的传感器可以感测不同类型的信号或者来自不同来源的信号。例如,所述传感器可以包括惯性传感器、GPS传感器、距离传感器(例如,激光雷达)或视觉/图像传感器(例如,相机)。感测模块1102可以可操作地耦合至具有多个处理器的处理单元1104。在一些实施方式中,感测模块可以可操作地耦合至传输模块1112(例如,Wi-Fi图像传输模块),所述传输模块用于向合适的外部装置或系统直接传输感测数据。例如,传输模块1112可以用于向远程终端传输由感测模块1102的相机捕捉的图像。
处理单元1104可以具有一个或多个处理器,诸如可编程处理器(例如,中央处理单元(CPU))。处理单元1104可以可操作地耦合至非暂时性计算机可读介质1106。非暂时性计算机可读介质1106可以储存可由处理单元1104执行的逻辑、代码和/或程序指令,用以执行一个或多个步骤。非暂时性计算机可读介质可以包括一个或多个存储器单元(例如,可移除式介质或外部存储,诸如SD卡或随机存取存储器(RAM))。在一些实施方式中,来自感测模块1102的数据可直接传送至并储存于非暂时性计算机可读介质1106的存储器单元内。非暂时性计算机可读介质1106的存储器单元可以储存可由处理单元1104执行的逻辑、代码和/或程序指令,用以执行本文所描述的方法的任何合适的实施方式。例如,处理单元1104可用于执行指令,从而使处理单元1104的一个或多个处理器分析由感测模块产生的感测数据。存储器单元可以储存要由处理单元1104处理的、来自感测模块的感测数据。在一些实施方式中,非暂时性计算机可读介质1106的存储器单元可以用于储存由处理单元1104产生的处理结果。
在一些实施方式中,处理单元1104可以可操作地耦合至控制模块1108,控制模块1108用于控制可移动物体的状态。例如,控制模块1108可用于控制可移动物体的推进机构以调节可移动物体关于六个自由度的空间布局、速度和/或加速度。备选地或组合地,控制模块1108可以控制载体、有效载荷或感测模块的状态中的一个或多个。
处理单元1104可以可操作地耦合至通信模块1110,所述通信模块1110用于传输数据和/或接收来自一个或多个外部装置(例如,终端、显示装置或其他遥控器)的数据。可以使用任何合适的通信手段,诸如有线通信或无线通信。例如,通信模块1110可以利用局域网(LAN)、广域网(WAN)、红外线、无线电、WiFi、点对点(P2P)网络、电信网络、云通信等之中的一种或多种。可选地,可以使用中继站,诸如塔、卫星或移动台。无线通信可以依赖于距离或独立于距离。在一些实施方式中,通信可能需要或者可能不需要视线。通信模块1110可以传输和/或接收来自感测模块1102的感测数据、由处理单元1104产生的处理结果、预定控制数据、来自终端或遥控器的用户命令等之中的一个或多个。
系统1100的部件可以按任何合适的配置来布置。例如,系统1100的一个或多个部件可以位于可移动物体、载体、有效载荷、终端、感测系统或与上述的一个或多个相通信的附加的外部装置上。此外,虽然图11描绘了单一处理单元1104和单一非暂时性计算机可读介质1106,但本领域技术人员将会理解,这并不旨在成为限制性的,并且系统1100可以包括多个处理单元和/或非暂时性计算机可读介质。在一些实施方式中,多个处理单元和/或非暂时性计算机可读介质中的一个或多个可以位于不同的位置,诸如在可移动物体、载体、有效载荷、终端、感测模块、与上述的一个或多个相通信的附加的外部装置上或其合适的组合,以使得由系统1100执行的处理和/或存储器功能的任何合适的方面可以发生于一个或多个上述位置处。
本文中使用的A和/或B包含A或B中的一个或多个以及其组合,诸如A和B。
鉴于本文的公开内容,对于本领域技术人员将会显而易见的是,本公开内容的任何设备、装置、系统及其部件的具体尺寸可以根据预定应用而改变。此外,应当理解,本文所描述的实施方式仅用于示例说明目的,并且根据这些实施方式的各种修改或改变可以被建议给本领域技术人员并可被包含在本申请的精神和范围内以及所附权利要求的保护范围内。本文所描述的实施方式的许多不同的组合皆有可能,并且这样的组合被认为是本公开内容的一部分。另外,联系本文任何一个实施方式讨论的所有特征均可容易地适于在本文的其他实施方式中使用。
虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式,但对于本领域技术人员显而易见的是,这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本领域技术人员现将会在不偏离本发明的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解,在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。所附权利要求旨在限定本发明的范围,并因此覆盖这些权利要求及其等效项的范围内的方法和结构。
Claims (105)
1.一种用于向由可移动物体携带的多个功能模块分配地址的方法,所述方法包括:
(a)经由第一通信接口从控制模块向所述多个功能模块中的一功能模块传输激活信号,从而激活所述功能模块以供编址,其中所述多个功能模块中的每一个都用于控制所述可移动物体的部件;
(b)经由不同于所述第一通信接口的第二通信接口从所述控制模块向所述多个功能模块中的每个功能模块传输包含地址的编址信号,从而使所述地址被分配至在步骤(a)中激活的所述功能模块;以及
(c)针对每个功能模块重复步骤(a)和步骤(b),从而向每个功能模块分配地址。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述可移动物体是无人飞行器。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个功能模块包括多个电子速度控制(ESC)模块,每个所述ESC模块用于连接至所述可移动物体的对应的推进单元。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述可移动物体包括四个ESC模块和四个对应的推进单元。
5.根据权利要求3所述的方法,其中所述对应的推进单元包括旋翼和电机,所述电机用于驱动所述旋翼的旋转。
6.根据权利要求3所述的方法,其中每个ESC模块用于生成控制信号,所述控制信号用于控制所述对应的推进单元。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述控制信号包括以下至少一种:脉位调制信号、斩波信号、输入端口信号或输出端口信号。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个功能模块包括多个传感器控制模块,每个所述传感器控制模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的传感器。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一通信接口用于将所述控制模块仅连接至所述功能模块。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一通信接口是单向通信接口,所述单向通信接口允许从所述控制模块到所述功能模块的单向通信。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述单向通信包括以下至少一种:脉位调制信号、脉宽调制信号或模拟电压信号。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二通信接口是双向通信接口,所述双向通信接口允许在所述控制模块与每个功能模块之间的双向通信。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述第二通信接口是总线接口。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述总线接口包括以下至少一种:485总线、I2C总线、SPI总线或CAN总线。
15.根据权利要求1所述的方法,其中通过至少将所述地址储存在与选定的功能模块相关联的存储器中,向激活的所述功能模块分配所述地址。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述存储器是随机存取存储器(RAM)。
17.根据权利要求1所述的方法,其中每次所述可移动物体上电时,执行步骤(a)-步骤(c)。
18.根据权利要求1所述的方法,还包括:
(d)经由所述第二通信接口向每个功能模块传输查询信号,所述查询信号包含被分配给所述多个功能模块中的一功能模块的地址;以及
(e)从具有所述地址的所述功能模块接收响应信号。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述查询信号包括对具有所述地址的所述功能模块的状态信息的请求,并且所述响应信号包含所述功能模块的所述状态信息。
20.根据权利要求19所述的方法,其中所述功能模块是连接到致动器的电子速度控制(ESC)模块,并且其中所述状态信息包括所述致动器的转速或所述ESC模块的电流值。
21.根据权利要求19所述的方法,还包括:(f)使用所述控制模块,基于所述状态信息来确定针对所述可移动物体的控制方案。
22.根据权利要求19所述的方法,还包括:(f)将所述状态信息储存在与所述控制模块连接的存储器中。
23.根据权利要求19所述的方法,其中在所述可移动物体的操作期间,以预定时间间隔重复步骤(d)和步骤(e)。
24.一种用于控制由可移动物体携带的多个功能模块的控制模块,所述控制模块包括:
一个或多个处理器;以及
存储器,其包含可由所述一个或多个处理器执行的指令,以使所述控制模块至少:
(a)经由第一通信接口向所述多个功能模块中的一功能模块传输激活信号,从而激活所述功能模块以供编址,其中所述多个功能模块中的每一个都用于控制所述可移动物体的部件;
(b)经由不同于所述第一通信接口的第二通信接口向所述多个功能模块中的每个功能模块传输包含地址的编址信号,从而使所述地址被分配至在步骤(a)中激活的所述功能模块;以及
(c)针对每个功能模块重复步骤(a)和步骤(b),从而向每个功能模块分配地址。
25.根据权利要求24所述的控制模块,其中所述可移动物体是无人飞行器。
26.根据权利要求24所述的控制模块,其中所述多个功能模块包括多个电子速度控制(ESC)模块,每个所述ESC模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的推进单元。
27.根据权利要求26所述的控制模块,其中所述可移动物体包括四个ESC模块和四个对应的推进单元。
28.根据权利要求26所述的控制模块,其中所述对应的推进单元包括旋翼和电机,所述电机用于驱动所述旋翼的旋转。
29.根据权利要求26所述的控制模块,其中每个ESC模块用于生成控制信号,所述控制信号用于控制所述对应的推进单元。
30.根据权利要求29所述的控制模块,其中所述控制信号包括以下至少一种:脉位调制信号、斩波信号、输入端口信号或输出端口信号。
31.根据权利要求24所述的控制模块,其中所述多个功能模块包括多个传感器控制模块,每个所述传感器控制模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的传感器。
32.根据权利要求24所述的控制模块,其中每个第一通信接口用于将所述控制模块仅连接至对应的功能模块。
33.根据权利要求24所述的控制模块,其中每个第一通信接口是单向通信接口,所述单向通信接口允许从所述控制模块到所述对应的功能模块的单向通信。
34.根据权利要求33所述的控制模块,其中所述单向通信包括以下至少一种:脉位调制信号、脉宽调制信号或模拟电压信号。
35.根据权利要求24所述的控制模块,其中所述第二通信接口是双向通信接口,所述双向通信接口允许在所述控制模块与每个功能模块之间的双向通信。
36.根据权利要求35所述的控制模块,其中所述第二通信接口是总线接口。
37.根据权利要求36所述的控制模块,其中所述总线接口包括以下至少一种:485总线、I2C总线、SPI总线或CAN总线。
38.根据权利要求24所述的控制模块,其中通过至少将所述地址储存在与选定的功能模块相关联的存储器中,来向激活的所述功能模块分配所述地址。
39.根据权利要求38所述的控制模块,其中所述存储器是随机存取存储器(RAM)。
40.根据权利要求24所述的控制模块,其中每次所述可移动物体上电时,执行步骤(a)-步骤(c)。
41.根据权利要求24所述的控制模块,其中所述指令进一步使所述控制模块:
(d)经由所述第二通信接口向每个功能模块传输查询信号,所述查询信号包含被分配给所述多个功能模块中的一功能模块的地址;以及
(e)从具有所述地址的所述功能模块接收响应信号。
42.根据权利要求41所述的控制模块,其中所述查询信号包含对具有所述地址的所述功能模块的状态信息的请求,并且所述响应信号包含所述功能模块的所述状态信息。
43.根据权利要求42所述的控制模块,其中所述功能模块是连接到致动器的电子速度控制(ESC)模块,并且其中所述状态信息包括所述致动器的转速或所述ESC模块的电流值。
44.根据权利要求42所述的控制模块,其中所述指令进一步使所述控制模块:(f)基于所述状态信息来确定针对所述可移动物体的控制方案。
45.根据权利要求42所述的控制模块,其中所述指令进一步使所述控制模块:(f)将所述状态信息储存在与所述控制模块连接的存储器中。
46.根据权利要求42所述的控制模块,其中在所述可移动物体的操作期间,以预定时间间隔重复步骤(d)和步骤(e)。
47.一种可移动物体,其包括根据权利要求24所述的控制模块。
48.一种用于向由可移动物体携带的多个功能模块分配地址的系统,所述系统包括:
多个功能模块,每个所述功能模块用于控制所述可移动物体的部件;
控制模块,其用于向所述多个功能模块传输信号;
多个第一通信接口,每个所述第一通信接口可操作地将所述控制模块连接至所述多个功能模块中的对应的功能模块;以及
第二通信接口,其用于将所述控制模块连接至所述多个功能模块中的每个功能模块,
其中所述控制模块用于:
(a)经由所述多个第一通信接口中的对应的第一通信接口向所述多个功能模块中的一功能模块传输激活信号,从而激活所述功能模块以供编址;
(b)经由所述第二通信接口向所述多个功能模块中的每个功能模块传输包含地址的编址信号,从而使所述地址被分配至在步骤(a)中激活的所述功能模块;以及
(c)针对每个功能模块重复步骤(a)和步骤(b),从而向每个功能模块分配地址。
49.一种用于向由可移动物体携带的多个功能模块分配地址的方法,所述方法包括:
(a)在所述多个功能模块中的每个功能模块处接收编址信号,所述编址信号包含地址且经由共享通信接口从控制模块传输,其中所述多个功能模块中的每一个都用于控制所述可移动物体的部件;
(b)针对每个功能模块,评估所述功能模块先前是否已接收经由相应的私有通信接口从所述控制模块传输的激活信号;以及
(c)根据步骤(b)的所述评估,如果所述功能模块先前接收到所述激活信号,则向所述功能模块分配所述地址。
50.根据权利要求49所述的方法,其中所述可移动物体是无人飞行器。
51.根据权利要求49所述的方法,其中所述多个功能模块包括多个电子速度控制(ESC)模块,每个所述ESC模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的推进单元。
52.根据权利要求51所述的方法,其中所述可移动物体包括四个ESC模块和四个对应的推进单元。
53.根据权利要求51所述的方法,其中所述对应的推进单元包括旋翼和电机,所述电机用于驱动所述旋翼的旋转。
54.根据权利要求51所述的方法,其中每个ESC模块用于生成控制信号,所述控制信号用于控制所述对应的推进单元。
55.根据权利要求54所述的方法,其中所述控制信号包括以下至少一种:脉位调制信号、斩波信号、输入端口信号或输出端口信号。
56.根据权利要求49所述的方法,其中所述多个功能模块包括多个传感器控制模块,每个所述传感器控制模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的传感器。
57.根据权利要求49所述的方法,其中所述私有通信接口用于将所述控制模块仅连接至所述功能模块。
58.根据权利要求49所述的方法,其中所述私有通信接口是单向通信接口,所述单向通信接口允许从所述控制模块到所述功能模块的单向通信。
59.根据权利要求58所述的方法,其中所述单向通信包括以下至少一种:脉位调制信号、脉宽调制信号或模拟电压信号。
60.根据权利要求49所述的方法,其中所述共享通信接口是双向通信接口,所述双向通信接口允许在所述控制模块与每个功能模块之间的双向通信。
61.根据权利要求60所述的方法,其中所述共享通信接口是总线接口。
62.根据权利要求62所述的方法,其中所述总线接口包括以下至少一种:485总线、I2C总线、SPI总线或CAN总线。
63.根据权利要求49所述的方法,其中步骤(c)包括将所述地址储存在与选定的功能模块相关联的存储器中。
64.根据权利要求63所述的方法,其中所述存储器是随机存取存储器(RAM)。
65.根据权利要求49所述的方法,还包括:
(d)如果在步骤(c)中将所述地址分配给了所述功能模块,则经由所述共享通信接口从步骤(c)的所述功能模块向所述控制模块传输确认信号。
66.根据权利要求49所述的方法,还包括:
(d)经由所述共享通信接口在每个功能模块处从所述控制模块接收查询信号,所述查询信号包含地址;
(e)针对每个功能模块,评估所述功能模块是否已被分配步骤(d)的所述地址;以及
(f)根据步骤(e)的所述评估,如果所述功能模块已被分配所述地址,则经由所述共享通信接口向所述控制模块传输响应信号。
67.根据权利要求66所述的方法,其中所述查询信号包含对具有所述地址的所述功能模块的状态信息的请求,并且所述响应信号包含由所述功能模块生成的所述状态信息。
68.根据权利要求67所述的方法,其中所述功能模块是连接到致动器的电子速度控制(ESC)模块,并且其中所述状态信息包括所述致动器的转速或所述ESC模块的电流值。
69.根据权利要求67所述的方法,其中在所述可移动物体的操作期间,以预定时间间隔重复步骤(d)-步骤(f)。
70.一种用于控制可移动物体的部件的功能模块,所述功能模块包括:
一个或多个处理器;以及
存储器,其包含可由所述一个或多个处理器执行的指令,以使所述功能模块至少:
(a)接收包含地址且经由共享通信接口从控制模块传输的编址信号;
(b)评估所述功能模块先前是否已接收经由私有通信接口从所述控制模块传输的激活信号;以及
(c)根据步骤(b)的所述评估,如果所述功能模块先前接收到所述激活信号,则向所述功能模块分配所述地址。
71.根据权利要求70所述的功能模块,其中所述可移动物体是无人飞行器。
72.根据权利要求70所述的功能模块,其中所述功能模块包括电子速度控制(ESC)模块,所述ESC模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的推进单元。
73.根据权利要求72所述的功能模块,其中所述对应的推进单元包括旋翼和电机,所述电机用于驱动所述旋翼的旋转。
74.根据权利要求72所述的功能模块,其中所述ESC模块用于生成控制信号,所述控制信号用于控制所述对应的推进单元。
75.根据权利要求74所述的功能模块,其中所述控制信号包括以下至少一种:脉位调制信号、斩波信号、输入端口信号或输出端口信号。
76.根据权利要求70所述的功能模块,其中所述功能模块包括传感器控制模块,所述传感器控制模块可操作地耦合至所述可移动物体的对应的传感器。
77.根据权利要求70所述的功能模块,其中所述私有通信接口用于将所述控制模块仅连接至所述功能模块。
78.根据权利要求70所述的功能模块,其中所述私有通信接口是单向通信接口,所述单向通信接口允许从所述控制模块到所述功能模块的单向通信。
79.根据权利要求78所述的功能模块,其中所述单向通信包括以下至少一种:脉位调制信号、脉宽调制信号或模拟电压信号。
80.根据权利要求70所述的功能模块,其中所述共享通信接口是双向通信接口,所述双向通信接口允许在所述控制模块、所述功能模块以及一个或多个附加功能模块之间的双向通信。
81.根据权利要求81所述的功能模块,其中所述共享通信接口是总线接口。
82.根据权利要求82所述的功能模块,其中所述总线接口包括以下至少一种:485总线、I2C总线、SPI总线或CAN总线。
83.根据权利要求70所述的功能模块,其中步骤(c)包括将所述地址储存在与所述功能模块相关联的存储器中。
84.根据权利要求83所述的功能模块,其中所述存储器是随机存取存储器(RAM)。
85.根据权利要求70所述的功能模块,其中所述指令进一步使所述功能模块:
(d)如果在步骤(c)中将所述地址分配给了所述功能模块,则经由所述共享通信接口向所述控制模块传输确认信号。
86.根据权利要求70所述的功能模块,其中所述指令进一步使所述功能模块:
(d)经由所述共享通信接口从所述控制模块接收查询信号,所述查询信号包含地址;
(e)评估所述功能模块是否已被分配步骤(d)的所述地址;以及
(f)根据步骤(e)的所述评估,如果所述功能模块已被分配所述地址,则经由所述共享通信接口向所述控制模块传输响应信号。
87.根据权利要求86所述的功能模块,其中所述查询信号包含对所述功能模块的状态信息的请求,并且所述响应信号包含由所述功能模块生成的所述状态信息。
88.根据权利要求87所述的方法,其中所述功能模块是连接到致动器的电子速度控制(ESC)模块,并且其中所述状态信息包括所述致动器的转速或所述ESC模块的电流值。
89.根据权利要求87所述的方法,其中在所述可移动物体的操作期间,以预定时间间隔重复步骤(d)-步骤(f)。
90.一种可移动物体,其包括根据权利要求70所述的功能模块。
91.一种用于向可移动物体的多个功能模块分配地址的系统,所述系统包括:
多个功能模块,每个所述功能模块用于控制所述可移动物体的部件;
控制模块,其用于向所述多个功能模块传输信号;
共享通信接口,其用于将所述控制模块连接至所述多个功能模块中的每个功能模块;以及
多个私有通信接口,每个所述私有通信接口都用于将所述控制模块连接至所述多个功能模块中的对应的功能模块,
其中所述多个功能模块中的每个功能模块用于:
(a)接收包含地址且经由所述共享通信接口从所述控制模块传输的编址信号;
(b)评估所述功能模块先前是否已接收激活信号,所述激活信号是经由所述多个私有通信接口中的相应的私有通信接口从所述控制模块传输的;以及
(c)根据步骤(b)的所述评估,如果所述功能模块先前接收到所述激活信号,则向所述功能模块分配所述地址。
92.用于控制多旋翼无人飞行器(UAV)的多个推进单元的多个电子速度控制(ESC)模块,所述ESC模块中的每一个包括:
第一通信接口,其适于从控制模块接收控制信号,所述控制信号用于控制所述多个推进单元中的对应的推进单元的致动,所述第一通信接口是单向通信接口;
第二通信接口,其适于从控制模块接收命令信号和向所述控制模块传输响应信号,所述第二通信接口是双向通信接口;
第三通信接口,其适于向所述对应的推进单元传输致动信号;
一个或多个处理器;以及
存储器,其包含可由所述一个或多个处理器执行的指令,以使所述ESC模块至少:
基于用于控制所述对应的推进单元的致动的所述控制信号而生成所述致动信号;以及
基于来自所述控制模块的所述命令信号而生成所述响应信号。
93.根据权利要求92所述的多个ESC模块,其中所述UAV包括四个ESC模块和四个推进单元。
94.根据权利要求92所述的多个ESC模块,其中所述多个推进单元中的每个推进单元包括旋翼和电机,所述电机用于驱动所述旋翼的旋转。
95.根据权利要求92所述的多个ESC模块,其中所述致动信号包括以下至少一种:脉位调制信号、斩波信号、输入端口信号或输出端口信号。
96.根据权利要求92所述的多个ESC模块,其中所述第一通信接口可操作地将所述ESC模块仅连接至所述控制模块。
97.根据权利要求92所述的多个ESC模块,其中所述控制信号包括以下至少一种:脉位调制信号、脉宽调制信号或模拟电压信号。
98.根据权利要求92所述的多个ESC模块,其中所述第二通信接口是总线接口。
99.根据权利要求98所述的多个ESC模块,其中所述总线接口包括以下至少一种:485总线、I2C总线、SPI总线或CAN总线。
100.根据权利要求92所述的多个ESC模块,其中所述命令信号包含至少一个对所述ESC模块的状态信息的请求,并且其中所述响应信号包含所述状态信息。
101.根据权利要求100所述的多个ESC模块,其中所述状态信息包括与所述ESC模块的操作状态有关的信息。
102.根据权利要求100所述的多个ESC模块,其中所述状态信息包括所述ESC模块的故障信息。
103.根据权利要求92所述的多个ESC模块,其中每个ESC模块还包括适于储存与所述ESC模块相关联的地址的存储器。
104.根据权利要求103所述的多个ESC模块,其中所述地址是动态地址。
105.根据权利要求103所述的多个ESC模块,其中所述地址是静态地址。
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