CN108415450A - 个人飞行器的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种个人飞行器的控制系统，包括：飞控模块；驾驶舱操控模块，用于向飞控模块发送飞行员操控信号；地面操控模块，用于向飞控模块发送地面操控信号；定点降落模块，用于向飞控模块发送定点降落信号；飞控模块根据飞行员操控信号、地面操控信号和定点降落信号之中的任意一种控制个人飞行器切换至相应的飞行员操控模式、地面操控模式、或定点降落模式，并控制对个人飞行器执行进行相应操作的控制。本发明能够为个人飞行器提供可靠备用控制模式，在突发状况下，当其中一种控制模式失效时，能够通过地面操控模块或定点降落模块来对个人飞行器进行控制，从而保证了飞行器和飞行员的安全，提供了更安全的飞行保障。

Description

个人飞行器的控制系统
技术领域
本发明涉及一种个人飞行器的控制系统。
背景技术
个人飞行器提供给个人使用并由人来控制的能够在空间飞行的飞行物。随着飞行器的普及，个人飞行器是未来的一个发展方向，个人飞行器具有能够轻巧灵活的进行低空、低速飞行的特点。
对于个人飞行器,在其飞行过程中可能会有信号干扰、人为操控失误损坏操作杆、对当前环境的不适应等情况使飞行员不能对个人飞行器进行有效地控制，从而导致飞行危险。因此，多重的控制方式，即当遇到突发状况时能够请求其他的控制方式，对个人飞行器和飞行员的保护有着至关重要的作用。
目前，公开的一种无人机的控制方法，主要是保证无人机操控员在操控无人机时，只有头脑清醒的状态下才有效，能够有效地通过防止操控员的人为失误来减少事故发生。但是在飞行中出现信号干扰、人为操控失误损坏操作杆、对当前环境的不适应等情况时，飞行器若没有备用的操控方式，则可能会导致发生坠机事故。
针对相关技术中在突发状况下不能为个人飞行器提供备用操控方式的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中在突发状况下不能为个人飞行器提供备用操控方式的问题，本发明提出一种个人飞行器的控制系统，能够提供可靠的备用控制方式，在突发状况下能够保证飞行器和飞行员的安全，提供安全的飞行保障。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种个人飞行器的控制系统，包括：飞控模块；驾驶舱操控模块，用于向飞控模块发送飞行员操控信号；地面操控模块，用于根据地面操作员的操作向飞控模块发送地面操控信号；以及定点降落模块，用于向飞控模块发送定点降落信号；其中，飞控模块和驾驶舱操控模块设置于个人飞行器上，驾驶舱操控模块、地面操控模块和定点降落模块均与飞控模块通信连接；以及飞控模块根据飞行员操控信号、地面操控信号和定点降落信号之中的任意一种控制个人飞行器切换至相应的飞行员操控模式、地面操控模式、或定点降落模式，并控制对个人飞行器执行进行相应操作的控制。
根据本发明的一个实施例，地面操控模块在发送地面操控信号之前，还向飞控模块发送第一悬停信号。
根据本发明的一个实施例，定点降落模块在发送定点降落信号之前，还向飞控模块发送第二悬停信号。
根据本发明的一个实施例，地面操控模块包括：地面操控发射端、以及设置于个人飞行器上且与地面操控发射端无线通信连接的地面操控接收端；其中，地面操控发射端通过地面操控接收端将地面操控信号发送至飞控模块；地面操控接收端与地面操控发射端进行第一匹配，并在第一匹配成功后接收由地面操控发射端发送的地面操控信号。
根据本发明的一个实施例，地面操控接收端根据地面操控发射端的ID与地面操控发射端进行第一匹配。
根据本发明的一个实施例，定点降落模块根据个人飞行器的所在位置选择降落点；其中，定点降落信号包括降落点的坐标。
根据本发明的一个实施例，定点降落模块包括：定点降落发射端、以及设置于个人飞行器上且与定点降落发射端无线通信连接的定点降落接收端；其中，定点降落发射端通过定点降落接收端将定点降落信号发送至飞控模块；定点降落接收端与定点降落发射端进行第二匹配，并在第二匹配成功后接收由定点降落发射端发送的定点降落信号。
根据本发明的一个实施例，定点降落接收端根据定点降落发射端的ID与定点降落发射端进行第二匹配。
根据本发明的一个实施例，地面操控模块发送的地面操控信号与定点降落模块发送的定点降落信号工作在不同的频率。
根据本发明的一个实施例，地面操控信号工作在2.4GHz的频率，定点降落信号工作在5.8GHz的频率。
根据本发明的一个实施例，地面操控模块在发送地面操控信号之前，还向飞控模块发送将地面操控模块设置为最高优先级的第一优先级指令。
根据本发明的一个实施例，定点降落模块在发送定点降落信号之前，还向飞控模块发送将定点降落模块设置为最高优先级的第二优先级指令。
根据本发明的一个实施例，驾驶舱操控模块包括：第一操作杆；以及多个第一电位器，连接于第一操作杆，用于根据第一操作杆的移动形成第一采样数据；驾驶舱操控模块对第一采样数据进行处理得到飞行员操控信号。
根据本发明的一个实施例，地面操控模块包括：第二操作杆；以及多个第二电位器，连接于第二操作杆，用于根据第二操作杆的移动形成第二采样数据；地面操控模块对第二采样数据进行处理得到地面操控信号。
本发明通过增加地面操控模块和定点降落模块来实现为个人飞行器提供可靠备用控制模式，在突发状况下，当其中一种控制模式失效时，能够通过地面操控模块或定点降落模块来对个人飞行器进行控制，从而保证了飞行器和飞行员的安全，提供了更安全的飞行保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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。
图1是根据本发明实施例的个人飞行器的控制系统的框图；
图2是图1中的驾驶舱操控模块对个人飞行器进行控制的流程图；
图3是图1中的地面操控发射端的工作流程图；
图4是图1中的地面操控接收端的工作流程图；
图5是图1中的地面操控发射端和地面操控接收端进行第一匹配的具体流程图；
图6是图1中的定点降落发射端的工作流程图；
图7是图1中的定点降落接收端的工作流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
根据本发明的实施例，提供了一种个人飞行器的控制系统。
如图1所示，根据本发明实施例的个人飞行器的控制系统包括：飞控模块10、驾驶舱操控模块20、地面操控模块30和定点降落模块40；飞控模块10和驾驶舱操控模块20设置于个人飞行器上，且驾驶舱操控模块20、地面操控模块30和定点降落模块40均与飞控模块10通信连接；
驾驶舱操控模块20用于向飞控模块10发送飞行员操控信号；地面操控模块30用于根据地面操作员的操作向飞控模块10发送定点降落信号；定点降落模块40用于向飞控模块10发送定点降落信号。
其中，飞控模块10是个人飞行器的核心控制模块，飞控模块10可以根据飞行员操控信号、地面操控信号和定点降落信号之中的任意一种控制个人飞行器切换至相应的飞行员操控模式、地面操控模式、或定点降落模式，并控制对个人飞行器执行进行相应操作的控制。即可以通过驾驶舱操控模块20、地面操控模块30和定点降落模块40可以对应地控制个人飞行器工作在飞行员操控模式、地面操控模式、和定点降落模式来对个人飞行器进行控制。当驾驶舱操控模块20、地面操控模块30和定点降落模块40之中的一种出现故障时，可以通过另外两种之中的一种来对个人飞行器进行控制。具体地，在个人飞行器的驾驶舱操控模块20发生故障时，可以通过地面操控模块30来控制个人飞行器的飞行和降落；还可以通过定点降落模块40控制个人飞行器降落在指定的降落点。
本发明的上述技术方案，通过增加地面操控模块30和定点降落模块40来实现为个人飞行器提供可靠备用控制模式，在突发状况下，当其中一种控制模式失效时，能够通过地面操控模块30或定点降落模块40来对个人飞行器进行控制，从而保证了飞行器和飞行员的安全，提供了更安全的飞行保障。
在一个实施例中，参考图1所示，地面操控模块30可包括：地面操控发射端31、以及设置于个人飞行器上且与地面操控发射端31无线通信连接的地面操控接收端32；其中，地面操控发射端31通过地面操控接收端32将地面操控信号发送至飞控模块10。其中，地面操控接收端32可以与地面操控发射端31进行第一匹配，并在第一匹配成功后接收由地面操控发射端31发送的地面操控信号。
优选地，地面操控接收端32根据地面操控发射端31的ID与地面操控发射端31进行第一匹配，并在第一匹配成功后接收由地面操控发射端31发送的定点降落信号。优选地，地面操控发射端31为工作于2.4GHz的发射端，地面操控接收端32为工作于2.4GHz的接收端。具体地，结合图3、图4和图5所示，在地面操控发射端31和地面操控接收端32的无线数据传输的过程中包括有一个第一匹配的步骤，通过第一匹配能够防止非匹配的设备产生数据串扰，能够有效对数据进行保护。进一步地，如图5所示，利用每颗地面操控发射端31的发射芯片内部都具有独立ID(identification，身份标识号)的特性，由地面操控接收端32保存地面操控发射端31的ID，在每接收一个数据包之前，都需要对发射端的ID进行判断，如果不是地面操控发射端31的ID则不接收数据。
优选地，地面操控模块30在发送地面操控信号之前，还向飞控模块10发送第一悬停信号。不同模块之间的控制模式切换完成之后，刚开始的数据可能存在差异，因此在每次切换到由地面操控模块30对个人飞行器进行控制后，通过由地面操控发射端31给飞动模块10发送一个第一悬停信号以使个人飞行器自主悬停一段时间(例如10秒)，能够有效的避免切换完成时的数据乱窜。
在一个实施例中，如图3所示，地面操控模块30在发送地面操控信号之前，还可以向飞控模块10发送将地面操控模块30设置为最高优先级的第一优先级指令。
在一个实施例中，参考图1所示，定点降落模块40可包括：定点降落发射端41、以及设置于个人飞行器上且与定点降落发射端41无线通信连接的定点降落接收端42；其中，定点降落发射端41通过定点降落接收端42将定点降落信号发送至飞控模块10。其中，定点降落接收端42可以与定点降落发射端41进行第二匹配，并在第二匹配成功后接收由定点降落发射端发送的定点降落信号。
在一个实施例中，定点降落模块40根据个人飞行器的所在位置选择降落点；其中，定点降落信号包括降落点的坐标。
优选地，如图6和图7所示，定点降落接收端42根据定点降落发射端41的ID与定点降落发射端41进行第二匹配，并在第二匹配成功后接收由定点降落发射端41发送的定点降落信号。定点降落模块40根据个人飞行器的所在位置选择降落点；其中，定点降落信号包括降落点的坐标。具体地，定点降落接收端42和定点降落发射端41可以采用图5所示的方法进行第二匹配。
优选地，定点降落模块40在发送定点降落信号之前，还向飞控模块10发送第二悬停信号。通过由定点降落发射端41给飞动模块10发送该第二悬停信号以使个人飞行器自主悬停一段时间，能够有效的避免切换完成时的数据乱窜。
在一个实施例中，定点降落模块40在发送定点降落信号之前，还向飞控模块10发送将定点降落模块40设置为最高优先级的第二优先级指令。
可选地，定点降落模块40可以是地面PC(personal computer，电脑)。通过定点降落模块40可以人为选取坐标发送给飞控模块10，以使个人飞行器进行自主降落。具体地，定点降落模块40可以根据个人飞行器的所在位置导入个人飞行器附近的地图、并选取可降落的降落点，并将降落点的坐标发送至飞控模块10。
在一个实施例中，地面操控模块30发送的地面操控信号与定点降落模块40发送的定点降落信号工作在不同的频率。
优选地，地面操控信号工作在2.4GHz的频率，定点降落信号工作在5.8GHz的频率。具体地，地面操控发射端31和地面操控接收端32采用2.4GHz的频率进行数据传输以实现无线通信连接；定点降落发射端41和定点降落接收端42采用5.8GHz的频率进行数据传输以实现无线通信连接。不同频段的无线传输不会产生互相干扰，能够使传输数据更有保障。
结合图2、图3、图4和图7所示，本发明的个人飞行器的控制系统还可以包括：CAN(Controller Area Network，控制器局域网络，CAN是ISO国际标准化的串行通信协议)总线，CAN总线与飞控模块10连接，以使飞行员操控信号、地面操控信号和定点降落信号均通过CAN总线发送至飞控模块10。
在一个实施例中，驾驶舱操控模块20包括：第一操作杆；以及多个第一电位器，连接于第一操作杆，用于根据第一操作杆的移动形成第一采样数据；驾驶舱操控模块20对第一采样数据进行处理得到飞行员操控信号。具体地，驾驶舱操控模块20的第一操作杆可以是由两组摇杆组成，以控制个人飞行器的前后飞(pitch)、左右飞(roll)、上下飞(throttle)、左自旋转右自旋转(yaw)；多个第一电位器的数量可以是4个，4个高精度的第一电位器分别用于根据第一操作杆的移动形成相应的第一采样数据以控制个人飞行器前后飞、左右飞、上下飞、左自旋转右自旋转的移动。如图2所示，驾驶舱操控模块20初始化之后，通过4个第一电位器获取第一采样数据，并对该第一采样数据进行滤波、归一化等数据处理得到飞行员操控信号、然后通过CAN总线将该飞行员操控信号发送给飞控模块10，从而达到控制个人飞行器移动的效果。
在一个实施例中，地面操控模块30包括：第二操作杆；以及多个第二电位器，连接于第二操作杆，用于根据第二操作杆的移动形成第二采样数据，具体地地面操控模块30的构成及形成第二采样数据的原理与驾驶舱操控模块20相同，此处不再赘述；参考图3所示，地面操控模块30对第二采样数据进行滤波、归一化等处理得到定点降落信号、然后通过CAN总线将该定点降落信号发送给飞控模块10。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，能够通过地面操控模块或定点降落模块来对个人飞行器进行控制，保证了飞行器和飞行员的安全，提供了更安全的飞行保障。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
应当理解，本发明的各模块可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

Claims (14)

1.一种个人飞行器的控制系统，包括：
飞控模块；
驾驶舱操控模块，用于向所述飞控模块发送飞行员操控信号；
地面操控模块，用于根据地面操作员的操作向所述飞控模块发送地面操控信号；以及
定点降落模块，用于向所述飞控模块发送定点降落信号；
其中，所述飞控模块和所述驾驶舱操控模块设置于所述个人飞行器上，所述驾驶舱操控模块、所述地面操控模块和所述定点降落模块均与所述飞控模块通信连接；以及
所述飞控模块根据所述飞行员操控信号、所述地面操控信号和所述定点降落信号之中的任意一种控制所述个人飞行器切换至相应的飞行员操控模式、地面操控模式、或定点降落模式，并控制对所述个人飞行器执行进行相应操作的控制。
2.根据权利要求1所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，
所述地面操控模块在发送所述地面操控信号之前，还向所述飞控模块发送第一悬停信号。
3.根据权利要求1所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，
所述定点降落模块在发送所述定点降落信号之前，还向所述飞控模块发送第二悬停信号。
4.根据权利要求1所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，
所述地面操控模块包括：地面操控发射端、以及设置于所述个人飞行器上且与所述地面操控发射端无线通信连接的地面操控接收端；
其中，所述地面操控发射端通过所述地面操控接收端将所述地面操控信号发送至所述飞控模块；
所述地面操控接收端与所述地面操控发射端进行第一匹配，并在所述第一匹配成功后接收由所述地面操控发射端发送的所述地面操控信号。
5.根据权利要求4所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，
所述地面操控接收端根据地面操控发射端的ID与所述地面操控发射端进行所述第一匹配。
6.根据权利要求1所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，所述定点降落模块根据所述个人飞行器的所在位置选择降落点；
其中，所述定点降落信号包括所述降落点的坐标。
7.根据权利要求1所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，
所述定点降落模块包括：定点降落发射端、以及设置于所述个人飞行器上且与所述定点降落发射端无线通信连接的定点降落接收端；
其中，所述定点降落发射端通过所述定点降落接收端将所述定点降落信号发送至所述飞控模块；
所述定点降落接收端与所述定点降落发射端进行第二匹配，并在所述第二匹配成功后接收由所述定点降落发射端发送的所述定点降落信号。
8.根据权利要求7所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，
所述定点降落接收端根据定点降落发射端的ID与所述定点降落发射端进行所述第二匹配。
9.根据权利要1所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，所述地面操控模块发送的所述地面操控信号与所述定点降落模块发送的所述定点降落信号工作在不同的频率。
10.根据权利要9所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，所述地面操控信号工作在2.4GHz的频率，所述定点降落信号工作在5.8GHz的频率。
11.根据权利要求1所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，
所述地面操控模块在发送所述地面操控信号之前，还向所述飞控模块发送将所述地面操控模块设置为最高优先级的第一优先级指令。
12.根据权利要求1所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，
所述定点降落模块在发送所述定点降落信号之前，还向所述飞控模块发送将所述定点降落模块设置为最高优先级的第二优先级指令。
13.根据权利要1所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，所述驾驶舱操控模块包括：
第一操作杆；以及
多个第一电位器，连接于所述第一操作杆，用于根据第一操作杆的移动形成第一采样数据；
所述驾驶舱操控模块对所述第一采样数据进行处理得到所述飞行员操控信号。
14.根据权利要1所述的个人飞行器的控制系统，其特征在于，所述地面操控模块包括：
第二操作杆；以及
多个第二电位器，连接于所述第二操作杆，用于根据第二操作杆的移动形成第二采样数据；
所述地面操控模块对所述第二采样数据进行处理得到所述地面操控信号。
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