本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)人機(jī)及其飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法、可穿戴設(shè)備。

背景技術(shù)：

無(wú)人機(jī)是一種以無(wú)線遙控或自身程序控制為主的不載人飛行器。出于獲得期望的飛行軌跡或保證飛行安全的目的，現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)在飛行狀態(tài)下，需要將飛行狀態(tài)回傳到遙控器；另外，無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中也需要根據(jù)飛行狀況適應(yīng)性地改變飛行狀態(tài)。然而，現(xiàn)有技術(shù)中缺乏簡(jiǎn)單有效地對(duì)無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)方案，影響了無(wú)人機(jī)的飛行控制，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的可控性和安全性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種無(wú)人機(jī)及其飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法、可穿戴設(shè)備以解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏簡(jiǎn)單有效地對(duì)無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中可控性和安全性較差的問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法，在無(wú)人機(jī)的至少一個(gè)支撐臂上設(shè)置螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器，螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器用于采集螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；該方法包括：

獲取螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器采集的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；

對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理，得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)；

根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)包括：機(jī)身，設(shè)置在機(jī)身上的飛控板，機(jī)身上還設(shè)有支撐臂，支撐臂上設(shè)置有電機(jī)及螺旋槳，電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)與其連接的螺旋槳旋轉(zhuǎn)，

每個(gè)支撐臂上設(shè)置有螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器，

螺旋槳狀態(tài)采集器與飛控板相連接，用于采集螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；

飛控板中設(shè)有：

信號(hào)獲取單元，用于獲取螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器采集的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；

飛行狀態(tài)判斷單元，用于對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理，得到螺旋槳當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種可穿戴設(shè)備，該可穿戴設(shè)備包括：

無(wú)線通信模塊，用于接收無(wú)人機(jī)發(fā)送的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；

飛行遙控模塊，用于對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理后得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)并當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)異常時(shí)生成相應(yīng)的飛行遙控指令，通過(guò)無(wú)線通信模塊將飛行遙控指令發(fā)送給無(wú)人機(jī)，控制無(wú)人機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的飛行操作。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法，通過(guò)在無(wú)人機(jī)的至少一個(gè)支撐臂上設(shè)置螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器，獲取螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器采集的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。由此，實(shí)現(xiàn)了利用螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和判斷，為無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)掌握無(wú)人機(jī)當(dāng)前的飛行狀態(tài)并進(jìn)行相應(yīng)的飛行控制提供了可能，避免了對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行錯(cuò)誤的飛行控制，提高了無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的可控性和安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的一種無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種可穿戴設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

實(shí)施例一

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法的流程示意圖，參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法包括如下步驟：

步驟S101，在無(wú)人機(jī)的至少一個(gè)支撐臂上設(shè)置螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器，螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器用于采集螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；

步驟S102，獲取螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器采集的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；

步驟S103，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理，得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)；

步驟S104，根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。

注，上述具體步驟可由無(wú)人機(jī)中相應(yīng)的功能單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。

由圖1所示可知，本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法，通過(guò)獲取螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，由此，得到了飛行控制所需要的最直接和最有用的信息，即螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信息，進(jìn)而根據(jù)螺旋槳的狀態(tài)信息確定出無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)，方便根據(jù)無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的飛行控制，提高了無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的可控性和安全性，提升了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

實(shí)施例二

本實(shí)施例中，螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器具體為聲音傳感器，聲音傳感器可以檢測(cè)周圍環(huán)境的聲音強(qiáng)度。聲音傳感器用于采集螺旋槳運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音信號(hào)，無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法包括如下步驟：獲取聲音傳感器采集的聲音信號(hào)；

對(duì)聲音傳感器采集的聲音信號(hào)進(jìn)行處理，得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)。

這里的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)主要包括各個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速以及是否處于異常狀態(tài)。

通過(guò)在無(wú)人機(jī)的至少一個(gè)支撐臂上設(shè)置聲音傳感器，采集螺旋槳運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音，對(duì)采集到的聲音進(jìn)行運(yùn)算后判斷出螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，聲音傳感器的聲音信號(hào)處理之后，可以得到轉(zhuǎn)速，幅度大小變化等信息，可以反映出螺旋槳的狀態(tài)。通過(guò)這些狀態(tài)信息判斷螺旋槳是否異常(例如是否斷槳)，也可以判斷出螺旋槳的轉(zhuǎn)速是否與飛行控制的預(yù)期不符。然后，將這些關(guān)鍵的信息反饋給無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)(下稱飛控)，方便飛控對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行控制和調(diào)整，以提高無(wú)人機(jī)飛行時(shí)的可控性和安全性。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器也可采用加速度傳感器，將加速度傳感器緊貼在無(wú)人機(jī)支撐臂上，則無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法包括步驟：獲取螺旋槳運(yùn)行時(shí)傳遞到支撐臂(固體介質(zhì))上的振動(dòng)信號(hào)得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，而后根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)以及相應(yīng)的算法計(jì)算出螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)確定出無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。而根據(jù)加速度傳感器采集的螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)計(jì)算螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)的更多技術(shù)細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)可參見(jiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的說(shuō)明，這里不再重復(fù)描述。

實(shí)施例三

本實(shí)施例中，螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器具體為麥克風(fēng)?；诖?，本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法包括：在無(wú)人機(jī)的至少一個(gè)支撐臂上設(shè)置麥克風(fēng)(即Microphone，簡(jiǎn)稱MIC)；獲取麥克風(fēng)采集的聲音信號(hào)，對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行處理得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。

下面以四旋翼無(wú)人機(jī)為例，對(duì)本發(fā)明提供的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)步驟進(jìn)行說(shuō)明。

為了實(shí)現(xiàn)利用麥克風(fēng)采集螺旋槳發(fā)出的聲音信號(hào)并根據(jù)聲音信號(hào)確定每個(gè)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)的目的，本實(shí)施例中使用多顆MIC(麥克風(fēng)的數(shù)量和螺旋槳的數(shù)量相等)來(lái)收集多個(gè)螺旋槳發(fā)出的聲音信號(hào)，并對(duì)MIC在無(wú)人機(jī)上的分布進(jìn)行優(yōu)化。

MIC的設(shè)置

本實(shí)施例中，在每一個(gè)螺旋槳附近設(shè)置一顆MIC，用于收集螺旋槳運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音，MIC到螺旋槳的距離以保證該MIC采集到的距離最近的螺旋槳聲音占優(yōu)為準(zhǔn)。

由于每顆MIC都會(huì)同時(shí)收集到所有螺旋槳運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音，所以多顆MIC收集到的信息包含了所有螺旋槳運(yùn)行發(fā)出的聲音，并且距離最近的一顆MIC收集到的聲音最大，距離較遠(yuǎn)的螺旋槳的聲音基本會(huì)小預(yù)定閾值(例如15dB)以上或者更多，所以即使在多音源復(fù)合收集聲音的情況下，最近的一顆MIC的聲音還是能夠有優(yōu)勢(shì)至少高出預(yù)定聲壓級(jí)閾值(如3dB)，因此，本實(shí)施例中可以使用距離每個(gè)螺旋槳最近的那顆MIC的聲音信號(hào)的處理結(jié)果代表螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)。

更進(jìn)一步的，本實(shí)施例中，麥克風(fēng)與支撐臂表面的開(kāi)孔相對(duì)設(shè)置，麥克風(fēng)的收聲孔的軸線方向與支撐臂上螺旋槳軸線方向不同。優(yōu)選的，可以將MIC開(kāi)孔方向(即，收聲孔的軸線方向)設(shè)置為與螺旋槳分布在支撐臂的不同方向，例如MIC開(kāi)孔方向背向螺旋槳，當(dāng)螺旋槳處于支撐臂的上部時(shí)，MIC開(kāi)口處于支撐臂的下部，以避免MIC直接受到螺旋槳運(yùn)行時(shí)強(qiáng)風(fēng)的影響，導(dǎo)致風(fēng)噪失真，影響判斷結(jié)果。

具體的，MIC開(kāi)孔的軸線方向與螺旋槳軸線方向的夾角的取值范圍為[90°，180°]。即，夾角可以取90度以上180度以下的任一值。另外，各MIC的軸線方向也可以不同，例如，位于對(duì)角線上的兩個(gè)麥克風(fēng)的收聲孔的軸線方向相同，相鄰的兩個(gè)麥克風(fēng)的收聲孔孔的軸線方向不同。

此外，由于全指向性麥克風(fēng)對(duì)聲源位置不敏感，所以本實(shí)施例中使用全指向性麥克風(fēng)以盡量收集距離最近的螺旋槳運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音。

最后，為了保證后期聲音信號(hào)處理的一致性，本實(shí)施例中對(duì)MIC的頻率響應(yīng)特性進(jìn)行測(cè)量與校準(zhǔn)。具體的，在驅(qū)動(dòng)螺旋槳的電機(jī)的轉(zhuǎn)速帶寬內(nèi)(一般在50Hz到300Hz范圍內(nèi)，根據(jù)電機(jī)參數(shù)具體確定)將頻率響應(yīng)補(bǔ)償為平直的直線。即，對(duì)等響輸入，輸出電平保持一致。并且為了避免后期運(yùn)算中各MIC之間存在差異影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，優(yōu)選地，本實(shí)施例中使用同一型號(hào)的MIC產(chǎn)品。

在麥克風(fēng)設(shè)置完成后，利用麥克風(fēng)采集螺旋槳運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音信號(hào)。

本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法首先包括獲取麥克風(fēng)采集的聲音信號(hào)的步驟。具體的，獲取麥克風(fēng)采集的聲音信號(hào)步驟包括：利用包括多個(gè)分別與麥克風(fēng)相連接的采集接口的模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收麥克風(fēng)的聲音信號(hào)，并對(duì)接收到的聲音信號(hào)進(jìn)行采樣、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。

在獲取麥克風(fēng)采集的聲音信號(hào)后，進(jìn)行預(yù)處理。

如上所述，為了檢測(cè)無(wú)人機(jī)四個(gè)螺旋槳的狀態(tài)，本實(shí)施例中在每個(gè)螺旋槳附近設(shè)置了一顆麥克風(fēng)，由于使用了多顆MIC，需保證模數(shù)轉(zhuǎn)換器每一路錄音數(shù)據(jù)的一致性，時(shí)延應(yīng)基本一致，以在需要同時(shí)使用不同MIC信號(hào)時(shí)處理的是同步信號(hào)。為了得到更高精度的數(shù)據(jù)，本實(shí)施例中采用更高的采樣頻率(如192KHz)和采樣位數(shù)(如32位)。另外，對(duì)于特定的多旋翼無(wú)人機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)螺旋槳的電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍是一定的，所以實(shí)際應(yīng)用中可以利用螺旋槳的轉(zhuǎn)速信息進(jìn)行帶通濾波，以濾除無(wú)用信息。舉例而言，電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速為50Hz，最大轉(zhuǎn)速為250Hz，那么可設(shè)置一個(gè)頻段范圍為20Hz到300Hz的帶通濾波器，利用該帶通濾波器對(duì)麥克風(fēng)聲音信號(hào)進(jìn)行濾波。對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)和具體算法判斷螺旋槳狀態(tài)。

注：這里的采樣、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理是對(duì)麥克風(fēng)聲音信號(hào)的常規(guī)預(yù)處理，不是本實(shí)施例的重點(diǎn)，可以采用現(xiàn)有技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在對(duì)聲音數(shù)據(jù)預(yù)處理后需進(jìn)一步運(yùn)算處理得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)。以下具體介紹如何對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行處理得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)。

本實(shí)施例中MIC的數(shù)量為多個(gè)，針對(duì)多MIC聲音數(shù)據(jù)，由于每一顆MIC都包含了多個(gè)螺旋槳運(yùn)行時(shí)的聲音數(shù)據(jù)，因此本實(shí)施例的利用麥克風(fēng)的聲音信號(hào)確定螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)是一個(gè)多MIC多音源的數(shù)據(jù)處理過(guò)程。由于每顆MIC都會(huì)同時(shí)收集到所有螺旋槳運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音，所以多顆MIC收集到的信息包含了所有螺旋槳運(yùn)行發(fā)出的聲音，而距離最近的一顆MIC收集到的聲音最大，距離較遠(yuǎn)的螺旋槳的聲音基本會(huì)小15dB以上或者更多。在多音源復(fù)合錄音的情況下，最近的一顆MIC的聲音還是能夠有優(yōu)勢(shì)至少高出3dB。

例如，對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)，某一顆MIC A與距離最近的螺旋槳(螺旋槳a)的直線距離為5cm，距離相鄰的兩個(gè)螺旋槳(螺旋槳b、d)的直線距離都是20cm，距離最遠(yuǎn)的那個(gè)螺旋槳(螺旋槳c)的直線距離為30cm。對(duì)于聲壓級(jí)，假設(shè)四個(gè)螺旋槳發(fā)出的聲音一樣，MIC A收到的螺旋槳a的聲音為100dB，收到螺旋槳b、螺旋槳d的聲音均為88dB，收到螺旋槳c的聲音為84.5dB，則螺旋槳b+c+d的聲音總和為88dB+88dB+84.5dB＝96.5dB，比螺旋槳a的聲音還要小3dB以上。

這里對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中聲壓級(jí)疊加的計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō)明，聲壓級(jí)相同的聲音的疊加，不能將聲壓級(jí)做簡(jiǎn)單的算術(shù)相加，能進(jìn)行疊加運(yùn)算的只能是聲音的能量，利用能量的相加進(jìn)行聲壓級(jí)的疊加。

具體的，總聲壓級(jí)的計(jì)算公式為：L_p＝20lg(p/p₀)；

該總聲壓級(jí)的計(jì)算公式中，L_p：聲壓級(jí)(單位：分貝)；p：聲壓(單位：帕)；

p₀：基準(zhǔn)聲壓，p₀：基準(zhǔn)聲壓，在空氣中p₀＝2×10的-5次方(帕)，即20微帕。

三個(gè)聲源的聲壓級(jí)疊加后總聲壓級(jí)計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為：L＝20log(10^88/20+10^88/20+10^84.5/20)，對(duì)該公式計(jì)算后可得螺旋槳b+c+d的聲壓級(jí)總和為96.5dB。

可知，當(dāng)螺旋槳處于正常狀態(tài)時(shí)，螺旋槳發(fā)出的聲音在最近的一顆MIC的信號(hào)中占優(yōu)(如前述例子中，比其他螺旋槳的聲音大3dB以上)。當(dāng)螺旋槳異常時(shí)，螺旋槳的聲音變小，即使沒(méi)有其他螺旋槳的聲音信號(hào)大，也會(huì)發(fā)生至少3dB的突變，所以可以用這個(gè)突變來(lái)判斷螺旋槳的狀態(tài)。同樣的，當(dāng)螺旋槳異常，頻域部分也會(huì)體現(xiàn)出變化。

基于此，本實(shí)施例中獲取麥克風(fēng)采集的聲音信號(hào)，對(duì)麥克風(fēng)采集的聲音信號(hào)進(jìn)行處理，得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)包括：獲取麥克風(fēng)采集的聲音信號(hào)，將麥克風(fēng)采集的聲音信號(hào)作為與該麥克風(fēng)距離最近的螺旋槳發(fā)出的聲音信號(hào)，對(duì)麥克風(fēng)的聲音信號(hào)進(jìn)行處理，得到與該麥克風(fēng)距離最近的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)。也就是說(shuō)，本實(shí)施例中是利用距離螺旋槳最近的一顆MIC數(shù)據(jù)的處理結(jié)果代表該螺旋槳的狀態(tài)，近似的，將螺旋槳發(fā)出的聲音用MIC收到的聲音替代。同理，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率也可以用MIC收到的聲音的頻率來(lái)近似替代。

這樣實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)收到多MIC的聲音信號(hào)時(shí)，每個(gè)MIC的聲音信中由于有一路信號(hào)(即，距離MIC最近的螺旋槳的聲音)占優(yōu)，所以其他信號(hào)可以忽略，其他信號(hào)對(duì)定量有一定的影響，對(duì)定性影響不大。

為描述簡(jiǎn)要，本實(shí)施例中以一個(gè)麥克風(fēng)(如MIC A)的聲音信號(hào)處理過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明，可以理解，其余麥克風(fēng)的處理過(guò)程與MIC A的聲音信號(hào)的處理過(guò)程相同，因此，其余麥克風(fēng)的處理過(guò)程可以參見(jiàn)MIC A的聲音信號(hào)的處理過(guò)程。

圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的一種無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法的流程示意圖，參見(jiàn)圖2，本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法包括如下步驟：

步驟S201，獲取MIC聲音信號(hào)；

具體的，本步驟中可以獲取MIC A的預(yù)處理后的聲音信號(hào)。

步驟S202，F(xiàn)FT變換得到頻率和幅度；

在得到MIC A的聲音信號(hào)后，利用快速傅氏變換FFT(Fast Fourier Transformation，簡(jiǎn)稱FFT)算法對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行處理。FFT是離散傅立葉變換的快速算法，可以將一個(gè)信號(hào)變換到頻域。有些信號(hào)在時(shí)域上是很難看出什么特征的，但是如果變換到頻域之后，就很容易看出特征了，這也是本實(shí)施例在進(jìn)行信號(hào)分析時(shí)采用FFT變換的原因。本實(shí)施例中，通過(guò)將MIC A的信號(hào)變換到頻域，找到FFT變換后的最大幅度值，則最大幅度值對(duì)應(yīng)的頻率值即為距離MIC A最近的那個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，在得到螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率之后可以根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換公式計(jì)算后得到螺旋槳的轉(zhuǎn)速。這里的轉(zhuǎn)換公式為：電機(jī)轉(zhuǎn)速n＝60f/P，其中，f為頻率，P為電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)。

此外，為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)精度，可以對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字聲音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，具體的濾波處理算法可以是算術(shù)平均值濾波，加權(quán)平均值濾波，滑動(dòng)平均值濾波，中值濾波等等。然后，對(duì)濾波后的聲音信號(hào)進(jìn)行FFT變換。

步驟S203，判斷數(shù)據(jù)是否變化，是則，執(zhí)行步驟S204，否則執(zhí)行步驟S201；

本實(shí)施例中，為了節(jié)省系統(tǒng)功耗，簡(jiǎn)化算法復(fù)雜性，在得到螺旋槳的轉(zhuǎn)速之后可以將本次計(jì)算出的轉(zhuǎn)速和上一次算出的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，如果數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，則再進(jìn)行后面的處理(即，根據(jù)變化后的數(shù)據(jù)判斷螺旋槳的狀態(tài))，如果數(shù)據(jù)沒(méi)有發(fā)生變化則可返回繼續(xù)獲取MIC聲音信號(hào)。這是由于如果數(shù)據(jù)沒(méi)有發(fā)生變化時(shí)，通常代表螺旋槳的狀態(tài)沒(méi)有異常，此時(shí)可以按照上一次的數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行控制，而不需要再進(jìn)行后續(xù)的螺旋槳異常狀態(tài)的具體判斷。

步驟S204，與飛控設(shè)定的數(shù)據(jù)比較，判斷是否相符；是則，執(zhí)行步驟S206，否則，執(zhí)行步驟S205；

步驟S204中，在收到螺旋槳的轉(zhuǎn)速后與飛控中設(shè)定的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)比較。

實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)設(shè)定驅(qū)動(dòng)螺旋槳的電機(jī)的電壓，電機(jī)電壓與轉(zhuǎn)速有著對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)時(shí)設(shè)定的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)會(huì)在芯片算法中保存。然后，當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛控收到一次無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)檢測(cè)過(guò)程中計(jì)算出的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值后，將該實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍進(jìn)行比較，通過(guò)比較可以確定出相應(yīng)的狀態(tài)。同時(shí)，由于MIC信號(hào)實(shí)時(shí)反饋了FFT后的幅度值，幅度值的突變也可以聯(lián)合用于判斷螺旋槳的狀態(tài)。

本實(shí)施例中當(dāng)步驟S204中確定出與飛控設(shè)定的數(shù)據(jù)相符時(shí)可執(zhí)行步驟S206，即，將螺旋槳的轉(zhuǎn)速信息發(fā)送給地面的遙控器，使得遙控器根據(jù)狀態(tài)異常信息執(zhí)行相應(yīng)的飛行控制操作(這種情況下，一般不需改變飛行控制參數(shù))。

步驟S205，根據(jù)頻率和幅度判斷出異常狀態(tài)：

步驟S205是本實(shí)施例的重點(diǎn)，在本實(shí)施例中，螺旋槳異常狀態(tài)判斷的觸發(fā)條件是收到的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值超出了飛控設(shè)定的轉(zhuǎn)速閾值范圍。

具體的，在步驟S204中將根據(jù)MIC A的聲音信號(hào)的頻率值計(jì)算得到的螺旋槳的轉(zhuǎn)速值和轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍進(jìn)行比較，如果實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值在轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍內(nèi)，則確定螺旋槳的狀態(tài)正常，如果實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值超出轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍，則確定螺旋槳的狀態(tài)異常。

也就是說(shuō)，無(wú)人機(jī)的飛控設(shè)定了螺旋槳的一個(gè)轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)速設(shè)定值。MIC信號(hào)處理后，反饋給飛控一個(gè)螺旋槳的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值，飛控通過(guò)判斷轉(zhuǎn)速設(shè)定值與轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)值的差異來(lái)判斷狀態(tài)。

在確定了螺旋槳存在異常后，接下來(lái)，在步驟S205中對(duì)具體的異常狀態(tài)進(jìn)行判斷。本實(shí)施例中根據(jù)聲音信號(hào)計(jì)算得到聲音信號(hào)當(dāng)前時(shí)刻的頻率值和幅度值，并根據(jù)頻率值和幅度值與前一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的頻率值和幅度值的比較結(jié)果得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)。在無(wú)人機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中隨著螺旋槳轉(zhuǎn)速的增大，發(fā)出的聲音的頻率同步增加，并且聲音的聲壓級(jí)也增加。而對(duì)于射槳或者斷槳這些異常情況，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)瞬間提升，而由于沒(méi)有螺旋槳或者螺旋槳異常，發(fā)出的聲音聲壓級(jí)會(huì)變低。利用這樣的特性，本實(shí)施例提供了如下判斷異常狀態(tài)的方式：

判斷方式一，根據(jù)MIC A的聲音信號(hào)計(jì)算得到聲音信號(hào)當(dāng)前時(shí)刻的幅度值和頻率值后計(jì)算麥克風(fēng)的聲音信號(hào)當(dāng)前時(shí)刻的頻率值與前一時(shí)刻頻率值之間的差值，

如果差值大于第一預(yù)設(shè)閾值且當(dāng)前時(shí)刻的幅度值小于前一時(shí)刻的幅度值，則確定螺旋槳處于射槳異常狀態(tài)；

如果差值小于等于第一預(yù)設(shè)閾值且當(dāng)前時(shí)刻的幅度值小于前一時(shí)刻的幅度值時(shí)，則確定螺旋槳處于斷槳異常狀態(tài)。

舉例而言，經(jīng)過(guò)計(jì)算后得到聲音信號(hào)當(dāng)前時(shí)刻的頻率值為50Hz，前一時(shí)刻頻率值為100Hz，則當(dāng)前時(shí)刻的頻率值與前一時(shí)刻頻率值之間的差值為50Hz，第一預(yù)設(shè)閾值為20Hz，則可以確定螺旋槳處于射槳異常狀態(tài)。

判斷方式二，計(jì)算MIC A的聲音信號(hào)當(dāng)前時(shí)刻的幅度值與前一時(shí)刻幅度值的差值，如果差值大于第二預(yù)設(shè)閾值且當(dāng)前時(shí)刻的頻率值小于前一時(shí)刻的頻率值時(shí)，確定螺旋槳處于卡死的異常狀態(tài)。

在本實(shí)施例中，MIC A聲音數(shù)據(jù)的采集是實(shí)時(shí)的，通過(guò)在時(shí)間上做前后對(duì)比，可以判斷出螺旋槳的狀態(tài)變化情況。例如，在無(wú)操作狀態(tài)下，檢測(cè)MIC信號(hào)的頻率，如果突然出現(xiàn)頻率顯著變化，一般為升高，同時(shí)伴隨有FFT后幅度值變低，這就意味著電機(jī)的負(fù)載變小，一般產(chǎn)生該問(wèn)題的原因是射槳或者斷槳。進(jìn)一步的，可通過(guò)頻率升高的程度判斷具體為斷槳還是射槳。通常而言，射槳的轉(zhuǎn)速變化將會(huì)有20％以上，斷槳?jiǎng)t低于這個(gè)值。另外，螺旋槳卡死異常狀態(tài)的典型表現(xiàn)是頻率突變變低。當(dāng)螺旋槳卡死時(shí)，螺旋槳的轉(zhuǎn)速為0，但是MIC采集到的聲音信號(hào)由于有干擾噪聲以及其他螺旋槳發(fā)出的聲音信號(hào)，所以不會(huì)得到一個(gè)0值。此時(shí)，卡死的螺旋槳附近的那顆MIC采集到的聲音信號(hào)的頻率會(huì)降低且幅值明顯降低。

可選地，在執(zhí)行完步驟S205之后同樣執(zhí)行步驟S206，將數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸給遙控器，由遙控器根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)確定出無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。

根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)包括：當(dāng)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)正常時(shí)，確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)正常，當(dāng)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)異常，實(shí)際應(yīng)用中可以在無(wú)人機(jī)的飛控中對(duì)應(yīng)螺旋槳的各種異常運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的控制操作，當(dāng)判斷出螺旋槳處于預(yù)設(shè)的異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)通過(guò)執(zhí)行相應(yīng)的控制操作，保證無(wú)人機(jī)飛行安全。

另外，在無(wú)人機(jī)飛控改變無(wú)人機(jī)狀態(tài)時(shí)，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)的螺旋槳的轉(zhuǎn)速和幅度等數(shù)據(jù)是否與飛控設(shè)定的一致，將監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋給飛控，實(shí)現(xiàn)算法的優(yōu)化與自適應(yīng)。

至此，本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè)方法通過(guò)在每個(gè)螺旋槳附近設(shè)置麥克風(fēng)，利用麥克風(fēng)采集螺旋槳運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音信號(hào)，對(duì)該麥克風(fēng)的聲音信號(hào)進(jìn)行處理，得到螺旋槳的轉(zhuǎn)速，將得到的轉(zhuǎn)速值和無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)中設(shè)定的轉(zhuǎn)速閾值范圍比較，可確定出無(wú)人機(jī)當(dāng)前的飛行狀態(tài)是否符合預(yù)期，另外，通過(guò)將螺旋槳的頻率和幅度在時(shí)間上進(jìn)行對(duì)比，可以確定出螺旋槳的具體異常狀態(tài)，從而方便無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)更好的控制無(wú)人機(jī)的飛行動(dòng)作，避免飛行過(guò)程中意外情況的發(fā)生，提高無(wú)人機(jī)的可控性和安全性。

實(shí)施例四

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖，以下結(jié)合圖3和圖4對(duì)本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。

參見(jiàn)圖3，本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)為四旋翼無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)包括：機(jī)身，設(shè)置在機(jī)身上的飛控板，機(jī)身上還設(shè)有支撐臂303，支撐臂303上設(shè)置有電機(jī)及螺旋槳301，電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)與其連接的螺旋槳301旋轉(zhuǎn)，每個(gè)支撐臂303上設(shè)置有螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器302，螺旋槳狀態(tài)采集器302與飛控板相連接，用于采集螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；

飛控板中設(shè)有：信號(hào)獲取單元401，用于獲取螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器302采集的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；

飛行狀態(tài)判斷單元402，用于對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理，得到螺旋槳當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器302為麥克風(fēng)；參見(jiàn)圖4，麥克風(fēng)為四個(gè)(圖4中示意的MIC A、MIC B、MIC C和MIC D)，四個(gè)麥克風(fēng)分別設(shè)置在無(wú)人機(jī)的四個(gè)支撐臂303上。

信號(hào)獲取單元401具體用于：獲取麥克風(fēng)采集的聲音信號(hào)；

飛行狀態(tài)判斷單元402具體用于：對(duì)獲取的聲音信號(hào)進(jìn)行處理，得到聲音信號(hào)的頻率值，并根據(jù)頻率值計(jì)算得到螺旋槳的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值，將實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍進(jìn)行比較，如果實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值在轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍內(nèi)，則確定螺旋槳的狀態(tài)正常，如果實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值超出轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍，則確定螺旋槳的狀態(tài)異常；或者，對(duì)獲取的聲音信號(hào)進(jìn)行處理，得到聲音信號(hào)當(dāng)前時(shí)刻的幅度值和頻率值后計(jì)算麥克風(fēng)的聲音信號(hào)當(dāng)前時(shí)刻的頻率值與前一時(shí)刻頻率值之間的差值，如果差值大于第一預(yù)設(shè)閾值且當(dāng)前時(shí)刻的幅度值小于前一時(shí)刻的幅度值，則確定螺旋槳處于射槳異常狀態(tài)；如果差值小于等于第一預(yù)設(shè)閾值且當(dāng)前時(shí)刻的幅度值小于前一時(shí)刻的幅度值時(shí)，則確定螺旋槳處于斷槳異常狀態(tài)；或者，計(jì)算麥克風(fēng)的聲音信號(hào)當(dāng)前時(shí)刻的幅度值與前一時(shí)刻幅度值的差值，如果差值大于第二預(yù)設(shè)閾值且當(dāng)前時(shí)刻的頻率值小于前一時(shí)刻的頻率值時(shí)，確定螺旋槳處于卡死的異常狀態(tài)。

本實(shí)施例中，麥克風(fēng)與支撐臂表面的開(kāi)孔相對(duì)設(shè)置，麥克風(fēng)的收聲孔的軸線方向與支撐臂上螺旋槳的軸線方向不同；位于對(duì)角線上的兩個(gè)麥克風(fēng)的收聲孔的軸線方向相同，相鄰的兩個(gè)麥克風(fēng)的收聲孔的軸線方向不同。

注：信號(hào)獲取單元401和飛行狀態(tài)判斷單元402可以集成在一個(gè)芯片中，也可以是兩個(gè)單獨(dú)的芯片，對(duì)此不作限制。

參見(jiàn)圖4，優(yōu)選地，本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)的飛控板中還包括數(shù)據(jù)傳輸單元403，數(shù)據(jù)傳輸單元在確定出螺旋槳的狀態(tài)異常時(shí)，將狀態(tài)異常信息發(fā)送給地面的遙控器，使得遙控器根據(jù)狀態(tài)異常信息執(zhí)行相應(yīng)的飛行控制操作。

實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)施例的信號(hào)獲取單元401可采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)分別與麥克風(fēng)相連接的采集接口，用于獲取麥克風(fēng)的聲音信號(hào)，并對(duì)獲取到的聲音信號(hào)進(jìn)行采樣、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中無(wú)人機(jī)中的各個(gè)功能單元是和前述方法實(shí)施例中的步驟對(duì)應(yīng)的，因此，本實(shí)施例中對(duì)無(wú)人機(jī)工作過(guò)程沒(méi)有描述的內(nèi)容可以參見(jiàn)前述實(shí)施例的說(shuō)明，這里不再贅述。

實(shí)施例五

圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種可穿戴設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖，該可穿戴設(shè)備500包括：

無(wú)線通信模塊502，用于接收無(wú)人機(jī)發(fā)送的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；

飛行遙控模塊501，用于對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理后得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)并當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)異常時(shí)生成相應(yīng)的飛行遙控指令，通過(guò)無(wú)線通信模塊將飛行遙控指令發(fā)送給無(wú)人機(jī)，控制無(wú)人機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的飛行操作。

需要說(shuō)明的是，實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的判斷工作可以由無(wú)人機(jī)飛控板中的飛行狀態(tài)判斷單元來(lái)執(zhí)行，也可以將采集的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給地面的可穿戴設(shè)備，有可穿戴設(shè)備中的飛行遙控模塊來(lái)執(zhí)行。優(yōu)選地，由無(wú)人機(jī)上的飛控板中的飛行狀態(tài)判斷單元來(lái)執(zhí)行，以減少信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延，保證飛行控制的實(shí)時(shí)性，提高飛行控制效率。

本實(shí)施例的可穿戴設(shè)備可以是智能手表或智能手環(huán)等。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)檢測(cè)方法，通過(guò)在無(wú)人機(jī)的至少一個(gè)支撐臂上設(shè)置螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器，獲取螺旋槳運(yùn)行狀態(tài)采集器采集的螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理后得到螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)，確定無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。由此，可以實(shí)現(xiàn)利用螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)信息對(duì)無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和判斷，為掌握無(wú)人機(jī)當(dāng)前的飛行狀態(tài)并進(jìn)行相應(yīng)的飛行控制提供了可能，避免了意外情況的發(fā)生，提高了無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的可控性和安全性。另外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種無(wú)人機(jī)，由于該無(wú)人機(jī)能夠通過(guò)檢測(cè)螺旋槳的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)檢測(cè)自身的飛行狀態(tài)，從而提高了飛行狀態(tài)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和檢測(cè)，保證了飛行安全，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。最后，本發(fā)明實(shí)施例提供的可穿戴設(shè)備，能夠檢測(cè)無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)，滿足了用戶的使用需求，優(yōu)化了用戶體驗(yàn)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，在本發(fā)明的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行其他的改進(jìn)或變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的具體描述只是更好的解釋本發(fā)明的目的，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。