專利名稱：四旋翼無人飛行器的飛行控制方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛行控制方法和系統(tǒng)，特別涉及一種四個旋翼結(jié)構(gòu)的無人駕駛飛行器的飛行控制方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無人機(jī)(Unmanned Aerial Vehicles, UAV)是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人的飛機(jī)，它可以在遙控人員的遙控下起飛。目前，無人機(jī)因其體積小、重量輕等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于航空遙感、國土監(jiān)察、城市規(guī)劃、水利建設(shè)、林業(yè)管理、實時監(jiān)控、空中偵察、影視航拍、廣告攝影、軍事等多個領(lǐng)域，但安全性、穩(wěn)定性、性價比高和適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等要求仍在不斷提高。設(shè)計一種高安全性和高穩(wěn)定性的飛行控制系統(tǒng)成為一種迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種四旋翼無人飛行器的飛行控制方法和系統(tǒng)，用于解決四旋翼無人飛行器的飛行控制問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供的四旋翼無人飛行器的飛行控制方法包括A)導(dǎo)航單元根據(jù)飛行器當(dāng)前飛行狀態(tài)得到當(dāng)前飛行數(shù)據(jù)；B)飛行控制單元根據(jù)所述飛行數(shù)據(jù)、地面控制站發(fā)送的遙控信號或預(yù)存的導(dǎo)航信息，生成分別控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息；C)動力驅(qū)動單元根據(jù)所述四個轉(zhuǎn)速信息，分別調(diào)整四個旋翼的轉(zhuǎn)速，控制飛行器狀態(tài)。具體地，所述步驟A)包括通過慣性測量子單元獲取當(dāng)前飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；通過GPS定位子單元獲取當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)；通過磁場強(qiáng)度傳感器獲取當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)；通過壓力傳感器獲取當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)。具體地，所述步驟B)包括飛行控制單元接收地面控制站的遙控信號；飛行控制單元根據(jù)遙控信號確定飛行方向，并根據(jù)遙控信號和所述當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)調(diào)整飛行姿態(tài)；飛行控制單元利用所述飛行方向和所述飛行姿態(tài)，生成控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息。
具體地，所述步驟B)包括飛行控制單元根據(jù)所述導(dǎo)航信息、所述當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)確定目標(biāo)航點，得到目標(biāo)航點位置數(shù)據(jù)和目標(biāo)航點高度數(shù)據(jù)；飛行控制單元根據(jù)目標(biāo)航點位置數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)確定飛行方向，并根據(jù)目標(biāo)航點高度數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)調(diào)整飛行姿態(tài)； 飛行控制單元利用所述飛行方向和所述飛行姿態(tài)，生成控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速
fn息ο 具體地，所述步驟C)包括當(dāng)四個旋翼的轉(zhuǎn)速同時增大/減小時，飛行器向上/下飛行，實現(xiàn)飛行器升降；當(dāng)前側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于后側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向后飛行；當(dāng)后側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于前側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向前飛行；當(dāng)改變前-后側(cè)旋翼和左-右側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)左/右側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于右/左側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向右/左飛行；其中，前側(cè)和后側(cè)旋翼是逆時針旋轉(zhuǎn)的無刷直驅(qū)電機(jī)，左側(cè)和右側(cè)旋翼是順時針旋轉(zhuǎn)的無刷直驅(qū)電機(jī)。所述飛行器沒有收到遙控信號時，四個旋翼轉(zhuǎn)速相同，使飛行器懸停。所述飛行控制方法還包括所述飛行數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)單元發(fā)送至地面控制站，以便遙控人員根據(jù)地面控制站接收的所述飛行數(shù)據(jù)遙控飛行器飛行姿態(tài)。 所述飛行控制方法還包括伺服控制單元控制機(jī)載設(shè)備旋轉(zhuǎn)，以使所述機(jī)載設(shè)備實現(xiàn)機(jī)載任務(wù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供的一種四旋翼無人飛行器的飛行控制系統(tǒng)包括導(dǎo)航單元，用于根據(jù)飛行器當(dāng)前飛行狀態(tài)得到當(dāng)前飛行數(shù)據(jù)；飛行控制單元，用于根據(jù)所述飛行數(shù)據(jù)、地面控制站發(fā)送的遙控信號或預(yù)存的導(dǎo)航信息，生成分別控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息；動力驅(qū)動單元，用于根據(jù)所述四個轉(zhuǎn)速信息，分別調(diào)整其四個旋翼的轉(zhuǎn)速，控制飛行器姿態(tài)。所述飛行控制系統(tǒng)還包括伺服控制單元，用于控制機(jī)載設(shè)備旋轉(zhuǎn)以使所述機(jī)載設(shè)備實現(xiàn)機(jī)載任務(wù)；數(shù)據(jù)存儲單元，用于實時存儲飛行器的飛行數(shù)據(jù)；無線收發(fā)單元，用于實時將飛行數(shù)據(jù)發(fā)送到地面控制站，以及接收地面控制站的遙控信號。所述飛行控制系統(tǒng)還包括供電單元，用于提供所述飛行控制系統(tǒng)正常工作需要的電壓和功率。所述導(dǎo)航單元包括慣性測量子單元，用于獲取當(dāng)前飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；GPS定位子單元，用于獲取當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)；磁場強(qiáng)度傳感器，用于獲取當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)；壓力傳感器，用于獲取當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明提供了四旋翼無人飛行器的飛行控制方法和系統(tǒng)，硬件集成度高，靈活性高，能夠滿足高安全性，高穩(wěn)定性的要求。


圖1是本發(fā)明提供的四旋翼無人飛行器的飛行控制方法流程圖；圖2是本發(fā)明提供的四旋翼無人飛行器的飛行控制系統(tǒng)原理框圖；圖3是本發(fā)明提供的飛行控制單元原理框圖；圖4是本發(fā)明提供的導(dǎo)航單元原理框圖；圖5是本發(fā)明提供的慣性測量子單元原理框圖。具體實現(xiàn)方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說明的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。圖1顯示了本發(fā)明提供的四旋翼無人飛行器的飛行控制方法流程圖，如圖1所示， 包括以下步驟SlOl 導(dǎo)航單元根據(jù)飛行器當(dāng)前飛行狀態(tài)得到當(dāng)前飛行數(shù)據(jù)；S102:飛行控制單元根據(jù)所述飛行數(shù)據(jù)、地面控制站發(fā)送的遙控信號或預(yù)存的導(dǎo)航信息，生成分別控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息；S103:動力驅(qū)動單元根據(jù)所述四個轉(zhuǎn)速信息，分別調(diào)整四個旋翼的轉(zhuǎn)速，控制飛行器姿態(tài)。具體地，所述步驟SlOl包括通過慣性測量子單元獲取當(dāng)前飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；通過GPS定位子單元獲取當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)；通過磁場強(qiáng)度傳感器獲取當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)；通過壓力傳感器獲取當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)。具體地，所述步驟S102包括飛行控制單元接收地面控制站的遙控信號；飛行控制單元根據(jù)遙控信號確定飛行方向，并根據(jù)遙控信號和所述當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)調(diào)整飛行姿態(tài)；飛行控制單元利用所述飛行方向和所述飛行姿態(tài)，生成控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速
fn息ο具體地，所述步驟S102包括飛行控制單元根據(jù)所述導(dǎo)航信息、所述當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)確定目標(biāo)航點，得到目標(biāo)航點位置數(shù)據(jù)和目標(biāo)航點高度數(shù)據(jù)；飛行控制單元根據(jù)目標(biāo)航點位置數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)確定飛行方向，并根據(jù)目標(biāo)航點高度數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)調(diào)整飛行姿態(tài)；飛行控制單元利用所述飛行方向和所述飛行姿態(tài)，生成控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速
信息ο具體地，所述步驟S103包括當(dāng)四個旋翼的轉(zhuǎn)速同時增大/減小時，飛行器向上/下飛行，實現(xiàn)飛行器升降；當(dāng)前側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于后側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向后飛行；當(dāng)后側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于前側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向前飛行；當(dāng)改變前-后側(cè)旋翼和左-右側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；
當(dāng)左/右側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于右/左側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向右/左飛行；其中，前側(cè)和后側(cè)旋翼是逆時針旋轉(zhuǎn)的無刷直驅(qū)電機(jī)，左側(cè)和右側(cè)旋翼是順時針旋轉(zhuǎn)的無刷直驅(qū)電機(jī)。所述飛行器沒有收到遙控信號時，四個旋翼轉(zhuǎn)速相同，產(chǎn)生與重力大小相同，方向相反的的力，使飛行器懸停。所述飛行控制方法還包括所述飛行數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)單元發(fā)送至地面控制站，以便遙控人員根據(jù)地面控制站接收的所述飛行數(shù)據(jù)遙控飛行器飛行姿態(tài)。所述飛行控制方法還包括伺服控制單元控制機(jī)載設(shè)備旋轉(zhuǎn)，以使所述機(jī)載設(shè)備實現(xiàn)機(jī)載任務(wù)。圖2顯示了本發(fā)明提供的四旋翼無人飛行器的飛行控制系統(tǒng)原理框圖，如圖2所示，飛行控制系統(tǒng)包括導(dǎo)航單元，用于根據(jù)飛行器當(dāng)前飛行狀態(tài)得到當(dāng)前飛行數(shù)據(jù)。具體地說，所述導(dǎo)航單元分別通過慣性測量子單元、GPS定位子單元和磁場強(qiáng)度傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器獲取當(dāng)前飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)、當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)、當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)、環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。飛行控制單元，用于根據(jù)所述飛行數(shù)據(jù)、地面控制站發(fā)送的遙控信號或預(yù)存的導(dǎo)航信息，生成分別控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息。具體地說，所述飛行控制單元根據(jù)無線收發(fā)單元接收的遙控信號確定飛行方向，根據(jù)無線收發(fā)單元接收的遙控信號和飛行高度數(shù)據(jù)調(diào)整飛行姿態(tài)，并根據(jù)所述飛行方向和所述飛行姿態(tài)確定所述四個轉(zhuǎn)速信息。具體地說，所述飛行控制單元根據(jù)所述導(dǎo)航信息、所述當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)確定目標(biāo)航點，得到目標(biāo)航點位置數(shù)據(jù)和目標(biāo)航點高度數(shù)據(jù)，并根據(jù)目標(biāo)航點位置數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)確定飛行方向，根據(jù)目標(biāo)航點高度數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)調(diào)整飛行姿態(tài)，然后，利用所述飛行方向和所述飛行姿態(tài)，生成控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息。動力驅(qū)動單元，用于根據(jù)所述四個轉(zhuǎn)速信息，分別調(diào)整其四個旋翼的轉(zhuǎn)速，控制飛行器姿態(tài)。具體地說，當(dāng)四個旋翼的轉(zhuǎn)速同時增大/減小時，飛行器向上/下飛行，實現(xiàn)飛行器升降；當(dāng)改變前-后側(cè)旋翼和左-右側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)后側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于前側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向前飛行；當(dāng)前側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于后側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時， 飛行器向后飛行；當(dāng)左/右側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于右/左側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向右/左飛行；其中，前側(cè)和后側(cè)旋翼是逆時針旋轉(zhuǎn)的無刷直驅(qū)電機(jī)，左側(cè)和右側(cè)旋翼是順時針旋轉(zhuǎn)的無刷直驅(qū)電機(jī)；所述飛行器沒有收到遙控信號時，四個旋翼轉(zhuǎn)速相同，使飛行器懸浮。伺服控制單元，用于控制機(jī)載設(shè)備旋轉(zhuǎn)以使所述機(jī)載設(shè)備實現(xiàn)機(jī)載任務(wù)。具體地， 所述伺服控制單元包括伺服控制器和伺服電機(jī)，當(dāng)控制數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)等機(jī)載設(shè)備時， 能夠進(jìn)行各種視頻影像的記錄。數(shù)據(jù)存儲單元，用于實時存儲飛行器的飛行數(shù)據(jù)。例如，選用MMC/SD記憶卡實時記錄飛行數(shù)據(jù)。無線收發(fā)單元，用于實時將飛行數(shù)據(jù)發(fā)送到地面控制站，以及接收地面控制站的遙控信號；具體地說，無線收發(fā)單元通過微波的形式將所述飛行數(shù)據(jù)發(fā)送到地面控制站，當(dāng)機(jī)載設(shè)備是數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)時，還可以將拍攝的各種視頻影像實時傳送到地面控制站。供電單元，用于提供所述飛行控制系統(tǒng)正常工作需要的電壓和功率。例如，選用2300mAh 14. 8V鋰聚合物電池為系統(tǒng)中各個單元提供5V和3. 3V的穩(wěn)定電源。所述導(dǎo)航單元根據(jù)飛行器當(dāng)前飛行狀態(tài)得到當(dāng)前飛行數(shù)據(jù)，并通過高速總線傳輸至所述飛行控制單元；所述飛行控制單元根據(jù)所述飛行數(shù)據(jù)、遙控信號或?qū)Ш叫畔ⅲ玫娇刂扑膫€旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息，并通過高速總線將所述四個轉(zhuǎn)速信息傳輸至所述動力驅(qū)動單元；所述動力驅(qū)動單元根據(jù)四個轉(zhuǎn)速信息分別調(diào)整四個旋翼的轉(zhuǎn)速，實時動態(tài)地調(diào)整飛行器的飛行姿態(tài)。所述飛行控制單元與所述數(shù)據(jù)存儲單元相連接，實現(xiàn)飛行數(shù)據(jù)的實時存儲記錄； 所述飛行控制單元與所述無線收發(fā)單元相連接，將飛行器當(dāng)前的飛行數(shù)據(jù)實時下載到地面控制站，使地面控制站的遙控人員能夠有效把控飛行器的飛行情況，并做出準(zhǔn)確操作；所述飛行控制單元與所述伺服控制單元相連接，能有效實現(xiàn)相關(guān)機(jī)載任務(wù)。圖3顯示了本發(fā)明提供的飛行控制單元原理框圖，如圖3所示，所述飛行控制單元包括高度控制子單元和位置控制子單元，用于通過高速通訊接口接收來自導(dǎo)航單元的飛行數(shù)據(jù)，還可以在遙控信號遙控幅度過大時，自動調(diào)整飛行高度、飛行姿態(tài)和飛行位置， 使本發(fā)明飛行器控制系統(tǒng)穩(wěn)定性更高，從而使人工遙控操作更加簡便易行。飛行控制處理器，用于根據(jù)飛行數(shù)據(jù)、遙控信號或?qū)Ш叫畔⑦M(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并生成控制動力驅(qū)動單元四個旋翼旋轉(zhuǎn)的四個轉(zhuǎn)速信息。電機(jī)控制子單元，用于利用飛行控制處理器生成的四個轉(zhuǎn)速信息，分別調(diào)整相應(yīng)旋翼的轉(zhuǎn)速。所述飛行控制單元還可以包括蜂鳴器，用于根據(jù)飛行器的狀態(tài)，提示或告警。圖4顯示了本發(fā)明提供的導(dǎo)航單元原理框圖，如圖4所示，所述導(dǎo)航單元包括慣性測量子單元，用于獲取當(dāng)前飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)。GPS定位子單元，用于采集當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)。磁場強(qiáng)度傳感器，用于獲取當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)。壓力傳感器，用于采集當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)。溫度傳感器，用于采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。自適應(yīng)濾波器，用于將輸入的所述飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)、所述當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)、所述當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)和所述環(huán)境溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述壓力傳感器采集的模擬的飛行高度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的飛行高度數(shù)據(jù)。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器優(yōu)選M位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。圖5顯示了本發(fā)明提供的慣性測量子單元原理框圖，如圖5所示，所述慣性測量子單元用于測量飛行器的飛行姿態(tài)，包括陀螺儀橫向、陀螺儀軸向和陀螺儀垂直軸向，用于分別采集橫向角速度、軸向角速度和垂直軸向角速度；加速度傳感器，用于采集飛行器的橫向加速度、軸向加速度和垂直軸向加速度，是一個三軸加速度傳感器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將包含橫向角速度、軸向角速度、垂直軸向角速度，橫向加速度、軸向加速度和垂直軸向加速度的模擬的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了四旋翼無人飛行器的飛行控制方法與系統(tǒng)，具有硬件集成度高、靈活性高、系統(tǒng)穩(wěn)定性高、維護(hù)成本低，以及高安全性和穩(wěn)定性的優(yōu)點。
盡管上文對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行各種修改。因此，凡按照本發(fā)明原理所做的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.四旋翼無人飛行器的飛行控制方法，其特征在于，所述飛行控制方法包括A)導(dǎo)航單元根據(jù)飛行器當(dāng)前飛行狀態(tài)得到當(dāng)前飛行數(shù)據(jù)；B)飛行控制單元根據(jù)所述飛行數(shù)據(jù)、地面控制站發(fā)送的遙控信號或預(yù)存的導(dǎo)航信息， 生成分別控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息；C)動力驅(qū)動單元根據(jù)所述四個轉(zhuǎn)速信息，分別調(diào)整四個旋翼的轉(zhuǎn)速，控制飛行器姿態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行控制方法，其特征在于，所述步驟A)包括 通過慣性測量子單元獲取當(dāng)前飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；通過GPS定位子單元獲取當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)； 通過磁場強(qiáng)度傳感器獲取當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)； 通過壓力傳感器獲取當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行控制方法，其特征在于，所述步驟B)包括 飛行控制單元接收地面控制站的遙控信號；飛行控制單元根據(jù)遙控信號確定飛行方向，并根據(jù)遙控信號和當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)調(diào)整飛行姿態(tài)；飛行控制單元利用所述飛行方向和所述飛行姿態(tài)，生成控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行控制方法，其特征在于，所述步驟B)包括飛行控制單元根據(jù)所述導(dǎo)航信息、所述當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)確定目標(biāo)航點，得到目標(biāo)航點位置數(shù)據(jù)和目標(biāo)航點高度數(shù)據(jù)；飛行控制單元根據(jù)目標(biāo)航點位置數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)確定飛行方向，并根據(jù)目標(biāo)航點高度數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)調(diào)整飛行姿態(tài)；飛行控制單元利用所述飛行方向和所述飛行姿態(tài)，生成控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行控制方法，其特征在于，所述步驟C)包括 當(dāng)四個旋翼的轉(zhuǎn)速同時增大/減小時，飛行器實現(xiàn)升降；當(dāng)前側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于后側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向后飛行； 當(dāng)后側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于前側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向前飛行； 當(dāng)改變前-后側(cè)旋翼和左-右側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)； 當(dāng)左/右側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速大于右/左側(cè)旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛行器向右/左飛行； 其中，前側(cè)和后側(cè)旋翼是逆時針旋轉(zhuǎn)的無刷直驅(qū)電機(jī)，左側(cè)和右側(cè)旋翼是順時針旋轉(zhuǎn)的無刷直驅(qū)電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛行控制方法，其特征在于，飛行器沒有收到遙控信號時，四個旋翼轉(zhuǎn)速相同，使飛行器懸停。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行控制方法，其特征在于，所述飛行控制方法還包括所述飛行數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)單元發(fā)送至地面控制站，以便遙控人員根據(jù)地面控制站接收的所述飛行數(shù)據(jù)遙控飛行器飛行姿態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行控制方法，其特征在于，所述飛行控制方法還包括 伺服控制單元控制機(jī)載設(shè)備旋轉(zhuǎn)，以使所述機(jī)載設(shè)備實現(xiàn)機(jī)載任務(wù)。
9.四旋翼無人飛行器的飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行控制系統(tǒng)包括導(dǎo)航單元，用于根據(jù)飛行器當(dāng)前飛行狀態(tài)得到當(dāng)前飛行數(shù)據(jù)； 飛行控制單元，用于根據(jù)所述飛行數(shù)據(jù)、地面控制站發(fā)送的遙控信號或預(yù)存的導(dǎo)航信息，生成分別控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息；動力驅(qū)動單元，用于根據(jù)所述四個轉(zhuǎn)速信息，分別調(diào)整其四個旋翼的轉(zhuǎn)速，控制飛行器姿態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行控制系統(tǒng)還包括 伺服控制單元，用于控制機(jī)載設(shè)備旋轉(zhuǎn)以使所述機(jī)載設(shè)備實現(xiàn)機(jī)載任務(wù)； 數(shù)據(jù)存儲單元，用于實時存儲飛行器的飛行數(shù)據(jù)；無線收發(fā)單元，用于實時將飛行數(shù)據(jù)發(fā)送到地面控制站，以及接收地面控制站的遙控信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航單元包括 慣性測量子單元，用于獲取當(dāng)前飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；GPS定位子單元，用于獲取當(dāng)前飛行位置數(shù)據(jù)； 磁場強(qiáng)度傳感器，用于獲取當(dāng)前飛行方向數(shù)據(jù)； 壓力傳感器，用于獲取當(dāng)前飛行高度數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了四旋翼無人飛行器的飛行控制方法和系統(tǒng)，所述飛行控制方法包括導(dǎo)航單元根據(jù)飛行器當(dāng)前飛行狀態(tài)得到當(dāng)前飛行數(shù)據(jù)；飛行控制單元根據(jù)所述飛行數(shù)據(jù)、地面控制站發(fā)送的遙控信號或預(yù)存的導(dǎo)航信息，生成分別控制四個旋翼的四個轉(zhuǎn)速信息；動力驅(qū)動單元根據(jù)所述四個轉(zhuǎn)速信息，分別調(diào)整四個旋翼的轉(zhuǎn)速，控制飛行器姿態(tài)。本發(fā)明提供的四旋翼無人飛行器的飛行控制系統(tǒng)具有硬件集成度高、靈活性高、系統(tǒng)穩(wěn)定性高、噪音小和維護(hù)成本低等優(yōu)點。
文檔編號G05D1/10GK102591350SQ201110002329
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者安康 申請人:佛山市安爾康姆航拍科技有限公司