TW201719311A - 無人機之飛行控制方法及系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種無人機之飛行控制方法及系統，其中，該方法包括：無人機與第一遙控器建立無線通訊連接；無人機接收來自第一遙控器的控制請求，向當前對其進行控制的第二遙控器發送控制權切換協商訊息；無人機接收來自第二遙控器的控制權切換協商訊息回應，如果為同意切換，則向第一遙控器發送允許控制訊息；無人機在第一遙控器的控制下進行飛行。本發明方案能夠實現利用多個遙控器對無人機進行控制。

Description

無人機之飛行控制方法及系統

本發明涉及無人飛行技術，尤其涉及一種無人機之飛行控制方法及系統。

近年來，無人機一直是一個非常活躍的研究領域。小型無人機具有在狹小空間和複雜環境中垂直起降和懸停等能力，這使其成為多種任務的理想平臺。無人機在民用、軍事等方面都有重要應用。

在通過無線保真（WI-FI，Wireless Fidelity）信號對無人機進行遙控的應用場景中，目前的無人機與遙控器是以一對一的方式進行通信的，

每一無人機只有唯一固定的一個遙控器對其進行控制。 現有這種對無人機進行一對一控制的方案，存在很大的局限性，實際應用時不夠靈活。

本發明提供了一種無人機之飛行控制方法，該方法能夠實現利用多個遙控器對無人機進行控制，使實際應用更加靈活。

本發明提供了一種無人機之飛行控制系統，該系統能夠實現利用多個遙控器對無人機進行控制，使實際應用更加靈活。

一種無人機之飛行控制方法，該方法包括：

一無人機與一第一遙控器建立無線通訊連接；

該無人機接收來自該第一遙控器的一控制請求，向當前對其進行控制的該第二遙控器發送一控制權切換協商訊息；

該無人機接收來自該第二遙控器的一控制權切換協商訊息回應，如果為同意切換，則向該第一遙控器發送一允許控制訊息；及

該無人機在第一遙控器的控制下進行飛行。

一種無人機之飛行控制系統，該系統包括一無人機、一第一遙控器和一第二遙控器，該第二遙控器為當前對該無人機進行控制的遙控器；

該無人機，與該第一遙控器建立無線通訊連接，接收來自該第一遙控器的一控制請求，向當前對其進行控制的該二遙控器發送一控制權切換協商訊息；接收來自該第二遙控器的一控制權切換協商訊息回應，如果切換回應為同意切換，則向該第一遙控器發送一允許控制訊息，在該第一遙控器的控制下進行飛行；

該第一遙控器，與該無人機建立連接，向該無人機發送該控制請求；接收來自該無人機的該允許控制訊息，對該無人機進行控制；

該第二遙控器，當前對該無人機進行控制，接收來自該無人機的該控制權切換協商訊息，返回切換回應。

上述方案可以看出，本發明中，該無人機與該第一遙控器建立無線通訊連接無線通訊，接收來自該第一遙控器的控制請求，向當前對其進行控制的該第二遙控器發送該控制權切換協商訊息；該無人機接收來自該第二遙控器的該控制權切換協商訊息回應，如果為同意切換，則向該第一遙控器發送該允許控制訊息；該無人機在該第一遙控器的控制下進行飛行。本發明一改慣常的一對一控制方式，提供了兩個以上的遙控器對無人機進行切換控制的方案，使實際應用更加靈活，進一步滿足了需求。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

現有方案中，無人機與遙控器以一對一的方式進行通信，這種方式存在很大的局限性，實際應用時不夠靈活。

發明人結合實際應用情況，進行綜合分析，提出了利用多個遙控器對無人機進行控制的方案，具體說明如下。

實際應用中，對於無人機經過多個相隔很遠的地點的應用情景，通常採用的控制方式包括：只在無人機工作啟動和工作結束階段對其進行控制，中間過程由於距離較遠而無法對其進行控制；或者，由工作人員持遙控器緊密跟隨無人機。對於這類情形，導致控制操作非常不便。鑒於此，本發明突破慣常一對一進行控制的習慣處理方式，提供了多個遙控器對無人機進行接力控制的方法。參見圖1，為本發明無人機的飛行控制方法示意性流程圖，其包括以下步驟：

步驟101，無人機與第一遙控器建立無線通訊連接。

當前，對無人機進行控制的是第二遙控器，在後續飛行過程中，若另一遙控器需要對無人機進行控制，先與其建立無線通訊連接，並發送控制請求。

無線通訊連接可具體為如下連接方式：WI-FI(802.11x)、藍牙低能量（BLE，Bluetooth Low Energy)、長期演進（LTE，Long Term Evolution)、Zigbee或紅外線，等等。

步驟102，無人機接收來自第一遙控器的控制請求，向當前對其進行控制的第二遙控器發送控制權切換協商訊息。

步驟103，無人機接收來自第二遙控器的控制權切換協商訊息回應，如果為同意切換，則向第一遙控器發送允許控制訊息。

第二遙控器接收控制權切換協商訊息後，將展示“是否允許切換”的提示資訊，使用者根據實際情況選擇“是”或者“否”，並將選擇結果回饋給無人機。無人機根據控制權切換協商訊息回應確定是否繼續切換流程，具體地，如果切換回應為同意切換，則向第一遙控器發送允許控制訊息，否則，拒絕第一遙控器的控制。

步驟104，無人機在第一遙控器的控制下進行飛行。

之後，第一遙控器便可對無人機進行控制，至此，完成了遙控切換。圖2為演示從第一遙控器切換到第二遙控器的命令交互實例。

圖1的流程為第二遙控器釋放控制權，切換到第一遙控器的具體方案。對於某些情形，無人機離開了第二遙控器的控制範圍，按照現有方案，此階段沒有遙控器對裝置進行控制，本發明提供了針對此階段的控制方案，結合到圖1流程中，具體地：步驟102所述無人機接收來自第一遙控器的控制請求之前，該方法還包括：

無人機判斷當前是否有對其控制的遙控器，如果有，則執行所述向當前對其進行控制的第二遙控器發送控制權切換協商訊息的步驟；否則，直接執行向第一遙控器發送允許控制訊息的步驟。

遙控器除採用現有方式與無人機進行連接以外，進一步地，本發明還提供了採用無線通訊熱點進行連接的方式，無線通訊熱點具體如WI-FI熱點等。下面以第一遙控器與無人機之間的連接進行詳細說明，具體包括：

第一遙控器檢測到無線通訊熱點，讀取其儲存的與無線通訊熱點標識對應的熱點驗證密碼，將包含熱點驗證密碼的驗證請求發送給無線通訊熱點，無線通訊熱點設置在無人機上或設置在其他設備上；

無線通訊熱點讀取儲存的原始熱點驗證密碼，與接收的熱點驗證密碼進行比較，若兩者一致，則允許第一遙控器的接入(取得連線)；

第一遙控器在無線通訊熱點形成的網路中接收無人機下發的廣播資訊，根據廣播資訊與無人機建立連接。廣播資訊中包含了無人機的相關資訊，如裝置標識等，第一遙控器接收廣播資訊後，根據裝置標識讀取其儲存的與裝置標識對應的連接驗證密碼，將包含連接驗證密碼的驗證請求發送給無人機；無人機讀取儲存的原始連接驗證密碼，與接收的連接驗證密碼進行比較，若兩者一致，則與第一遙控器建立連接。

具體實施時，各遙控器中可預先保存各無線通訊熱點的相關資訊，如熱點標識與熱點驗證密碼之間的對應關係；還可以，預先保存各無人機的相關資訊，如裝置標識與連接驗證密碼之間的對應關係；還可以，預先保存對各無人機進行控制的驗證(Authentication)密碼。相應地，無人機上，也預先保存熱點驗證密碼、連接驗證密碼、驗證密碼等資訊。

進一步地，為了進一步提高安全性，無人機還可以對請求控制的遙控器進行驗證，具體地：

遙控器發送給無人機的控制請求包含驗證密碼，步驟102所述無人機接收來自第一遙控器的控制請求之後，該方法還包括：

無人機讀取其儲存的原始驗證密碼，與接收的驗證密碼進行比較，如果兩者一致，則執行向當前對其進行控制的第二遙控器發送控制權切換協商訊息的步驟，否則拒絕第一遙控器的控制。

本發明除了提供實現多個遙控器對無人機進行控制的方案外，還基於多個遙控器對無人機的應用場景，提供了無人機的多種工作模組，包括：

無人機週期性地進行熱點檢測，獲知自身無線通訊熱點處於打開狀態，且與所有遙控器失去聯繫，則探測是否存在可用的遙控器，如果有，則與探測到的遙控器建立連接，接受該遙控器的控制。

上述流程中，探測是否存在可用的遙控器的實現可具體為：採用廣播方式進行探測，看是否能接收到對廣播訊息進行相應的遙控器；與探測到遙控器建立連接，可具體包括：接收來自遙控器的控制請求，進行驗證判斷，一致後，允許連接；如果沒有探測到可用的遙控器，可持續進行探測，還可以，關閉自身無線通訊熱點，檢測可利用的其他無線通訊熱點。

前述為無人機通過自身熱點進行遙控器探測的模式，下面對無人機添加到無線通訊熱點進行操作的模式進行說明。

無人機週期性地進行熱點檢測，發現自身無線通訊熱點處於關閉狀態，檢測是否是存在可利用的其他無線通訊熱點，如果有，則與其他無線通訊熱點建立連接，並探測其他無線通訊熱點所形成的網路中是否存在可用的遙控器，如果是，則與檢測出的遙控器建立連接，接受遙控器的控制。

上述流程中，探測無線通訊熱點所形成的網路中是否存在可用的遙控器的實現可具體為：在無線通訊熱點所形成的網路中下發廣播訊息進行探測，看是否能接收到對廣播訊息進行相應的遙控器；與探測到遙控器建立連接，可具體包括：接收來自遙控器的控制請求，進行驗證判斷，一致後，允許連接；如果沒有探測到可用的遙控器，可持續進行探測，還可以，打開自身無線通訊熱點，進入前一種模式。

前面對無人機的工作模式進行了粗略劃分及說明，下面結合圖3-7進行實例闡述，這裡，根據無線通訊環境的不同，劃分出四種工作模式。

模式一、無人機處於受控狀態，且利用自身作為無線通訊熱點與遙控器通信。

在這種情況下，無人機自身作為無線通訊熱點，多個遙控器工作在此無線通訊熱點形成的環境中，無人機接受其中某一個遙控器的控制。該工作模式如圖3所示。

模式二、無人機處於受控狀態，且利用其它無線通訊熱點與遙控器通信。

在這種情況下，無人機處在某個無線通訊熱點形成的環境中，無線通訊環境中可能有一個或多個遙控器，無人機接受其中某一個遙控器的控制。該工作模式如圖4所示。

模式三、無人機處於自動工作狀態，且自身無線通訊熱點打開，等待遙控器接入。

在這種情況下，無人機未受控制，按照預定程式，處在自動工作狀態，同時打開了自身的無線通訊熱點，一旦有遙控器加入無線通訊網路，則轉入第一種工作模式。該工作模式如圖5所示。

模式四、無人機處於自動工作狀態，且自身無線通訊熱點關閉，同時檢測當前環境中是否存在可用的無線通訊熱點。

在這種情況下，無人機未受控制，按照預定程式，處在自動工作狀態。如果無人機檢測到可用的無線通訊熱點，則加入無線通訊網路，然後在網路中尋找遙控器，如果找到可用的遙控器，則轉入第二種工作模式。模式四如圖6所示。

在工作過程中，無人機一般首先處在第四種工作模式中，在自動工作的同時，其首先檢測是否存在可利用的其它無線通訊熱點，以及無線通訊熱點形成的環境中是否存在一個或者多個遙控器，如果存在，則無人機在其中一個遙控器的控制下工作，即工作在第二種工作模式。在這種情況下，未取得控制權的其它遙控器可向取得控制權的遙控器請求遙控權，從而實現接力控制。

當無人機離開這種無線通訊環境，與所有的遙控器失去聯繫，則可以開啟自身無線通訊熱點功能，形成一個無線通訊環境，進入第三種工作模式，如果有遙控器檢測到這種無線通訊環境存在，並且在無線通訊環境中沒有其它遙控器正在控制無人機，則遙控器取得控制權，如果已經有其它遙控器正在控制無人機，則遙控器可向取得控制權的遙控器請求控制權，從而實現接力控制。此時無人機工作在第一種工作模式。

如果無人機開啟自身無線通訊熱點功能後，在一段時間內沒有任何遙控器與其取得聯繫，則無人機進入第四種工作模式，關閉自身無線通訊熱點功能，檢測是否存在其它的有遙控器存在的無線通訊熱點，如果有，則進入前述的第二種工作模式。如果在一段時間內沒有檢測到有遙控器存在的無線通訊熱點，則重新開啟自身的無線通訊熱點功能，如果檢測到遙控器則進入第一種工作模式。綜上所述，無人機在以上四種工作模式中迴圈切換。無人機在各工作模式之間的轉換如圖7所示，圖中無線通訊熱點具體為WI-FI熱點。

下面通過表格的方式表述前述四種工作模式。 表1  各種工作模式狀態以及進入和離開的條件

本發明方案的適用環境眾多，舉例說明：

無人機的起飛過程和降落過程相對於飛行過程較為複雜，很可能需要人為的干預控制。當無人機從地點甲在人的控制下起飛後到達地點乙，如果沒有人的控制，在選擇降落地點或者懸停地點的過程中可能發生意外。如果地點乙也存在一個遙控器，操作人員可以根據該地點實際情況對無人機進行控制，可以避免意外情況的發生。

此外，如果在地點乙，發現無人機有能量不足或者狀態異常的情況，操作人員通過遙控器使其降落對其進行維護，給其補充增加能量以及對其進行檢修，從而增強其續航時間。

具體實現時，在無人機內部保存有以下資訊：

啟用自身無線通訊熱點所需的全部資訊，其中有遙控器加入無線通訊網路所需的密碼等資訊；無人機加入其它無線通訊熱點時，所需的密碼等資訊；所有被授予控制權的遙控器的資訊；等。

在遙控器內部保存有以下資訊：加入無人機無線通訊熱點所形成網路的密碼資訊；對無人機申請控制權時的加密資訊；遙控器加入其它無線通訊熱點所形成網路的密碼資訊；等。

參見圖8，為本發明無人機的飛行控制系統，該系統包括無人機1、第一遙控器2和第二遙控器3，第二遙控器3為當前對無人機1進行控制的遙控器；

無人機1與第一遙控器2建立無線通訊連接，接收來自第一遙控器2的控制請求，向當前對其進行控制的第二遙控器3發送控制權切換協商訊息；接收來自的第二遙控器3的控制權切換協商訊息回應，如果為同意切換，則向第一遙控器2發送允許控制訊息，在第一遙控器2的控制下進行飛行；

第一遙控器2與無人機1建立連接，向無人機1發送控制請求；接收來自無人機1允許控制訊息，對無人機1進行控制；

第二遙控器3對當前無人機1進行控制，接收來自無人機1的切換協商訊息，返回切換回應。

較佳地，無人機1包括連接建立模組10和切換模組20；

連接建立模組10與第一遙控器2建立無線通訊連接；

切換模組20接收來自第一遙控器2的控制請求，向當前對其進行控制的第二遙控器3發送控制權切換協商訊息；接收來自第二遙控器3的控制權切換協商訊息回應，如果為同意切換，則向第一遙控器2發送允許控制訊息，在第一遙控器2的控制下進行飛行。

較佳地，切換模組20在接收來自第一遙控器2的控制請求之前，還判斷當前是否有對其控制的遙控器，如果有，則向當前對其進行控制的第二遙控器3發送控制權切換協商訊息；否則，直接向第一遙控器2發送允許控制訊息。

較佳地，該系統還包括無線通訊熱點；

第一遙控器2檢測到無線通訊熱點，讀取其儲存的與無線通訊熱點標識對應的熱點驗證密碼，將包含熱點驗證密碼的驗證請求發送給無線通訊熱點，線通訊熱點設置在無人機1上或設置在其他設備上；

無線通訊熱點讀取儲存的原始熱點驗證密碼，與接收的熱點驗證密碼進行比較，若兩者一致，則允許第一遙控器2的接入；

第一遙控器2在無線通訊熱點形成的網路中接收無人機下發的廣播資訊，根據廣播資訊與無人機1建立連接。

較佳地，切換模組20接收來自第一遙控器2的控制請求之後，讀取其儲存的原始驗證密碼，與接收的驗證密碼進行比較，如果兩者一致，則向當前對其進行控制的第二遙控器發送控制權切換協商訊息，否則拒絕第一遙控器2的控制。

較佳地，無人機1包括第一探測模組30，週期性地進行熱點檢測，獲知自身無線通訊熱點處於打開狀態，且與所有遙控器失去聯繫，則探測是否存在可用的遙控器，如果有，則與探測到的遙控器建立連接，接受遙控器的控制。

較佳地，無人機1包括第二探測模組40，週期性地進行熱點檢測，發現自身無線通訊熱點處於關閉狀態，檢測是否是存在可利用的其他無線通訊熱點，如果有，則與其他無線通訊熱點建立連接，並探測其他無線通訊熱點所形成的網路中是否存在可用的遙控器，如果是，則與檢測出的遙控器建立連接，接受遙控器的控制。

本發明涉及的無線通訊連接包括可在短距離範圍內進行無線連接的多種實現方式，能具有該功能的替換方式都在本發明的保護範圍之內。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。

1‧‧‧無人機
10‧‧‧連接建立模組
20‧‧‧切換模組
30‧‧‧第一探測模組
40‧‧‧第二探測模組
2‧‧‧第一遙控器
3‧‧‧第二遙控器
101~104‧‧‧步驟

圖1為本發明無人機的飛行控制方法示意流程圖； 圖2為本發明從第一遙控器切換到第二遙控器的命令交互實例； 圖3為本發明無人機的第一種工作模式示意圖； 圖4為本發明無人機的第二種工作模式示意圖； 圖5為本發明無人機的第三種工作模式示意圖； 圖6為本發明無人機的第四種工作模式示意圖； 圖7為本發明無人機的模式間切換示意圖； 圖8為本發明無人機的飛行控制系統結構示意圖。

101~104‧‧‧步驟

Claims (13)

1. 一種無人機之飛行控制方法，其包括： 一無人機與一第一遙控器建立無線通訊連接； 該無人機接收來自該第一遙控器的一控制請求，向當前對其進行控制的一第二遙控器發送一控制權切換協商訊息； 該無人機接收來自該第二遙控器的一控制權切換協商訊息回應，如果該控制權切換協商訊息回應為同意切換，則向該第一遙控器發送一允許控制訊息；及 該無人機在該第一遙控器的控制下進行飛行。
2. 如申請專利範圍第1項所述之飛行控制方法，其中於該無人機接收來自該第一遙控器的該控制請求之步驟前，該方法還包括： 該無人機判斷當前是否有對其控制的遙控器，如果有，則執行向當前對其進行控制的該第二遙控器發送一控制權切換協商訊息的步驟；否則，直接執行向該一遙控器發送允許控制訊息的步驟。
3. 如申請專利範圍第1項所述之飛行控制方法，其中於該無人機與該第一遙控器建立無線通訊連接之步驟中包括： 該第一遙控器檢測到一無線通訊熱點； 該第一搖控器讀取其儲存與該無線通訊熱點對應的一熱點驗證密碼，將包含該熱點驗證密碼的驗證請求發送給該無線通訊熱點，其中，該無線通訊熱點設置在該無人機上或設置在其他設備上； 該無線通訊熱點讀取儲存的一原始熱點驗證密碼，與接收的該熱點驗證密碼進行比較，若兩者一致，則允許該第一遙控器的接入；及 該第一遙控器在無線通訊熱點形成的網路中接收該無人機發送的一廣播資訊，根據該廣播資訊與該無人機建立連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之飛行控制方法，其中，該控制請求包含一驗證密碼，於該無人機接收來自該第一遙控器的控制請求之步驟後，該方法還包括： 該無人機讀取其儲存的一原始驗證密碼，與接收的該驗證密碼進行比較，如果兩者一致，則執行向當前對其進行控制的該第二遙控器發送該控制權切換協商訊息的步驟，否則拒絕該第一遙控器的控制。
5. 如申請專利範圍第1項所述之飛行控制方法，其中該方法還包括：該無人機週期性地進行熱點檢測，當偵測到自身無線通訊熱點處於打開狀態，且與所有遙控器失去聯繫，則探測是否存在可用的遙控器，如果有，則與探測到的遙控器建立連接，接受遙控器的控制。
6. 如申請專利範圍第1項所述之飛行控制方法，其中，該方法還包括：該無人機週期性地進行熱點檢測，當偵測到自身無線通訊熱點處於關閉狀態，檢測是否是存在可利用的其他無線通訊熱點，如果有，則與其他無線通訊熱點建立連接，並探測其他無線通訊熱點所形成的網路中是否存在可用的遙控器，如果是，則與檢測出的遙控器建立連接，接受遙控器的控制。
7. 一種無人機之飛行控制系統，該系統包括: 一無人機、一第一遙控器和一第二遙控器，該第二遙控器為當前對該無人機進行控制； 其中，該無人機與該第一遙控器建立無線通訊連接，接收來自該第一遙控器的一控制請求，向當前對其進行控制的該第二遙控器發送一控制權切換協商訊息； 接收來自該第二遙控器的一控制權切換協商訊息回應，如果切換回應為同意切換，則向該第一遙控器發送一允許控制訊息，在該第一遙控器的控制下進行飛行； 該第一遙控器，與該無人機建立連接，向該無人機發送控制請求； 接收來自該無人機的允許控制訊息，對該無人機進行控制；及 該第二遙控器，當前對該無人機進行控制，接收來自該無人機的該控制權切換協商訊息，返回切換回應。
8. 如申請專利範圍第7項所述之飛行控制系統，其中，該無人機包括一連接建立模組和一切換模組； 其中，該連接建立模組與該第一遙控器建立無線通訊連接； 該切換模組接收來自該第一遙控器的該控制請求，向當前對其進行控制的該第二遙控器發送該控制權切換協商訊息；及 接收來自該第二遙控器的該控制權切換協商訊息回應，如果切換回應為同意切換，則向該第一遙控器發送該允許控制訊息，在該第一遙控器的控制下進行飛行。
9. 如申請專利範圍第8項所述之飛行控制系統，其中，該切換模組在接收來自該第一遙控器的該控制請求之前，還判斷當前是否有對其控制的遙控器，如果有，則向當前對其進行控制的該第二遙控器發送該控制權切換協商訊息；否則，直接向該第一遙控器發送該允許控制訊息。
10. 如申請專利範圍第7項所述之飛行控制系統，其中，該系統還包括一無線通訊熱點；其中，該第一遙控器，檢測到該無線通訊熱點，讀取其儲存的與該無線通訊熱點標識對應的該熱點驗證密碼，將包含該熱點驗證密碼的驗證請求發送給該無線通訊熱點，該無線通訊熱點設置在該無人機上或設置在其他設備上； 該無線通訊熱點讀取儲存的一原始熱點驗證密碼，與接收的該熱點驗證密碼進行比較，若兩者一致，則允許該第一遙控器的接入；及 該第一遙控器在該無線通訊熱點形成的網路中接收該無人機下發的一廣播資訊，根據該廣播資訊與該無人機建立連接。
11. 如申請專利範圍第8項所述之飛行控制系統，其中，該切換模組接收來自該第一遙控器的該控制請求之後，讀取該無人機儲存的一原始驗證密碼，與接收的一驗證密碼進行比較，如果兩者一致，則向當前對其進行控制的該第二遙控器發送該控制權切換協商訊息，否則拒絕該第一遙控器的控制。
12. 如申請專利範圍第7至11項任一項所述之飛行控制系統，其中，該無人機包括一第一探測模組，週期性地進行熱點檢測，獲知自身無線通訊熱點處於打開狀態，且與所有遙控器失去聯繫，則探測是否存在可用的遙控器，如果有，則與探測到的該遙控器建立連接，接受遙控器的控制。
13. 如申請專利範圍第7至11項任一項所述之飛行控制系統，其中，該無人機包括包含一第二探測模組，週期性地進行熱點檢測，發現自身無線通訊熱點處於關閉狀態，檢測是否是存在可利用的其他無線通訊熱點，如果有，則與其他無線通訊熱點建立連接，並探測其他無線通訊熱點所形成的網路中是否存在可用的遙控器，如果是，則與檢測出的遙控器建立連接，接受該遙控器的控制。