本實(shí)用新型屬于無(wú)人飛行器領(lǐng)域，特別是涉及一種無(wú)人飛行器飛行控制裝置及其飛行控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

小微型無(wú)人飛行器尤其是多旋翼無(wú)人飛行器由于其成本可控，性能成熟，開(kāi)始成為航拍無(wú)人機(jī)的主要實(shí)現(xiàn)方式。在航拍無(wú)人機(jī)的使用中，尤其受到用戶關(guān)注和喜愛(ài)的使用方式就是讓無(wú)人機(jī)進(jìn)行大范圍的鳥瞰式拍攝，這樣能夠從高空給予觀賞者一種明顯的感官刺激；除此之外另一種航拍方式就是通過(guò)精準(zhǔn)的控制無(wú)人機(jī)，讓無(wú)人機(jī)圍繞某個(gè)特定拍攝對(duì)象進(jìn)行有針對(duì)性的飛行動(dòng)作，同時(shí)保持對(duì)對(duì)象的拍攝，比如環(huán)繞、比如平行跟隨等等。

由此可見(jiàn)，不同于普通人的想象，使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行攝像或者照相的時(shí)候，反而并不是要發(fā)揮無(wú)人機(jī)能夠快速移動(dòng)的特點(diǎn)，而是希望無(wú)人機(jī)能夠平穩(wěn)的飛行和移動(dòng)。無(wú)論是云臺(tái)的擺動(dòng)還是無(wú)人機(jī)自身旋轉(zhuǎn)、上升等動(dòng)作，都希望無(wú)人機(jī)能夠保持一個(gè)穩(wěn)定的速率進(jìn)行移動(dòng)。尤其是在使用無(wú)人機(jī)圍繞某個(gè)對(duì)象進(jìn)行拍攝時(shí)，此時(shí)控制者需要同時(shí)操作遙控器上的多個(gè)維度的搖桿來(lái)共同工作完成弧線狀的飛行線路，并且在完成該飛行線路的同時(shí)，還要保持恒定的速度和穩(wěn)定性。因此，有經(jīng)驗(yàn)的無(wú)人機(jī)操控者，有時(shí)候?qū)o(wú)人機(jī)的操控稱之為捻機(jī)，因?yàn)榇藭r(shí)為了保證手柄上搖桿對(duì)于輸入指令的精細(xì)控制，操縱者有時(shí)候是用左右手的大拇指和食指分別捻住手柄上的左右搖桿進(jìn)行非常細(xì)致的控制。

同樣的，對(duì)于一些采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)距離飛行的情況下，同時(shí)進(jìn)行拍攝的內(nèi)容，往往為了后期展示內(nèi)容的精簡(jiǎn)，對(duì)于長(zhǎng)距離飛行拍攝的長(zhǎng)視頻往往要進(jìn)行加快播放，如果在長(zhǎng)距離飛行中的飛行速度和飛行方向控制不夠穩(wěn)定，也會(huì)導(dǎo)致加快后的長(zhǎng)視頻看起來(lái)拍攝質(zhì)量不穩(wěn)定，飛行線路歪歪斜斜或者拍攝速度時(shí)快時(shí)慢。

專利文獻(xiàn)CN105676872 A公開(kāi)的一種無(wú)人飛行器的控制方法包括：接收控制臺(tái)基于無(wú)人飛行器的心跳信號(hào)返回的N條響應(yīng)信號(hào)，其中，N為大于等于1的正整數(shù)；判定N條響應(yīng)信號(hào)中是否存在連續(xù)的M條響應(yīng)信號(hào)的信道質(zhì)量參數(shù)滿足預(yù)設(shè)條件；若是，則從自動(dòng)返航模式切換至懸停飛行模式，并接收控制臺(tái)的手動(dòng)返航控制指令；若否，則繼續(xù)監(jiān)測(cè)控制臺(tái)的響應(yīng)信號(hào)。該專利中，若N條響應(yīng)信號(hào)中的M條響應(yīng)信號(hào)的信道質(zhì)量參數(shù)滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，則從自動(dòng)返航模式切換至停飛行模式，并接收控制臺(tái)的手動(dòng)返航指令，但該專利無(wú)法自動(dòng)地切換到穩(wěn)定模式飛行，而且需要設(shè)定自動(dòng)返航模式，不能在某個(gè)飛行狀態(tài)中即時(shí)切換到延續(xù)當(dāng)前飛行狀態(tài)，靈活性和便捷性差，不適合航拍中使用。

專利文獻(xiàn)CN105955291 A公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)飛行航線軌跡記錄與自動(dòng)飛行控制方式包括通過(guò)遙控、智能移動(dòng)設(shè)備終端按自己需求控制無(wú)人機(jī)以一定飛行軌跡飛行，并觸發(fā)飛機(jī)記錄飛行軌跡，對(duì)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，具體選擇某條學(xué)習(xí)的軌跡進(jìn)行自動(dòng)飛行，其中飛行模式至少包括GPS學(xué)習(xí)模式、GPS自動(dòng)模式、手動(dòng)模式。該專利文獻(xiàn)可以按照需要根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景，觸發(fā)自動(dòng)按照存儲(chǔ)在飛控裝置中的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行，但該專利無(wú)法自動(dòng)地切換到穩(wěn)定模式飛行，不能在某個(gè)飛行狀態(tài)中即時(shí)切換到延續(xù)當(dāng)前飛行狀態(tài)，靈活性和便捷性差。

專利文獻(xiàn)CN102981509 A公開(kāi)的一種用于固定翼和四旋翼無(wú)人機(jī)的自動(dòng)駕駛儀包括微處理器系統(tǒng)(1)，連接微處理器系統(tǒng)(1)輸入端的傳感系統(tǒng)(2)，連接微處理器系統(tǒng)(1)雙向數(shù)據(jù)端的無(wú)線通訊接口(3)以及連接微處理器系統(tǒng)(1)輸出端的控制信號(hào)輸出接口(4)；所述的微處理器系統(tǒng)(1)包括ARM處理器(11)、與ARM處理器(11)雙向數(shù)據(jù)端連接的ROM(12)和RAM(13)、與ARM處理器(11)輸入端連接的AD轉(zhuǎn)換器(14)以及與ARM處理器(11)輸出端連接的JTAG接口(15)；所述的傳感系統(tǒng)(2)與微處理器系統(tǒng)(1)中AD轉(zhuǎn)換器(14)連接，包括姿態(tài)檢測(cè)儀(21)、高度檢測(cè)儀(22)、航向檢測(cè)儀(23)、位置檢測(cè)儀(24)、障礙物檢測(cè)儀(25)以及速度檢測(cè)儀(26)。該專利文獻(xiàn)提高了自動(dòng)駕駛的精度，但該專利無(wú)法自動(dòng)地切換到穩(wěn)定模式飛行，不能在某個(gè)飛行狀態(tài)中即時(shí)切換到延續(xù)當(dāng)前飛行狀態(tài)，靈活性和便捷性差，不適合航拍中使用。

雖然，現(xiàn)有技術(shù)中提供一些按照事先指定的軌跡或者速度進(jìn)行持續(xù)飛行的控制方案，但是這樣通過(guò)事先制定好的軌跡進(jìn)行飛行拍攝的解決方案，不僅設(shè)置起來(lái)麻煩，而且缺乏靈活性，對(duì)于一些需要靈感來(lái)拍攝的稍縱即逝的場(chǎng)景而言，這種方式很不便利。

因此，所要解決的技術(shù)問(wèn)題具體需求如下：1.在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)自動(dòng)將無(wú)人機(jī)的控制轉(zhuǎn)入穩(wěn)定模式，現(xiàn)有技術(shù)中缺乏能夠響應(yīng)用戶的需求，自動(dòng)將無(wú)人機(jī)的控制轉(zhuǎn)入穩(wěn)定模式的解決方案。需要提供這樣一種控制方案，當(dāng)無(wú)人機(jī)感應(yīng)到用戶的輸入指令在一段較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持不變時(shí)，則自動(dòng)將無(wú)人機(jī)控制模式轉(zhuǎn)入穩(wěn)定模式，使得無(wú)人機(jī)保持當(dāng)前用戶的輸入指令，持續(xù)飛行。2.在穩(wěn)定模式下可以便捷的切換回正常操縱模式，在上述穩(wěn)定模式下飛行的無(wú)人機(jī)，當(dāng)接收到用戶連續(xù)給出的較大變化范圍的飛行控制指令時(shí)，即從穩(wěn)定模式切換回正常操縱模式，從而也不影響飛行器的正常控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種無(wú)人飛行器的飛行控制裝置包括用于接收飛行控制指令信號(hào)接收器、用于計(jì)算飛行控制指令的向量的計(jì)算器和處理器，所述計(jì)算器連接所述信號(hào)接收器并將飛行控制指令轉(zhuǎn)換成向量指令發(fā)送到處理器，所述處理器包括用于判斷向量指令變化的判斷器和發(fā)送在所述自由度上保持向量指令的命令生成器。

本實(shí)用新型優(yōu)選地，向量指令是運(yùn)動(dòng)矢量的指令，該指令具有方向和大小。向量指令例如包括速度向量指令和角速度向量指令。

進(jìn)一步地，向量指令是在六個(gè)自由度中的任一個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)矢量的指令，例如令無(wú)人飛行器向Z軸勻速移動(dòng)或繞Z軸旋轉(zhuǎn)。

在本實(shí)用新型所述的飛行控制裝置中，所述處理器設(shè)有測(cè)量無(wú)人飛行器飛行狀態(tài)的測(cè)量設(shè)備。

在本實(shí)用新型所述的飛行控制裝置中，所述測(cè)量設(shè)備包括高度計(jì)、速度傳感器、角速度傳感器、角加速度傳感器和加速度傳感器中的一個(gè)或多個(gè)。

在本實(shí)用新型所述的飛行控制裝置中，所述處理器包括提示器。

在本實(shí)用新型所述的飛行控制裝置中，所述提示器為L(zhǎng)ED燈和/或蜂鳴器。

在本實(shí)用新型所述的飛行控制裝置中，所述飛行控制裝置設(shè)置在無(wú)人飛行器上。

在本實(shí)用新型所述的飛行控制裝置中，所述飛行控制裝置集成在控制終端上，所述控制終端包括無(wú)人飛行器的遙控器、手機(jī)或pad。

在本實(shí)用新型所述的飛行控制裝置中，所述計(jì)算器和/或處理器包括通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路ASIC，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA、模擬電路或數(shù)字電路。

在本實(shí)用新型所述的飛行控制裝置中，用戶松開(kāi)手柄從而由于搖桿的自動(dòng)回中功能導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)該自由度上的歸零指令，屏蔽該歸零指令以在所述自由度上保持所述向量指令。

在本實(shí)用新型所述的飛行控制裝置中，進(jìn)入穩(wěn)定模式后，當(dāng)所述自由度的向量指令的變化量大于所述預(yù)定范圍時(shí)，判斷退出穩(wěn)定模式且在所述自由度上中止所保持的向量指令。例如，由于向量指令是帶有方向的，因此，反向操作A幅度的變化量肯定大于同向操作A幅度的變化量，因此，反向操作更容易大于預(yù)定范圍，這也符合無(wú)人飛行器的操作習(xí)慣。一種飛行控制系統(tǒng)包括所述的飛行控制裝置、發(fā)出飛行控制指令的控制終端和無(wú)人飛行器本體，其中，所述控制裝置、飛行控制終端和/或無(wú)人飛行器本體無(wú)線連接。

在本實(shí)用新型所述的飛行控制系統(tǒng)中，所述無(wú)人飛行器上設(shè)有拍攝設(shè)備，所述飛行控制系統(tǒng)包括無(wú)線通信設(shè)備，所述無(wú)線通信模塊至少包括具有不同優(yōu)選級(jí)的無(wú)線局域網(wǎng)通信設(shè)備、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、平流層通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備中的一個(gè)。

本實(shí)用新型提出的方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠快速、自動(dòng)地切換到穩(wěn)定模式飛行，能在某個(gè)飛行狀態(tài)中即時(shí)切換到延續(xù)當(dāng)前飛行狀態(tài)，靈活性和便捷性高，特別適合于航拍。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的無(wú)人飛行器的飛行控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的解釋。

具體實(shí)施方式

以下詳細(xì)描述實(shí)際上僅是示例性的而并不意欲限制應(yīng)用和使用。此外，并不意欲受以上技術(shù)領(lǐng)域、背景、簡(jiǎn)要概述或以下詳細(xì)描述中呈現(xiàn)的任何明確或暗示的理論約束。如本文使用，術(shù)語(yǔ)“模塊”或“單元”是指任何硬件、軟件、固件、電子控制部件、處理邏輯和/或處理器設(shè)備單獨(dú)地或者以任何組合，包括而不限于：專用集成電路ASIC、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的處理器共享、專用或成組的和存儲(chǔ)器、組合邏輯電路和/或提供所描述的功能性的其他適合的部件。此外，除非明確地具有相反的描述，否則詞語(yǔ)“包括”及其不同的變型應(yīng)被理解為隱含包括所述的部件但不排除任意其他部件。

無(wú)人飛行器簡(jiǎn)稱“無(wú)人機(jī)”，英文縮寫為“UAV”，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。從技術(shù)角度定義可以分為：無(wú)人直升機(jī)、無(wú)人固定翼機(jī)、無(wú)人多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇、無(wú)人傘翼機(jī)等。

本實(shí)用新型實(shí)施例中優(yōu)選的無(wú)人飛行器為多旋翼無(wú)人機(jī)(或稱為多旋翼飛行器)，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼數(shù)量大于六的無(wú)人機(jī)。優(yōu)選的，機(jī)身由碳纖維材料制成，在滿足較高使用強(qiáng)度和剛度的前提下，可大幅減輕機(jī)身的重量，從而降低多旋翼無(wú)人機(jī)的動(dòng)力需求以及提高多旋翼無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)性。當(dāng)然，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，機(jī)身還可以由塑料或者其他任意使用的材料制成。機(jī)身上設(shè)有多個(gè)相對(duì)于所述機(jī)身中的對(duì)稱平面呈對(duì)稱分布的漿臂，每一個(gè)漿臂遠(yuǎn)離所述機(jī)身的一端設(shè)有槳葉組件，所述槳葉組件包括安裝在所述漿臂上的電機(jī)和連接在所述電機(jī)的輸出軸上的槳葉，每一片槳葉的旋轉(zhuǎn)軸線均位于同一圓柱面上。

當(dāng)然，所述多旋翼無(wú)人機(jī)的說(shuō)明只是一個(gè)簡(jiǎn)單說(shuō)明，具體還包括許多其他的組成構(gòu)件，也還有其他許多種無(wú)人機(jī)類型，均可以用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，在此不再贅述。

但是，從消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的需求以及用戶對(duì)于飛行拍攝的操縱便利性的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，本實(shí)用新型技術(shù)方案的飛行拍攝設(shè)備主要是指小、微型多旋翼無(wú)人機(jī)，這種無(wú)人機(jī)體積小、成本低、飛行穩(wěn)定性較好，飛行拍攝成本低等。本實(shí)用新型使用的飛行器，典型的以四軸多旋翼飛行器為代表。并且，這種飛行器已經(jīng)開(kāi)始廣泛用于航拍、空中作業(yè)、物流等領(lǐng)域。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的無(wú)人飛行器的飛行控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，

一種無(wú)人飛行器的飛行控制裝置包括用于接收飛行控制指令信號(hào)接收器3、用于計(jì)算飛行控制指令在六個(gè)自由度上的向量的計(jì)算器1和處理器2，所述計(jì)算器1連接所述信號(hào)接收器3并將飛行控制指令轉(zhuǎn)換成六個(gè)自由度的向量指令發(fā)送到處理器2，所述處理器2包括用于判斷向量指令變化的判斷器4和發(fā)送在所述自由度上保持向量指令的命令生成器5。

在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，飛行控制指令可以是無(wú)人飛行器的控制終端發(fā)出的，例如無(wú)人飛行器標(biāo)配的飛行控制器，或者其他移動(dòng)終端，例如手機(jī)或pad。

將接收到的所述飛行控制指令在三維空間上轉(zhuǎn)換成六個(gè)自由度的向量指令，其中，六個(gè)自由度分別是沿x、y、z三個(gè)直角坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)自由度和繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。

本實(shí)用新型的向量指令的含義是在六個(gè)自由度中的任一個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)矢量的指令，該指令具有方向和大小。例如沿X軸8米每秒速度移動(dòng)的向量指令，其含義是方向是為X軸，大小為8米每秒的速度運(yùn)動(dòng)。

在每個(gè)自由度上比較持續(xù)接收的所述向量指令的變化量，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)任一自由度上的向量指令的變化量小于或等于預(yù)定范圍時(shí)，判斷進(jìn)入穩(wěn)定模式且在所述自由度上保持所述向量指令。

例如，在X軸向的自由度上，預(yù)定時(shí)間為5秒內(nèi)，向量指令有沿X軸8米每秒速度移動(dòng)的向量指令、沿X軸7.5米每秒速度移動(dòng)的向量指令，沿X軸8.5米每秒速度移動(dòng)的向量指令，但最大和最小的向量指令的變化量均小于0.5米每秒的預(yù)定范圍時(shí)，本實(shí)用新型可認(rèn)定用戶在X軸向上期望獲得穩(wěn)定的移動(dòng)，本實(shí)用新型判斷進(jìn)入穩(wěn)定模式，然后保持在X軸向上以8米每秒速度移動(dòng)的向量指令。當(dāng)然，預(yù)定時(shí)間和預(yù)定范圍均是用戶根據(jù)具體需要可以自行設(shè)定的。

實(shí)施例1

下面首先以航拍無(wú)人機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)距離飛行拍攝為例來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型。

對(duì)于航拍無(wú)人機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景，是長(zhǎng)距離飛行拍攝某個(gè)目標(biāo)之后，對(duì)該視頻進(jìn)行8倍或者16倍的加速處理。比如，采用無(wú)人機(jī)在75米高空，以60度角俯拍上海黃浦江，并且同時(shí)沿著黃浦江向上游飛行2分鐘，然后通過(guò)快進(jìn)該航拍視頻能夠得到一個(gè)長(zhǎng)約8秒鐘左右的短視頻，充分展現(xiàn)黃浦江沿岸美景。然而在實(shí)際拍攝中遇到的一個(gè)問(wèn)題是，雖然飛行高度定高飛行，不改變飛行高度即可和航拍角度定角度拍攝，不改變?cè)婆_(tái)俯仰角度即可可以相對(duì)固定，但是沿著黃浦江飛行的過(guò)程需要用戶始終通過(guò)遙控器上的手柄輸入飛行控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于飛行線路本身亦非直線，加上手動(dòng)輸入可能存在抖動(dòng)，對(duì)于高精度的飛行控制而言，該航拍飛行拍攝過(guò)程中，實(shí)際飛行速度可能時(shí)快時(shí)慢，并且涉及到前進(jìn)方向調(diào)整，飛行拍攝的線路改變也可能因?yàn)椴僮鬟^(guò)于尖銳而顯得突兀。上述拍攝問(wèn)題很難通過(guò)后期剪輯改變，在視頻加速處理后，也仍然明顯。

本實(shí)用新型注意到，對(duì)于航拍視頻來(lái)說(shuō)，飛行動(dòng)作的穩(wěn)定性是非常重要的，現(xiàn)有技術(shù)中并沒(méi)有很好的解決方式來(lái)幫助用戶穩(wěn)定操作飛行器，主要靠有經(jīng)驗(yàn)的用戶通過(guò)精準(zhǔn)穩(wěn)定的控制手法來(lái)確保飛行穩(wěn)定性。本申請(qǐng)?zhí)岢鋈缦路桨竵?lái)解決上述問(wèn)題。

在飛行控制過(guò)程中，當(dāng)無(wú)人飛行器的飛行控制器持續(xù)接收到用戶在一個(gè)維度上給出的穩(wěn)定飛行控制信號(hào)，則飛行控制器視為用戶需要持續(xù)保持該飛行控制信號(hào)一段時(shí)間，此時(shí)飛行控制器暫時(shí)屏蔽用戶在該維度上的飛行控制指令，讓無(wú)人飛行器自動(dòng)以該穩(wěn)定飛行控制指令保持飛行過(guò)程。

具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于上述航拍黃浦江的飛行拍攝過(guò)程來(lái)說(shuō)，當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行控制器持續(xù)收到用戶給出的8米/秒的前向飛行控制指令，并且在超過(guò)3秒鐘的時(shí)間內(nèi)，該飛行控制指令的穩(wěn)定度極高始終保持在7.7米/秒-8.3米/秒之間。此時(shí)無(wú)人機(jī)的飛行控制器判斷用戶需要在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持該飛行控制指令，因此飛行控制器自動(dòng)將前向飛行維度上的飛行控制過(guò)程接管為穩(wěn)定模式，使得無(wú)人飛行器在前向飛行的維度上，始終保持8米/秒的飛行速度。當(dāng)然，在該情況下，用戶仍然可以自如的控制無(wú)人飛行器提升或者降低高度，亦或是控制無(wú)人飛行器在Z軸方向垂直于重力方向上自轉(zhuǎn)。由于在無(wú)人飛行器保持前行的同時(shí)，適當(dāng)調(diào)整無(wú)人飛行器自轉(zhuǎn)方向，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)人飛行器航線的改變，由于此時(shí)飛行器自動(dòng)轉(zhuǎn)入了穩(wěn)定模式，用戶只需要專心操作自轉(zhuǎn)這個(gè)維度上的手柄控制，極大降低了操作難度，所以很容易就能夠平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)預(yù)期的拍攝效果。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)入穩(wěn)定模式后，由于用戶不用再對(duì)該方向進(jìn)行控制，將可能松開(kāi)手柄，從而由于搖桿的自動(dòng)回中功能導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)該自由度上的歸零指令，此時(shí)需屏蔽該歸零指令，以在所述自由度上保持所述向量指令。如上所述，當(dāng)進(jìn)入穩(wěn)定模式之后，飛行控制器會(huì)自動(dòng)接管無(wú)人飛行器在某個(gè)維度上的飛行控制指令，并且這種接管是很便捷的，只需要保持之前的持續(xù)輸入的飛行控制指令不變即可。此時(shí)，用戶放開(kāi)對(duì)搖桿的控制，使得控制器上產(chǎn)生了自動(dòng)回中的歸零飛行控制指令，被飛行控制器所屏蔽。另外，由于用于在搖桿上操縱其他維度時(shí)的分量，所給出的飛行控制指令，由于幅度過(guò)小，也被飛行控制器所屏蔽。比如，在實(shí)施例1中，當(dāng)無(wú)人飛行器保持前向飛行的過(guò)程中，由于用戶通過(guò)右手打桿，控制無(wú)人飛行器左右平移的過(guò)程中，有可能在前向飛行的維度上給出了一個(gè)速度為0.4米/秒的微弱的前向飛行控制指令分量。其原因也很好理解，因?yàn)橛脩艨刂茡u桿向左平移的動(dòng)作不可能精準(zhǔn)到是完全朝左，當(dāng)用戶具有稍微有一些偏差，就可能同時(shí)在前向或者后退方向上產(chǎn)生一個(gè)分量的飛行控制指令輸入。參照上面可見(jiàn)，對(duì)于這些低幅度的輸入控制指令，應(yīng)認(rèn)為是意外干擾，不會(huì)影響本實(shí)用新型中無(wú)人飛行器的穩(wěn)定模式的繼續(xù)執(zhí)行。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)多個(gè)自由度上的向量指令的變化量分別小于或等于各自的預(yù)定范圍時(shí)，判斷在多個(gè)所述自由度上進(jìn)入穩(wěn)定模式且在多個(gè)所述自由度上分別保持相應(yīng)的所述向量指令。以下以實(shí)施例2為示例進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例2

使用無(wú)人飛行器進(jìn)行航拍拍攝時(shí)，還有一種常用手法就是環(huán)繞某個(gè)目標(biāo)進(jìn)行拍攝，由于該拍攝過(guò)程中，飛行器往往是相對(duì)于某個(gè)目標(biāo)成圓弧狀飛行曲線，并且飛行過(guò)程中，始終保持?jǐn)z像頭朝向目標(biāo)不變，所以也可以形象的將該過(guò)程稱為“刷鍋”。

對(duì)于這種弧形的飛行軌跡來(lái)說(shuō)，想要實(shí)現(xiàn)較為完善的控制，通常是需要用戶的左右手協(xié)同控制兩個(gè)不同的搖桿來(lái)實(shí)現(xiàn)，以遙控器上搖桿的分布為“美國(guó)手”模式左手搖桿控制飛行器的上下和左右自旋，右手搖桿控制飛行器的前進(jìn)后退以及左右平移來(lái)進(jìn)行說(shuō)明的話，用戶需要同時(shí)控制左手搖桿使得飛行器向左自旋，同時(shí)控制右手搖桿使得飛行器向右平移，即左手向左打桿，右手向右打桿，才有可能實(shí)現(xiàn)無(wú)人飛行器以目標(biāo)為中心的逆時(shí)針?lè)较驁A弧軌跡移動(dòng)。此時(shí)，如果同時(shí)能夠?qū)⑤斎氲姆瓤刂频妮^好，才能實(shí)現(xiàn)一個(gè)較為滿意的飛行弧線。

可想而知，這樣的控制過(guò)程是比較困難的，如果此時(shí)還需要用戶在高度維度上控制，甚至需要控制云臺(tái)俯仰，基本上這種控制要求99％的人都做不到了。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，用戶在刷鍋式控制無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行移動(dòng)的開(kāi)始，可能需要通過(guò)適當(dāng)調(diào)整左右手的打桿幅度來(lái)觀察確認(rèn)，當(dāng)前的飛行軌跡是否合適。一旦用戶通過(guò)左右手的精確操作，找到了一條合適的飛行軌跡曲線的時(shí)候，用戶必須保持該飛行控制指令的輸入幅度不變一段時(shí)間。類似上述實(shí)施例1的原理，當(dāng)飛行控制器判斷持續(xù)接收到用戶在自旋維度和左右平移維度上，用戶持續(xù)輸入了不變的飛行控制指令時(shí)，飛行控制器自動(dòng)接管該兩個(gè)維度上的飛行控制指令的持續(xù)輸入，用戶此時(shí)即使不再持續(xù)輸入飛行控制指令，飛行器也將自動(dòng)維持當(dāng)前的飛行軌跡。

具體在上述刷鍋控制過(guò)程中，用戶通過(guò)左右手協(xié)同工作，找到一個(gè)適當(dāng)?shù)妮斎胫噶罘?，使得飛行器按照以目標(biāo)物為圓心，以8米距離為半徑的飛行軌跡持續(xù)環(huán)繞飛行，當(dāng)用戶保持該輸入指令超過(guò)3秒之后，飛行控制器判斷為用戶需要無(wú)人飛行器保持該飛行軌跡繼續(xù)飛行，因此轉(zhuǎn)入穩(wěn)定模式，自動(dòng)控制無(wú)人飛行器在自旋維度和平移維度上的飛行控制指令輸入情況，讓無(wú)人飛行器始終保持該軌跡持續(xù)飛行。

此時(shí)用戶即使松開(kāi)手，不再控制無(wú)人飛行器運(yùn)動(dòng)，無(wú)人飛行器仍然保持前述飛行軌跡不變。

在此基礎(chǔ)上，用戶可以自由的解放雙手，通過(guò)調(diào)整無(wú)人飛行器的上升下降，并結(jié)合云臺(tái)的俯仰，來(lái)進(jìn)一步調(diào)整飛行拍攝效果。

具體來(lái)說(shuō)，在上述環(huán)繞拍攝的基礎(chǔ)上，用戶還可以同時(shí)向上升方向打桿，并且控制云臺(tái)使得拍攝角度向下調(diào)整，從而能夠?qū)崿F(xiàn)，在圍繞目標(biāo)物體環(huán)繞的同時(shí)，向上空飛行去獲得一個(gè)接近垂直的俯瞰拍攝效果，并且在整個(gè)視頻拍攝過(guò)程中，能夠始終顯得拍攝效果非常平穩(wěn)。

這樣的一種效果，對(duì)于傳統(tǒng)的飛行控制而言，基本上需要同時(shí)控制無(wú)人飛行器所有四個(gè)維度，即使是一個(gè)專業(yè)的飛手，也很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的拍攝效果。然而，在本申請(qǐng)方案中，由于能夠?qū)⑾鄬?duì)穩(wěn)定的飛行控制指令交由無(wú)人飛行器的飛行控制器自動(dòng)完成，所以才使得這種控制方式成為可能。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)入穩(wěn)定模式后，對(duì)用戶發(fā)出進(jìn)入穩(wěn)定模式的提示信號(hào)。例如，通過(guò)燈光閃爍或燈光顏色，又或者通過(guò)聲音如蜂鳴器等提示用戶，再例如通過(guò)發(fā)送信息給用戶以提示進(jìn)入穩(wěn)定模式，其中，例如在用戶的控制終端上顯示穩(wěn)定模式的標(biāo)記等，在此不一一贅述。

在一個(gè)實(shí)施例中，該穩(wěn)定模式的確認(rèn)也可以通過(guò)用戶手動(dòng)輸入、語(yǔ)音輸入，或者其他用戶協(xié)助輸入來(lái)確定。

在本實(shí)施例中，例如通過(guò)突然增大向量指令的幅度或者反轉(zhuǎn)向量指令方向等操作均可以容易地使得自由度的向量指令的變化量大于所述預(yù)定范圍，判斷退出穩(wěn)定模式且在所述自由度上中止所保持的向量指令。為了進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型，以上述的實(shí)施例1為例，當(dāng)飛行控制器檢測(cè)到用戶在前向方向上給出了一個(gè)9米/秒的飛行控制指令，則判斷為退出穩(wěn)定模式，按照用戶給出飛行控制指令來(lái)執(zhí)行。另外，該閾值也可以設(shè)定為該維度上反向上一定的幅度。以實(shí)施例1為例，當(dāng)飛行控制器檢測(cè)到用戶在后退方向上給出了一個(gè)9米/秒的飛行控制指令，則判斷為退出穩(wěn)定模式，按照用戶給出的飛行控制指令來(lái)執(zhí)行。此外，在反向上所設(shè)定的閾值的絕對(duì)值也可低于進(jìn)入穩(wěn)定模式時(shí)的飛行控制指令幅度。比如在實(shí)施例1中，當(dāng)飛行控制器檢測(cè)到用戶在后退方向上給出了一個(gè)超過(guò)4米/秒的飛行控制指令，即可判斷為結(jié)束穩(wěn)定模式，將控制權(quán)交還給用戶。

除了上述退出穩(wěn)定模式的判斷模式之外，用戶通過(guò)控制終端任意輸入的短時(shí)高強(qiáng)度的飛行控制指令，也可以讓飛行控制器判斷為用戶需要退出穩(wěn)定模式。

因?yàn)椋€(wěn)定模式是用戶通過(guò)穩(wěn)定輸入來(lái)獲得特定拍攝效果的模式，在此環(huán)境下，用戶不可能產(chǎn)生短時(shí)高強(qiáng)度的飛行控制輸入。然而，在穩(wěn)定模式下，飛行器可能遭遇需要緊急調(diào)整飛行姿態(tài)的需求。比如在穩(wěn)定模式下運(yùn)動(dòng)的無(wú)人機(jī)周邊存在障礙物，用戶需要緊急讓飛行器上升或者下降來(lái)規(guī)避障礙。此時(shí)只要用戶在遙控器端緊急輸入一個(gè)短時(shí)的高強(qiáng)度飛行控制指令，飛行控制器就判斷為用戶需要馬上獲取控制權(quán)，從而退出穩(wěn)定模式，將之前自動(dòng)維持的所有維度都釋放給用戶去控制。

以上述實(shí)施例2舉例來(lái)說(shuō)，用戶只要瞬間將左手搖桿向上推到底，給出了一個(gè)瞬時(shí)的最大速度上升的飛行控制指令，此時(shí)飛行器馬上退出穩(wěn)定模式，轉(zhuǎn)入懸停狀態(tài)，等待用戶給出后續(xù)的具體飛行控制指令。

類似的，用戶瞬間將左右手搖桿中的任意一個(gè)，向任意方向推到底，均可實(shí)現(xiàn)同樣的，退出穩(wěn)定模式的效果。另外，上述推到底只是一種示例性說(shuō)明，實(shí)際上這個(gè)打桿的幅度，可以根據(jù)用戶的使用習(xí)慣來(lái)適當(dāng)?shù)脑O(shè)置。

為了幫助用戶確認(rèn)，當(dāng)前無(wú)人飛行器是由用戶自己控制還是由穩(wěn)定模式下的無(wú)人飛行器自行控制，在無(wú)人飛行器每一次進(jìn)入穩(wěn)定模式時(shí)，無(wú)人飛行器可通過(guò)如前述的聲光電信號(hào)直接向用戶給出提醒，也可以通過(guò)用戶手持的遙控器或者其他用戶附近的輔助設(shè)備來(lái)向用戶給出提醒信號(hào)，幫助用戶確認(rèn)，當(dāng)前無(wú)人飛行器進(jìn)入了穩(wěn)定模式。類似的，退出穩(wěn)定模式的狀態(tài)，也可以通過(guò)上述適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)給用戶給出提醒。

上面的實(shí)施例1和實(shí)施例2分別以一個(gè)維度和兩個(gè)維度的自動(dòng)接管為例，來(lái)說(shuō)明了穩(wěn)定模式的服務(wù)范圍，實(shí)際上穩(wěn)定模式并不限于維度的數(shù)量，只要能夠持續(xù)接收到滿足轉(zhuǎn)入穩(wěn)定模式條件的飛行控制指令，則無(wú)人飛行器的飛行控制器就可以將該維度轉(zhuǎn)入穩(wěn)定模式。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，退出穩(wěn)定模式后，在所述自由度上恢復(fù)當(dāng)前飛行控制指令的控制。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量無(wú)人飛行器在六個(gè)自由度上的速度向量變化量，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)任一自由度上的速度向量變化量小于或等于預(yù)定范圍和/或在預(yù)定時(shí)間內(nèi)任一自由度上的向量指令的變化量小于或等于預(yù)定范圍時(shí)，判斷進(jìn)入穩(wěn)定模式且在所述自由度上保持所述向量指令。

本實(shí)用新型的實(shí)用新型為了進(jìn)一步提高自動(dòng)切換穩(wěn)定模式的精度，通過(guò)測(cè)量無(wú)人飛行器在六個(gè)自由度上的速度向量變化量，例如預(yù)定時(shí)間內(nèi)繞X軸旋轉(zhuǎn)的速度變化量小于預(yù)定范圍，本實(shí)用新型認(rèn)為用戶期望維持以當(dāng)前速度繞X軸旋轉(zhuǎn)的這個(gè)狀態(tài)，因此，判斷進(jìn)入穩(wěn)定模式且在所述自由度上保持所述向量指令。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，一種實(shí)施所述的飛行控制實(shí)用新型的飛行控制裝置包括用于分析飛行控制指令的計(jì)算器1和處理器2，所述計(jì)算器1將接收到的飛行控制指令在三維空間上轉(zhuǎn)換成六個(gè)自由度的向量指令并發(fā)送到處理器2，所述處理器2在每個(gè)自由度上比較持續(xù)接收的向量指令的變化量，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)任一自由度上的向量指令的變化量小于或等于預(yù)定范圍時(shí)，所述處理器2判斷進(jìn)入穩(wěn)定模式且在所述自由度上保持所述向量指令。

為了進(jìn)一步提高自動(dòng)切換穩(wěn)定模式的精度，通過(guò)測(cè)量無(wú)人飛行器在六個(gè)自由度上的速度向量變化量，例如預(yù)定時(shí)間內(nèi)繞Z軸自轉(zhuǎn)的速度變化量小于預(yù)定范圍，本發(fā)明認(rèn)為用戶期望維持以當(dāng)前速度繞Z軸自轉(zhuǎn)的這個(gè)狀態(tài)，因此，判斷進(jìn)入穩(wěn)定模式且在所述自由度上保持所述向量指令。

在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算器1和/或處理器2包括通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路ASIC，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA、模擬電路、數(shù)字電路、及其組合、或其他已知或以后開(kāi)發(fā)的處理器。計(jì)算器1和/或處理器2可包括一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、快閃存儲(chǔ)器、電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM或其它類型的存儲(chǔ)器。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器2設(shè)有測(cè)量無(wú)人飛行器飛行狀態(tài)的測(cè)量單元和/或發(fā)出進(jìn)入穩(wěn)定模式的提示信號(hào)的提示器。

本實(shí)用新型的無(wú)人飛行器的控制裝置優(yōu)選地是，所述控制裝置設(shè)在所述無(wú)人飛行器上或者集成在控制終端上，所述控制終端包括無(wú)人飛行器遙控終端、手機(jī)或pad。本實(shí)用新型的控制裝置的各組成部分可以根據(jù)需要靈活地設(shè)置在無(wú)人飛行器或控制終端，當(dāng)然控制裝置也可以獨(dú)立成為單獨(dú)的一個(gè)裝置。

本實(shí)用新型還提供了一種實(shí)施所述的飛行控制實(shí)用新型的飛行控制系統(tǒng)，其包括所述的飛行控制裝置、發(fā)出飛行控制指令的飛行控制終端和無(wú)人飛行器本體，其中，所述飛行控制裝置集成在無(wú)人飛行器本體或飛行控制終端，所述控制裝置、飛行控制終端和/或無(wú)人飛行器本體無(wú)線連接。

優(yōu)選地，無(wú)人飛行器本體上設(shè)有拍攝設(shè)備。

在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)線連接通過(guò)無(wú)線通信模塊建立，所述無(wú)線通信模塊至少包括具有不同優(yōu)選級(jí)的無(wú)線局域網(wǎng)通信設(shè)備、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、平流層通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備中的一個(gè)，所述無(wú)線通信模塊建立識(shí)別系統(tǒng)之間以及識(shí)別系統(tǒng)與所述無(wú)人飛行器的無(wú)線通信鏈路。其中，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要由2G/3G/4G無(wú)線通信芯片組構(gòu)成。無(wú)線局域網(wǎng)通信設(shè)備可以是藍(lán)牙、ZigBee或Wi-Fi模塊中的一個(gè)，無(wú)線局域網(wǎng)通信設(shè)備可通過(guò)2.4GHz通信頻率建立短距離通信，在室內(nèi)或低速移動(dòng)的室外環(huán)境會(huì)優(yōu)選該通信設(shè)備建立控制裝置、飛行控制終端和/或無(wú)人飛行器本體之間的通信連接。平流層通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般用充氦飛艇、氣球作為安置轉(zhuǎn)發(fā)站的平臺(tái)，平臺(tái)高度距地面17km～22km，無(wú)人飛行器在大范圍野外飛行時(shí)，可以優(yōu)選平流層通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建立控制裝置、飛行控制終端和/或無(wú)人飛行器本體之間的通信連接。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備利用衛(wèi)星通信信道建立控制裝置、飛行控制終端和/或無(wú)人飛行器本體之間的通信連接，一般是在無(wú)其他可用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的情況下，會(huì)使用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備作為應(yīng)急通信。

在一個(gè)實(shí)施例中，依據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成本或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入速度，選擇無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)以下為優(yōu)先級(jí)方案，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)先級(jí)為0；4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)先級(jí)為1；3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)先級(jí)為2；平流層通信網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)先級(jí)為3；衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)先級(jí)為4；優(yōu)先級(jí)別0-4，所選擇無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)由高到低，即如果同時(shí)存在多種無(wú)線信號(hào)，且信號(hào)強(qiáng)度有效時(shí)，無(wú)人飛行器會(huì)首先選擇Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)作為無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)Wi-Fi信號(hào)強(qiáng)度無(wú)效時(shí)，無(wú)人飛行器會(huì)次優(yōu)選擇4G網(wǎng)絡(luò)作為無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)；依次類推。

盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說(shuō)明書的啟示下和在不脫離本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本實(shí)用新型保護(hù)之列。