CN114020020A - 一种无人机系统控制方法、装置和遥控器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无人机系统控制方法、装置和遥控器。其中无人机系统控制方法包括：主遥控器根据接收到的用户输入操作确定无人机系统的控制策略；当主遥控器执行第一控制策略时，主遥控器将第一指令发送给无人机；当主遥控器执行第二控制策略时，主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并将第二指令发送给无人机；其中，第一指令是由主遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令，第二指令是由从遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令。本申请的技术方案可以有效缩短应对突发事件时教练获得无人机操控权的时间，降低无人机飞行教学过程中飞行事故的发生。

Description

一种无人机系统控制方法、装置和遥控器

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机系统控制方法、装置和遥控器。

背景技术

近几年无人机的发展较快，由于无人机具有成本相对低、无人员伤亡风险、机动性能好、使用方便等优势，无人机在航空拍摄、地质勘测、高压输电线路巡视等领域有极为广阔的应用前景。因此，有对无人机飞手进行飞行教学的需求。

传统无人机教学通常是由教练带领学员进行无人机飞行教学，教练站在学员身边教导学员飞行操作的同时兼顾预防学员飞行失控发生飞行事故。但是在传统飞行教学模式中，一个无人机只有一个遥控器，在学员出现操作错误或发生飞行失控等情况下，学员需要将遥控器交给教练，存在一定的交接时间，如果情况紧急很容易发生飞行事故。

针对单遥控器的无人机控制，相关技术方案中提出无人机的双遥控器控制，但该技术方案中主从遥控器都需要与无人机进行无线连接，这就需要在无人机上额外布置与主从遥控器对应的接收机，无人机的成本较大。

发明内容

本申请实施例提供了一种无人机系统控制方法、装置和遥控器，在不增加无人机硬件成本的前提下，有效缩短应对突发事件时教练获得无人机操控权的时间，降低无人机飞行教学过程中飞行事故的发生。

本申请实施例采用下述技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种无人机系统控制方法，包括：主遥控器根据接收到的用户输入操作确定无人机系统的控制策略，所述控制策略包括第一控制策略和第二控制策略；当主遥控器执行第一控制策略时，主遥控器将第一指令发送给无人机；当主遥控器执行第二控制策略时，主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并将第二指令发送给无人机；其中，第一指令是由主遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令，第二指令是由从遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令。

在一些实施例中，当主遥控器执行第二控制策略时，主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并将第二指令发送给无人机，包括：主遥控器解析第二指令，判断第二指令是否为从遥控器权限内的控制指令，若是，则主遥控器将第二指令发送给无人机，若否，主遥控器不将第二指令发送给无人机。

在一些实施例中，当主遥控器执行第一控制策略时，主遥控器将第一指令发送给无人机，包括：主遥控器不接收从遥控器发送的第二指令；或者，主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，主遥控器对待发送给无人机的飞行控制指令进行识别，若识别出待发送的飞行控制指令不为第一指令，则丢弃该待发送的飞行控制指令。

在一些实施例中，通过下述步骤确定主遥控器和从遥控器：遥控器识别与无人机之间的无线连接状态，若遥控器识别到与无人机处于无线连接状态，该遥控器确定其自身为主遥控器，若遥控器识别到与无人机未进行无线连接，该遥控器确定其自身为从遥控器。

在一些实施例中，在遥控器识别与无人机之间的无线连接状态之前，还包括：若遥控器识别到与其他遥控器建立数据连接，则该遥控器开始识别与无人机之间的无线连接状态。

在一些实施例中，无人机系统控制方法还包括：主遥控器监测主遥控器与从遥控器之间的连接状态，在判断两者断开连接时，主遥控器执行第一控制策略。

在一些实施例中，若遥控器识别到其与其他遥控器建立数据连接，还包括：遥控器通过预设方式提示连接成功，其中预设方式包括震动、声音、灯光中的一种或多种。

在一些实施例中，用户输入操作包括对一个物理开关的操作，或对多个物理开关的组合操作。

第二方面，本申请实施例还提供一种无人机系统控制装置，包括：策略确定单元，用于主遥控器根据接收到的用户输入操作确定无人机系统的控制策略，所述控制策略包括第一控制策略和第二控制策略；系统控制单元，用于当主遥控器执行第一控制策略时，控制主遥控器将第一指令发送给无人机；当主遥控器执行第二控制策略时，控制主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并将第二指令发送给无人机；其中，第一指令是由主遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令，第二指令是由从遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令。

第三方面，本申请实施例还提供一种遥控器，包括：无人机系统控制装置，还包括：第一连接模块，用于与无人机进行无线连接；第二连接模块，用于与其他遥控器进行有线连接或无线连接；策略切换模块，用于接收对无人机系统的控制策略进行切换的用户输入操作。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：通过主遥控器确定无人机系统的控制策略，这样在利用主从遥控器对无人机进行飞行控制时，教练可以通过主遥控器自由分配对无人机的控制权，在紧急情况下教练可以快速接管无人机，降低无人机飞行教学过程中飞行事故的发生概率。且本实施例是由主遥控器负责与无人机进行数据交换，因此本实施例的控制方法可以适用具有无线通信芯片的无人机系统，不需要改动无人机的硬件部署，在保证成本的情况下提高了实用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一个实施例中示出的一种无人机系统控制方法的流程示意图；

图2为本申请一个实施例中示出的一种无人机系统示意图；

图3为本申请一个实施例中示出的一种无人机系统控制装置的结构示意图；

图4为本申请一个实施例中示出的一种遥控器的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请实施例还提供一种无人机系统控制方法，在不增加无人机硬件成本的前提下，以解决在无人机飞行教学中教练无法在紧急情况下快速接管无人机的问题。

本实施例的控制方法可以应用于无人机系统的多点控制领域，本实施例以多点控制领域中飞行教学场景为例进行说明，本实施例也同样适用于其他场景，例如接力控制等场景。

图1为本申请一个实施例中示出的一种无人机系统控制方法的流程示意图，如图1所示，至少包括下述步骤S110～步骤S130：

步骤S110，主遥控器根据接收到的用户输入操作确定无人机系统的控制策略，控制策略包括第一控制策略和第二控制策略。

本实施例的无人机系统包括无人机、主遥控器和从遥控器。

可以理解的是：无人机系统中的无人机可以为单台无人机设备，也可以是由多台无人机设备组合形成的无人机阵列。主遥控器和从遥控器为相同规格的遥控器，两者之间基于相同的协议进行数据通信。其中，从遥控器可以为一个或多个。

步骤S120，当主遥控器执行第一控制策略时，主遥控器将第一指令发送给无人机。

步骤S130，当主遥控器执行第二控制策略时，主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并将第二指令发送给无人机。

其中，第一指令是由主遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令，第二指令是由从遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令。

本实施例中，主遥控器在执行第一控制策略时，不会将从遥控器发送的第二指令发送给无人机，主遥控器在执行第二控制策略时，不会将主遥控器生成的第一指令发送给无人机，保证无人机在任何时间，只有一个遥控器可以对无人机进行飞行控制，提高安全性。

可见，图1所示的方法，通过主遥控器确定无人机系统的控制策略，这样在利用主从遥控器对无人机进行飞行控制时，教练可以通过主遥控器自由分配对无人机的控制权，在紧急情况下教练可以快速接管无人机，降低无人机飞行教学过程中飞行事故的发生概率。且本实施例是由主遥控器负责与无人机进行数据交换，因此本实施例的控制方法可以适用具有无线通信芯片的无人机系统，不需要改动无人机的硬件部署，在保证成本的情况下提高了实用性。

在一些实施例中，通过下述步骤确定主遥控器和从遥控器：

遥控器识别与无人机之间的无线连接状态，若遥控器识别到其与无人机处于无线连接状态，该遥控器确定其自身为主遥控器，若遥控器识别到其与无人机未进行无线连接，该遥控器确定其自身为从遥控器。

本实施例中，遥控器是基于一定的触发事件来识别遥控器的主从地位，若遥控器A识别到其遥控器A与其他遥控器，例如遥控器B建立数据连接，则该遥控器A开始识别其与无人机之间的无线连接状态，进而确定主遥控器和从遥控器。

举例来说，当两个遥控器通过有线方式成功建立数据连接时，如图2所示，当信号线分别插入两个遥控器的数据接口中时，则表示两个遥控器之间成功建立数据连接，此时两个遥控器由独立控制模式进入到联合控制模式。

应当理解的是：图2示例性示出主遥控器202和一个从遥控器203的有线连接模型，主遥控器202与无人机201无线连接。实际应用中，主遥控器202也可以和多个从遥控器203进行有线连接，在进行有线连接时，可以复用遥控器上的音频接口作为信号线204的数据接口，简化遥控器硬件结构。当然，主遥控器202也可以和一个或多个从遥控器203进行无线连接，此时需要在遥控器中设置无线通信模块。本领域技术人员可以根据应用需求合理设置主从遥控器之间的连接方式。

在实际应用中，若遥控器识别到与其他遥控器建立数据连接，遥控器通过预设方式提示连接成功，其中预设方式包括震动、声音、灯光中的一种或多种。例如当图2所示的信号线204分别插入主遥控器202和从遥控器203的数据接口中时，表示两个遥控器连接成功，此时主遥控器202和从遥控器203控制各自的马达震动，提示主遥控器202和从遥控器203连接成功，便于教练与学生对无人机进行飞行教学。

在一些实施例中，当主遥控器确定无人机系统的控制策略时，主遥控器接收到的用户输入操作包括对一个物理开关的操作，或对多个物理开关的组合操作。

其中对一个物理开关的操作，包括对遥控器基础开关的特定操作，例如对遥控器的开机开关进行长按操作；也包括对特定开关的操作，例如对遥控器上新增设的策略切换开关进行拨动操作。对多个物理开关的组合操作包括对遥控器多个基础开关的组合操作。在实际应用中，可以根据需求合理设置。

以无人机系统在飞行教学场景为例，遥控器上新增设了策略切换开关，以便于教练快速切换控制策略。当教练拨动主遥控器上的策略切换开关并使策略切换开关处于第一状态时，主遥控器执行第一控制策略，当教练拨动主遥控器上的策略切换开关并使策略切换开关处于第二状态时，主遥控器执行第二控制策略。当主遥控器执行第一控制策略时，从遥控器可以处于下线状态，此时从遥控器对无人机的飞行控制权被收回。当主遥控器执行第二控制策略时，从遥控器可以处于上线状态，此时从遥控器获得对无人机的飞行控制权。

在一些实施例中，当主遥控器执行第二控制策略时，主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并将第二指令发送给无人机，包括：

主遥控器解析第二指令，判断第二指令是否为从遥控器权限内的控制指令，若是，则主遥控器将第二指令发送给无人机，若否，主遥控器不将第二指令发送给无人机。

本实施例中，主遥控器对从遥控器发送的第二指令进行过滤，只将从遥控器权限内的第二指令发送给无人机，避免从遥控器对无人机进行错误控制。

需要说明的是，本申请实施例中的主遥控器还监测主遥控器与从遥控器之间的连接状态，在判断两者断开连接时，主遥控器执行第一控制策略。其中，主遥控器可以向从遥控器发送探测信号，若在一定时间内没有接收到从遥控器返回的探测响应信号，判断主遥控器与从遥控器断开连接；或者，主遥控器在预设时间内(例如超过5分钟)未接收到从遥控器发送的信号，判断主遥控器与从遥控器断开连接。实际应用中，可以合理设置判断策略来判断主遥控器和从遥控器之间的数据连接状态。

当然，实际应用中，无人机监测无人机与主遥控器之间的无线连接状态，在判断与主遥控器断开连接时，控制无人机自行降落。

本申请实施例还提供一种无人机系统控制装置，用于实现如上任一实施例中的无人机系统控制方法。

图3为本申请一个实施例中示出的一种无人机系统控制装置的结构示意图，如图3所示，本申请实施例中的装置300包括：

策略确定单元310，用于主遥控器根据接收到的用户输入操作确定无人机系统的控制策略，所述控制策略包括第一控制策略和第二控制策略；

系统控制单元320，用于当主遥控器执行第一控制策略时，控制主遥控器将第一指令发送给无人机；当主遥控器执行第二控制策略时，控制主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并将第二指令发送给无人机；

其中，第一指令是由主遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令，第二指令是由从遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令。

在一些实施例中，系统控制单元320，还用于控制主遥控器解析第二指令，判断第二指令是否为从遥控器权限内的控制指令，若是，则控制主遥控器将第二指令发送给无人机，若否，控制主遥控器不将第二指令发送给无人机。

在一些实施例中，系统控制单元320，还用于控制主遥控器不接收来自从遥控器的第二指令；或者，控制主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并控制主遥控器对待发送给无人机的飞行控制指令进行识别，若识别出待发送的飞行控制指令不为第一指令，则丢弃该待发送的飞行控制指令。

在一些实施例中，系统控制单元320，还用于控制遥控器识别与无人机之间的无线连接状态，若遥控器识别到其与无人机处于无线连接状态，确定该遥控器为主遥控器，若遥控器识别到其与无人机未进行无线连接，确定该遥控器为从遥控器。

在一些实施例中，系统控制单元320，具体是用于在遥控器识别到与其他遥控器建立数据连接时，控制该遥控器识别与无人机之间的无线连接状态。

在一些实施例中，系统控制单元320，还用于控制主遥控器监测主遥控器与从遥控器之间的连接状态，在判断两者断开连接时，控制主遥控器执行第一控制策略。

在一些实施例中，系统控制单元320，还用于在遥控器识别到与其他遥控器建立数据连接时，控制遥控器通过预设方式提示连接成功，其中预设方式包括震动、声音、灯光中的一种或多种。

在一些实施例中，所述用户输入操作包括对一个物理开关的操作，或对多个物理开关的组合操作。

图4为本申请一个实施例中示出的一种遥控器的结构示意图，如图4所示，本申请实施例中的遥控器包括：上述实施例中的无人机系统控制装置，还包括：

第一连接模块，用于与无人机进行无线连接；

第二连接模块，用于与其他遥控器进行有线连接或无线连接；

策略切换模块，用于接收对无人机系统的控制策略进行切换的用户输入操作。

本实施例中第一连接模块采用Wifi、4G、5G等通信技术与无人机进行配对连接。第二连接模块可以采用有线或无线的方式与其他遥控器进行数据连接；实际应用中，可以根据应用需求合理选择，例如在要求较高安全性、较快控制效率的场景中，基于有线连接模式设计第二连接模块。策略切换模块可以是接收特定的用户输入操作并作出响应的虚拟模块，也可以是物理开关。

针对无人机飞行教学场景，本申请的一个实施例中提供一种飞行教学遥控器，该飞行教学遥控器包括Wifi芯片、数据接口、策略切换开关和CPU，其中策略切换开关按照结构来说，可以是微动开关，船型开关，钮子开关，拨动开关，按钮开关，按键开关等。

该飞行教学遥控器通过Wifi芯片与无人机进行配对连接，通过数据接口和信号线与从遥控器进行连接，通过策略切换开关接收用户输入操作，并生成策略确定指令发送给CPU，由CPU根据策略确定指令确定主遥控器对无人机系统的控制策略。

可以理解的是，本实施例中的遥控器还包括其他业务所需的硬件，例如包括操纵杆、显示屏、开机开关等，本领域技术人员应根据需求合理设置。

本申请实施例中的遥控器至少具有以下优势：

(1)遥控器具有独立控制模式和联合控制模式，在进入联合控制模式后，确定主从关系，利用主遥控器分配无人机系统的控制权，当教练控制主遥控器，学员控制从遥控器时，教练在紧急情况可快速接管无人机，提高教学安全。

(2)通过第二连接模块与其他无人机遥控器进行数据连接，并在两个无人机遥控器建立数据连接之后，两个无人机遥控器自动进入联合控制模式，无需额外设置模式切换开关，精简遥控器的硬件结构，降低成本。

(3)优选基于有线方式设计第二连接模块，通过有线方式与其他无人机遥控器进行数据连接，提高信号传输的可靠性和速度，并设置信号线为多功能线，例如集成信号传输、音频传输等功能，进一步精简遥控器的部件，降低成本。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机系统控制方法，其特征在于，包括：

主遥控器根据接收到的用户输入操作确定无人机系统的控制策略，所述控制策略包括第一控制策略和第二控制策略；

当主遥控器执行第一控制策略时，主遥控器将第一指令发送给无人机；

当主遥控器执行第二控制策略时，主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并将第二指令发送给无人机；

其中，第一指令是由主遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令，第二指令是由从遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当主遥控器执行第二控制策略时，主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并将第二指令发送给无人机，包括：

主遥控器解析第二指令，判断第二指令是否为从遥控器权限内的控制指令，若是，则主遥控器将第二指令发送给无人机，若否，主遥控器不将第二指令发送给无人机。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当主遥控器执行第一控制策略时，主遥控器将第一指令发送给无人机，包括：

主遥控器不接收从遥控器发送的第二指令；

或者，主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，主遥控器对待发送给无人机的飞行控制指令进行识别，若识别出待发送的飞行控制指令不为第一指令，则丢弃该待发送的飞行控制指令。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下述步骤确定主遥控器和从遥控器：

遥控器识别与无人机之间的无线连接状态，若遥控器识别到与无人机处于无线连接状态，该遥控器确定其自身为主遥控器，若遥控器识别到与无人机未进行无线连接，该遥控器确定其自身为从遥控器。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在遥控器识别与无人机之间的无线连接状态之前，还包括：

若遥控器识别到与其他遥控器建立数据连接，则该遥控器开始识别与无人机之间的无线连接状态。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

主遥控器监测主遥控器与从遥控器之间的连接状态，在判断两者断开连接时，主遥控器执行第一控制策略。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，若遥控器识别到其与其他遥控器建立数据连接，还包括：

遥控器通过预设方式提示连接成功，其中预设方式包括震动、声音、灯光中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户输入操作包括对一个物理开关的操作，或对多个物理开关的组合操作。

9.一种无人机系统控制装置，其特征在于，包括：

策略确定单元，用于主遥控器根据接收到的用户输入操作确定无人机系统的控制策略，所述控制策略包括第一控制策略和第二控制策略；

系统控制单元，用于当主遥控器执行第一控制策略时，控制主遥控器将第一指令发送给无人机；当主遥控器执行第二控制策略时，控制主遥控器接收从遥控器发送的第二指令，并将第二指令发送给无人机；

其中，第一指令是由主遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令，第二指令是由从遥控器根据接收到的用户输入操作生成的无人机飞行控制指令。

10.一种遥控器，其特征在于，包括：如权利要求9所述的无人机系统控制装置，还包括：

第一连接模块，用于与无人机进行无线连接；

第二连接模块，用于与其他遥控器进行有线连接或无线连接；

策略切换模块，用于接收对无人机系统的控制策略进行切换的用户输入操作。

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