CN112002344A - 飞行器的控制方法、飞行器、控制装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及飞行器的控制方法、飞行器、控制装置及计算机可读存储介质。该飞行器的控制方法包括：接收声音信号；对所接收的声音信号进行处理以生成所述声音信号的能量信息；其中，所述能量信息用于生成飞行器的控制信号，所述控制信号用于控制所述飞行器执行相应的动作。
Description
技术领域
本公开涉及飞行器控制领域，更具体地，涉及飞行器的控制方法、飞行器、控制装置及计算机可读存储介质。
背景技术
近年来，飞行器受到越来越多的人的喜爱。现有飞行器主要分为有翼飞行器和无翼飞行器。有翼飞行器包括诸如飞机和滑翔机的定翼飞行器和诸如旋翼飞行器和扑翼飞行器的动翼飞行器。飞行器的飞行控制通常有左转、右转、加速和减速、以及终止飞行等几个动作。当前，大部分飞行器的飞行控制都是通过操作例如摇杆控制器的遥控器而进行的。虽然，目前也出现了一些能够自主飞行的飞行器，但是其飞行动作和其控制仍具有局限性。因此，需要考虑更智能的飞行器控制。
发明内容
有鉴于此，本公开提供了飞行器的控制方法、飞行器、控制装置及计算机可读存储介质，其能够提供一种更智能的飞行器控制，丰富用户体验。
在本公开的一方面，本公开提供了一种飞行器的控制方法，包括：接收声音信号；对所接收的声音信号进行处理以生成声音信号的能量信息；其中，能量信息用于生成飞行器的控制信号，控制信号用于控制飞行器执行相应的动作。
在本公开的另一方面，本公开提供了一种飞行器，包括：获取单元，获取控制信号；执行单元，根据控制信号控制飞行器执行相应的动作；其中，控制信号是基于能量信息生成的，能量信息是通过对声音信号进行处理生成的。
在本公开的又一方面，本公开提供了一种飞行器的控制装置，包括：接收单元，接收声音信号；处理单元，对所获得的声音信号进行处理以获得声音信号的能量信息；其中，能量信息用于生成飞行器的控制信号，控制信号用于控制所述飞行器执行相应的动作。
在本公开的再一方面，本公开提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时实现根据本公开的实施例所述的飞行器的控制方法。
此外，本公开还提供了控制飞行器的飞行的计算机程序产品。
在根据本公开的实施例的飞行器的控制方法、飞行器、控制装置及计算机可读存储介质中，通过对所接收的声音信号进行处理以生成声音信号的能量信息，并且生成飞行器的控制信号，以控制飞行器执行相应的动作，能够使得飞行器基于声音(例如，音乐)自动地执行各种动作，从而提供了一种智能的飞行器控制方式，实现飞行器跟随音乐而舞动的智能控制，提高了飞行器自动执行的动作与声音节奏的同步性，使得飞行器的飞行更智能、更灵活且更具美感，丰富用户的体验。
附图说明
通过结合附图对本公开的实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优点将变得更加明显。附图用来提供对本公开的实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分。附图与本公开的实施例一起用于解释本公开，但是并不构成对本公开的限制。在附图中，除非另有明确指示，否则相同的参考标号表示相同的部件、步骤或元素。在附图中，
图1示出了根据本公开的实施例的飞行器的控制方法的流程图；
图2示出了根据本公开的实施例的在时域上对声音信号进行处理的示例采样的图示；
图3示出了根据本公开的实施例的在频域上对声音信号进行处理的示例采样的图示；
图4示出了根据本公开的实施例的飞行器的一个示例框图；
图5示出了根据本公开的实施例的飞行器系统的另一个示例框图；
图6示出了根据本公开的实施例的飞行器系统的另一个示例框图；
图7示出了根据本公开的实施例的控制装置的示例框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开的保护范围。
在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在该词前面的元素或者物件涵盖出现在该词后面列举的元素或者物件及其等同，而不排除其他元素或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，否则术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1示出了根据本公开的实施例的飞行器的控制方法的示例流程图。在一示例中，所述控制方法可以应用于飞行器自身。在另一示例中，所述控制方法可以应用于与飞行器关联的专用控制装置，例如，飞行器的专用遥控器。在又一示例中，所述控制方法可以应用于与飞行器关联的其他外设或通用控制装置，例如，可用于遥控飞行器的移动终端，诸如手机等。
如图1所示，根据本公开的实施例的飞行器的控制方法从步骤S100处开始。在步骤S100处，接收声音信号。例如，可以从外部设备(例如，音乐播放设备)接收声音信号，也可以接收自身(例如，扬声器模块)发送的声音信号。声音信号是具有能量的，这种能量可以被转换成电信号，能量越大，声音听起来就越响。并且，声音信号可以包括例如音乐、人声、鼓点等，以上仅作为示例示出，但不限于此，也可以是其他类型的声音。
然后，在步骤S110处，对所接收的声音信号进行处理以生成声音信号的能量信息，其中，能量信息用于生成飞行器的控制信号，并且控制信号用于控制飞行器执行相应的动作。例如，在所述控制方法应用于飞行器自身的情况下，所述飞行器的处理器可以基于该控制信号，控制飞行器执行相应的动作。在所述控制方法应用于例如遥控器或移动终端等的与飞行器关联的控制装置的情况下，所述控制装置可以将该控制信号发送至飞行器，所述飞行器基于从所述控制装置接收的控制信号而执行相应的操作。
对所接收的声音信号进行处理可以包括在时域上进行处理，或者在频域上进行处理，或者在时域和频域两者上进行处理，这将在下文结合图2和图3进行详细描述。能量信息可以包括例如声音信号的当前瞬时能量、前一时间段内的平均能量和累积平均能量等中的至少一个，这些能量的含义也将在下文详细描述。
结合图1描述的根据本公开的实施例的飞行器的控制方法，与传统飞行器的控制方式相比，可以提供一种智能的飞行器控制方式，使得飞行器根据声音信号执行相应动作，使得飞行器的飞行可以与声音相协调，提高了飞行器自动执行的动作与声音节奏的同步性，从而具有动作美感，丰富用户的体验。
以下结合图2和图3来描述在时域上和在频域上对声音信号进行处理以生成声音信号的能量信息的示例性实施例。
图2示出了根据本公开的实施例的在时域上对声音信号进行处理的示例采样的图示。假设声音信号是以例如PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)编码的，并且采样率为44100/s。可以理解，以上仅作为示例示出，但不限于此，也可以采用其他编码方式以及采样率。如图2所示，以采样时间为1秒(s)为例，采样点为44100个，其中，以每1024个点作为一个瞬时能量采样时间片所包含的瞬时能量采样点，因此，采样时间1s内包括44100/1024＝43个瞬时能量采样时间片(即，每个瞬时能量采样时间片为1/43s)。图2中示例性地示出了部分采样点。可以理解，图2所示的采样点及其幅度仅作为示例示出，但不限于此。
声音信号可以被编码为左声道采样序列值和右声道采样序列值，分别表示为a和b。a[k]和b[k]分别表示a和b中的第n个瞬时能量采样时间片内的左声道采样序列值和右声道采样序列值，其中，对于采样时间1s，n＝1,2,…,43，并且k表示按时间顺序排列的多个瞬时能量采样时间片中的一个瞬时能量采样时间片的起始点，其中，对于上述43个瞬时能量采样时间片，k取值为{0,1024,1024×2,…,1024×42}。例如，当k＝0时，a[k]和b[k]分别是第一个(n＝1)瞬时能量采样时间片内的左声道采样序列值和右声道采样序列值。当k＝1024时，a[k]和b[k]分别是第二个(n＝2)瞬时能量采样时间片内的左声道采样序列值和右声道采样序列值，以此类推。
示例性地，对所接收的声音信号进行处理以生成声音信号的能量信息可以包括计算以下能量信息中的一个或多个步骤。
一方面，通过下式(1)计算当前瞬时能量e，其表示在当前的一个瞬时能量采样时间片内的声音能量：
其中，eleft和eright分别为左声道声音能量和右声道声音能量，a[i]和b[i]分别表示一个瞬时能量采样时间片内的左声道采样序列值和右声道采样序列值，i＝0,…,1023，k表示一个瞬时能量采样时间片内的起始点，如上所述。
另一方面，通过下式(2)计算前一时间段内的平均能量(也可以称为局部平均能量)Eaverage，其表示从当前时间往前的一个采样时间(例如，前1秒)的声音能量，这里，为了获得声音信号的最近变化，前一时间段的终止时间可以与当前时间相邻。并且，前一时间段内也可以包括与当前时间段相同数量(例如，43个)的瞬时能量采样时间片：
其中，E[j]表示局部声音能量计算周期内(例如，1秒内)包含的43个瞬时能量采样时间片中的第j个瞬时能量采样时间片的声音能量，j＝0,…,42。此外，在一个实施例中，为使计算的能量更加实时准确，这43个瞬时能量采样时间片的声音能量可以始终保持是最新的43个瞬时能量采样时间片的声音能量。也就是说，在一个实施例中，随着时间的推移，可以丢弃最早的一个或多个瞬时能量采样时间片的声音能量，移入最新的一个或多个瞬时能量采样时间片的声音能量。
通过如上所述在时域中的处理，计算得到所述声音信号的当前瞬时能量和前一时间段内的平均能量，其可以作为所述能量信息以用于生成控制信号。
此外，在另一实施例中，除了上述当前瞬时能量和平均能量之外，还可以获得其他能量信息，或基于上述当前瞬时能量和平均能量生成其他能量信息。
具体地，在一个实施例中，可以基于当前瞬时能量e，通过下式(3)计算累积平均能量(也可以称为全局平均能量)Etotal，其表示当前时间(即，当前的一个瞬时能量采样时间片)和从当前时间往前的N个历史瞬时能量采样时间片累积的声音能量，以用于计算当前瞬时能量e与累积平均能量Etotal之间的差值ediff，如下式(4)。
ediff＝e-Etotal (4)
其中，N表示要进行累积的历史瞬时能量采样时间片的个数，例如，对于要累积的历史瞬时能量采样时间片的最大数量(即total)为43，N＝0,1,…,43-1，以上仅作为示例示出，但不限于此。Etotal-1表示从当前时间往前的N个历史瞬时能量采样时间片(不包括当前时间)累积的声音能量。
在另一个实施例中，可以基于当前瞬时能量e与局部平均能量Eaverage计算用于表征节拍的能量etick。示例性地，可以通过下式(5)计算etick：
etick＝e-C×Eaverage (5)
其中，C是比例系数，C＝-αV+β。α和β的值可以通过实验拟合求解而得到，示例性而非限制性地，α＝-0.003，β＝1.6。V表示前一时间段内历史瞬时能量方差，并且可以如下计算：
通过在时域上对声音信号进行如上所述的处理，可以从声音信号中提取能量信息，以用于生成飞行器的控制信号，以便实现飞行器根据声音的能量而执行相应动作。
图3示出了根据本公开的另一实施例的在频域上对声音信号进行处理的示例采样的图示。例如，将每一个采样时间片1024个点的输入序列表示为cn＝{cinput0,cinput1,…,cinput1023}，其中，cn＝an+ibn，an和bn分别是上述a[k]和b[k]中的一个瞬时采样时间片内1024个采样点的左声道采样序列值和右声道采样序列值，并且an作为实部，bn作为虚部。以上仅作为示例示出，但不限于此，也可以采用其他采样方式。
如图3所示，可以将43个瞬时能量采样时间片中的每一个瞬时能量采样时间片的输入序列{cinput0,cinput1,…,cinput1023}进行FFT(Fast Fourier Transformation，快速傅立叶变换)处理以生成输出序列{coutput0,coutput1,…,coutput1023}。然后，可以对每个输出序列{coutput0,coutput1,…,coutput1023}中的每一个coutput求模的平方，得到序列{v0,v1,…,v1023}，其表示一个瞬时采样时间片内1024个采样点的频点幅度。图3中示例性示出部分采样点，所述采样点及幅度仅作为示例示出，但不限于此。
如图3所示，例如，序列{v0,v1,…,v1023}可以被划分成32个子带(即，频率范围)，每个子带可以包含32个频点幅度，这里的数量仅仅作为示例，但不限于此，例如，序列{v0,v1,…,v1023}也可以被划分成64个子带，此时每个子带包含16个频点幅度。
一方面，通过下式(7)计算针对每个子带的当前瞬时能量ei，其中，i表示子带序号，且i＝0,…,31，以得到瞬时声音能量序列{e0,e1,…,e31}：
其中，v[j]表示序列{v0,v1,…,v1023}中的一个，j＝0,…,1023。
另一方面，通过下式(8)计算前一时间段内的子带平均能量(也可以称为子带局部平均能量)Esaverage，计算如下：
其中，Es[j]是针对子带(子带s)的，表示局部声音能量计算周期内包含的43个瞬时能量采样时间片中的第j个瞬时能量采样时间片的第s个子带的声音能量，j＝0,…,42，s表示子带的序号，与上述的i一样，在一个瞬时采样时间片内1024个采样点中，s＝0,…,31。并且，可以针对每个子带设一个数据缓存区以用于存储前一时间段(例如，前1秒)的历史声音能量，例如，{E00,E01,…,E042}、{E10,E11,…,E142}…{E310,E311,…,E3142}。此外，在一个实施例中，为使计算的能量更加实时准确，与上述时域中的一样，可以使得这43个瞬时能量采样时间片的每个子带的声音能量Es始终保持是最新的43个瞬时能量采样时间片的每个子带的声音能量。也就是说，在一个实施例中，随着时间的推移，可以丢弃最早的一个或多个瞬时能量采样时间片的每个子带的声音能量，移入最新的一个或多个瞬时能量采样时间片的每个子带的声音能量。
通过如上所述的频域中的处理，计算得到所述声音信号的每个子带的当前瞬时能量和前一时间段内的子带平均能量，其可以作为所述能量信息以用于生成控制信号。
此外，在另一实施例中，除了上述当前瞬时能量和平均能量之外，还可以获得其他能量信息，或基于上述当前瞬时能量和平均能量生成其他能量信息。
具体地，与上述公式(3)和(4)类似地，在一个实施例中，可以基于每个子带的当前瞬时能量ei，通过下式(9)计算累积平均能量(也可以称为全局平均能量)Etotal，其表示当前时间(即，当前的一个瞬时能量采样时间片)和从当前时间往前的N个历史瞬时能量采样时间片累积的声音能量，以用于计算32个子带的当前瞬时能量ei的总和
与累积平均能量Etotal之间的差值ediff，如下式(10)，与上述公式(3)和(4)类似。
其中，N表示要进行累积的历史瞬时能量采样时间片的个数，例如，对于要累积的历史瞬时能量采样时间片的最大数量(即total)为43，N＝0,1,…,43-1，以上仅作为示例示出，但不限于此。Etotal-1表示从当前时间往前的N个历史瞬时能量采样时间片(不包括当前时间)累积的声音能量。
在另一个实施例中，可以基于当前瞬时能量ei与局部平均能量Esaverage计算用于表征节拍的能量etick。示例性地，可以通过下式(11)计算etick：
etick＝ei-C×Esaverage (11)
其中，C是比例系数，并且考虑到不同子带的声音能量差别可能比较大，示例性而非限制性地，通过实验，可以将C取值为：C＝250。在不同采样点的情况下，也可以取使得实验效果较好的其他值。
此外，在另一实施例中，在计算获得如上所述的子带局部平均能量之后，为使提取的能量信息更精细、更准确，还可通过下式(12)和(13)进一步计算低频局部平均能量Elow和高频局部平均能量Ehigh，其分别表示子带局部平均能量的高频部分和低频部分。
通过在频域上对声音信号进行如上所述的处理，可以从声音信号中提取能量信息，以用于生成飞行器的控制信号，以便实现飞行器根据声音的能量而执行相应动作。并且，在频域上对声音信号的处理，细分到各个子带，并且针对不同子带计算局部平均能量，使得提取的能量信息更精细、更准确。
以上在时域上和频域上对声音信号的处理，可以用于生成飞行器的控制信号，这将在以下详细描述。通过在时域上和/或频域上对声音信号的处理，可以提取声音信号中的能量信息，特别是，当前时间和历史时间的能量信息，使得能够根据提取的能量信息确定声音信号的变化，以便实现飞行器跟随声音的变化执行相应动作。
以下将描述如何根据上述能量信息生成飞行器的控制信号。
在本公开的一个实施例中，能量信息(例如，以上计算的各种能量信息)可以直接用于确定飞行器的控制信号，例如，速度控制信号、方向控制信号等中的至少一个。在本公开的另一个实施例中，所述能量信息可以用于确定声音信号的节拍信息，并且节拍信息可以用于生成飞行器的控制信号，例如，动作控制信号等。具体地，节拍可以表示声音信号中的明显变化。当声音的能量远高于它的历史能量时，即，声音能量有明显变化时，将确定出现一个节拍，由此生成控制信号。本领域技术人员可以理解，上述实施例可以适当地组合。例如，在本公开的另一个实施例中，能量信息可以用于确定节拍信息，并且能量信息和节拍信息可以一起用于生成飞行器的控制信号。
这里，通过能量信息、节拍信息或者通过能量信息和节拍信息一起生成飞行器的控制信号，飞行器的飞行与声音信号的能量和/或声音信号的节拍信息相关，使得飞行器的飞行具有与声音信号一致的节奏感，为飞行器提供了一种新的控制方式，丰富了用户体验。
在本公开的一个实施例中，节拍信息可以包括节拍的有无，即，是否存在节拍。例如，可以通过所计算的声音信号的当前瞬时能量和前一时间段内的平均能量来确定是否存在节拍。
具体地，例如，可以根据以上在时域中计算的etick＝e-C×Eaverage，或者根据以上在频域中计算的etick＝ei-C×Esaverage，确定是否存在节拍。例如，当etick大于零时，确定存在节拍，当etick小于或等于零时，确定不存在节拍，以上值(即，零)仅为示例，也可以是不为零的其他值作为阈值。
在本公开的另一个实施例中，节拍信息还可以包括节拍的幅度以及节拍的频率中的至少一个。节拍的幅度可以表示节拍的能量大小，并且可以基于能量信息来确定。例如，当确定存在节拍时，etick的幅度可以被确定作为节拍的幅度。节拍的频率表示节拍出现的频率，并且可以根据所确定的节拍与所确定的节拍相邻的前一节拍之间的时间差来确定，例如，
其中，ftick表示节拍的频率，T1表示所确定的节拍相邻的前一节拍出现的时间，并且T2表示所确定的节拍出现的时间。节拍的幅度和节拍的频率可以被用于控制飞行器的飞行动作，如下所述。
在本公开的一个实施例中，飞行器的控制信号可以包括动作控制信号，用于控制飞行器的飞行动作，其中，动作控制信号可以通过基于节拍的幅度确定动作类型来生成。动作类型可以包括例如盘旋、俯冲、拉升等中的一个或多个。可以理解，以上动作类型仅作为示例示出，但不限于此。具体地，动作控制信号可以通过基于节拍的幅度的范围确定多个动作类型中的一个来生成。例如，节拍的幅度的范围“A1-A2”对应于动作类型“盘旋”。例如，基于节拍的幅度的范围确定动作类型可以通过建立映射表将节拍的幅度的范围与动作类型相对应，如下表1所示，其中，A1-A5为节拍的幅度的范围的示例值，且为正数，并且，A1-A2、A2-A3、A3-A4、A4-A5为互不重叠的值区间，节拍的幅度的范围与动作类型的对应不限于表1，例如，也可以A2-A3与“盘旋”相对应。也可以采用其他方式将节拍的幅度的范围与动作类型相对应。通过基于节拍的幅度确定动作类型来生成控制信号，使得可以控制飞行器在不同的节拍的幅度下根据不同的动作来飞行，为飞行器的飞行增加设计感，同时使得动作更流畅、更美观，并且与声音更贴合。
表1.节拍的幅度的范围与动作类型的示例映射表
| 节拍的幅度的范围 | 动作类型 |
| A1-A2 | 盘旋 |
| A3-A4 | 俯冲 |
| A4-A5 | 拉升 |
| …… | …… |
在本公开的另一个实施例中，动作控制信号可以通过基于节拍的频率确定动作的控制参数来生成。动作的控制参数可以包括例如动作的幅度和速度等中的至少一个。可以理解，以上仅作为示例示出，但不限于此。具体地，动作控制信号可以通过基于节拍的频率的大小确定动作的幅度和速度中的至少一个来生成。例如，当执行盘旋动作时，可以根据节拍的频率确定盘旋的幅度。节拍的频率越大，盘旋的幅度越大，反之越小。又例如，当执行盘旋动作时，可以根据节拍的频率确定盘旋的速度，节拍的频率越大，盘旋越快，反之越慢。通过基于节拍的频率确定动作的控制参数来生成控制信号，可以实现根据节奏的快慢(即，节拍的频率大小)来自动地控制动作的幅度和速度中的至少一个，使得飞行器的飞行更具有动感。
以上描述了基于节拍的幅度确定动作类型、基于节拍的频率确定动作的控制参数的实施例。本领域技术人员能够理解，以上仅为示例，并且可以在此基础上得到其他实施例。例如，可以基于节拍的频率确定动作类型、基于节拍的幅度确定动作的控制参数等等。
以上描述了基于能量信息获得节拍相关信息、并基于节拍相关信息生成控制信号的实施例。下面，将描述基于能量信息直接生成控制信号的实施例。
具体地，在本公开的又一个实施例中，飞行器的控制信号还可以包括速度控制信号。可以基于上述的能量信息来确定飞行器的飞行速度。具体地，例如，可以根据以上在时域中计算的ediff，或者根据以上在频域中计算的ediff，确定飞行速度。例如，飞行速度v(单位可以为m/s)可以如下计算：
v＝vaverage-α’×ediff (14)
其中，vaverage表示飞行器的历史平均速度(也可以称为先前平均速度)，其是飞行器的历史飞行速度的平均值，α’为设定的常数，可以根据设计需要适当地确定，在此不作限定。
例如，飞行速度v也可以如下计算：
v＝vs-α’×ediff (15)
其中，vs表示飞行器的预设速度，α’为设定的常数，可以根据设计需要适当地确定，在此不作限定。
在本公开的又一个实施例中，飞行器的控制信号还可以包括方向控制信号。可以基于上述的能量信息来确定飞行器的飞行方向。具体地，例如，可以根据以上在时域中计算的ediff，或者根据以上在频域中计算的ediff，确定飞行方向。在第一示例中，飞行方向d(以角度表示，单位可以为度)可以如下计算：
d＝dinit-β’×ω×ediff (16)
其中，dinit表示飞行器的初始方向，其中，β’可以基于随机数而生成，例如可以是随机数除以2的余数。如果余数为0，则β’＝-1，如果余数不为0，则β’＝1。在基于随机数而生成的情况下，每次ediff发生换向时可以重新求解β’，ω为设定的常数。
在第二示例中，飞行方向d也可以如下计算：
d＝dc-β’×ω×ediff (17)
其中，dc表示飞行器的当前方向，β’和ω如上所述。
在第三示例中，还可以根据以上在频域中计算的edirction，确定飞行方向。例如，飞行方向d也可以如下计算：
d＝dinit-β’×edirction (18)
其中，dinit表示飞行器的初始方向，β’与上述不同，其为设定的常数。
在第四示例中，飞行方向d也可以如下计算：
d＝dc-β’×edirction (19)
其中，dc表示飞行器的当前方向，β’为设定的常数。
在公式(18)和(19)中，由于β’不再是随机数，并且edirction与声音信号的高频和低频有关，使得与公式(16)和(17)相比，其更准确，与声音信号更贴合。
通过上述基于能量信息确定飞行器的飞行速度和飞行方向，可以实现根据声音自动地控制飞行器的飞行速度和飞行方向，使得飞行器在飞行速度和飞行方向方面也与声音相协调。
以上，描述了基于能量信息或节拍相关信息来生成控制信号的实施例。下面，将描述基于能量信息和节拍相关信息这两者生成控制信号的实施例。
具体地，在本公开的另一个实施例中，飞行器的飞行速度和飞行方向也可以基于上述能量信息和节拍的频率来确定。例如，上述公式(14)-(17)中的ediff可以与节拍的频率ftick加权求和，以得到新的ediff’＝ediff+w×ftick，替换上述公式(14)-(17)中ediff，其中，w表示权重，可以根据设计需要适当地确定，在此不作限定。如此以来，飞行器的飞行速度和飞行方向考虑了能量信息和节拍的频率，使得飞行器的飞行能够跟随声音的节奏快慢(节拍的频率大小)自动地控制飞行速度和飞行方向，使得飞行器的飞行更具有动感。
本领域技术人员能够理解，以上所述基于上述能量信息和节拍的频率生成飞行速度和飞行方向的方式仅为示例。本领域技术人员可以根据设计需要，基于能量信息和其他节拍相关信息生成其他控制信号。
以上，参考图1-图3描述了根据本公开的实施例的控制方法。下面，将描述根据本公开的实施例的飞行器系统。
图4示出了根据本公开的实施例的飞行器系统400的一个示例框图。如图4所示，根据本公开的实施例的飞行器系统400可以包括飞行器410、控制装置420。飞行器410可以包括获取单元411和执行单元412，获取单元411可以被用于获取飞行器的控制信号，例如，可以从控制装置420获取控制信号。执行单元412可以被用于根据控制信号控制飞行器410执行相应的动作。飞行器410可以例如通过无线方式与控制装置420连接(经由无线通讯模块)，以进行信号的传输。无线方式可以是蓝牙、红外、无线局域网等中的一种或多种。可以理解，以上无线方式仅仅作为示例，但不限于此。无线通讯模块可以与获取单元411或者执行单元412集成在一起。
在本公开的一个实施例中，控制装置420可以接收该控制装置自身产生的或外部设备产生的声音信号，然后对声音信号进行处理(例如，上述在时域上或在频域上对声音信号进行处理)，以生成声音信号的能量信息(如上所述的各种能量信息)。然后，控制装置420可以基于能量信息或节拍信息或两者来生成控制信号，并向飞行器410发送控制信号。飞行器410在接收到控制信号时，可以根据所述控制信号进行操作。此外，飞行器410还可以发送响应到控制装置420(未示出)。
在这种情况下，控制装置420可以是例如手机，手机可以包括例如声音播放应用用于存储和播放声音，声音信号处理应用用于对声音信号进行处理，以及控制信号生成应用用于生成控制信号，这里的应用可以是以硬件和/或以软件、以及其组合来实现的。以上仅仅作为示例，但不限于此。控制装置420还可以是例如遥控器，遥控器可以包括例如声音播放模块，用于存储和播放声音，声音信号处理模块用于对声音信号进行处理，以及控制信号生成模块用于生成控制信号，这里的模块可以是以硬件和/或以软件、以及其组合来实现的。以上仅仅作为示例，但不限于此。
在本公开的另一个实施例中，飞行器系统还可以包括外部设备。图5示出了根据本公开的实施例的飞行器系统500的另一个示例框图。如图5所示，飞行器系统可以包括飞行器510、控制装置520和外部设备530，飞行器510可以与图4中的飞行器410相同，这里不再重复赘述。示例性地，所述控制装置520可以作为第一控制装置，所述外部设备530可以作为第二控制装置。
外部设备530可以接收声音信号，然后对声音信号进行处理(例如，上述在时域上和/或在频域上对声音信号进行处理)，以生成声音信号的能量信息和/或节拍信息，并将其发送到控制装置520。控制装置520在从外部设备530接收到能量信息和/或节拍信息之后，基于接收到的信息生成飞行器的控制信号，并向飞行器510发送控制信号，飞行器510在接收到控制信号时，可以根据所述控制信号进行操作。此外，飞行器510还可以发送响应到控制装置520(未示出)。在这种情况下，控制装置520可以是例如遥控器，外部设备530可以是例如手机，以上仅仅作为示例，但不限于此。飞行器510可以例如通过无线方式与控制装置520连接(经由无线通讯模块)，以进行信号的传输，控制装置520可以通过例如无线方式与外部设备530连接，以进行信号的传输。无线方式可以是蓝牙、红外、无线局域网等中的一种或多种。以上仅仅作为示例，但不限于此。无线通讯模块可以与获取单元511或者执行单元512集成在一起。
图6示出了根据本公开的实施例的飞行器系统600的另一示例框图。如图6所示，根据本公开的实施例的飞行器系统600可以包括飞行器610。飞行器610可以包括获取单元611、执行单元612和处理单元613，获取单元611和执行单元612可以与图4和图5中的获取单元411、511和执行单元412、512相同，这里不再重复赘述。处理单元613可以接收声音信号，例如，处理单元613可以具有麦克风及其降噪电路，通过麦克风接收声音信号，并滤除空气流动声和其他噪声，以获得音质较好的声音信号。当飞行器610通过麦克风捕捉到外部声音信号之后，在设定的时间内(例如，10秒内)，对捕捉到的声音信号进行处理(例如，上述在时域上或在频域上对声音信号进行处理)，以生成声音信号的能量信息和/或节拍信息，基于生成的信息生成控制信号，并且将控制信号发送到获取单元611。
与传统飞行器只能手动操作或诸如定高飞行等简单自动控制相比，图4、图5和图6中的飞行器可以实现飞行器根据声音信号执行相应动作的更智能的控制，使得飞行器的飞行可以与声音相协调，从而具有动作美感。
这里，通过能量信息或者通过能量信息和节拍信息一起生成飞行器的控制信号，飞行器的飞行与声音的能量和/或声音信号的节拍信息相关，使得飞行器的飞行具有与声音一致的节奏感。
节拍信息可以包括节拍的有无，如上所述。节拍信息还可以包括节拍的幅度以及节拍的频率中的至少一个，并且可以被用于控制飞行器的飞行动作，如上所述。
飞行器的控制信号可以包括动作控制信号，其中，动作控制信号可以通过基于节拍的幅度确定动作类型来生成。通过基于节拍的幅度确定动作类型来生成控制信号，使得可以控制飞行器在不同的节拍的幅度下根据不同的动作来飞行，为飞行器的飞行增加设计感，同时使得动作更流畅、更美观，并且与声音更贴合。
动作控制信号可以通过基于节拍的频率确定动作的控制参数来生成。动作的控制参数可以包括例如动作的幅度和速度等，以上仅作为示例示出，但不限于此。具体地，动作控制信号可以通过基于节拍的频率的大小确定动作的幅度和速度中的至少一个来生成。通过基于节拍的频率确定动作的控制参数来生成控制信号，可以实现根据节奏的快慢(即，节拍的频率大小)来自动地控制动作的幅度和速度中的至少一个，使得飞行器的飞行更具有动感。
飞行器的控制信号还可以包括速度控制信号和方向控制信号中的至少一个。通过基于能量信息确定飞行器的飞行速度和飞行方向，可以实现根据声音自动地控制飞行器的飞行速度和飞行方向，使得飞行器在飞行速度和飞行方向方面也与声音相协调。
以上图4、图5和图6中的飞行器还可以包括电机及其驱动电路、电池等。例如，对于扑翼飞行器，电机及其驱动电路可以包括例如尾舵电机及其驱动电路、扑翼电机及其驱动电路。在接收到控制信号之后，扑翼飞行器可以通过扑翼电机驱动电路来驱动电机旋转，以及通过尾舵电机驱动电路来驱动尾舵电机动作，从而实现对飞行器的控制。
应当理解，图4、图5和图6中所示的根据本公开的实施例的飞行器的各个组件的连接方式仅仅是示例，而不是对本公开的限定。
图7示出了根据本公开的实施例的控制装置700的示例框图。如图7所示，控制装置700可以包括接收单元701和处理单元702。接收单元701可以被用于接收声音信号。处理单元702可以被用于对所接收的声音信号进行处理(例如，上述在时域上或在频域上对声音信号进行处理)以获得声音信号的能量信息和/或节拍信息。
在本公开的一个实施例中，控制装置700还可以包括发送单元703，以将能量信息和/或节拍信息发送到另一个控制装置(未示出)，另一个控制装置可以基于所接收的能量信息和/或节拍信息生成飞行器的控制信号，并将控制信号发送到飞行器。
在本公开的另一实施例中，控制信号可以在处理单元702中生成，而无需另一个控制装置，处理单元702可以基于能量信息生成飞行器的控制信号，并通过发送单元703将所生成的控制信号发送到飞行器。
控制装置700可以是与飞行器分开的设备，也可以集成在飞行器中。
应当理解，图7中所示的根据本公开的实施例的控制装置的各个组件的连接方式仅仅是示例，而不是对本公开的限定。
与传统飞行器只能手动操作或诸如定高飞行等简单自动控制相比，通过控制装置700的上述操作，可以实现飞行器根据声音信号执行相应动作的更智能的控制，使得飞行器的飞行可以与声音相协调，从而具有动作美感。
上述的能量信息可以被用于确定节拍信息，以及基于节拍信息生成飞行器的控制信号，或者基于能量信息和节拍信息生成飞行器的控制信号。例如，节拍信息可以在处理单元702或者另一个控制装置或者其他组件中基于能量信息来确定。
这里，通过能量信息或者通过能量信息和节拍信息一起生成飞行器的控制信号，飞行器的飞行与声音的能量和/或声音信号的节拍信息相关，使得飞行器的飞行具有与声音一致的节奏感。
节拍信息可以包括节拍的有无，如上所述。节拍信息还可以包括节拍的幅度以及节拍的频率中的至少一个，并且可以被用于控制飞行器的飞行动作，如上所述。
飞行器的控制信号可以包括动作控制信号，其中，动作控制信号可以通过基于节拍的幅度确定动作类型来生成。通过基于节拍的幅度确定动作类型来生成控制信号，使得可以控制飞行器在不同的节拍的幅度下根据不同的动作来飞行，为飞行器的飞行增加设计感，同时使得动作更流畅、更美观，并且与声音更贴合。
动作控制信号可以通过基于节拍的频率确定动作的控制参数来生成。动作的控制参数可以包括例如动作的幅度和速度等，以上仅作为示例示出，但不限于此。具体地，动作控制信号可以通过基于节拍的频率的大小确定动作的幅度和速度中的至少一个来生成。通过基于节拍的频率确定动作的控制参数来生成控制信号，可以实现根据节奏的快慢(即，节拍的频率大小)来自动地控制动作的幅度和速度中的至少一个，使得飞行器的飞行更具有动感。
飞行器的控制信号还可以包括速度控制信号和方向控制信号中的至少一个。通过基于能量信息确定飞行器的飞行速度和飞行方向，可以实现根据声音自动地控制飞行器的飞行速度和飞行方向，使得飞行器在飞行速度和飞行方向方面也与声音相协调。
此外，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时实现根据本公开的任一实施例所述的飞行器的控制方法。
至此，本公开已经结合附图描述了根据本公开的实施例的飞行器的控制方法、飞行器、控制装置以及计算机可读存储介质。在根据本公开的实施例的飞行器的控制方法、飞行器、控制装置及计算机可读存储介质中，通过对所接收的声音信号进行处理以生成声音信号的能量信息，并且生成飞行器的控制信号，以控制飞行器执行相应的动作，能够使得飞行器基于声音(例如，音乐)自动地执行各种动作，从而提供了一种智能的飞行器控制方式，实现飞行器跟随音乐而舞动的智能控制，使得飞行器的飞行更智能、更灵活且更具美感，丰富用户的体验。
需要说明的是，以上描述仅为本公开的一些实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
Claims (22)
1.一种飞行器的控制方法，包括：
接收声音信号；
对所接收的声音信号进行处理以生成所述声音信号的能量信息；
其中，所述能量信息用于生成飞行器的控制信号，所述控制信号用于控制所述飞行器执行相应的动作。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述能量信息用于确定节拍信息，并且所述节拍信息用于生成所述飞行器的控制信号。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述能量信息用于确定节拍信息，并且所述能量信息和所述节拍信息用于生成所述飞行器的控制信号。
4.根据权利要求2或3所述的控制方法，其中，所述节拍信息包括节拍的有无，并且对所接收的声音信号进行处理以生成所述声音信号的能量信息的步骤包括：
计算所述声音信号的当前瞬时能量和前一时间段内的平均能量，作为所述能量信息，所述前一时间段的终止时间与当前时间相邻；
其中，所述当前瞬时能量和前一时间段内的平均能量用于确定所述节拍的有无。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其中，所述节拍信息还包括节拍的幅度以及节拍的频率中的至少一个，并且其中
所述节拍的幅度是在确定存在所述节拍时，根据所计算的当前瞬时能量和前一时间段内的平均能量而确定的；并且
所述节拍的频率是在确定存在所述节拍时，根据所确定的节拍与所确定的节拍相邻的前一节拍之间的时间差而确定的。
6.根据权利要求4所述的控制方法，其中，所述控制信号包括动作控制信号，其中，所述动作控制信号是通过基于所述节拍的幅度确定动作类型来生成的。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述动作控制信号是通过基于所述节拍的幅度的范围确定多个动作类型中的一个来生成的。
8.根据权利要求5所述的控制方法，其中，所述控制信号包括动作控制信号，其中，所述动作控制信号是通过基于所述节拍的频率确定动作的控制参数来生成的。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述动作控制信号是通过基于所述节拍的频率的大小确定动作的幅度和速度中的至少一个来生成的。
10.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述控制信号包括速度控制信号和方向控制信号中的至少一个，
其中，所述速度控制信号是通过基于所述声音信号中的当前瞬时能量与累积平均能量之间的差值和所述飞行器的预设平均速度确定所述飞行器的速度来生成的，或者所述速度控制信号是通过基于所述声音信号中的当前瞬时能量与累积平均能量之间的差值和所述飞行器的先前平均速度确定所述飞行器的速度来生成的；并且
其中，所述方向控制信号是通过以下中的一个来生成的：
基于所述当前瞬时能量与累积平均能量之间的差值和所述飞行器的初始方向确定所述飞行器的方向，或者基于所述当前瞬时能量与累积平均能量之间的差值和所述飞行器的当前方向确定所述飞行器的方向；以及
基于所述声音信号中的前一时间段内的平均能量的低频部分和高频部分之间的差值和所述飞行器的初始方向确定所述飞行器的方向，或者基于所述声音信号中的前一时间段内的平均能量的低频部分和高频部分之间的差值和所述飞行器的当前方向确定所述飞行器的方向，所述前一时间段的终止时间与当前时间相邻。
11.根据权利要求5所述的控制方法，其中，所述控制信号包括速度控制信号和方向控制信号中的至少一个，
其中，所述速度控制信号是通过基于所述当前瞬时能量与累积平均能量之间的差值、所述节拍的频率、以及所述飞行器的预设平均速度确定所述飞行器的速度来生成的，或者所述速度控制信号是通过基于所述当前瞬时能量与累积平均能量之间的差值、所述节拍的频率、以及所述飞行器的先前平均速度确定所述飞行器的速度来生成的；并且
其中，所述方向控制信号是通过基于所述当前瞬时能量与累积平均能量之间的差值、所述节拍的频率、以及所述飞行器的初始方向确定所述飞行器的方向来生成的，或者所述方向控制信号是通过基于所述当前瞬时能量与累积平均能量之间的差值、所述节拍的频率、以及所述飞行器的当前方向确定所述飞行器的方向来生成的。
12.根据权利要求1所述的控制方法，其中，对所接收的声音信号进行处理包括：在时域上对所接收的声音信号进行处理，或者在频域上对所接收的声音信号进行处理。
13.一种飞行器，包括：
获取单元，获取控制信号；
执行单元，根据所述控制信号控制所述飞行器执行相应的动作；
其中，所述控制信号是基于能量信息生成的，所述能量信息是通过对声音信号进行处理生成的。
14.根据权利要求13所述的飞行器，还包括：
处理单元，基于所述能量信息确定节拍信息；以及基于所述节拍信息生成所述飞行器的控制信号。
15.根据权利要求13所述的飞行器，还包括：
处理单元，基于所述能量信息确定节拍信息；以及基于所述能量信息和所述节拍信息生成所述飞行器的控制信号。
16.根据权利要求13所述的飞行器，其中，
所述获取单元从控制装置接收所述控制信号，所述控制信号是由所述控制装置基于能量信息生成的，所述能量信息是由所述控制装置通过对声音信号进行处理生成的。
17.根据权利要求13所述的飞行器，其中，
所述获取单元从第一控制装置接收所述控制信号，所述控制信号是由所述第一控制装置基于从第二控制装置接收的能量信息生成的，所述能量信息是由所述第二控制装置通过对声音信号进行处理生成的。
18.一种控制装置，包括：
接收单元，接收声音信号；
处理单元，对所接收的声音信号进行处理以获得所述声音信号的能量信息；
其中，所述能量信息用于生成飞行器的控制信号，所述控制信号用于控制所述飞行器执行相应的动作。
19.根据权利要求18所述的控制装置，其中，所述处理单元用于基于所述能量信息生成飞行器的控制信号，所述控制装置还包括：
发送单元，用于将所述控制信号发送至所述飞行器。
20.根据权利要求18所述的控制装置，其中，所述控制装置还包括：
发送单元，用于将所述能量信息发送至第二控制装置，所述第二控制装置用于基于所述能量信息生成飞行器的控制信号并将所述控制信号发送至所述飞行器。
21.根据权利要求18所述的控制装置，其中，所述控制装置集成于所述飞行器内。
22.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时实现权利要求1至12中任一项所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |