CN205750552U - 一种无人飞行器操控设备和无人飞行器的操控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无人飞行器操控设备和无人飞行器的操控系统，该操控设备包括：操控按键、操控指令接收器、指令转换器和指令发送器，操控按键与所述操控指令接收器相连，操控指令接收器与指令转换器相连，指令转换器与指令发送器相连；操控指令接收器，用于接收操控者对操控按键执行的操控指令，根据操控指令获取操控按键的开关状态；指令转换器，用于将操控按键的开关状态转换成飞行指令；指令发送器，用于向无人飞行器发送所述飞行指令。通过设置操控按键，简化了无人飞行器的操作方式，操控更加准确且简单，能够最大限度的提供方便直观的控制辅助功能，简化操控难度，提高工作效率，减轻作业负担，同时避免了误操控的风险。

Description

一种无人飞行器操控设备和无人飞行器的操控系统

技术领域

本实用新型涉及航空航天设备技术领域，尤其涉及一种无人飞行器操控设备和无人飞行器的操控系统。

背景技术

无人飞行器是一种以无线电遥控或者自主控制飞行的不载人飞行器。从机体结构上来定义，无人飞行器包含：无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人固定翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机和涵道无人机等。

目前的无人飞行器操控方式普遍使用传统的遥控器或者地面站操控箱进行操控。它们需要操控人员拨动控制杆来发出遥控指令。而掌握控制杆的位置改变量和拨动速度改变量对应的无人飞行器的遥控结果，需要操控人员进行几个月甚至几年时间的培训和练习。这样的操控方法造成了无人飞行器的操控困难，限制了无人飞行器应用的发展。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种无人飞行器操控设备和无人飞行器的操控系统，降低了无人飞行器的操控难度，提高了无人飞行器操控的安全性。

第一方面，本实用新型提供了一种无人飞行器操控设备，包括：

操控按键、操控指令接收器、指令转换器和指令发送器，所述操控按键与所述操控指令接收器相连，所述操控指令接收器与所述指令转换器相连，所述指令转换器与所述指令发送器相连；

所述操控指令接收器，用于接收操控者对所述操控按键执行的操控指令，根据所述操控指令获取所述操控按键的开关状态；

所述指令转换器，用于将所述操控按键的开关状态转换成飞行指 令；

所述指令发送器，用于向所述无人飞行器发送所述飞行指令。

可选的，所述无人飞行器操控设备还包括信号接收器和显示器，所述信号接收器和所述显示器相连；

所述信号接收器，用于接收所述无人飞行器的运行位置图像以及无人飞行器的状态数据；

所述显示器，用于显示所述无人飞行器的运行位置图像以及无人飞行器的状态数据；。

可选的，所述操控按键为多个，沿所述无人飞行器的机体坐标系OXYZ中，OY轴的正方向为所述无人飞行器的机头方向，OX轴、OY轴和OZ轴三个轴相互垂直，以所述无人飞行器的重心为坐标系OXYZ的中心O，包括：水平向前飞行操控按键、水平向后飞行操控按键、水平向左飞行操控按键、水平向右飞行操控按键、竖直向上飞行操控按键、竖直向下飞行操控按键、沿OZ轴顺时针方向旋转操控按键和沿OZ轴逆时针方向旋转操控按键。

可选的，所述操控设备还包括速度输入框；

所述操控指令接收器，还用于接收操控者在所述速度输入框中输入的速度指令。

第二方面，本实用新型还提供了一种无人飞行器的操控系统，包括：无人飞行器导航控制设备、无线通信中继设备和如上述的无人飞行器操控设备，所述无人飞行器导航控制设备位于无人飞行器的机体上；

所述无人飞行器操控设备与所述无线通信中继设备通讯连接，所述无线通信中继设备与所述无人飞行器导航控制设备通讯连接。

可选的，所述无人飞行器导航控制设备上设置有数据传感器、图像传感器、导航控制微处理器和无线终端传输电台，所述数据传感器、图像传感器均与所述导航控制微处理器相连，所述图像传感器和所述导航控制微处理器均与所述无线终端传输电台相连。

可选的，所述无线通信中继设备包括无线数据传输电台和无线图像传输电台，所述无线数据传输电台和无线图像传输电台均与所述无线终端传输电台相连。

可选的，所述无线通信中继设备还包括供电器，所述供电器与所述无线数据传输电台和无线图像传输电台相连。

可选的，所述操控系统还包括与所述无线数据传输电台和无线图像传输电台分别连接的外置增益旋转天线。

可选的，所述无线通信中继设备和所述无人飞行器操控设备通过无线或蓝牙连接。

由上述技术方案可知，本实用新型提供一种无人飞行器操控设备和无人飞行器的操控系统，该无人飞行器操控设备通过设置操控按键，简化了无人飞行器的操作方式，相对于操控者通过遥控器操控，其操控更加准确且简单，能够最大限度的提供方便直观的控制辅助功能，简化操控难度，提高工作效率，减轻作业负担，同时避免了误操控的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的无人飞行器操控设备的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的无人飞行器机体坐标系和飞行指令的方向示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的无人飞行器的操控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型一实施例提供的一种无人飞行器操控设备的结构示意图，如图1所述，该无人飞行器操控设备包括：

操控按键1、操控指令接收器2、指令转换器3和指令发送器4，所述操控按键1与所述操控指令接收器2相连，所述操控指令接收器2与所述指令转换器3相连，所述指令转换器3与所述指令发送器4相连；

所述操控指令接收器2，用于接收操控者对所述操控按键执行的操控指令，根据所述操控指令获取所述操控按键的开关状态；

所述指令转换器3，用于将所述操控按键的开关状态转换成飞行指令；

所述指令发送器4，用于向所述无人飞行器发送所述飞行指令，以操控所述无人飞行器。

可理解的是，本实施例中的无人飞行器的操控是通过地面站无人飞行器操控设备进行操控的，该设备可以是笔记本电脑、平板电脑、智能手机或者游戏手柄等硬件设备，同时，提供给的多个操控按键或开关，它们仅有关闭状态0和开启状态1两个状态，分别代表停止某一种飞行或者执行某一种飞行。

举例来说，无人飞行器操控设备为平板电脑，在平板电脑上设置一些操控按键1，该操控按键可以是物理按钮或开关设备，也可以为运行在无人飞行器操控设备上安装的APP界面提供的虚拟设备等，操控者可以改变按键的状态。操控指令接收器2、指令转换器3和指令发送器4可以集成在无人飞行器操控设备中，本实施例中的操控按键1、操控指令接收器2、指令转换器3和指令发送器4均可以通过现有的硬件来实 现，本实施例不再进行一一举例说明。

本实施例中的开关状态包括关闭状态0和开启状态1两个状态，例如水平向左飞行的按键的开关状态为1状态，在操控者想停止该水平向左的飞行状态时，只需要更改水平向左飞行按键的开关状态为0状态，这时将改变的开关状态转换成飞行方向指令，无人飞行器在接收到该飞行方向指令后，会停止运动，并保持悬停状态；在另一个可实现的方式中，在水平向前飞行的按键的开关状态为0状态，在操控者想控制无人飞行器水平向前飞行时，只需要更改水平向前飞行的按键的开关状态为1状态，这时将改变的开关状态转换成飞行方向指令，无人飞行器在接收到该飞行方向指令后，会水平向前飞行。

本实施例中所述无人飞行器操控设备还包括图1中未示出的信号接收器和显示器，所述信号接收器和所述显示器相连；

所述信号接收器，用于接收所述无人飞行器的运行位置图像以及无人飞行器的状态数据；

所述显示器，用于显示所述无人飞行器的运行位置图像以及无人飞行器的状态数据。

通过上述信号接收器和所述显示器，方便了操控者了解当前无人飞行器的状态数据以及运行位置，使得操控者根据当前无人飞行器的状态数据以及运行位置操控相应的操控按键。

可理解的是，上述无人飞行器的状态数据可以为无人飞行器的位置、速度、加速度、高度、姿态角度、转动角速度等状态数据。

参考图2所述的无人飞行器的机体坐标系OXYZ，以所述无人飞行器的重心为坐标系OXYZ的中心O，OY轴的正方向为所述无人飞行器的机头方向，OX轴、OY轴和OZ轴三个轴相互垂直。上述操控按键为多个，包括：水平向前(沿OY轴正方向)飞行操控按键、水平向后(沿OY轴负方向)飞行操控按键、水平向左(沿OX轴负方向)飞行操控按键、水平向右(沿OX轴正方向)飞行操控按键、竖直向上(沿OZ轴正方向)飞行操控按键、竖直向下(沿OZ轴负方向)飞行操控按键、 绕OZ轴顺时针方向旋转操控按键和绕OZ轴逆时针方向旋转操控按键。

本实施例中无人飞行器的状态数据中的运行速度可以根据操控者定义的速度执行也可以预设运行速度，所述操控设备还包括速度输入框；

所述操控指令接收器，还用于接收操控者在所述速度输入框中输入的速度指令。可理解的是，若操控者未在输入框中输入速度指令时，则所述无人飞行器向所述飞行方向指令对应的方向以预设飞行速度飞行；相反的，若操控者在输入框中输入速度指令时，所述无人飞行器向所述飞行方向指令对应的方向以所述速度指令对应的目标飞行速度飞行，该速度指令可以理解为具体的速度值。

上述操控设备不仅简化了操控者的操控，同时还能够自定义飞行速度，当然，自定义的速度值不超过无人飞行器自身的所能承受的范围，该操控设备实现了对无人飞行器飞行的简便操控，降低了无人飞行器的操控难度，提高了无人飞行器的操控安全性。

图3示出了本实用新型实施例提供的一种无人飞行器的操控系统的结构示意图，如图3所示，该操控系统包括：无人飞行器导航控制设备5、无线通信中继设备6和如上述的无人飞行器操控设备7，所述无人飞行器导航控制设备位于无人飞行器的机体上；

所述无人飞行器操控设备7与所述无线通信中继设备6通讯连接，所述无线通信中继设6与所述无人飞行器导航控制设备5通讯连接。

下面对上述操控系统的具体结构进行详细说明。

所述无人飞行器导航控制设备5上设置有数据传感器51、图像传感器52、导航控制微处理器54和无线终端传输电台53，所述数据传感器51、图像传感器52均与所述导航控制微处理器54相连，所述图像传感器51和所述导航控制微处理器54均与所述无线终端传输电台53相连

所述无线通信中继设备6包括无线数据传输电台61和无线图像传输电台62，所述无线数据传输电台61和无线图像传输电台62均与所述无线终端传输电台53相连。

具体的，数据传感器51在无人飞行器飞行过程中实时的测量无人飞行器的状态数据，包括位置、速度、高度、加速度、转动角速度、航向等。导航控制微处理器54将数据传感器51和图像传感器52获取的数据进行预处理，并将处理后的数据(即无人飞行器操控设备能够识别的数据)通过无线终端传输电台53分别发送到无线数据传输电台61和无线图像传输电台62。无线数据传输电台61和无线图像传输电台62再将数据传送给无人飞行器操控设备7，无人飞行器操控设备7在接收到这些数据后，友好的显示出来以便于操控者操控无人飞行器；当操控者在无人飞行器操控设备上操控操控按键时，操控者对所述操控按键执行的操控指令转换成飞行指令，并通过无线通信中继设备6将飞行指令传送到无人飞行器导航控制设备5中，以控制无人飞行器。

所述无线通信中继设备6还包括供电器63，所述供电器63与所述无线数据传输电台61和无线图像传输电台62相连，用于为所述无线数据传输电台61和无线图像传输电台62供电，可以为锂电池(例如12V)、充电电池或者太阳能充电电池等，本实施例不对其进行限定。

当然，上述所述无线数据传输电台61和无线图像传输电台62也有一定的传输频段，例如，无线数据传输电台61的频段在433MHz、840MHz、900MHz、1.4GHz、2.4GHz或者5.8GHz，发射功率为150mW、500mW或者1W。无线图像传输电台62的信号频段在1.2GHz、2.4GHz或者5.8GHz，发射功率为200mW、500mW或者1W。所述操控系统还包括与所述无线数据传输电台和无线图像传输电台分别连接的外置增益旋转天线。

所述无线通信中继设备和所述无人飞行器操控设备通过无线或蓝牙连接，相对于现有技术中将无人飞行器操控设备与中继设备通过线连接，其无线通信中继设备与无人飞行器操控设备的布局更加灵活便捷。

上述系统中的无人飞行器操控设备取代了现有技术中的使用传统的遥控器或者地面站操控箱进行操控，降低了无人飞行器的操控难度， 提高了无人飞行器的操控安全性。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在于该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是互相排斥之处，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之 一都可以以任意的组合方式来使用。

本实用新型的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本实用新型实施例的一种浏览器终端的设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本实用新型还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本实用新型的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种无人飞行器操控设备，其特征在于，包括：

操控按键、操控指令接收器、指令转换器和指令发送器，所述操控按键与所述操控指令接收器相连，所述操控指令接收器与所述指令转换器相连，所述指令转换器与所述指令发送器相连；

所述操控指令接收器，用于接收操控者对所述操控按键执行的操控指令，根据所述操控指令获取所述操控按键的开关状态；

所述指令转换器，用于将所述操控按键的开关状态转换成飞行指令；

所述指令发送器，用于向无人飞行器发送所述飞行指令。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器操控设备，其特征在于，所述无人飞行器操控设备还包括信号接收器和显示器，所述信号接收器和所述显示器相连；

所述信号接收器，用于接收所述无人飞行器的运行位置图像以及无人飞行器的状态数据；

所述显示器，用于显示所述无人飞行器的运行位置图像以及运行无人飞行器的状态数据。

3.根据权利要求1所述的无人飞行器操控设备，其特征在于，所述操控按键为多个，沿所述无人飞行器的机体坐标系OXYZ中，OY轴的正方向为所述无人飞行器的机头方向，OX轴、OY轴和OZ轴三个轴相互垂直，以所述无人飞行器的重心为坐标系OXYZ的中心O，包括：水平向前飞行操控按键、水平向后飞行操控按键、水平向左飞行操控按键、水平向右飞行操控按键、竖直向上飞行操控按键、竖直向下飞行操控按键、沿OZ轴顺时针方向旋转操控按键和沿OZ轴逆时针方向旋转操控按键。

4.根据权利要求1所述的无人飞行器操控设备，其特征在于，所述操控设备还包括速度输入框；

所述操控指令接收器，还用于接收操控者在所述速度输入框中输入的速度指令。

5.一种无人飞行器的操控系统，其特征在于，包括：无人飞行器导航控制设备、无线通信中继设备和如权利要求1-4中任一项所述的无人飞行器操控设备，所述无人飞行器导航控制设备位于无人飞行器的机体上；

所述无人飞行器操控设备与所述无线通信中继设备通讯连接，所述无线通信中继设备与所述无人飞行器导航控制设备通讯连接。

6.根据权利要求5所述的操控系统，其特征在于，所述无人飞行器导航控制设备上设置有数据传感器、图像传感器、导航控制微处理器和无线终端传输电台，所述数据传感器、图像传感器均与所述导航控制微处理器相连，所述图像传感器和所述导航控制微处理器均与所述无线终端传输电台相连。

7.根据权利要求6所述的操控系统，其特征在于，所述无线通信中继设备包括无线数据传输电台和无线图像传输电台，所述无线数据传输电台和无线图像传输电台均与所述无线终端传输电台相连。

8.根据权利要求7所述的操控系统，其特征在于，所述无线通信中继设备还包括供电器，所述供电器与所述无线数据传输电台和无线图像传输电台相连。

9.根据权利要求7所述的操控系统，其特征在于，所述操控系统还包括与所述无线数据传输电台和无线图像传输电台分别连接的外置增益旋转天线。

10.根据权利要求5所述的操控系统，其特征在于，所述无线通信中继设备和所述无人飞行器操控设备通过无线或蓝牙连接。