CN205608526U - 一种无人飞行器及无人飞行器控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人飞行器，机架结构、旋翼、用于发送无线信号的无线通信模块、用于对飞行控制指令进行分组的飞行控制器；机架结构，包括中控部分以及支架部分，支架部分包含了以中控部分为中心的多条悬臂；旋翼，设置于悬臂上，并与悬臂上的电机固定连接；无线通信模块以及飞行控制器设置于所述中控部分中，无线通信模块与所述飞行控制器连接。无线通信模块与至少两个控制端通信。进而无人飞行器可以通过至少两个控制端进行控制，使得控制更加简便，并且也提升了无人飞行器航行的安全性。

Description

一种无人飞行器及无人飞行器控制装置

技术领域

本申请涉及无人飞行器技术领域，尤其涉及一种无人飞行器及无人飞行器控制装置。

背景技术

以多旋翼式无人飞行器为代表的小微型无人飞行器开始变得越来越普及，这种飞行器的操控与地面设备不同，由于增加了在空间上的新的维度，所以需要操控的因素更多，并且由于人机是分离的，所以控制起来的需要控制人员具有较强的空间想象能力。种种因素，造成了无人飞行器应用铺开的障碍，现在对于熟练的无人飞行器的飞手的需求呈井喷态势，核心原因还在于无人飞行器的控制太难。所以如果能够有效的降低无人飞行器的控制难度，同时还能提升完成复杂飞行任务的能力，存在较大需求。

另外，基于上述类似的原理，本身无人飞行器的控制就很难，加上还要同时对无人飞行器上的搭载设备，如航拍设别、计量设备，进行额外控制的话，那就进一步增加了无人飞行器的控制难度。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种无人飞行器及无人飞行器控制装置，用以解决现有技术中无人飞行器控制难度较大的问题。

其具体的技术方案如下：

一种无人飞行器，所述方法包括：机架结构、旋翼、用于发送无线信号的无线通信模块、用于对飞行控制指令进行分组的飞行控制器，其中，

所述机架结构，包括中控部分以及支架部分，所述支架部分包含了以所述中控部分为中心的多条悬臂；

所述旋翼，设置于所述悬臂上，并与所述悬臂上的电机固定连接；

所述无线通信模块以及所述飞行控制器设置于所述中控部分中，所述无线通信模块与所述飞行控制器连接。

可选的，所述无线通信模块包括：

通信天线，设置于所述中控部分的外表面；

通信芯片，设置于所述中控部分内，所述通信芯片与所述通信天线连接。

可选的，所述飞行控制器包括：

飞行控制芯片，设置于所述中控部分内，并与所述通信芯片连接；

指令生成芯片，设置于所述中控部分内，并与所述飞行控制芯片连接。

可选的，所述飞行控制器还包括:

信令分析芯片，所述信令分析芯片设置于所述中控部分内，所述信令分析芯片与所述飞行控制器连接。

可选的，所述无人飞行器还包括：

速度传感器，设置于所述中控部分内，与所述飞行控制器连接。

可选的，所述无人飞行器还包括：

存储器，设置于所述中控部分内，所述存储器与所述飞行控制器连接，并向所述飞行控制器输出已存储的控制指令组。

可选的，所述无人飞行器还包括：

电源，分别与所述无线通信模块、所述飞行控制器、所述信令分析芯片、所述指令计时器、所述预警芯片、所述航行轨迹检测器、所述计数器连接。

一种无人飞行器控制装置，所述无人飞行器控制装置至少包括第一控制端以及第二控制端，其中，

所述第一控制端与无人飞行器的无线通信模块建立无线通信连接；

所述第二控制端与无人飞行器的无线通信模块建立无线通信连接。

可选的，所述第一控制端包括：天线，固定设置于所述第一控制端外表面，控制杆，活动连接在所述第一控制端上，显示器，设置于所述第一控制端上；所述第二控制端包括天线，固定设置于所述第二控制端外表面，控制杆，活动连接在所述第二控制端上，显示器，设置于所述第二控制端。

可选的，所述装置还包括：

第三控制端，所述第三控制端与所述无人飞行器的无线通信模块建立无线通信连接，所述第三控制端包括天线、控制杆、显示器，所述天线设置于所述第三控制端外表面，所述控制杆与所述第三控制端中的传感芯片连接，所述显示器与所述第三控制端中的处理芯片连接。

在本实用新型方案中，无人飞行器可以将所有飞行控制指令按照预设条件进行分组，并将一个控制指令组分配至一个控制端，也就是说，无人飞行器的控制指令被分成不同的组，然后将每一个组分配给一个控制端，从而一个无人飞行器可以由多个控制端来控制，进而可以使得无人飞行器控制更加简便，并且也提升了无人飞行器航行的安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中一种无人飞行器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中一种无人飞行器的控制装置与无人飞行器通信示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例中提供了一种无人飞行器，该无人飞行器将所有飞行控制指令按照预设条件进行分组，并将一个控制指令组分配至一个控制端，也就是说，无人飞行器的控制指令被分成不同的组，然后将每一个组分配给一个控制端，从而一个无人飞行器可以由多个控制端来控制，进而可以使得无人飞行器控制更加简便，并且也提升了无人飞行器航行的安全性。

下面通过附图以及具体实施例对本实用新型技术方案做详细的说明，应当理解，本实用新型实施例以及实施例中的具体技术特征只是对本实用新型技术方案的说明，而不是限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的具体技术特征可以相互组合。

如图1所示为本实用新型实施例中一种无人飞行器的结构示意图，该无人飞行器包括：机架结构101、旋翼102、用于发送无线信号的无线通信模块103、用于对飞行控制指令进行分组的飞行控制器104，其中，

所述机架结构101，包括中控部分101a以及支架部分101b，所述支架部分101b包含了以所述中控部分101a为中心的多条悬臂；

所述旋翼102，设置于所述悬臂上，并与所述悬臂上的电机固定连接；

所述无线通信模块103以及所述飞行控制器104设置于所述中控部分101a中，所述无线通信模块103与所述飞行控制器104连接。

进一步，该无线通信模块103包括：

通信天线，设置于所述中控部分101a的外表面；

通信芯片，设置于所述中控部分101a内，所述通信芯片与所述通信天线连接。

进一步，该飞行控制器104包括：

飞行控制芯片，设置于所述中控部分101a内，并与所述通信芯片连接；

指令生成芯片，设置于所述中控部分101a内，并与所述飞行控制芯片连接。

进一步，该飞行控制器104还包括：

信令分析芯片，所述信令分析芯片设置于所述中控部分内，所述信令分析芯片与所述飞行控制器连接。

进一步，该无人飞行器还包括：

存储器，设置于所述中控部分101a内，所述存储器与所述飞行控制器104连接，并向所述飞行控制器104输出已存储的控制指令组。

下面对上述的无人飞行器的工作原理进行详细的说明：

本实用新型实施例中，飞行控制器104中飞行控制芯片可以将无人飞行器的控制指令划分成不同的控制指令组，然后将控制指令组通过无线通信模块103分配至不同的控制端。

比如说，将无人飞行器的升降指令以及左右转向指令划分成一个控制指令组，并将该控制指令组分配给控制端A，此时控制端A主要负责无人飞行器的升降以及左右转向；将无人飞行器的前后飞行指令以及左右横向飞行划分为一个控制指令组，并将该控制指令组分配给控制端B，此时控制端B主要负责无人飞行器的前后飞行以及左右横向飞行；将按照预设航行轨迹的开启或者关闭划分成一个控制指令组，并将该控制指令组分配给控制端C，此时控制端C主要负责无人飞行器按照预设航行轨迹飞行的开启或者是关闭；控制端D负责在预设轨迹控制程序中临时执行刹车、规避等紧急指令。其他的飞行控制指令可以按照不同的方式来划分。

如此，通过四个控制端协作完成的无人飞行器，四个不同控制端的操作者可以在不同的时间段，专注于处理自身的飞行任务，协作完成飞行任务。

控制端A以及控制端B协作，使得无人飞行器能够顺利的抵达预设轨迹任务的开始点，并且在预设任务完成之后能够控制无人飞行器返回任意待机点；控制端C在抵达任务点后，可根据任务点的环境以及当前需求，选择各种预设的轨迹任务，并关注任务完成情况，比如预设任务可以是环式环绕飞行，六角形环绕飞行等，在预设轨迹任务中，控制端C还可以随时停止或者恢复执行任务；控制端D则是专注于观察任务执行中的周围环境，当发现紧急情况时负责应急处理，比如周围临时有飞鸟侵入，可能发生撞击危险时的临时飞行指令应急处理。

进一步，在本实用新型实施例中，飞行控制芯片还可以根据飞行模式来对飞行控制指令进行划分。在执行过程中，首先确定无人飞行器的各个飞行模式，按照飞行模式，将飞行控制指令进行分组，指令生成芯片得到各个飞行模式下的所有控制指令组。

具体来讲，无人飞行器可以具有多种飞行模式，比如说手动飞行模式、自动飞行模式、自动返航飞行模式等等。针对不同的飞行模式下，飞行控制指令的类别以及数量是不相同的，那么就可以针对不同的飞行模式来划分飞行控制指令，从而得到控制指令组。这样使得无人飞行器在任何的飞行模式下都可以由多个控制端来实现飞行控制。并且可以就不同的飞行模式下，个性化的设置适于该飞行模式的飞行控制指令飞行方式，比如说，手动飞行模式可以根据飞行控制指令的难度来分配，自动飞行模式可以根据任务需求来分配。

进一步，在本实用新型实施例中，由于无人飞行器由多个控制端来进行控制，为了避免控制端对无人飞行器的控制冲突，所以在本实用新型实施例中对控制端的飞行控制指令响应可以是串行响应以及并行响应，具体如下：

串行响应方式：

无人飞行器通过无线通信模块103接收到控制端发送的飞行控制指令，并且当前无其他飞行控制指令要执行时，飞行控制器104将响应该飞行控制指令。在执行该飞行控制指令的过程中，将实时的检测该飞行控制指令是否执行完成，若该飞行控制指令执行完成时，指令生成芯片将生成释放指令，并通过无线通信模块103向各控制端下发释放指令。这样其他控制端就可以向该无人飞行器发送飞行控制指令。这样可以避免多个控制端的飞行控制指令产生冲突，从而导致无人飞行器飞行安全的问题。

这里需要说明是，该释放信令可以是无人飞行器生成，也可以是通过云端服务器生成，比如说，无人飞行器执行完一个飞行控制指令之后，该无人飞行器将向云端服务器发送一指示，从而云端服务器向对应的控制端下发释放指令。

进一步，在控制端中添加一个执行信令，该执行信令用于指示无人飞行器执行包含了该执行信令的飞行控制指令。该执行信令需要各个控制端获取，获取执行信令的控制端就可以将该执行信令添加到飞行控制指令中。

在接收到控制端发送的飞行的控制指令时，信令分析芯片解析飞行控制指令中是否存在执行信令，若是在该飞行控制指令中存在该执行信令时，该信令分析芯片将通知飞行控制器104执行该飞行控制指令；若是在该飞行控制指令中不存在执行信令时，则拒绝执行该该飞行控制指令，比如说，在飞行控制指令中添加一个判断字段，该执行信令可以使用0、1表征，0表征不出存在执行信令，1表征存在执行信令，通过这样的方式就可以判定飞行控制指令中是否存在执行信令。这样无人飞行器可以准确有序的响应每一条飞行控制指令，在实现多控制端控制飞行的情况下，保证无人飞行器操控上的安全性以及稳定性。

这里需要说明是，在本实用新型实施例中，该执行信令可以在无人飞行器中生成，并下发该执行信令，然后由各个控制端来获取该执行信令。当然，该执行性可以是无人飞行器告知云端服务器下发执行信令，从而由云端服务器的来下发执行信令。下发的执行信令可以是一个也可以是两个，在本实用新型实施例中不做限定，具体可以根据用户的需求以及应用场景来调整。

进一步，在本实用新型实施例中，还可以设置各个控制端的优先级，优先级的高低可以根据用户的需求或者是实际的使用场景来调整。无人飞行器接收到控制端发送的飞行控制指令，信令分析芯片获取飞行控制指令中的优先级，并按照优先级由高到低的顺序执行接收到的飞行控制指令。

比如说，在上述的实施例中，控制端D主要是负责紧急情况的处理，所以控制端D的优先级最高，其他控制端的优先级依次为B、A、C，因此，在接收到控制端D的飞行控制指令时，无人飞行器将立即执行控制端D的飞行控制指令，这样无人飞行器在紧急情况下，无人飞行器能够及时对控制端D的飞行控制指令进行响应，提升了无人飞行器的飞行安全。

并行响应方式：

在本实用新型实施例中，无人飞行器除了对控制端的飞行控制指令进行串行响应之外，还可以对飞行控制指令进行并行响应。也就是说，无人飞行器可以接收多个控制端发送的飞行控制指令，然后飞行控制器104并行响应多个飞行控制指令。

比如说，控制端A发送上升的飞行控制指令，此时控制端B发送了向前飞行的飞行控制指令，此时该无人飞行器将同时响应控制端A以及控制端B的飞行控制指令。这样使得无人飞行器可以快速响应多个飞行控制指令，提升了无人飞行器的可操控性。

另外，需要说明的是，在本实用新型实施例中，该无人飞行器会对接收到的控制指令进行冲突检测，也就是检测飞行控制指令之间是否存在冲突，若是，则无人飞行器将拒绝响应飞行控制指令；若否，则无人飞行将同时响应接收到的飞行控制指令。

进一步，在本实用新型实施例中，为了无人飞行器能够及时准确的响应各个控制端，在无人飞行器的计数器中设置了飞行控制指令的响应上限值。无人飞行器在接收到控制端的飞行控制指令之后，计数器判定当前接收到的飞行控制指令的总量是否超过预设上限值，若是无人飞行器当前接收到的飞行控制指令的总量已经超过预设上限值，则拒绝该飞行控制指令，若未超过预设上限值，则将该飞行控制指令放入缓存等待指令。

这里需要说明是，在本实用新型实施例中，串行响应与并行响应可以相互结合，比如说，在设置预设上限值的同时，还可以结合优先级，也就是说在数量未达到上限值时，飞行控制指令将按照优先级执行。这样可以更加准确的响应控制端发送的飞行控制指令，从而使得无人飞行器能够更加准确的响应控制端的飞行控制指令。

进一步，在本实用新型实施例中，为了保证无人飞行器的飞行安全，该无人飞行器的存储器中可以设置飞行参数对应的预设门限值。当该无人飞行器接收到控制端的飞行控制指令时，响应该飞行控制指令，飞行控制器104判定飞行控制指令对应的当前飞行参数是否达到预设门限值，若是，则拒绝响应飞行控制指令，若否，则继续响应飞行控制指令。

比如说，在无人飞行器中设置了飞行高度的上限值为50m，飞行高度的下限值为1m。若是接收到控制端上升的控制指令时，无人飞行器响应上升的飞行控制指令，并通过高度传感器实时的检测飞行高度上限值是否超过了50m，若是飞行高度已经达到了50m，高度传感器将告知飞行控制器104，飞行控制器104将拒绝响应该上升的飞行控制指令。同理，下限值为同样的判定方式。

当然，除了飞行高度进行限制之外，还可以在无人飞行器中设置飞行速度限制，比如说前后飞行速度限制在13m/s，上下飞行速度限制在5m/s以及2m/s。在限定在上述的飞行速度时，无人飞行器中的速度传感器检测到在某一个方向上的飞行速度达到限定值时，则该速度传感器将告知飞行控制器104无人飞行器将不再增加速度，这样可以保证无人飞行器的飞行安全。

另外，需要说明是，多个控制端除了控制无人飞行器之外，还可以将无人飞行器的上述的附属设备的控制指令进行组划分，比如说，无人飞行器上的摄像设备的控制指令可以划分为一个组，然后分配给一个控制端来控制，无人飞行器上的各种传感器的控制指令划分为一个组，然后分配给另一个控制端来控制，具体的实现方案在上述的实施例中以及说明，此处就不再赘述。

通过本实用新型实施例中所提供的无人飞行器，可以将飞行控制指令划分成不同的组，然后将每一个组分配给一个控制端，从而无人飞行器上的功能实现了模块化，无人飞行器可以由多个控制端来分别控制，进而可以使得无人飞行器控制更加简便，并且也提升了无人飞行器航行的安全性。

这里需要说明的是，上述实施例中只是举例说明了另个控制端来分别控制无人飞行器的方式，当然，在本实用新型实施例中不限定控制端的数量，可以多个控制端来控制无人飞行器，通过上述系统，无人飞行器可以通过多个控制端来进行控制，从而简化了无人飞行器的控制，并且通过多个控制端可以对无人飞行器进行更加精确的控制。

另外，本实用新型实施例中还提供了一种无人飞行器的控制装置，该控制装置与无人飞行器的系统结构如图2所示，该控制装置至少包括第一控制端201、第二控制端202，在图2中还包括无人飞行器203，该第一控制端201与无人飞行器203的无线通信模块建立无线通信连接，第二控制端202与无人飞行器203建立无线通信连接。

第一控制端201包括天线、控制杆、显示器，天线固定设置于第一控制端201外表面，控制杆活动连接在第一控制端201上，该控制杆用于控制无人飞行器的飞行方向，显示器，设置于第一控制端201上，该显示器用于显示无人飞行器的飞行参数和/或无人飞行器的摄像装置上拍摄到图像。

第二控制端202包括天线、控制杆、显示器，天线固定设置于第二控制端202外表面，控制杆活动连接在第二控制端202上，该控制杆用于控制无人飞行器的飞行方向，显示器，设置于第二控制端202上，该显示器用于显示无人飞行器的飞行参数和/或无人飞行器的摄像装置上拍摄到图像。

无人飞行器203会将飞行控制指令分成至少两个控制指令组，并分配给第一控制端201以及第二控制端202，这样第一控制端201以及第二控制端202可以分别对无人飞行器203进行控制。

当然，该控制装置还可以第三控制端，第三控制端的结构可以与第一控制端201的结构相同，第三控制端也将分配到控制指令组，该控制指令组中包含了无人飞行器203的部分飞行控制指令。

当然，该控制装置还可以包括第四控制端、第五控制端等等，此处不限定控制端的具体数量。当存在多个控制端时，飞行控制指令将按照功能、控制端数量进行飞行控制指令的划分，这样使得每个控制端可以的分别对应控制无人飞行器各种飞行功能，使得无人飞行器的控制更加简便。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器包括：机架结构、旋翼、用于发送无线信号的无线通信模块、用于对飞行控制指令进行分组的飞行控制器，其中，

所述机架结构，包括中控部分以及支架部分，所述支架部分包含了以所述中控部分为中心的多条悬臂；

所述旋翼，设置于所述悬臂上，并与所述悬臂上的电机固定连接；

所述无线通信模块以及所述飞行控制器设置于所述中控部分中，所述无线通信模块与所述飞行控制器连接。

2.如权利要求1所述无人飞行器，其特征在于，所述无线通信模块包括：

通信天线，设置于所述中控部分的外表面；

通信芯片，设置于所述中控部分内，所述通信芯片与所述通信天线连接。

3.如权利要求2所述的无人飞行器，其特征在于，所述飞行控制器包括：

飞行控制芯片，设置于所述中控部分内，并与所述通信芯片连接；

指令生成芯片，设置于所述中控部分内，并与所述飞行控制芯片连接。

4.如权利要求3所述的无人飞行器，其特征在于，所述飞行控制器还包括:

信令分析芯片，所述信令分析芯片设置于所述中控部分内，所述信令分析芯片与所述飞行控制器连接。

5.如权利要求1所述无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器还包括：

速度传感器，设置于所述中控部分内，与所述飞行控制器连接。

6.如权利要求1所述无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器还包括：

存储器，设置于所述中控部分内，所述存储器与所述飞行控制器连接，并向所述飞行控制器输出已存储的控制指令组。

7.一种无人飞行器控制装置，其特征在于，所述无人飞行器控制装置至少包括第一控制端以及第二控制端，其中，

所述第一控制端与无人飞行器的无线通信模块建立无线通信连接；

所述第二控制端与无人飞行器的无线通信模块建立无线通信连接。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一控制端包括：天线，固定设置于所述第一控制端外表面，控制杆，活动连接在所述第一控制端上，显示器，设置于所述第一控制端上；所述第二控制端包括天线，固定设置于所述第二控制端外表面，控制杆，活动连接在所述第二控制端上，显示器，设置于所述第二控制端。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三控制端，所述第三控制端与所述无人飞行器的无线通信模块建立无线通信连接，所述第三控制端包括天线、控制杆、显示器，所述天线设置于所述第三控制端外表面，所述控制杆与所述第三控制端中的传感芯片连接，所述显示器与所述第三控制端中的处理芯片连接。