CN112230673A - 无人机及无人机起飞方法 - Google Patents

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CN112230673A CN202010262635.4A CN202010262635A CN112230673A CN 112230673 A CN112230673 A CN 112230673A CN 202010262635 A CN202010262635 A CN 202010262635A CN 112230673 A CN112230673 A CN 112230673A
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黄勇介
陈彦宾
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Geosat Aerospace and Technology Inc
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Abstract

本发明公开一种无人机，其包括设置成驱动该无人机的一或多个螺旋桨的一或多个马达、设置成决定该无人机的动作参数的动作传感器、储存指令的存储器，以及连接到该一或多个马达、该动作传感器和该存储器的处理器。该处理器设置成执行该指令以使该无人机决定是否针对该无人机选择手掷模式，并且是否有该一或多个马达已关闭；回应选择该手掷模式的决定，接收来自该动作传感器的动作参数；以及当该动作参数大于临界值时，启动该一或多个马达。

Description

无人机及无人机起飞方法
技术领域
本发明涉及无人机(UAV，unmanned aerial vehicle)，尤其涉及无人机起飞的方法及系统。
背景技术
使用者一般通过使用遥控器或控制系统控制无人机(UAV)，来达成UAV的起飞与降落。传统的起飞操作是手动并且非直观的过程，使用者通常需要先找到放置UAV的合适平面，然后用双手以遥控器控制UAV。然而，地面条件可能并非总是适合放置要起飞的UAV。例如，若放置在地面上，可能会有土壤、泥土、岩石或水对UAV造成伤害。此外，地面可能不平坦或不安全以进行起飞。这些情况导致UAV起飞困难。
因此，需要简化和改进无人机的起飞降落操作，以克服上述缺点并提供更好的使用者体验。
发明内容
本发明提供一种非暂态计算机可读取介质，其储存可由处理器执行的指令，以执行用于起飞包括一或多个马达和动作传感器的无人机(UAV)的方法。用于起飞该UAV的该方法包括决定是否针对该UAV选择手掷模式，并且是否有该一或多个马达已关闭；回应选择该手掷模式的决定，接收来自该动作传感器的动作参数；以及当该动作参数大于临界值时，启动该一或多个马达中的一或多个。
本发明也提供用于起飞包括一或多个马达以及动作传感器的UAV的方法。用于起飞该UAV的该方法包括决定是否针对该无人机选择手掷模式，并且是否有该一或多个马达已关闭；回应选择该手掷模式的决定，接收来自该动作传感器的动作参数；以及当该动作参数大于临界值时，启动该一或多个马达中的一或多个。
本发明进一步提供一种无人机(UAV)，其包括：一或多个马达，其设置成驱动该UAV的一或多个螺旋桨；动作传感器，其设置成决定该UAV的动作参数；存储器，其中储存指令；以及处理器，其连接至该一或多个马达、该动作传感器以及该存储器。该处理器设置成执行该指令以使该UAV：决定是否针对该无人机选择手掷模式，并且是否有该一或多个马达已关闭；回应选择该手掷模式的决定，接收来自该动作传感器的动作参数；以及当该动作参数大于临界值时，启动该一或多个马达中的一或多个。
可了解到，上述一般说明以及下列详细说明都仅是示范，并不因此限制本发明。
附图说明
附图为并入并且构成本说明书的一部分，其说明许多具体实施例并且在搭配内容说明之后可用来解释本发明原理。图式中：
图1A为例示一示范无人机(UAV)的图式，其与本发明的一些具体实施例一致。
图1B为例示一示范UAV的图式，其与本发明的一些具体实施例一致。
图2A至图2D为例示投掷起飞一UAV的不同场景，其与本发明的一些具体实施例一致。
图3为例示用于起飞一UAV的一示范方法的流程图，其与本发明的一些具体实施例一致。
图4为例示一UAV的信号流的图式，其与本发明的一些具体实施例一致。
图5为例示用于起飞一UAV的一示范方法的流程图，其与本发明的一些具体实施例一致。
图6A为例示在起飞阶段期间，一UAV的速度相对于时间的示范曲线的图式，其与本发明的一些具体实施例一致。
图6B为例示在起飞阶段期间，一UAV的加速度相对于时间的示范曲线的图式，其与本发明的一些具体实施例一致。
图7为例示在起飞阶段期间，一UAV的动作图式，其与本发明的一些具体实施例一致。
图8为例示用于起飞一UAV的一示范方法的流程图，其与本发明的一些具体实施例一致。
附图标记说明：
100 无人机
110a-110d 马达
120a-120d 螺旋桨
130 整合式单元
132 处理器
134 存储器
140 动作传感器
150 高度传感器
160 全球定位系统传感器
200 控制系统
300 方法
500 方法
600a 曲线
600b 曲线
710 曲线
720 曲线
800 方法
具体实施方式
以下说明参照附图，其中除非另有说明，否则不同附图中的相同数字表示相同或相似的元件。在示范具体实施例的以下描述中所阐述的实施方式不代表构成本发明的所有实施方式。相反，它们仅仅是与所附权利要求书中所述与本发明相关实施例一致的设备及方法的范例。
图1A为例示一示范无人机(UAV)100的图式，其与本发明的一些具体实施例一致。图1B为例示图1A中所示UAV 100的外观图式，其与本发明的一些具体实施例一致。如图1A和图1B内所示，UAV 100包括一或多个马达110a-110d、一或多个螺旋桨120a-120d、一整合式单元130、一动作传感器140、一高度传感器150以及一全球定位系统(GPS，globalpositioning system)传感器160。在一些具体实施例内，UAV 100也可包括副翼，用于产生滚动动作，让UAV 100能够俯仰、翻转或偏摆。马达110a-110d连接至对应的螺旋桨120a-120d，并且设置成驱动螺旋桨120a-120d以提供推力给UAV 100。在许多具体实施例内，马达110a-110d以及对应的螺旋桨120a-120d的数量可不同，图1A和图1B内例示的UAV 100仅为范例，并不用于限制本发明。例如：UAV 100可具有一、二、三、四、五、六、七、八或任何数量的马达，与对应的螺旋桨连接。
整合式单元130通讯连接至马达110a-110d，并设置成控制马达110a-110d，在像是爬升、下降、悬浮或过渡这许多飞行操作中提供上升力与推进力。例如，整合式单元130可设置为分别将驱动信号传输到驱动马达110a-110d，以控制马达110a-110d的转速。在某些具体实施例内，整合式单元130包括一处理器132和一存储器134，该存储器储存由处理器132执行来控制UAV 100的操作的指令。例如：整合式单元130可设置成控制马达110a-110d来让UAV 100加快或减慢。在一些具体实施例内，整合式单元130可提高或降低一或多个马达110a-110d的转速，例如：在飞行期间，整合式单元130可单独控制每一马达110a-110d的每分钟回转数(RPM，revolutions per minute)。
更具体地，存储器134可储存数据及/或处理器132所执行的软件指令，来执行与本具体实施例一致的操作。例如：处理器132可设置成执行储存在存储器134中的一组指令，以当使用者将UAV 100投掷到空中时，执行起飞UAV 100的方法，下面将有详细讨论。
处理器132可例如为一或多个中央处理器或微处理器。存储器134可为在任何方法或技术内实施，用于储存像是计算机可读取指令、数据结构、程序模块或其他数据等等信息的许多种计算机可读取介质任一个。存储器134可通过总线与处理器132通讯连接。在一些具体实施例中，存储器134可包括主存储器，像是例如随机存取存储器(RAM)或其他动态储存装置，其可用于在处理器132执行指令期间储存临时变量或其他中间信息。这种指令使得UAV 100执行该等指令内规定的操作。
在一些具体实施例内，在载入存储器134之前，该等指令可储存在能够存取至整合式单元130的任何非暂态储存介质内。本说明书内使用“非暂态介质”代表任何非暂态介质，其中储存导致一机器以特殊方式运作的数据或指令。这种非暂态介质可包括非易失性介质及/或易失性介质。非暂态介质包括例如光盘或磁盘、动态存储器、软碟、软盘、硬盘、固态硬盘、磁性卡匣、磁带或任何其他磁性数据储存介质、CD-ROM、数字多功能光盘(DVD)或任何其他光学数据储存介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、EPROM、FLASH-EPROM、NVRAM、快闪存储器或其他存储器技术及/或具有与本领域技术人员可想到相同功能的任何其他储存介质。本领域技术人员已知的其他组件可包括在UAV 100中，用来处理、传输、提供和接收与所本发明具体实施例一致的信息。
动作传感器140以通讯方式连接至整合式单元130，并且设置成决定UAV 100的一动作参数，并将决定的动作参数发送到整合式单元130，以进行进一步数据处理并控制UAV100。例如，由动作传感器140决定的该动作参数可包括速度、加速度或描述UAV 100动作的其他参数。更具体地，动作传感器140可包括一或多个感测组件、例如固态或微电机系统(MEMS)加速度计、重力传感器、陀螺仪、磁力计及/或旋转向量传感器，以感测UAV 100的速度及/或加速度，但本发明并不受限于此。
在一些具体实施例内，动作传感器140内该等一或多个感测组件可独立运作，或整合成单一模块来执行感测。例如，上述感测组件可部署在三个轴上，使得动作传感器140可提供UAV 100的姿态信息，例如滚转角、俯仰角及/或偏摆角。在一些具体实施例内，该等感测组件也可称为磁性、角速率和重力(MARG)传感器。因此，动作传感器140可与整合式单元130结合运作，实现姿态和航向参考系统(AHRS)，以提供UAV 100的姿态判定。UAV 100的AHRS也可形成一子系统或惯性导航系统的一部分包括UAV 100的整合式单元130、动作传感器140、高度传感器150和GPS传感器160。
高度传感器150以通讯方式连接至整合式单元130，并且设置成决定UAV 100的目前高度，并将决定的目前高度发送到整合式单元130，以进行进一步数据处理并控制UAV100。例如，高度传感器150可由高度计、气压传感器(例如，气压计)或任何其他高度感测设备来实现。
GPS传感器160以通讯方式连接至整合式单元130，并且设置成记录UAV 100的起飞位置并决定UAV 100的目前位置。更具体地，GPS传感器160包括一内建接收器，其设置成接收从全球定位卫星星座中一或多个卫星所发送的数据信号。因此，关于全球框架，GPS传感器160能够根据所接收的数据信号，连续性、周期性或间歇性决定和监视UAV 100的绝对位置。在UAV 100起飞期间，GPS传感器160可决定并记录起飞位置，其指示起飞时UAV 100的位置。类似地，在UAV 100降落期间，GPS传感器160也可决定并记录降落位置，其指示降落时UAV 100的位置。
此外，在UAV 100飞行期间，GPS传感器160还可周期性或间歇性地决定并记录含时间戳记的UAV 100目前位置。根据多个预设规则，可自动或手动执行UAV 100目前位置的记录。也就是说，UAV 100可在满足一或多个条件时触发GPS记录，例如与飞行时间、飞行距离、飞行高度、俯仰角或滚转角、电池状态等相关的条件。
此外，在一些具体实施例内，UAV 100可通过通讯电路和一或多个天线单元(未显示)，将数据发送到其他电子设备并与其通讯。例如：UAV 100可借由该通讯电路和天线单元，接收来自外部控制系统200的通讯信号。因此，使用者可通过控制系统200监视及/或控制UAV 100执行飞行操作，并设定UAV 100的一或多个操作参数，例如：控制系统200可包括地面控制站(GCS，ground control station)或遥控器。在一些具体实施例内，GCS可在台式计算机、笔记本计算机、平板计算机、智能手机或任何其他电子设备上执行。使用者可输入一或多个指令给控制系统200。在接收到指令之后，控制系统200可发送与指令相关联的信号，以通过该通讯电路与UAV 100通讯。此外，UAV 100还可借由该通讯电路和该天线单元，经由射频(RF，radio frequency)信号或任何无线网路类型，来与显示装置、服务器、计算机系统、数据中心或其他UAV通讯。
UAV 100可选择手掷模式，当UAV 100以手掷模式操作时，使用者可通过向任何方向投掷UAV 100，来提供起飞命令并启动UAV 100以执行起飞。通过提供手掷模式来起飞UAV100，可以简单直观的操作来实现改进的人机互动。图2A至图2D为例示投掷起飞UAV 100的不同场景，其与本发明的一些具体实施例一致。如图2A内所示，使用者可往上将UAV 100投掷到空中。如图2B内所示，使用者还可相对于水平方向以初始速度和正初始起飞角度投掷UAV 100。如图2C内所示，使用者还可相对于水平方向以初始速度和零或负初始起飞角度投掷UAV 100。如图2D内所示，使用者甚至可在没有初始速度时丢下UAV 100。假设空气阻力的影响可忽略不计，UAV 100在投掷之后处于自由落体状态，并且重力在UAV 100上向下作用，这给UAV 100带来向下的加速度。因此，UAV 100可侦测到自己的状态，并根据动作传感器140决定的动作参数来决定已执行投掷起飞。在回应决定已执行投掷并且选择手掷模式之下，整合式单元130可发送对应的指令以启动马达110a-110d。如此，已启动的马达110a-110d可分别驱动螺旋桨120a-120d，让UAV 100成功起飞。
图3为例示用于起飞UAV 100的一示范方法300的流程图，其与本发明的一些具体实施例一致。方法300可由UAV(例如图1A和图1B内的UAV 100)来执行，包括一或多个马达，例如110a-110d，以及动作传感器，例如140，但是本发明并不受限于此。在一些具体实施例内，处理器132可设置成执行存储器134内储存的指令，来执行方法300起飞UAV 100的步骤。
在步骤S310中，UAV 100决定是否选择手掷模式让UAV 100起飞，并且马达110a-110d是否关闭。使用者可用许多方式选择手掷模式，例如，使用者可触发物理切换设备，例如UAV 100上的开关或按钮，以选择手掷模式。使用者也可与UAV 100互动，并通过任何其他输入界面选择手掷模式，例如触控屏幕、语音控制系统、能够识别使用者手势的姿势型控制系统等等。使用者还可从控制系统200发送相应的无线信号，作为用于选择手掷模式的命令。当处理器132从物理开关元件、从位于UAV 100上的输入界面之一或从通过无线通讯与UAV 100通讯的控制系统200，接收选择手掷模式的信号时，处理器132选择并启动手掷模式。也可应用其他方法来选择手掷模式，因此上面讨论的实施仅为范例，并不旨在限制本公开。UAV 100也可决定马达110a-110d是否关闭，这表示UAV 100等待起飞。
回应UAV 100在手掷模式内操作的决定(步骤S310-是)，UAV 100执行步骤S320。在步骤S320内，UAV 100接收来自动作传感器140的动作参数。如上所讨论，该动作参数可包括抵抗UAV 100重力的向上加速度，及/或UAV 100的速度。速度可定义为总速度或沿预定方向的速度分量，例如由于重力而往下的速度(即，UAV 100总速度的垂直分量)。
在步骤S330中，UAV 100决定该已接收的动作参数是否大于临界值。在许多具体实施例内，可根据不同类型的动作参数来设定不同的临界值，例如，该临界值可包括动作参数为往上加速度的加速度临界，及/或动作参数为速度的速度临界。
回应于所接收动作参数小于临界值的决定(步骤S330-否)，UAV 100可重复步骤S320和S330，以周期性或间歇性更新UAV 100的动作参数，直到该动作参数达到该临界值。如此，在使用者将UAV 100确实投掷到天空之前，UAV 100位于待命模式内并持续侦测是否发生投掷动作。另一方面，回应于决定所接收的动作参数大于临界值(步骤S330-是)，UAV100决定发生投掷并执行步骤S340。在步骤S340中，UAV 100启动马达110a-110d。通过执行步骤S320-S340，当该已接收的动作参数大于临界值，则UAV 100启动马达110a-110d。如此，UAV 100达成手动起飞。
另一方面，回应于决定UAV 100并未在手掷模式下操作(步骤S310-否)，UAV 100可执行步骤S350，并决定UAV 100是否在控制系统200的手动模式内接收到用于启动马达110a-110d的启动信号。回应于决定接收到启动信号(步骤S350-是)，UAV 100执行步骤S360并启动马达110a-110d。回应于决定未接收到启动信号(步骤S350-否)，UAV 100可重复步骤S310和S350，直到UAV 100以手掷模式操作(步骤S310-是)，或直到UAV 100在手动模式下(步骤S350-是)接收到启动信号。
在一些具体实施例内，在决定所接收的动作参数大于临界值之后(步骤S330-是)，UAV 100可进一步设定延迟(例如，0.8秒)，及/或在执行步骤S340之前对所接收的动作参数进行多次确认。因此，UAV 100可避免操作失误或意外启动UAV 100，例如，UAV 100可在延迟一段时间之后(例如，0.8秒)再次检查所接收的动作参数，然后决定是否执行步骤S340并相应启动马达110a-110d。
通过实施上述手动起飞，即使使用者找不到放置UAV 100的适当表面，也可通过单次投掷实现UAV 100的起飞，并且不受地面条件的限制，例如土壤、泥土、岩石或地面上的水。更进一步，上述启动操作可通过单手完成，这更方便，在不同的应用场景下为使用者带来更大的灵活性。
图4为例示在图3中所示方法300的操作期间UAV 100的信号流图式，其与本发明的一些具体实施例一致。如图4内所示，在一些具体实施例内，诸如加速度临界ATh及/或速度临界VTh这些临界值可呈现并储存在存储器134内。更具体地，存储器134还可储存预定的飞行高度FA *，其指示UAV 100在起飞操作完成之后悬停时的预设目标飞行高度。在一些具体实施例内，使用者还可通过控制系统200调整储存在存储器134中的加速度临界ATh、速度临界VTh及/或预定飞行高度FA *的值。因此，处理器132可获得储存的加速度临界ATh、速度临界VTh及/或预定的飞行高度FA *，以执行方法300。
动作传感器140可将加速度参数AP及/或速度参数VP作为动作参数发送到处理器132。另外，运动传感器140还可向处理器132发送一或多个姿态参数，例如UAV 100目前姿态的滚转角
Figure BDA0002438452600000101
和俯仰角θ。因此，处理器132可执行处理和相应地控制马达110a-110d，以便稳定UAV 100的目前姿态。
高度传感器150可传送目前的高度FA给处理器132。因此，处理器132可执行处理并控制马达110a-110d。例如，处理器132可分别向马达110a-110d提供相应的命令Cmd_a-Cmd_d，以根据目前高度FA及/或包括滚转角
Figure BDA0002438452600000102
和俯仰角θ的姿态参数，来增大或减小马达110a-110d的RPM值。结果，UAV 100可上升或下降以调整目前高度FA，直到达到预定飞行高度FA*，在上升或下降期间具有稳定的姿态。
GPS传感器160可记录起飞期间的起飞位置TOP，以及起飞之后的目前位置CP，并传送给处理器132。处理器132可分别向马达110a-110d提供相应的命令Cmd_a-Cmd_d，以将UAV100移动到目标位置，像是起飞位置TOP。例如，在接收来自使用者的进一步指令之前，UAV100可悬停在起飞位置TOP。有时，起飞后UAV 100的位置可能是由于大风天气或由于初次起飞期间的稳定过程，而与使用者相距一段距离。如果起飞位置TOP和目前位置CP之间的距离大于公差值，则处理器132可分别向马达110a-110d提供相应的命令Cmd_a-Cmd_d，以调整UAV 100的位置，使得UAV 100以预定飞行高度FA*悬停在起飞位置TOP上并等待进一步指令。
为了进一步理解步骤S320和步骤S330，请参阅图5，其为起飞UAV 100的示范方法500的流程图，其与本发明的一些具体实施例一致。方法500可由一UAV执行(例如图1A、图1B和图4内的UAV 100)。类似于图3内的方法300，在一些具体实施例内，处理器132可设置成执行存储器134内储存的指令，来执行方法500起飞UAV 100的步骤。与图3中的方法300相比，在方法500中，步骤S320还包括步骤S510和S520。
在步骤S510中，处理器132接收一信号，指示由动作传感器140所决定，抵抗UAV100重力的向上加速度(例如图4中的加速度参数AP)。在步骤S520中，处理器132接收一信号，指示由动作传感器140所决定的一速度(例如图4中的速度参数VP)。在一些具体实施例内，速度可代表总速度，或对应于由于重力在往下方向上速度的垂直分量的速度。也就是说，动作传感器140可将UAV 100的总速度及/或UAV 100的速度垂直分量决定为速度参数VP。
鉴于上文，UAV 100可通过执行步骤S510和步骤S520，在步骤S320中接收动作参数，但本发明并不受限于此。在一些具体实施例内，取代接收加速度参数AP和速度参数VP两者，UAV 100还可仅接收加速度参数AP或速度参数VP的一个，作为用于在步骤S330中稍后操作的动作参数。
与图3中的方法300相比，在方法500中，步骤S330还包括步骤S530和S540。如上所讨论，可根据不同类型的动作参数，设置在步骤S330中应用的临界值(例如，图4中的速度临界VTh和加速度临界ATh)。在图3内所示的具体实施例内，临界值包括加速度临界ATh和速度临界Vth。
在步骤S530中，UAV 100决定该已接收的加速度参数AP是否大于加速度临界ATh(2.5m/s2)。回应于决定所接收的加速度参数AP大于加速度临界ATh(步骤S530-是)，UAV100决定发生投掷并执行步骤S340来启动马达110a-110d。也就是，当往上加速度大于加速度临界ATh时，UAV 100启动马达110a-110d。
更具体地，在图2A或图2B内描述的场景中，当使用者在重力作用下往上投掷UAV100时，或者沿着相对于水平方向具有正初始起飞角的方向投掷UAV 100时，作用在UAV 100上的力量在离开使用者的手之前产生加速度。因此，动作传感器140可决定在重力作用之下沿向上方向的加速度的垂直分量，即加速度参数AP。在投掷动作期间，决定的加速度参数AP增加并达到加速度临界ATh。因此，回应于识别出加速度参数AP超过加速度临界ATh，处理器132可决定投掷发生。
另一方面，回应于加速度参数AP小于加速度临界ATh的决定(步骤S530-否)，UAV100执行步骤S540。在步骤S540中，UAV 100进一步决定已接收的速度参数VP是否大于速度临界VTh(2.5m/s)。回应于决定所接收的速度参数VP大于速度临界VTh(步骤S540-是)，UAV 100决定发生投掷并执行步骤S340来启动马达110a-110d。也就是，当速度大于速度临界VTh时，UAV 100启动马达110a-110d。
更具体地，在一些具体实施例内，根据实际需要，速度临界VTh可被定义为总速度的临界值、在重力作用之下往上方向的速度临界值，及/或在重力作用之下往下方向的速度临界值。例如，在图2A或图2B内描述的场景中，使用者拿着UAV 100，并在UAV 100上提供部分或完全沿往上方向的力量。往上方向的加速度导致UAV 100离开使用者的手时，总速度或沿往上方向的速度超过临界值。
即使在UAV 100离开使用者的手时总速度或往上速度没有超过临界值，在图2A至图2B内描述的场景中，UAV 100在离开使用者的手之后进入自由落体状态，并且重力对UAV100施加往下的加速度。经过一段时间后，在UAV 100撞击地面之前，速度的垂直分量增加以及UAV 100下降的总速度增加将达到速度临界VTh。因此，回应于识别出速度参数VP超过速度临界VTh，处理器132也可决定投掷发生。
另一方面，回应于决定接收的速度参数VP小于速度临界VTh(步骤S540-否)，UAV100重复步骤S510-S540以周期性或间歇性更新加速度参数AP和速度参数VP，直到UAV 100决定投掷发生。
上面讨论的具体实施例仅为范例，并不用来限制本发明。在各种具体实施例中，其他方式可套用于步骤S320和S330，例如，关联于速度参数VP的步骤S520和S540省略或绕过。因此，UAV 100只有以加速度参数AP作为该动作参数来执行步骤S320和S330。类似地，关联于加速度参数AP的步骤S510和S530省略或绕过。因此，UAV 100只有以速度参数VP作为该动作参数来执行步骤S320和S330。
图6A为例示在起飞阶段期间，UAV 100的速度相对于时间的示范曲线图600a的图式，其与本发明的一些具体实施例一致。图6B为例示在起飞阶段期间，UAV 100的加速度相对于时间的示范曲线图600b的图式，对应于图6A内曲线图600a，其与本发明的一些具体实施例一致。在图6A和图6B内，正值表示在重力之下往上方向的速度或加速度的方向，负值表示由于重力引起的往下方向速度或加速度的方向。
如图6A和图6B内所述，在时段P1中，当使用者拿着UAV 100并通过在UAV 100上部分或完全沿往上方向投掷来起飞时，加速度在往上方向上并且UAV 100的速度朝往上方向增加。然后在时间点T1上，UAV 100离开使用者的手。因此，在时段P2中，重力提供恒定的加速度，即重力加速度g，其在往下方向上约为9.8m/s2。随着UAV 100的速度降低，当速度为零时，UAV 100在自由落体状态下达到最高高度点。
然后在时间点T2上，回应于决定投掷发生并且马达110a-110d启动，螺旋桨120a-120d开始旋转，提供推力给UAV 100。因此，在曲线图600b中出现具有正值的峰值，表示由旋转螺旋桨120a-120d产生的往上方向加速度。在时段P3中，UAV 100执行稳定处理以稳定姿态，例如UAV 100的俯仰角、滚转角和偏摆角，并调整UAV 100的高度。在一些具体实施例内，UAV 100在时段P3中的加速度和速度随着对马达110a-110d的RPM值动态调整以及变化的天气条件而变。
图7为例示在起飞阶段期间UAV 100的示范运动图，对应于图6A中的曲线600a以及图6B中的曲线600b，并且与本发明的一些具体实施例一致。如图7内所示，位置L1表示当UAV100离开使用者的手时，UAV 100在时间点T1上的位置。曲线710显示当马达110a-110d在时段P2期间未启动时UAV 100的轨迹，UAV 100首先在速度为零时到达自由落体状态的最高高度点，然后开始下降。
位置L2表示当螺旋桨120a-120d开始旋转时，UAV 100在时间点T2上的位置。曲线720显示当马达110a-110d在时段P2期间启动时UAV 100的轨迹，在加速度抵抗重力之下，UAV 100开始上升，并且在上升期间，达到稳定的姿态。位置L3表示起飞过程完成时UAV 100的位置。曲线730显示当UAV 100受控制并且移动到期望位置(例如，记录的起飞位置)，以预定飞行高度悬停时UAV 100的轨迹。最后，UAV 100悬停在位置L4上，等待使用者的进一步指示。
图8为例示用于起飞UAV 100的一示范方法800的流程图，其与本发明的一些具体实施例一致。类似于上面讨论的方法300和方法500，方法800也可由UAV(例如，图1A、图1B和图4中的UAV 100)执行，其中处理器132设置成执行储存在存储器134中的指令，使UAV 100执行方法800中的步骤。与图3中的方法300相比，方法800进一步包括步骤S810、S820、S830、S840和S850，其在动作参数大于临界值时执行(步骤S330-是)。
在步骤S810中，处理器132获得包括由动作传感器140所决定UAV 100的滚转角
Figure BDA0002438452600000151
和俯仰角θ的姿态参数。在步骤S820中，处理器132在步骤S340中启动马达110a-110d之后根据滚转角
Figure BDA0002438452600000152
和俯仰角θ来控制马达110a-110d，以稳定UAV 100的姿态。更具体地，处理器132可将相应的命令Cmd_a-Cmd_d分别提供给马达110a-110d，以增加或减少一些或所有马达110a-110d的RPM值。通过在步骤S810和S820中执行的操作，UAV 100可调整和稳定其目前姿态，以防止UAV 100停止。
在步骤S830中，处理器132获得储存在存储器134内的UAV 100预定飞行高度FA*，以及由GPS传感器160记录的UAV 100起飞位置TOP。
在步骤S840中，处理器132在步骤S340中启动马达110a-110d之后控制马达110a-110d，将目前高度FA调整为预定飞行高度FA*，以悬停UAV 100。在步骤S850中，处理器132在步骤S340中启动马达110a-110d之后控制电动机110a-110d，根据目前位置CP将UAV 100移动到起飞位置TOP。更具体地，高度传感器150可周期性或间歇性记录UAV 100的目前高度FA，并将其发送至处理器132。类似地，GPS传感器160也可周期性或间歇性记录UAV 100的目前位置CP，并将其发送至处理器132。因此，处理器132可执行各种回馈控制程序，以使UAV100飞行到期望位置和期望高度。类似于步骤S820中的操作，在步骤S840和S850中，处理器132可分别提供相应的命令Cmd_a-Cmd_d，以增加或减少一些或所有马达110a-110d的RPM值。因此，UAV 100可调整其位置并悬停在期望高度。
在一些具体实施例内，所有马达110a-110d都启动并打开，以旋转螺旋桨120a-120d。在一些具体实施例内，如果提供给UAV 100的推力仍足以起飞UAV 100、稳定UAV 100的姿态并保持悬停高度，则马达110a-110d的一或多个可保持关闭。
鉴于上述，在本发明的各种具体实施例中，UAV 100可侦测到指示UAV 100的速度或加速度的动作参数，以决定当UAV 100以手掷起飞模式操作时是否发生投掷，并且通过如上述操作来实现手动起飞。如此，即使使用者找不到放置UAV 100的适当表面，也可通过单次投掷实现UAV 100的起飞，并且不受地面条件的限制。更进一步，上述启动操作可通过单手完成，这更方便，在不同的应用场景下为使用者带来更大的灵活性。因此，手动起飞可通过简单和直观的操作，提供改善的使用者体验。
本文中的各种示范具体实施例以方法步骤或过程的一般上下文来描述，其可在一方面由计算机程序产品实现，包含在暂态或非暂态计算机可读取介质中，包括计算机可执行指令，例如程序代码，由网路环境中的计算机执行。计算机可读取介质可包括可移动与不可移动储存装置，包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)、数字多用途光盘(DVD)等。
一般而言，程序模块包含常式、程序、物件、组件、数据结构以及执行特定工作或实施特定摘要数据类型等。计算机可执行指令、相关数据结构以及程序模块表示用于执行本文所公开方法步骤中程序代码的范例。这种可执行指令或相关数据结构的特定序列表示用于在这些步骤或过程中实现所描述功能的相应动作的范例。
在上述说明书中，具体实施例已经参考可随实施改变的许多特定细节来说明。可以对所描述的具体实施例进行某些改编和修改。另外，图中所示的步骤顺序仅用于说明，并不旨在限定任何特定的步骤顺序。这样，本领域技术人员可理解，可在实现相同方法的同时，以不同顺序执行这些步骤。
如本文所用，除非另外特别说明，否则术语“或”包括所有可能的组合，除非不可行。例如，如果声明一数据库可包括A或B，那么，除非另有说明或不可行，否则该数据库可包括A或B，或A和B。对于第二范例，如果声明一数据库可包括A、B或C，那么，除非另有说明或不可行，否则该数据库可包括A、B或C，或A和B，或A和C，或B和C，或A和B和C。
在附图和说明书中，已经公开了示范具体实施例。本领域技术人员将理解，可对所公开系统以及相关方法进行许多修改以及变化。从所公开系统及相关方法的规格与实践考量中，本领域技术人员也可了解其他具体实施例。在此所考量的说明书与范例都仅为范例，本发明确切的范围都列示于下列权利要求书内。

Claims (21)

1.一种非暂态计算机可读取介质，其特征在于，储存可由处理器执行的指令，以执行用于起飞包括一或多个马达和动作传感器的无人机的方法，该方法包括：
决定是否针对该无人机选择手掷模式，并且是否有该一或多个马达已关闭；
回应选择该手掷模式的决定，接收来自该动作传感器的动作参数；以及
当该动作参数大于临界值时，启动该一或多个马达中的一或多个。
2.如权利要求1所述的非暂态计算机可读取介质，其特征在于，该动作参数包括该无人机抵抗重力的往上加速度，这由该动作传感器决定，并且该临界值包括加速度临界，该启动包括：
当该往上加速度大于该加速度临界时，启动该一或多个马达中的一或多个。
3.如权利要求1所述的非暂态计算机可读取介质，其特征在于，该动作参数包括由该动作传感器决定的速度，并且该临界值包括速度临界，该启动包括：
当该速度大于该速度临界时，启动该一或多个马达中的一或多个。
4.如权利要求3所述的非暂态计算机可读取介质，其特征在于，该速度对应于由于重力而往下的速度垂直分量，这由该动作传感器决定。
5.如权利要求1所述的非暂态计算机可读取介质，其特征在于，该方法进一步包括：
获得由该无人机的该动作传感器所决定的滚转角和俯仰角；以及
在该启动之后，根据该滚转角和该俯仰角控制一或多个马达，以稳定该无人机的姿态。
6.如权利要求1所述的非暂态计算机可读取介质，其特征在于，该无人机进一步包括高度传感器，用来决定该无人机的目前高度，该方法进一步包括：
决定该无人机的预定飞行高度；以及
在该启动之后，控制一或多个马达，将该目前高度调整为该预定飞行高度，以悬停该无人机。
7.如权利要求1所述的非暂态计算机可读取介质，其特征在于，该无人机进一步包括全球定位系统(GPS)传感器，用来决定该无人机的目前位置，该方法进一步包括：
当该动作参数大于该临界值时，决定由该全球定位系统(GPS)传感器记录的起飞位置；以及
在该启动之后，控制一或多个马达，以根据该目前位置将该无人机移动到该起飞位置。
8.一种用来起飞包括一或多个马达以及动作传感器的无人机的方法，其特征在于，该方法包括：
决定是否针对该无人机选择手掷模式，并且是否有该一或多个马达已关闭；
回应选择该手掷模式的决定，接收来自该动作传感器的动作参数；以及
当该动作参数大于临界值时，启动该一或多个马达中的一或多个。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该动作参数包括该无人机抵抗重力的往上加速度，这由该动作传感器决定，并且该临界值包括加速度临界，该启动进一步包括：
当该往上加速度大于该加速度临界时，启动该一或多个马达中的一或多个。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该动作参数包括由该动作传感器决定的速度，并且该临界值包括速度临界，该启动进一步包括：
当该速度大于该速度临界时，启动该一或多个马达中的一或多个。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该速度对应于由于重力而往下的速度垂直分量，这由该动作传感器决定。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：
获得由该无人机的该动作传感器所决定的滚转角和俯仰角；以及
在该启动之后，根据该滚转角和该俯仰角控制一或多个马达，以稳定该无人机的姿态。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该无人机进一步包括高度传感器，用来决定该无人机的目前高度，该方法进一步包括：
决定该无人机的预定飞行高度；以及
在该启动之后，控制一或多个马达，将该目前高度调整为该预定飞行高度，以悬停该无人机。
14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该无人机进一步包括全球定位系统(GPS)传感器，用来决定该无人机的目前位置，该方法进一步包括：
当该动作参数大于该临界值时，决定由该全球定位系统(GPS)传感器记录的起飞位置；以及
在该启动之后，控制一或多个马达，以根据该目前位置将该无人机移动到该起飞位置。
15.一种无人机，其特征在于，包括：
一或多个马达，其设置成驱动该无人机的一或多个螺旋桨；
动作传感器，其设置成决定该无人机的动作参数；
存储器，其中储存指令；以及
处理器，其连接至该一或多个马达、该动作传感器和该存储器，并设置成执行该指令以使该无人机：
决定是否针对该无人机选择手掷模式，并且是否有该一或多个马达已关闭；
回应选择该手掷模式的决定，接收来自该动作传感器的动作参数；以及
当该动作参数大于临界值时，启动该一或多个马达中的一或多个。
16.如权利要求15所述的无人机，其特征在于，该动作参数包括由该动作传感器决定的该无人机抵抗重力的往上加速度，并且该临界值包括加速度临界，并且该处理器设置成执行该指令，以使该无人机通过以下启动该一或多个马达：
当该往上加速度大于该加速度临界时，启动该一或多个马达中的一或多个。
17.如权利要求15所述的无人机，其特征在于，该动作参数包括由该动作传感器决定的速度，该临界值包括速度临界，并且该处理器设置成执行该指令，以使该无人机通过以下启动该一或多个马达：
当该速度大于该速度临界时，启动该一或多个马达中的一或多个。
18.如权利要求17所述的无人机，其特征在于，该速度对应于由于重力而往下的速度垂直分量，这由该动作传感器决定。
19.如权利要求15所述的无人机，其特征在于，该动作传感器进一步设置成决定该无人机的滚转角和俯仰角，并且该处理器进一步设置成执行该指令以使该无人机：
获得由该无人机决定的该滚转角和该俯仰角；以及
根据该滚转角和该俯仰角控制一或多个马达，以在启动该一或多个马达之后稳定该无人机的姿态。
20.如权利要求15所述的无人机，其特征在于，进一步包括：
高度传感器，其设置成决定该无人机的目前高度；
其中该存储器进一步设置成储存该无人机的预定飞行高度，并且该处理器进一步设置成执行该指令以使该无人机：
决定该存储器内储存的该预定飞行高度；以及
控制该一或多个马达，将该目前高度调整为该预定飞行高度，以在启动该一或多个马达之后悬停该无人机。
21.如权利要求15所述的无人机，其特征在于，进一步包括：
全球定位系统(GPS)传感器，其设置成记录该无人机的起飞位置，并决定该无人机的目前位置；
其中该处理器进一步设置成执行该指令以：
当该动作参数大于该临界值时，决定由该全球定位系统(GPS)传感器记录的该起飞位置；以及
控制该一或多个马达，以根据该目前位置将该无人机移动到该起飞位置。
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