JP6781255B2 - 無人航空機の制御方法および装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無人航空機の技術分野に関し、特に無人航空機の制御方法および装置に関する。
無人航空機技術の継続的な発展に伴って、無人航空機は植物保護分野、航空測量、航空写真撮影分野に広く応用され、無人航空機の制御は、通常、リモコンによってユーザの無人航空機に対する制御操作を取得し、対応する無人航空機の制御指示を生成し、そして、制御指示を無線信号伝送方式で無人航空機に送信して、無人航空機を、対応する動作を実行するように制御する。従来技術において、無人航空機のこのような制御方法は、無人航空機の制御者が優れた操作技術を持つことが要求され、普通のユーザが無人航空機を操縦することに適合しない。
本発明の実施例は、従来技術において、無人航空機の制御用の技術基準が高く、普通のユーザに広く適用されない問題を解決するように、無人航空機の制御方法を提供する。
第１態様では、本発明の実施例は、無人航空機の制御方法であって、
無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得することと、
前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成することと、
前記少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御することと、を含む方法を提供する。
第２態様では、本発明の実施例は、無人航空機の制御装置であって、
無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得する運動状態情報取得モジュールと、
前記運動状態情報取得モジュールで取得された運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成する制御指示生成モジュールと、
前記制御指示生成モジュールで生成された少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御する飛行制御モジュールと、を備える装置をさらに提供する。
このように、本発明の実施例に開示される無人航空機の制御方法によれば、無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得し、前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成し、そして、前記少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御することにより、従来技術において、無人航空機の制御用の技術基準が高く、普通のユーザに広く適用されない問題を解決する。ユーザが無人航空機に対して外力を加えた後、無人航空機は外力の作用によって運動し始め、本発明に開示される制御方法では、さらに無人航空機を、現在の運動傾向に応じた飛行動作を実行するように制御し、ユーザが複雑な制御技術を身につける必要がなく、無人航空機の制御の難しさを低減し、無人航空機の適用性がより高くなる。
本発明の実施例の技術案をより明瞭に説明するために、以下、本発明の実施例を説明するのに必要な図面を簡単に紹介し、以下で説明する図面は、本発明の一部の実施例に過ぎないのは、言うまでもなく、当業者にとって、創造的な労働なしに、これらの図面に基づいて他の図面をさらに取得することができる。
本発明の実施例１の無人航空機の制御方法のフローチャートである。 本発明の実施例２の無人航空機の制御方法のフローチャートである。 本発明の実施例３の無人航空機の制御装置の第１の構造模式図である。 本発明の実施例３の無人航空機の制御装置の第２の構造模式図である。 本発明の実施例３の無人航空機の制御装置の第３の構造模式図である。
以下、本発明の実施例の図面を結合して本発明の実施例における技術案を明瞭かつ完全に説明する。説明する実施例は本発明の実施例の一部に過ぎず、全部ではないのは、言うまでもない。当業者が本発明の実施例に基づいて、創造的な労働無しに得られた他の実施例も、全て本発明の保護範囲内に含まれる。
（実施例１）
図１に示すように、本発明の実施例において無人航空機の制御方法が開示され、ステップ１００〜ステップ１２０を含む。
ステップ１００：無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得する。
前記無人航空機の運動状態情報は、無人航空機の線加速度、角速度、角加速度のうちの少なくともいずれかを含む。前記ユーザによる外力は、ユーザが無人航空機に対してタッチ操作を実行する際に無人航空機に加わる力であり、例えば、ユーザが無人航空機を押したり引いたりする力、無人航空機を回転させる力、無人航空機を把持する力などがある。具体的に実施する際に、無人航空機の線加速度の方向は、ユーザによる外力の方向であり、空間における任意方向であってもよく、即ち、線加速度は、水平方向線加速度、垂直方向線加速度を含むが、これに限られない。取得された無人航空機の運動状態情報は、制御者が無人航空機に加わる外力の大きさ及び方向を反映する。例えば、ユーザが無人航空機を回転させる場合、無人航空機に加わる外力によって、無人航空機が空中停止状態から回動し始め、無人航空機に装着されるジャイロ等の角速度センサは、無人航空機が回転するリアルタイムの角速度及び／又は角加速度を取得する。ユーザが無人航空機をある方向へ押したり引いたりする場合、無人航空機は、ユーザが無人航空機に加わる押す力又は引く力の方向に沿って直線状に運動し、無人航空機に設けられる加速度センサは、無人航空機の水平方向線加速度及び垂直方向線加速度を取得する。ユーザが無人航空機をある方向へ押しながら無人航空機を回転させる場合、無人航空機に加わる外力によって、無人航空機は、空中停止状態から回動し始めるとともに、ユーザが無人航空機に加わる押す力の方向に沿って直線状に運動し、この場合、無人航空機に設けられる加速度センサは、無人航空機の水平方向線加速度、垂直方向線加速度を取得し、無人航空機に設けられるジャイロ等の角速度センサは、無人航空機が回転するリアルタイムの角速度及び／又は角加速度を取得する。そして、ユーザが無人航空機に加わる外力の大きさは、無人航空機の初期運動速度に直接影響を及ぼす。このように、ユーザが無人航空機に加わる外力の方向や大きさが異なると、無人航空機の運動状態が異なり、取得された無人航空機の運動状態情報も異なる。具体的に実施する際に、ユーザが無人航空機に外力を加えることによって無人航空機が運動し始めた後、取得された無人航空機の運動状態情報は、角速度及び角加速度のみを有する、水平方向線加速度のみを有する、垂直方向線加速度のみを有する、角速度及び角加速度と水平方向線加速度との両方を有する、角速度及び角加速度と垂直方向線加速度との両方を有する、水平方向線加速度及び垂直方向線加速度のみを有する、角速度及び角加速度と水平方向線加速度及び垂直方向線加速度との両方を有する、という場合が可能である。
無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動し始めた後、前記無人航空機の運動状態情報は、無人航空機の線速度をさらに含む。無人航空機の線速度の方向は、ユーザによる外力の方向であり、空間における任意方向であってもよく、即ち、線速度は、水平方向線速度、垂直方向線速度を含むが、これに限られない。
無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得することは、予め設定された周期に従って、無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報を取得することを含む。予め設定された周期は、通常、例えば３０ｍｓのようにとても短く設定されているため、予め設定された周期おきに無人航空機の運動状態情報を取得することは、無人航空機の運動状態情報をリアルタイムに取得するとみなされることになる。
ステップ１１０：前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成する。
取得された異なる運動状態情報に基づいて、異なる無人航空機制御指示を生成する。本発明の実施例で生成される無人航空機制御指示は、従来技術におけるすべての無人航空機用リモコンで生成される、無人航空機を制御する指示を含む。例えば、無人航空機を指定した位置に飛行するように制御する指示、無人航空機を指定した線速度で飛行するように制御する指示、無人航空機を指定した高さまで飛行するように制御する指示、無人航空機を指定した高さに空中停止するように制御する指示、無人航空機を指定した角速度で回転するように制御する指示、及び無人航空機を、ヘッドを指定した方向に止めるように制御する指示などがある。指定した位置は、空間における任意位置であり、ワールド座標系における座標で表すことができるし、無人航空機を座標原点とし、相対座標で表すこともできる。具体的に実施する際に、リアルタイムに取得された無人航空機の線加速度、線速度、角加速度及び角速度のうちの任意の１つ以上の変化傾向に応じて、無人航空機を制御する制御指示を生成することができる。例えば、無人航空機の水平方向線加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を初期位置に戻るように制御する指示を生成したり、角速度又は角加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を、ヘッドを止めるか、或いは回転するように制御する指示を生成したりする。
ステップ１２０：前記少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御する。
ユーザが無人航空機に加わる外力の方向及び大きさが異なるため、外力の作用によって、無人航空機に発生する運動傾向も異なることから、無人航空機の前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成することができる。上述したステップで生成された無人航空機制御指示により、無人航空機を、外力の作用によって対応する飛行動作、例えば空中停止、回転、上昇、下降、水平飛行、水平回転飛行等を実行するように制御することができる。前記少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御する具体的な実施形態は、従来技術を参照することができ、ここではその詳細を省略する。
本発明の実施例に開示される無人航空機の制御方法では、無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得し、前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成し、そして、前記少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御することにより、従来技術において、無人航空機の制御用の技術基準が高く、普通のユーザに広く適用されない問題を解決する。ユーザが無人航空機に対して外力を加えた後、無人航空機は外力の作用によって運動し始め、本発明に開示される制御方法では、さらに無人航空機を、現在の運動傾向に応じた飛行動作を実行するように制御し、ユーザが複雑な制御技術を身につける必要がなく、無人航空機の制御の難しさを低減し、無人航空機の適用性がより高くなる。
（実施例２）
図２に示すように、本発明の実施例において無人航空機の制御方法が開示され、ステップ２００〜ステップ２３０を含む。
ステップ２００：無人航空機の空中停止状態情報を取得する。
前記空中停止状態情報は、無人航空機の初期位置及びヘッド初期方向を含み、無人航空機の初期位置は、無人航空機の初期水平位置、初期高さを含む。前記初期水平位置及び初期高さによって無人航空機の唯一の初期水平位置を判定することができ、前記ヘッド初期方向は、無人航空機の空中停止時のヘッド方向である。
人による外力の作用が一切ない場合、無人航空機は空中停止状態にあり、即ち、無人航空機は、ヘッド方向が変わらないまま、指定した高さに停止し、初期水平位置に保たれる。具体的に実施する際に、無人航空機に設けられるＧＰＳ測位モジュール、カメラ、レーザーセンサ等の装置によって、無人航空機の現在位置、例えば、無人航空機の水平位置、高さ等の情報を取得することができ、さらに、無人航空機の運動中の線速度を測定することができる。また、無人航空機に設けられるジャイロ、磁力計、加速度計等によって、無人航空機の角速度、加速度を測定することができる。具体的に実施する際に、無人航空機の初期位置は、ＧＰＳ測位システムの座標で表すことができる。
無人航空機の空中停止状態情報を取得する具体的な実施形態は、従来技術を参照することができ、ここではその詳細を省略する。
ステップ２１０：無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得する。
前記無人航空機の運動状態情報は、無人航空機の線加速度、角速度のうちの少なくともいずれかを含む。具体的に実施する際に、無人航空機の線加速度の方向は、ユーザによる外力の方向であり、空間における任意方向であってもよい。無人航空機の線加速度は、直接、線加速度の値及び方向で表すことができるし、水平方向線加速度の値及び水平方向、垂直方向線加速度の値及び垂直方向で表すこともでき、さらに、空間座標系におけるＸ軸方向の線加速度の値、Ｙ軸方向の線加速度の値及びＺ軸方向の線加速度の値で表すこともできる。本発明では、線加速度の具体的な表示方式は限定されないが、具体的に実施する際に、本発明の場合、実例における線加速度は、如何なる方式で表される線加速度であってもよく、本実施例において、理解の便宜上、線加速度が水平方向線加速度及び垂直方向線加速度であることを例として、無人航空機の制御方法について詳しく説明する。取得された無人航空機の運動状態情報は、ユーザが無人航空機に加わる外力の大きさ及び方向を反映し、具体的に実施する際に、取得された無人航空機の運動状態情報の変化傾向に応じて、無人航空機の制御指示を生成する。
ユーザが無人航空機に加わる外力の方向及び大きさが異なるため、無人航空機の運動状態が異なり、取得された無人航空機の運動状態情報も異なる。具体的に実施する際に、制御者が無人航空機に外力を加えることによって無人航空機が運動し始めた後、取得された無人航空機の運動状態情報は、角速度のみを有する、水平方向線加速度のみを有する、垂直方向線加速度のみを有する、角速度と水平方向線加速度との両方を有する、角速度と垂直方向線加速度との両方を有する、水平方向線加速度及び垂直方向線加速度のみを有する、角速度と水平方向線加速度及び垂直方向線加速度との両方を有する、という場合が可能である。
具体的に実施する際に、無人航空機に装着されるジャイロによって無人航空機の角速度を取得することができ、無人航空機に装着される加速度センサによって無人航空機の加速度を取得することができる。無人航空機の線加速度は、水平方向線加速度及び垂直方向線加速度を含む。水平方向の線加速度は、水平面内の二次元の加速度の値を含み、具体的に実施する際に、制御の便宜上、取得された水平面内の二次元の加速度の値に基づいて、まとめて水平方向線加速度として生成されてもよい。生成される水平方向の線加速度は、加速度の値と加速度の方向の２つの属性を有する。
ステップ２２０：前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成する。
取得された異なる運動状態情報に基づいて、異なる無人航空機制御指示を生成する。本発明の実施例で生成される無人航空機制御指示は、従来技術におけるすべての無人航空機用リモコンで生成される、無人航空機を制御する指示を含む。以下、前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成する具体的な実施方法について詳しく説明する。本実施例において、取得された前記運動状態情報は、無人航空機の水平方向線加速度、垂直方向線加速度及び角速度のうちの１つ以上を含む。本発明の実施例では、前記運動状態情報を、直線運動と回転運動の２つの異なる方式に基づいてそれぞれ説明する。無人航空機が直線状に運動する際の運動状態情報は、線加速度、線速度を含み、無人航空機が回転運動する際の運動状態情報は、角速度、角加速度を含む。無人航空機が直線状に運動しながら回転運動する場合、無人航空機の運動状態情報は、線加速度、線速度、角加速度及び角速度を含む。具体的に実施する過程で、直線運動制御指示及び回転運動制御指示をそれぞれ生成することで、無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御することができる。理解の便宜上、以下、無人航空機の運動状態情報の分類について説明する。
タイプ１：無人航空機の運動状態情報は、線速度及び線加速度を含む。
前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成することは、リアルタイムに取得された線加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定することと、前記ユーザによる外力が干渉外力であれば、無人航空機を初期位置に戻るように制御する第１指示を生成することと、前記ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記リアルタイムに取得された線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成することと、を含む。
前記運動状態情報が前記無人航空機の水平方向線加速度であることを例として、リアルタイムに取得された線加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定することは、前記水平方向線加速度が第１加速度閾値に増加する第１時点と、前記水平方向線加速度がピーク値に増加した後、前記第１加速度閾値に減衰する第２時点との時間間隔が第１時間閾値よりも小さければ、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であると判定することと、前記水平方向線加速度が第１加速度閾値に増加する第１時点と、前記水平方向線加速度がピーク値に増加した後、前記第１加速度閾値に減衰する第２時点との時間間隔が第１時間閾値以上であれば、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力ではないと判定することと、を含む。
無人航空機が空中停止状態にある場合、無人航空機の水平方向線加速度はほぼ０である。ユーザが水平方向に沿って、空中停止状態にある無人航空機を押す場合、無人航空機は、水平方向の押す力の作用下に運動し始め、水平方向において比較的大きい加速度を取得し、水平方向線加速度が０から急速に増加し、外力を逃した後、水平方向線加速度が徐々に減衰する。具体的に実施する際に、無人航空機が外力の作用によって運動する過程で、無人航空機の水平方向線加速度をリアルタイムに取得する。まず、水平方向線加速度が第１加速度閾値に増加すると、その時点をＴ１と記する。無人航空機の水平方向線加速度が徐々に増加し、外力を逃すと、無人航空機の水平方向線加速度がピーク値に達するまで増加し、その後、減衰し始める。無人航空機の水平方向線加速度が前記第１加速度閾値に減衰すると、その時点をＴ２と記する。最後に、無人航空機の水平方向線加速度の変化傾向に応じて、無人航空機制御指示を生成する。例えば、Ｔ２−Ｔ１が第１時間閾値よりも小さい場合、この時の外力が干渉外力であると認められ、Ｔ２−Ｔ１が第１時間閾値以上である場合、この時の外力が干渉外力ではないと認められる。前記ユーザによる外力が干渉外力であれば、無人航空機を初期位置に戻るように制御する第１指示を生成し、即ち、前記無人航空機を初期水平位置に戻るように制御する指示を生成して、無人航空機を初期水平位置に戻るように制御する。前記ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記リアルタイムに取得された線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成し、例えば、無人航空機を、水平方向に沿って飛行するのを停止するように制御する指示を生成するか、無人航空機を現在の線速度で飛行するように制御する指示を生成する。水平方向線加速度の変化傾向の条件を設定することで、外力による干渉又は加速度の測定に起因する干渉及び誤差を効果的に除去することができる。具体的に実施する際に、無人航空機に設けられるＧＰＳ測位モジュール、カメラ、レーザーセンサ等の装置によって、無人航空機の運動中の線速度を測定することができる。無人航空機の現在の線速度を取得する具体的な方法は、従来技術を参照することができ、ここではその詳細を省略する。
前記運動状態情報が前記無人航空機の垂直方向線加速度であることを例として、リアルタイムに取得された線加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定することは、前記垂直方向線加速度が第２加速度閾値に増加する第３時点と、前記垂直方向線加速度がピーク値に増加した後、前記第２加速度閾値に減衰する第４時点との時間間隔が第２時間閾値よりも小さければ、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であると判定することと、前記垂直方向線加速度が第２加速度閾値に増加する第３時点と、前記垂直方向線加速度がピーク値に増加した後、前記第２加速度閾値に減衰する第４時点との時間間隔が第２時間閾値以上であれば、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力ではないと判定することと、を含む。本実施例において、前記無人航空機の垂直方向線加速度は、ユーザによる外力で発生する線加速度であり、重力加速度を含まない。具体的に実施する際に、無人航空機の加速度センサで測定された垂直方向線加速度が重力加速度を含んでいれば、垂直方向線加速度の方向に応じて、加速度センサで測定された垂直方向線加速度の値に対して重力加速度の値を加算するか、或いは減算することで、ユーザによる外力で発生する垂直方向線加速度の値を取得することができる。
無人航空機が空中停止状態にある場合、無人航空機の垂直方向線加速度は０であり、その理由は、無人航空機の飛行制御システムが無人航空機に対して、重力の大きさと等しく、反対方向の力を発生して、重力と相殺することにある。ユーザが垂直方向に沿って、空中停止状態にある無人航空機を押したり引いたりする場合、無人航空機は、垂直方向の押す力又は引く力の作用下に運動し始め、垂直方向において重力加速度以外の加速度を取得し、ユーザによる外力によって、垂直方向加速度が０から徐々に増加し、外力を逃した後、垂直方向加速度が徐々に減衰する。具体的に実施する際に、無人航空機が外力の作用によって運動する過程で、無人航空機の垂直方向線加速度をリアルタイムに取得する。まず、垂直方向線加速度が第２加速度閾値に増加すると、その時点をＴ３と記する。無人航空機の垂直方向線加速度が徐々に増加し、外力を逃すと、無人航空機の垂直方向線加速度が徐々にピーク値に達するまで増加し、その後、減衰し始める。無人航空機の垂直方向線加速度が前記第２加速度閾値に減衰すると、その時点をＴ４と記する。最後に、無人航空機の垂直方向線加速度の変化傾向に応じて、無人航空機制御指示を生成する。例えば、Ｔ４−Ｔ３が第２時間閾値よりも小さい場合、この時のユーザによる外力が干渉外力であると認められ、前記無人航空機を初期高さに戻るように制御する指示を生成して、無人航空機を初期高さに戻るように制御する。Ｔ４−Ｔ３が第２時間閾値以上である場合、この時のユーザによる外力が干渉外力ではないと認められる。前記ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記リアルタイムに取得された線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成し、例えば、無人航空機を、上昇又は下降を停止するように制御する指示を生成するか、無人航空機を現在の線速度で飛行するように制御する指示を生成する。垂直方向線加速度の変化傾向の条件を設定することで、外力による干渉又は加速度の測定に起因する干渉及び誤差を効果的に除去することができる。具体的に実施する際に、無人航空機に装着されるＧＰＳ測位モジュール、カメラ、レーザーセンサ等の装置によって、無人航空機の運動中の高さを測定することができる。無人航空機の現在高さを取得する具体的な方法は、従来技術を参照することができ、ここではその詳細を省略する。
具体的に実施する際に、前記リアルタイムに取得された線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成することは、前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値よりも大きければ、無人航空機を、前記リアルタイムに取得された線速度で飛行するように制御する第２指示を生成することと、前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値以下であれば、無人航空機を、現在の線速度の方向に沿って飛行するのを停止するように制御する第３指示を生成することと、を含む。無人航空機が空中停止状態にあり、そして空中停止状態からユーザによる外力の作用下に運動し始める過程で、無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得する。リアルタイムに取得された運動状態情報が線速度を含んでいれば、本実施例において、前記リアルタイムに取得された線速度が無人航空機の水平方向線速度を含むことを例として、前記ユーザによる外力が干渉外力ではないと判定された後、リアルタイムに取得された無人航空機の線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成する。例えば、無人航空機の第２時点での水平方向線速度が予め設定された線速度閾値よりも大きければ、無人航空機を第２時点での水平方向線速度で飛行するように制御する指示を生成する。無人航空機の第２時点での水平方向線速度が予め設定された線速度閾値以下であれば、現在の線速度の方向に沿って飛行するのを停止するように制御する第３指示を生成して、無人航空機を現在の水平位置に保たれるように制御する。前記リアルタイムに取得された線加速度は線加速度の値及び線加速度の方向で表す場合、直接、線加速度の値の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定してもよい。無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であれば、無人航空機を前記線速度の方向の初期位置に戻るように制御する。無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力でなければ、リアルタイムに取得された線速度の値に基づいて無人航空機の制御指示を生成する。リアルタイムに取得された線速度の値に基づいて無人航空機の制御指示を生成する場合、リアルタイムに取得された線速度の値が予め設定された速度閾値以下であれば、無人航空機を、現在の線速度の方向に沿って飛行するのを停止するように制御する第３指示を生成する。リアルタイムに取得された線速度の値が予め設定された速度閾値よりも大きければ、無人航空機を、前記リアルタイムに取得された線速度の値及びその方向で飛行するように制御する指示を生成する。
タイプ２：無人航空機の運動状態情報は、角速度及び角加速度を含む。
前記運動状態情報が、前記無人航空機の角速度および角加速度を含んでいれば、前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成することは、リアルタイムに取得された角速度又は角加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定することと、前記ユーザによる外力が干渉外力であれば、無人航空機を、ヘッドをヘッド初期方向に止めるように制御する第４指示を生成することと、前記ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記リアルタイムに取得された角速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成する。
前記運動状態情報が前記無人航空機の角速度を含むことを例として、リアルタイムに取得された角速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定することは、前記角速度が第１角速度閾値に増加する第５時点と、角速度がピーク値に増加する第６時点との時間間隔が第３時間閾値よりも小さければ、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であると判定する。前記角速度が第１角速度閾値に増加する第５時点と、角速度がピーク値に増加する第６時点との時間間隔が第３時間閾値以上であれば、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力ではないと判定する。
無人航空機が空中停止状態にある場合、無人航空機の角速度は０である。ユーザが無人航空機を回転させると、無人航空機がユーザによる外力の作用下に回転運動し始め、無人航空機の回転速度が徐々に増加し、ユーザによる外力を逃すと、無人航空機の回転速度がピーク値に達し、その後、減衰し始める。無人航空機の回転中、無人航空機に設けられるジャイロ等の角速度センサによって、無人航空機のリアルタイムの角速度を取得することができる。無人航空機が空中停止状態から回転運動し始める過程で、無人航空機の角速度をリアルタイムに取得する。まず、角速度が第１角速度閾値に増加すると、その時点をＴ５と記する。無人航空機の角速度が徐々に増加し、ユーザによる外力を逃した後、無人航空機の角速度が徐々にピーク値に増加し、その後、減衰し始める。無人航空機の角速度がピーク値に達すると、即ち、無人航空機の角速度が減衰し始めると、その時点をＴ６と記する。最後に、無人航空機の角速度の変化傾向に応じて、無人航空機制御指示を生成する。例えば、Ｔ６−Ｔ５が第３時間閾値よりも小さい場合、この時のユーザによる外力が干渉外力であると判定する。Ｔ６−Ｔ５が第３時間閾値以上である場合、この時のユーザによる外力が干渉外力ではないと判定する。前記ユーザによる外力が干渉外力であれば、前記無人航空機を、ヘッドをヘッド初期方向に止めるように制御する第４指示を生成して、無人航空機をヘッド止めモードにあるように制御する。ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記無人航空機を、リアルタイムに取得された角速度で回転するように制御する第６指示を生成して、無人航空機をユーザによる外力の方向に沿って回転するように制御する。
無人航空機が空中停止状態にあり、そして空中停止状態からユーザによる外力の作用下に回転運動し始める過程で、無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の角速度をリアルタイムに取得する。前記ユーザによる外力が干渉外力ではないと判定された後、前記リアルタイムに取得された角速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成することは、前記リアルタイムに取得された角速度が予め設定された角速度閾値以下であれば、無人航空機を、ヘッドを現在方向に止めるように制御する第５指示を生成することと、前記リアルタイムに取得された角速度が予め設定された角速度閾値よりも大きければ、無人航空機を、前記リアルタイムに取得された角速度で回転するように制御する第６指示を生成することと、を含む。例えば、無人航空機の第６時点での回転角速度をリアルタイムに取得した後、前記無人航空機を第６時点に対応する角速度で回転するように制御する指示を生成する。角速度の変化傾向の条件を設定することで、外力による干渉又は角速度の測定に起因する干渉及び誤差を効果的に除去することができる。具体的に実施する際に、無人航空機の角速度をリアルタイムに取得する具体的な方法は、従来技術を参照することができ、ここではその詳細を省略する。
前記運動状態情報が前記無人航空機の角加速度を含む場合、リアルタイムに取得された角加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定することは、前記角加速度が第１角加速度閾値に増加する第７時点と、角加速度がピーク値に増加した後、第１角加速度閾値に減衰する第８時点との時間間隔が第４時間閾値よりも小さければ、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であると判定する。そうでなければ、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力ではないと判定する。角加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定する具体的な実施形態は、線加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定する部分を参照することができ、ここではその詳細を省略する。
具体的に実施する際に、第１時間閾値、第２時間閾値は、ユーザが期待する制御感度に応じて設定されてもよい。第１加速度閾値、第２加速度閾値及び角度閾値もユーザが期待する制御感度に応じて設定されてもよい。例えば、第１時間閾値は、２００ｍｓよりも大きく設定されてもよく、第１加速度閾値は、０．２ｇに設定されてもよく、ｇは重力加速度である。予め設定された線速度閾値が０又は０を超えた値であることができ、制御感度のニーズに応じて設定されればよい。
ステップ２３０：前記少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御する。
ユーザが無人航空機に加わる外力の方向及び大きさが異なるため、外力の作用によって、無人航空機に発生する運動傾向も異なるので、無人航空機の前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成することができる。本実施例では、上述したステップによって生成される無人航空機制御指示は、無人航空機を初期位置に戻るように制御する第１指示、無人航空機をある線速度で飛行するように制御する指示、無人航空機を、ある線速度の方向に沿って飛行するのを停止するように制御する指示、無人航空機を空中停止状態になるように制御する指示、無人航空機を現在位置に保たれるように制御する指示、無人航空機を、ヘッドをヘッド初期方向に止めるように制御する指示、無人航空機をある角速度で回転するように制御する指示のうちの少なくとも１つを含むが、これに限られない。
具体的に実施する際に、各指示を無人航空機に設けられる飛行制御モジュールに送信して、無人航空機を、ユーザによる外力の作用によって対応する飛行動作を実行するように制御する。無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するするように制御する具体的な実施形態は、従来技術を参照することができ、ここではその詳細を省略する。
ステップ２２０で生成された飛行制御指示に応じて、無人航空機は、ユーザによる外力に対応する飛行動作を実現し、例えば、水平方向の押したり引いたりする外力のみがある場合、無人航空機は、外力の方向に沿って水平飛行する。回転させるる外力のみがある場合、無人航空機は、外力の方向に沿って回転飛行する。垂直方向の外力のみがある場合、無人航空機は、外力の方向に沿ってある高さまで上昇又は下降する。水平方向の押したり引いたりする外力と回転させる外力との両方がある場合、無人航空機は、水平外力の方向に沿って水平回転飛行する。
無人航空機がユーザによる外力の作用下に飛行する過程で、無人航空機の飛行状態情報をリアルタイムに取得する操作を絶え間なく実行することで、無人航空機のリアルタイムの線速度及びリアルタイムの角速度、線加速度、現在位置等の飛行状態情報を取得するとともに、リアルタイムに取得された前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成する。具体的に実施する際に、無人航空機の飛行状態情報の取得には、従来技術における方法を用いることができ、ここではその詳細を省略する。
無人航空機を、ユーザによる外力の作用下に対応する飛行動作を実行するように制御することで、より多様化する制御方式を実現することができ、例えば、無人航空機をユーザによる外力に応じて、徐々に減衰する線速度で飛行するように制御することができる。或いは、無人航空機を、徐々に減衰する角速度で回転するように制御することができる。或いは、無人航空機を、徐々に減衰する線速度及び角速度で回転飛行するように制御することができる。具体的に実施する際に、無人航空機が、前記リアルタイムに取得された線速度で飛行するように制御する第２指示に応じて飛行する過程で、前記方法は、予め設定された周期に従って、リアルタイムに取得された無人航空機の線速度を第１減衰係数で減衰させることと、無人航空機を減衰後の線速度で飛行するように制御する第２指示を生成することと、をさらに含む。具体的に実施する際に、予め設定された周期は、３０ｍｓに設定されてもよく、即ち、３０ｍｓおきに、リアルタイムに取得された無人航空機の線速度を減衰させる。リアルタイムに取得された前記線速度が第１線速度閾値よりも大きければ、取得された線速度を第１減衰係数で減衰させ、無人航空機を減衰後の線速度で飛行するように制御する第２指示を生成する。そうでなければ、無人航空機を、現在の線速度の方向に沿って飛行するのを停止するように制御する第３指示を生成する。
具体的に実施する際に、線速度の減衰速度は、ユーザによって設定されるか、或いは固定値に予め設定され、減衰係数が大きければ大きいほど、線速度の減衰が速くなり、減衰係数が小さければ小さいほど、線速度の減衰が遅くなる。ユーザが加わる外力が大きければ大きいほど、無人航空機が飛行する距離が遠くなり、ユーザが加わる外力が小さければ小さいほど、無人航空機が飛行する距離が近くなる。無人航空機がユーザによる外力の作用下に飛行する過程で、無人航空機の線速度Ｖをリアルタイムに取得し、無人航空機の線速度Ｖが予め設定された第１線速度閾値Ｖｔｈよりも大きい場合、取得された線速度を予め設定された第１減衰係数で減衰させる。取得されたリアルタイム線速度がＶであることを例として、第１減衰係数をａ１とすると、減衰後の線速度が（Ｖ−ａ１＊ｔ）になり、ただし、ｔは、予め設定された周期である。そして、無人航空機を（Ｖ−ａ１＊ｔ）の速度で飛行するように制御する。無人航空機の線速度Ｖが予め設定された第１線速度閾値Ｖｔｈ以下である場合、無人航空機を現在位置に持たれるように制御する。前記第１線速度閾値Ｖｔｈが１０cm/sにされることができる。無人航空機の線速度が第１線速度閾値以下である場合、無人航空機が障害物に遭遇したか、又はユーザに掴まれたか、又は線速度が最低限に減衰したことが示唆される。
無人航空機が、前記リアルタイムに取得された角速度で回転するように制御する第６指示に応じて回転する過程で、前記方法は、予め設定された周期に従って、リアルタイムに取得された無人航空機の角速度を第２減衰係数で減衰させることと、無人航空機を減衰後の角速度で回転するように制御する第６指示を生成することと、をさらに含む。具体的に実施する際に、予め設定された周期は、３０ｍｓに設定されてもよく、即ち、３０ｍｓおきに、リアルタイムに取得された無人航空機の角速度を減衰させる。リアルタイムに取得された角速度が第２角速度閾値よりも大きければ、取得された角速度を第２減衰係数で減衰させ、無人航空機を減衰後の角速度で飛行するように制御する指示を生成する。そうでなければ、前記無人航空機を、ヘッドをヘッド初期方向に止めるように制御する指示を生成するか、或いは前記無人航空機を、ヘッドを現在方向に止めるように制御する第５指示を生成する。
同様に、角速度の減衰速度も、ユーザによって設定されるか、或いは固定値に予め設定され、減衰係数が大きければ大きいほど、角速度の減衰が速くなり、減衰係数が小さければ小さいほど、角速度の減衰が遅くなる。無人航空機がユーザによる外力の作用下に回転飛行する過程で、無人航空機の角速度ωをリアルタイムに取得し、無人航空機の角速度ωが予め設定された第２角速度閾値ωｔｈよりも大きい場合、取得された角速度ωを予め設定された第２減衰係数ａ２で減衰させると、減衰後の角速度が（ω−ａ２＊ｔ）になり、そして、無人航空機を（ω−ａ２＊ｔ）の速度で回転飛行するように制御する。無人航空機の角速度ωが予め設定された第２角速度閾値ωｔｈ以下である場合、無人航空機を、回転を停止するように制御する。前記第２角速度閾値ωｔｈが３°／ｓにされることができる。無人航空機の角速度が第２角速度閾値以下である場合、無人航空機が障害物に遭遇したか、又はユーザに掴まれたか、又は角速度が最低限に減衰したことが示唆される。
具体的に実施する際に、無人航空機が一定の線速度で直線状に飛行しながら、一定の角速度で回転飛行する場合、角速度の減衰速度は、線速度が０に減衰すると同時に角速度が０に減衰するように、初期線速度の大きさ及び線速度の減衰速度によって決められてもよい。例えば、無人航空機の水平方向線加速度が前記第１加速度閾値に減衰する第２時点に対応する無人航空機の線速度、第１減衰係数及び前記角速度がピーク値に増加する第４時点に対応する無人航空機の角速度によって、第２減衰係数を決定する。仮に無人航空機の初期線速度がＶ０であり、第１減衰係数がａ０であるとすると、無人航空機の線速度が初期値Ｖ０から０まで減衰するのにｔ=Ｖ０/ａ０の時間がかかる。仮に無人航空機が回転する初期角速度がω０であるとすると、第２減衰係数がω０/ｔであり、この場合、無人航空機の線速度が０に減衰すると、角速度も０に減衰する。
無人航空機を、ユーザによる外力の作用下に対応する飛行動作を実行するように制御することで、複数人が同じ無人航空機を制御することを実現でき、例えば、第１ユーザが無人航空機を第２ユーザへ押した後、無人航空機の線速度が第１線速度閾値に減衰すると、無人航空機が空中停止状態になる。そして、第２ユーザが加わる外力の作用下に対応する飛行動作を実行する。具体的に実施する際に、無人航空機の飛行中、線速度が第１線速度閾値に減衰していない場合、第２ユーザが無人航空機に対して外力を加えると、無人航空機は、第２ユーザが加わる外力の作用下に対応する飛行動作を実行する。或いは、第１ユーザが無人航空機を第２ユーザへ押した後、無人航空機の速度が第１線速度閾値に減衰していない場合、即ち、無人航空機の運動中、第２ユーザが無人航空機を掴むと、無人航空機の速度が０になり、無人航空機の速度が０になると、無人航空機を空中停止状態になるように制御する指示を生成し、無人航空機を現在位置に空中停止させる。第２ユーザが、無人航空機に対して無人航空機の運動方向に垂直な外力を加えると、無人航空機は、第２ユーザによる外力の作用下に第２ユーザが加わる外力の方向に沿って運動し、この場合、第２ユーザが加わる外力と同方向の加速度及び線速度を取得し、そして、無人航空機を現在の線速度で飛行するように制御する指示を生成する。
本発明の別の実施例において、無人航空機を、ブーメランの動きをシミュレーションする飛行動作を実行するように制御してもよい。無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得するステップの前に、無人航空機の飛行モードをブーメランモードに設定することをさらに含む。前記ブーメランモードは、無人航空機がユーザによる外力の作用下に、初期位置からユーザによる外力の方向に沿って減速飛行し、その速度が予め設定された閾値に減少すると、前記初期位置に戻る飛行モードである。前記リアルタイムに取得された線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成するステップは、前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値以下であり、且つ前記無人航空機の飛行モードがブーメランモードであれば、無人航空機を初期位置に戻るように制御する第１指示を生成することをさらに含む。具体的に実施する際に、無人航空機が、前記リアルタイムに取得された線速度で飛行するように制御する第２指示に応じて飛行する過程で、予め設定された周期に従って、リアルタイムに取得された無人航空機の線速度を第１減衰係数で減衰させる。そして、減衰後の無人航空機の線速度を判断し、減衰後の無人航空機の線速度が予め設定された線速度閾値以下であり、且つこの時の無人航空機の飛行モードがブーメランモードであれば、無人航空機を初期位置に戻るように制御する第１指示を生成し、前記初期位置は、無人航空機が前回空中停止した位置である。減衰後の無人航空機の線速度が予め設定された線速度閾値以下であり、且つこの時の無人航空機の飛行モードがブーメランモードでなければ、無人航空機を、現在の線速度の方向に沿って飛行するのを停止するように制御する第３指示を生成する。減衰後の無人航空機の線速度が予め設定された線速度閾値よりも大きければ、無人航空機を減衰後の線速度で飛行するように制御する第２指示を生成する。無人航空機が現在の線速度で飛行しながら一定の角速度で回転する場合、無人航空機の角速度をリアルタイムに取得した後、前記角速度が第２角速度閾値よりも大きければ、取得された角速度を第３減衰係数で減衰させ、無人航空機を減衰後の角速度で飛行するように制御する指示を生成する。そうでなければ、前記無人航空機を、ヘッドをヘッド初期方向又は現在方向に止めるように制御する指示を生成する。
例えば、ユーザが空中停止状態の無人航空機に対して水平方向の外力を加えると同時に、無人航空機を回転させれば、無人航空機は、ユーザによる水平外力の作用下にユーザによる外力の方向に沿って迅速に運動すると同時に、一定の角速度で回転する。無人航空機がユーザによる外力の作用下に飛行する過程で、無人航空機の線速度Ｖをリアルタイムに取得し、無人航空機の線速度Ｖが予め設定された第１線速度閾値Ｖｔｈよりも大きい場合、取得された線速度を予め設定された第１減衰係数で減衰させる。取得されたリアルタイム線速度がＶであることを例として、第１減衰係数をａ１とすると、減衰後の線速度が（Ｖ−ａ１＊ｔ）になり、そして、無人航空機を（Ｖ−ａ１＊ｔ）の速度で飛行させる。無人航空機の線速度Ｖが予め設定された第１線速度閾値Ｖｔｈ以下である場合、無人航空機を初期位置に戻るように制御し、即ち、無人航空機を反対方向に沿って前回空中停止した位置に戻るように制御する。無人航空機が初期位置に戻る過程で、無人航空機を均一な速度で飛行するように制御するか、或いは無人航空機の水平方向線加速度が第１加速度閾値に減衰する際の無人航空機の線速度の値を初期線速度の値として、第１減衰係数が徐々に減衰する線速度で初期位置へ飛行するように制御することができる。同時に、無人航空機の角速度ωをリアルタイムに取得し、無人航空機の角速度ωが予め設定された第２角速度閾値ωｔｈよりも大きければ、取得された角速度ωを予め設定された第３減衰係数ａ３で減衰させると、減衰後の角速度が（ω−ａ３＊ｔ）になり、そして、角速度が第２角速度閾値よりも小さくなるまで、無人航空機を（ω−ａ３＊ｔ）の速度で回転飛行するように制御する。具体的に実施する際に、第３減衰係数は、無人航空機の水平方向線加速度が前記第１加速度閾値に減衰する時点に対応する無人航空機の線速度、第１減衰係数及び前記角速度がピーク値に増加する時点に対応する無人航空機の角速度、無人航空機が初期位置に戻る線速度によって決定されてもよい。具体的に実施する際に、第１減衰係数が、外力を逃した時の無人航空機の初期線速度よりも小さく、第２減衰係数が、外力を逃した時の無人航空機の初期線加速度よりも小さい。本願では、無人航空機の飛行中の線速度及び角速度の減衰係数の決定方式について制限されない。
具体的に実施する際に、無人航空機の飛行モードを設定することで、無人航空機がユーザによる外力の作用下に実行する飛行動作を制御することができる。例えば、無人航空機の飛行モードをブーメランモードに設定する場合、ユーザが無人航空機に対して大きい外力を加えると、無人航空機は、速度が第１線速度閾値に減衰するまで、ユーザが加わる外力の作用によって減速飛行する。そして、無人航空機は、徐々に増加する線速度又は均一な速度で初期位置に戻る。無人航空機の飛行モードをドリフトモードに設定する場合、ユーザが無人航空機に対して大きい外力を加えると、無人航空機は、速度が第１線速度閾値に減衰するまで、ユーザが加わる外力の作用によって減速飛行する。そして、無人航空機が現在位置に空中停止する。即ち、無人航空機が、ユーザが加わる外力の作用下に飛行する過程で、無人航空機が前記外力に対応する飛行動作を実行するように、設定された無人航空機の飛行モードに応じて、無人航空機が飛行する線速度及び角速度をリアルタイムに制御する。
無人航空機の制御中に、無人航空機は、ユーザによる外力の作用下に運動し、無人航空機の線加速度、線速度及び角速度等の運動状態情報をリアルタイムに取得し、取得された運動状態情報に基づいて、無人航空機の制御指示を生成する。
本発明の実施例において、予め設定された周期及び予め設定された速度閾値、加速度閾値並びに時間閾値は、経験によって、制御プログラムにて予め設定されてもよいし、無人航空機の操縦インターフェースによって、ユーザの制御ニーズに応じて、ユーザによって、無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御する前に設定されてもよいが、本発明では、各閾値及び周期の設定方式について制限されない。
本発明の実施例に開示される無人航空機の制御方法によれば、無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得し、前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成し、そして、前記少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御することにより、従来技術において、無人航空機の制御用の技術基準が高く、普通のユーザに広く適用されない問題を解決する。ユーザが無人航空機に対して外力を加えた後、無人航空機は外力の作用によって運動し始め、本発明に開示される制御方法では、さらに無人航空機を、現在の運動傾向に応じた飛行動作を実行するように制御し、ユーザが複雑な制御技術を身につける必要がなく、無人航空機の制御の難しさを低減し、無人航空機の適用性がより高くなる。同時に、複数人が同じ無人航空機を制御することを実現でき、無人航空機の操縦性がより高くなる。
（実施例３）
図３に示すように、本発明の実施例において無人航空機の制御装置が開示され、
無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得する運動状態情報取得モジュール３１０と、
前記運動状態情報取得モジュール３１０で取得された運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成する制御指示生成モジュール３２０と、
前記制御指示生成モジュール３２０で生成された少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御する飛行制御モジュール３３０と、を備える。
オプションとして、図４に示すように、前記無人航空機の制御装置は、
無人航空機の空中停止状態情報を取得する空中停止状態情報取得モジュール３００をさらに備えてもよく、
前記空中停止状態情報は、無人航空機の初期位置及びヘッド初期方向を含み、無人航空機の初期位置は、無人航空機の初期位置、初期高さを含む。前記初期水平位置及び初期高さによって唯一の初期水平位置を判定することができ、前記ヘッド初期方向は、無人航空機の空中停止時のヘッド方向である。具体的に実施する際に、無人航空機の初期位置は、ＧＰＳ測位システムの座標で表すことができる。
オプションとして、前記運動状態情報は、無人航空機の線加速度及び線速度を含み、図４に示すように、前記制御指示生成モジュール３２０は、
リアルタイムに取得された線加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定する第１ユーザ外力判定ユニット３２０１と、
前記ユーザによる外力が干渉外力であれば、無人航空機を初期位置に戻るように制御する第１指示を生成する第１干渉処理ユニット３２０２と、
前記ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記リアルタイムに取得された線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成する第１外力応答ユニット３２０３と、を備えてもよい。
線加速度の変化傾向の条件を設定することで、外力による干渉又は加速度の測定に起因する干渉及び誤差を効果的に除去することができる。
オプションとして、図４に示すように、前記第１外力応答ユニット３２０３は、
前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値よりも大きければ、無人航空機を、前記リアルタイムに取得された線速度で飛行するように制御する第２指示を生成する第１制御指示生成サブユニット３２０３１と、
前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値以下であれば、無人航空機を、現在の線速度の方向に沿って飛行するのを停止するように制御する第３指示を生成する第２制御指示生成サブユニット３２０３２と、を備えてもよい。
オプションとして、無人航空機が、第２制御指示生成サブユニット３２０３２で生成された指示に応じて飛行する過程で、前記第１外力応答ユニット３２０３は、
予め設定された周期に従って、前記運動状態情報取得モジュール３１０でリアルタイムに取得された無人航空機の線速度を第１減衰係数で減衰させる線速度減衰サブユニット３２０３３と、
無人航空機を減衰後の線速度で飛行するように制御する第２指示を生成する第３制御指示生成サブユニット３２０３４と、をさらに備えてもよい。
オプションとして、前記運動状態情報が、前記無人航空機の角速度および角加速度を含んでいれば、図４に示すように、前記制御指示生成モジュール３２０は、
リアルタイムに取得された角速度又は角加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定する第２ユーザ外力判定ユニット３２０４と、
前記ユーザによる外力が干渉外力であれば、無人航空機を、ヘッドをヘッド初期方向に止めるように制御する第４指示を生成する第２干渉処理ユニット３２０５と、
前記ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記リアルタイムに取得された角速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成する第２外力応答ユニット３２０６と、をさらに備えてもよい。
線速度及び角速度の変化傾向の条件を設定することで、外力による干渉又は加速度の測定に起因する干渉及び誤差を効果的に除去することができる。
オプションとして、図４に示すように、前記第２外力応答ユニット３２０６は、
前記リアルタイムに取得された角速度が予め設定された角速度閾値以下であれば、無人航空機を、ヘッドを現在方向に止めるように制御する第５指示を生成する第５制御指示生成サブユニット３２０６１と、
前記リアルタイムに取得された角速度が予め設定された角速度閾値よりも大きければ、無人航空機を、前記リアルタイムに取得された角速度で回転するように制御する第６指示を生成する第６制御指示生成サブユニット３２０６２と、を備えてもよい。
オプションとして、無人航空機が、前記リアルタイムに取得された角速度で回転するように制御する第６指示に応じて回転する過程で、前記第２外力応答ユニット３２０６は、
予め設定された周期に従って、前記運動状態情報取得モジュール３１０でリアルタイムに取得された無人航空機の角速度を第２減衰係数で減衰させる角速度減衰サブユニット３２０６３と、
無人航空機を減衰後の角速度で回転するように制御する第６指示を生成する第７制御指示生成サブユニット３２０６４と、をさらに備えてもよい。
本発明の実施例において、前記運動状態情報を、直線運動と回転運動の２つの異なる方式に基づいてそれぞれ説明する。無人航空機が直線状に運動する際の運動状態情報は、線加速度、線速度、及び無人航空機のリアルタイム位置を含む。無人航空機が回転運動する際の運動状態情報は、角加速度、角速度及び無人航空機のヘッド現在方向を含む。無人航空機が直線状に運動しながら回転運動する際に、無人航空機の運動状態情報は、線加速度、線速度、角加速度及び角速度、無人航空機のリアルタイム位置及びヘッド現在方向を含む。具体的に実施する過程で、第１ユーザ外力判定ユニット３２０１、第１干渉処理ユニット３２０２及び第１外力応答ユニット３２０３によって、取得された直線運動に関する運動情報を処理して直線運動制御指示を生成し、また、第２ユーザ外力判定ユニット３２０４、第２干渉処理ユニット３２０５及び第２外力応答ユニット３２０６によって、取得された回転運動に関する運動情報を処理して回転運動制御指示を生成することができる。
オプションとして、図５に示すように、前記無人航空機の制御装置は、
無人航空機の飛行モードをブーメランモードに設定する飛行モード設定モジュール３４０をさらに備え、
前記第１外力応答ユニット３２０３は、
前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値以下であり、且つ前記無人航空機の飛行モードがブーメランモードであれば、無人航空機を初期位置に戻るように制御する第１指示を生成する第４制御指示生成サブユニット３２０３５をさらに備えてもよい。具体的に実施する際に、無人航空機の飛行モードを設定することで、無人航空機がユーザによる外力の作用下に実行する飛行動作を制御することができる。例えば、無人航空機の飛行モードをブーメランモードに設定する場合、ユーザが無人航空機に対して大きい外力を加えると、無人航空機は、速度が第１線速度閾値に減衰するまで、ユーザが加わる外力の作用によって減速飛行する。そして、無人航空機は、徐々に増加する線速度又は均一な速度で初期位置に戻る。無人航空機の飛行モードをドリフトモードに設定する場合、ユーザが無人航空機に対して大きい外力を加えると、無人航空機は、速度が第１線速度閾値に減衰するまで、ユーザが加わる外力の作用によって減速飛行する。そして、無人航空機は、現在の速度の方向に沿って飛行するのを停止する。即ち、無人航空機が、ユーザが加わる外力の作用下に飛行する過程で、無人航空機が前記外力に対応する飛行動作を実行するように、設定された無人航空機の飛行モードに応じて、無人航空機が飛行する線速度及び角速度をリアルタイムに制御する。
本発明の実施例に開示される無人航空機の制御装置によれば、無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得し、前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成し、そして、前記少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御することにより、従来技術において、無人航空機の制御用の技術基準が高く、普通のユーザに広く適用されない問題を解決する。ユーザが無人航空機に対して外力を加えた後、無人航空機は外力の作用によって運動し始め、本発明に開示される制御方法では、さらに無人航空機を、現在の運動傾向に応じた飛行動作を実行するように制御し、ユーザが複雑な制御技術を身につける必要がなく、無人航空機の制御の難しさを低減し、無人航空機の適用性がより高くなる。同時に、複数人が同じ無人航空機を制御することを実現でき、無人航空機の操縦性がより高くなる。
本発明の装置実施例は、方法に対応するものであり、装置実施例における各モジュールの具体的な実現方式について方法実施例を参照することができ、ここではその詳細を省略する。
これに応じて、本発明において無人航空機がさらに開示され、前記無人航空機は、加速度センサ、ジャイロのような少なくとも１つの加速度測定器と、ＧＰＳ測位モジュールのような少なくとも１つの速度測定器とが備えられ、前記無人航空機は、飛行制御モジュール、中央処理装置及びメモリがさらに備えられ、前記メモリは、実施例１及び実施例２に記載の無人航空機の制御方法のプログラムを記憶し、前記中央処理装置は、上述した実施例３に記載の各モジュール及びユニットを含み、メモリに記憶されたプログラムを実行することで、実施例１及び実施例２に記載の無人航空機の制御方法の各ステップを実行する。
本文に開示された実施例に記載の各例示的なユニット及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、又はコンピュータソフトウェアと電子ハードウェアの組み合わせにより実現することができるのは、当業者が理解される。これらの機能がハードウェアによって実行されるか、それともソフトウェアによって実行されるかは、技術案の特定の応用及び設計制限要件によって決まる。当業者は、各特定の応用ごとに異なる方法を用いて説明される機能を実現することができるが、このような実現が本発明の範囲を超えていると理解されるべきではない。
本願に提供される実施例において、分離した部材として説明されたユニットは、物理的に分離したものであってもよいし、物理的に分離したものでなくてもよく、つまり、同一場所に位置してもよいし、複数のネットワークユニットに分布されてもよいのは、当業者が理解される。また、本発明の各実施例における各機能ユニットは、１つの処理ユニットに集積されてもよいし、それぞれのユニットごとに物理的に存在してもよく、或いは、２つ以上のユニットが１つのユニットに集積されてもよい。
上述した機能は、ソフトウェア機能ユニットの形で実現されながら独立した製品として販売または使用される場合、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されることができる。このように理解すれば、本発明の技術案は、ソフトウェア製品の形で表現することができ、該コンピュータソフトウェア製品は、コンピュータデバイス（パソコン、サーバまたはネットワークデバイス等であってもよい）に本発明の各実施例に記載の方法の全部又は一部を実行させるための若干の命令を含む記憶媒体に記憶される。上記記憶媒体は、ＵＳＢメモリ、ポータブルハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク又は光ディスク等、様々なプログラムのコードを記憶可能な媒体を含む。
以上は、あくまでも本発明の具体的な実施形態であり、本発明の保護範囲はこれに限定されず、当業者であれば、本発明に開示された技術範囲内において、創造的な労働ななしに想到し得る変化又は置き換えは、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。それゆえ、本発明の保護範囲は特許請求の範囲に基づく。

Claims (16)

  1. 無人航空機の制御方法であって、
    無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得することと、
    前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成することと、
    前記少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御することと、
    を含み、
    取得される無人航空機の運動状態情報は、前記外力の大きさ及び方向を反映しており、
    前記運動状態情報は、無人航空機の線速度及び線加速度を含み、前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成するステップは、
    リアルタイムに取得された線加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定することと、
    前記ユーザによる外力が干渉外力であれば、無人航空機を初期位置に戻るように制御する第１指示を生成することと、
    前記ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記リアルタイムに取得された線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成することと、を含む
    ことを特徴とする方法。
  2. 無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得するステップの前に、
    無人航空機の空中停止状態情報を取得し、前記空中停止状態情報が、無人航空機の初期位置及びヘッド初期方向を含むことをさらに含み、
    前記ヘッド初期方向は、無人航空機の空中停止時のヘッド方向である
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記リアルタイムに取得された線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成するステップは、
    前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値よりも大きければ、無人航空機を、前記リアルタイムに取得された線速度で飛行するように制御する第２指示を生成することと、
    前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値以下であれば、無人航空機を、現在の線速度の方向に沿って飛行するのを停止するように制御する第３指示を生成することと、を含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 無人航空機が、前記リアルタイムに取得された線速度で飛行するように制御する第２指示に応じて飛行する過程で、
    予め設定された周期に従って、リアルタイムに取得された無人航空機の線速度を第１減衰係数で減衰させることと、
    無人航空機を、減衰後の線速度で飛行するように制御する第２指示を生成することと、をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得するステップの前に、
    無人航空機の飛行モードをブーメランモードに設定することをさらに含み、
    前記リアルタイムに取得された線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成するステップは、
    前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値以下であり、かつ前記無人航空機の飛行モードがブーメランモードであれば、無人航空機を初期位置に戻るように制御する第１指示を生成することを含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記運動状態情報が、前記無人航空機の角速度及び角加速度を含んでいれば、前記運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成するステップは、
    リアルタイムに取得された角速度又は角加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定することと、
    前記ユーザによる外力が干渉外力であれば、無人航空機を、ヘッドをヘッド初期方向に止めるように制御する第４指示を生成することと、
    前記ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記リアルタイムに取得された角速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成することと、を含み、
    前記ヘッド初期方向は、無人航空機の空中停止時のヘッド方向である
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  7. 前記リアルタイムに取得された角速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成するステップは、
    前記リアルタイムに取得された角速度が予め設定された角速度閾値以下であれば、無人航空機を、ヘッドを現在方向に止めるように制御する第５指示を生成することと、
    前記リアルタイムに取得された角速度が予め設定された角速度閾値よりも大きければ、無人航空機を、前記リアルタイムに取得された角速度で回転するように制御する第６指示を生成することと、を含む、
    ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 無人航空機が、前記リアルタイムに取得された角速度で回転するように制御する第６指示に応じて回転する過程で、
    予め設定された周期に従って、リアルタイムに取得された無人航空機の角速度を第２減衰係数で減衰させることと、
    無人航空機を、減衰後の角速度で回転するように制御する第６指示を生成することと、をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 無人航空機の制御装置であって、
    無人航空機がユーザによる外力の作用下に運動する際の運動状態情報をリアルタイムに取得する運動状態情報取得モジュールと、
    前記運動状態情報取得モジュールで取得された運動状態情報に基づいて、少なくとも１つの無人航空機制御指示を生成する制御指示生成モジュールと、
    前記制御指示生成モジュールで生成された少なくとも１つの無人航空機制御指示に応じて、前記無人航空機を、対応する飛行動作を実行するように制御する飛行制御モジュールと、
    を備え、
    取得される無人航空機の運動状態情報は、前記外力の大きさ及び方向を反映しており、
    前記運動状態情報は、無人航空機の線速度及び線加速度を含み、前記制御指示生成モジュールは、
    リアルタイムに取得された線加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定する第１ユーザ外力判定ユニットと、
    前記ユーザによる外力が干渉外力であれば、無人航空機を初期位置に戻るように制御する第１指示を生成する第１干渉処理ユニットと、
    前記ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記リアルタイムに取得された線速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成する第１外力応答ユニットと、を備える
    ことを特徴とする装置。
  10. 無人航空機の空中停止状態情報を取得する空中停止状態情報取得モジュールをさらに備え、
    前記空中停止状態情報は、無人航空機の初期位置及びヘッド初期方向を含み、
    前記ヘッド初期方向は、無人航空機の空中停止時のヘッド方向である
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
  11. 前記第１外力応答ユニットは、
    前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値よりも大きければ、無人航空機を、前記リアルタイムに取得された線速度で飛行するように制御する第２指示を生成する第１制御指示生成サブユニットと、
    前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値以下であれば、無人航空機を、現在の線速度の方向に沿って飛行するのを停止するように制御する第３指示を生成する第２制御指示生成サブユニットと、を備える、
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
  12. 無人航空機が、第２制御指示生成サブユニットで生成された指示に応じて飛行する過程で、前記第１外力応答ユニットは、
    予め設定された周期に従って、前記運動状態情報取得モジュールでリアルタイムに取得された無人航空機の線速度を第１減衰係数で減衰させる線速度減衰サブユニットと、
    無人航空機を、減衰後の線速度で飛行するように制御する第２指示を生成する第３制御指示生成サブユニットと、をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
  13. 無人航空機の飛行モードをブーメランモードに設定する飛行モード設定モジュールをさらに備え、
    前記第１外力応答ユニットは、
    前記リアルタイムに取得された線速度が予め設定された線速度閾値以下であり、かつ前記無人航空機の飛行モードがブーメランモードであれば、無人航空機を、初期位置に戻るように制御する第１指示を生成する第４制御指示生成サブユニットをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  14. 前記運動状態情報が、前記無人航空機の角速度及び角加速度を含んでいれば、前記制御指示生成モジュールは、
    リアルタイムに取得された角速度又は角加速度の変化傾向に応じて、無人航空機を運動させるユーザによる外力が干渉外力であるか否かを判定する第２ユーザ外力判定ユニットと、
    前記ユーザによる外力が干渉外力であれば、無人航空機を、ヘッドをヘッド初期方向に止めるように制御する第４指示を生成する第２干渉処理ユニットと、
    前記ユーザによる外力が干渉外力でなければ、前記リアルタイムに取得された角速度に基づいて、無人航空機制御指示を生成する第２外力応答ユニットと、を備える、
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
  15. 前記第２外力応答ユニットは、
    前記リアルタイムに取得された角速度が予め設定された角速度閾値以下であれば、無人航空機を、ヘッドを現在方向に止めるように制御する第５指示を生成する第５制御指示生成サブユニットと、
    前記リアルタイムに取得された角速度が予め設定された角速度閾値よりも大きければ、無人航空機を、前記リアルタイムに取得された角速度で回転するように制御する第６指示を生成する第６制御指示生成サブユニットと、を備える、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
  16. 無人航空機が、前記リアルタイムに取得された角速度で回転するように制御する第６指示に応じて回転する過程で、前記第２外力応答ユニットは、
    予め設定された周期に従って、前記運動状態情報取得モジュールでリアルタイムに取得された無人航空機の角速度を第２減衰係数で減衰させる角速度減衰サブユニットと、
    無人航空機を、減衰後の角速度で回転するように制御する第６指示を生成する第７制御指示生成サブユニットと、をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
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