《基於智慧型終端的飛行器操控方法》是廣州億航智慧型技術有限公司於2015年3月3日申請的專利，該專利的公布號為CN105573330A，申請公布日為2016年5月11日，發明人是胡華智。
《基於智慧型終端的飛行器操控方法》所述方法包括：獲取智慧型終端的姿態信息，根據所述姿態信息生成飛行指令；將所述飛行指令通過預設的通信中繼設備傳送給飛行器的機載飛控系統；根據所述飛行指令控制所述飛行器的飛行；其中，所述姿態信息至少包括所述智慧型終端的偏航角，所述飛行指令至少攜帶有所述偏航角，用於指示飛行器以所述偏航角飛行。通過該發明，能夠為超視距操控多旋翼飛行器飛行提供方便。
2020年11月，《基於智慧型終端的飛行器操控方法》獲得第六屆廣東專利獎銀獎。
（概述圖為《基於智慧型終端的飛行器操控方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：基於智慧型終端的飛行器操控方法
- 申請人：廣州億航智慧型技術有限公司
- 申請日：2015年3月3日
- 申請號：2015109905634
- 公布號：CN105573330A
- 公布日：2016年5月11日
- 發明人：胡華智
- 地址：廣東省廣州市天河區奧體路11號輔樓4樓402室
- 分類號：G05D1/08(2006.01)I、G05D1/10(2006.01)I
- 代理機構：廣州華進聯合專利商標代理有限公司
- 代理人：周清華
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
多旋翼飛行器是一種通過多個（一般至少4個）旋翼提供動力的小型飛行器。由於多旋翼飛行器具有垂直起降和懸停的能力，並且飛行平穩，成本相對較低，因此廣泛套用於個人娛樂、影視航拍、國土測繪、農林業巡檢、電力線路巡檢和警用監控等許多行業。
2015年前，對於小型飛行器的控制方式主要有兩種：一種方式是使用遙控器，操控手可以通過遙控器直接控制飛行器的油門、姿態角和飛行速度等。這種方式可以對飛行器進行非常精確的操控，但對操控手的技術水平要求很高，並且不適合超視距飛行，當飛機與操控手距離較遠時由於觀察不清容易造成誤判。另一種方式是為飛行器配備功能完善的自駕儀，該方式依賴GPS（Global Positioning System，全球定位系統）定位，通過地面站向飛行器傳送起飛、降落、按指定航線飛行等指令，雖然易於操控，但無法在室內或不開闊的環境飛行，且無法進行實時操控。
發明內容
專利目的
《基於智慧型終端的飛行器操控方法》的目的在於提出基於智慧型終端的體感飛行操控系統及終端設備，以使多旋翼飛行器便於操控且適於超視距飛行。
技術方案
《基於智慧型終端的飛行器操控方法》包括機載飛控系統、通信中繼設備和智慧型終端；所述智慧型終端用於獲取所述智慧型終端的姿態信息，根據所述姿態信息生成飛行指令，並將所述飛行指令通過所述通信中繼設備傳送給所述機載飛控系統，其中，所述姿態信息至少包括所述智慧型終端的偏航角，所述飛行指令至少攜帶有所述偏航角，用於指示所述機載飛控系統控制所述機載飛控系統所在飛行器以所述偏航角飛行；所述機載飛控系統用於根據所述飛行指令控制所述飛行器的飛行。
一種用於控制飛行器飛行的智慧型終端，包括：姿態感測器、控制模組和第二中繼模組，所述姿態感測器和所述第二中繼模組分別與所述控制模組連線；所述姿態感測器用於獲取所述智慧型終端的姿態信息，其中，所述姿態信息至少包括所述智慧型終端的偏航角；所述控制模組用於根據所述姿態信息，生成所述飛行指令，並將所述飛行指令傳送給所述第二中繼模組，其中，所述飛行指令至少攜帶有所述偏航角，用於指示所述飛行器以所述偏航角飛行；所述第二中繼模組用於將所述飛行指令通過通信中繼設備傳送給所述飛行器的機載飛控系統。
一種機載飛控系統，包括：微處理器及與所述微處理器相連的第一無線數傳模組；所述微處理器用於通過所述第一無線數傳模組從通信中繼設備接收來自智慧型終端的飛行指令，並根據所述飛行指令控制所述飛行器的飛行，其中，所述飛行指令至少攜帶有偏航角，用於指示所述機載飛控系統控制所述機載飛控系統所在飛行器以所述偏航角飛行，所述偏航角為所述智慧型終端的偏航角。
一種通信中繼設備，包括：第一中繼模組及與所述第一中繼模組相連的第二無線數傳模組；所述第一中繼模組用於與所述智慧型終端進行通信，接收所述智慧型終端傳送的飛行指令，其中，所述飛行指令至少攜帶有偏航角，用於指示機載飛控系統控制所述機載飛控系統所在飛行器以所述偏航角飛行，所述偏航角為所述智慧型終端的偏航角；所述第二無線數傳模組用於與所述機載飛控系統進行無線通信，用於將所述飛行指令傳送給所述機載飛控系統。
改善效果
《基於智慧型終端的飛行器操控方法》通過智慧型終端根據感知自身的姿態，生成用於指示所述機載飛控系統控制所述機載飛控系統所在飛行器以所述偏航角飛行的飛行指令，並傳送給機載飛控系統控制飛行器的飛行，使得飛行器在飛行時能夠根據智慧型終端的姿態自動調製偏航角度，實現了飛行器基於智慧型終端的體感飛行。由於智慧型終端可以通過自身的姿態和在所述智慧型終端上的點擊和滑動操控來對飛行器進行控制，有效地降低了操控手的技術水平要求，使得飛行器的飛行操控變得簡單易行，用戶無需培訓而通過體感操控即可實現與遙控器類似的對無人機的精確操控。利用智慧型手機實現該方法時，無需配備特別的體感設備。並且，智慧型終端通過通信中繼設備與飛行器上的機載飛控系統通信，使得飛行器能夠在室內和無GPS信號或者GPS信號較弱的地方飛行，同時能控制飛行器進行超視距飛行。
附圖說明
圖1是該發明實施例一提供的一種基於智慧型終端的體感飛行操控系統的結構示意圖；
圖2是該發明實施例二提供的一種基於智慧型終端的體感飛行操控系統的結構示意圖；
圖3是該發明實施例三提供的一種用於控制飛行器飛行的智慧型終端的結構示意圖；
圖4是該發明實施例四提供的一種機載飛控系統的結構示意圖；
圖5是該發明實施例五提供的一種通信中繼設備的結構示意圖；
圖6a是該發明實施例六提供的一種基於智慧型終端的體感飛行操控系統的結構示意圖；
圖6b是該發明實施例六提供的基於智慧型終端的體感飛行操控系統的體感操控方法示意圖。
權利要求
1.《基於智慧型終端的飛行器操控方法》其特徵在於，包括：獲取智慧型終端的姿態信息，根據所述姿態信息生成飛行指令；將所述飛行指令通過預設的通信中繼設備傳送給飛行器的機載飛控系統；根據所述飛行指令控制所述飛行器的飛行；其中，所述姿態信息至少包括所述智慧型終端的偏航角，所述飛行指令至少攜帶有所述偏航角，用於指示飛行器以所述偏航角飛行。
2.根據權利要求1所述的基於智慧型終端的飛行器操控方法，其特徵在於，所述根據所述飛行指令控制所述飛行器的飛行，之前還包括：通過預設的第一無線數傳模組從所述通信中繼設備接收所述飛行指令；所述基於智慧型終端的飛行器操控方法，還包括：通過預設的定位模組、航姿參考系統和氣壓計模組獲取所述飛行器的飛行信息，並通過所述第一無線數傳模組及所述通信中繼設備將所述飛行信息傳送給所述智慧型終端；所述飛行信息包括所述飛行器的坐標位置、飛行高度、飛行器的橫滾角、俯仰角、偏航角、前後方向飛行速度和左右方向飛行速度中的至少一項。
3.根據權利要求1所述的基於智慧型終端的飛行器操控方法，其特徵在於，所述獲取智慧型終端的姿態信息，包括：通過預設的姿態感測器獲取所述智慧型終端的姿態信息；所述姿態信息還包括智慧型終端的俯仰角和橫滾角中的至少一項，所述飛行指令還攜帶有所述俯仰角和橫滾角中的至少一項，用於相應控制所述飛行器的俯仰角和橫滾角中的至少一項，或者，所述飛行指令還攜帶有巡航速度，用於控制所述飛行器以所述巡航速度飛行，其中，所述巡航速度根據所述俯仰角和橫滾角中的至少一項得到。
4.根據權利要求1所述的基於智慧型終端的飛行器操控方法，其特徵在於，還包括：通過所述智慧型終端接收用戶的操控指令，根據所述操控指令生成用於控制所述飛行器的飛行高度的指令；將所述指令通過所述通信中繼設備傳送給飛行器的機載飛控系統。
5.一種基於智慧型終端的飛行器操控方法，其特徵在於，包括：獲取智慧型終端的姿態信息，其中，所述姿態信息至少包括所述智慧型終端的偏航角；根據所述姿態信息生成飛行指令；將所述飛行指令通過預設的通信中繼設備傳送給飛行器的機載飛控系統；其中，所述飛行指令至少攜帶有所述偏航角，用於指示飛行器以所述偏航角飛行。
6.根據權利要求5所述的基於智慧型終端的飛行器操控方法，其特徵在於，還包括：接收用戶的操控指令，根據所述操控指令生成用於控制所述飛行器的飛行高度的指令；將所述指令通過所述通信中繼設備傳送給飛行器的機載飛控系統。
7.根據權利要求5所述的基於智慧型終端的飛行器操控方法，其特徵在於，所述姿態信息還包括智慧型終端的俯仰角和橫滾角中的至少一項，所述飛行指令還攜帶有所述俯仰角和橫滾角中的至少一項，用於相應控制所述飛行器的俯仰角和橫滾角中的至少一項，或者，所述飛行指令還攜帶有巡航速度，用於控制所述飛行器以所述巡航速度飛行，其中，所述巡航速度根據所述俯仰角和橫滾角中的至少一項得到。
8.一種基於智慧型終端的飛行器操控方法，其特徵在於，包括：通過預設的通信中繼設備接收來自智慧型終端的飛行指令；根據所述飛行指令控制飛行器的飛行；其中，所述飛行指令至少攜帶有偏航角，用於指示所述飛行器以所述偏航角飛行，所述偏航角為所述智慧型終端的偏航角。
9.根據權利要求8所述的基於智慧型終端的飛行器操控方法，其特徵在於，還包括：通過預設的定位模組、航姿參考系統和氣壓計模組獲取飛行器的飛行信息，將所述飛行信息通過所述通信中繼設備傳送給所述智慧型終端；所述飛行信息包括所述飛行器的坐標位置、飛行高度、飛行器的橫滾角、俯仰角、偏航角、前後方向飛行速度和左右方向飛行速度中的至少一項。
10.一種基於智慧型終端的飛行器操控方法，其特徵在於，包括：接收智慧型終端傳送的飛行指令，其中，所述飛行指令至少攜帶有偏航角，用於指示飛行器以所述偏航角飛行，所述偏航角為所述智慧型終端的偏航角；與飛行器的機載飛控系統進行無線通信，將所述飛行指令傳送給所述機載飛控系統。
實施方式
實施例一
參考圖1，該發明實施例一提供的一種基於智慧型終端的體感飛行操控系統包括：機載飛控系統11、通信中繼設備12和智慧型終端13。所述智慧型終端13用於獲取所述智慧型終端13的姿態信息，根據所述姿態信息生成飛行指令，並將所述飛行指令通過所述通信中繼設備12傳送給所述機載飛控系統11，其中，所述姿態信息至少包括所述智慧型終端13的偏航角，所述飛行指令至少攜帶有所述偏航角，用於指示所述機載飛控系統11控制所述機載飛控系統11所在飛行器以所述偏航角飛行。所述機載飛控系統11用於根據所述飛行指令控制所述飛行器的飛行。
例如，某一飛行器飛行時，智慧型終端13在操作人員或者用戶的把持下，繞右手系的向上的軸（Z軸）向X軸（右手系向前的軸）的負方向旋轉30度，則智慧型終端13感知這一操作，並生成目標偏航角為負向旋轉30度的飛行指令，通過通信中繼設備12傳送給該飛行器的機載飛控系統11。機載飛控系統11接收到這一指令後，控制該飛行器向X軸的負方向偏航30度飛行。
或者，例如，智慧型終端13在上述Z軸向X軸的負方向旋轉30度的同時，還繞X軸向Z軸的正方向旋轉10度，繞右手系向右的軸（Y軸）向X軸的負方向旋轉20度，則智慧型終端13在感知自身向X軸的負方向偏航30度的同時，感知自身向Z軸的正方向旋轉產生10度的橫滾角，感知自身向X軸的負方向旋轉產生20度的俯仰角。之後根據感知到上述角度，生成相應操作的飛行指令通過通信中繼設備12傳送給機載飛控系統11。機載飛控系統11接收到飛行指令後控制該飛行器與智慧型終端13做同樣的偏航、橫滾及俯仰。
或者，智慧型終端13還可以在操作人員或用戶的把持下偏航和橫滾，或者偏航和俯仰，此時，類似地，智慧型終端13把相應操作的指令通過通信中繼設備12傳送給機載飛控系統11，以使機載飛控系統11控制該飛行器做同樣的動作。或者，還可以是智慧型終端13生成的飛行指令控制飛行器的操作與智慧型終端13的操作類似，而不是完全相同。如智慧型終端13偏航30度，則生成的飛行指令控制飛行器偏航30度的n分之一或者n倍。其中，n為自然數。橫滾角和俯仰角與偏航角類似，這裡不再贅述。
智慧型終端13與通信中繼設備12之間可通過如通過USB（Universal Serial Bus，即通用串列匯流排）、NFC（Near Field Communication，即近距離無線通訊）或藍牙等近距離傳輸技術傳輸信息。機載飛控系統11與通信中繼設備12之間可通過遠距離無線點對點傳輸技術傳輸信息。
該發明實施例提供的基於智慧型終端的體感飛行操控系統中，通過智慧型終端根據感知自身的姿態，生成用於指示所述機載飛控系統控制所述機載飛控系統所在飛行器以所述偏航角飛行的飛行指令，並傳送給機載飛控系統控制飛行器的飛行，使得飛行器在飛行時能夠根據智慧型終端的姿態自動調製偏航角度，實現了飛行器基於智慧型終端的體感飛行。由於智慧型終端可以通過自身的姿態和在所述智慧型終端上的點擊和滑動操控來對飛行器進行控制，有效地降低了操控手的技術水平要求，使得飛行器的飛行操控變得簡單易行，用戶無需培訓而通過體感操控即可實現與遙控器類似的對無人機的精確操控。利用智慧型手機實現該方法時，無需配備特別的體感設備。並且，智慧型終端通過通信中繼設備與飛行器上的機載飛控系統通信，使得飛行器能夠在室內和無GPS信號或者GPS信號較弱的地方飛行，同時能控制飛行器進行超視距飛行。
示例性的，上述機載飛控系統包括微處理器及與所述微處理器相連的第一無線數傳模組；所述微處理器用於通過所述第一無線數傳模組從所述通信中繼設備接收所述飛行指令，並根據所述飛行指令控制所述飛行器的飛行。示例性的，上述機載飛控系統還包括：定位模組、航姿參考系統和氣壓計模組；所述定位模組、航姿參考系統和氣壓計模組分別與所述微處理器連線；所述微處理器還用於通過所述定位模組、航姿參考系統和氣壓計模組獲取所述飛行器的飛行信息，並通過所述第一無線數傳模組及所述通信中繼設備將所述飛行信息傳送給所述智慧型終端。這樣，當智慧型終端接收到飛行信息後，智慧型終端的操作人員或用戶可以根據飛行器的飛行信息來決定把持智慧型終端的姿態，或者在智慧型終端上進行什麼樣的操作，之後由智慧型終端生成相應的飛行指令，進一步控制飛行器當前的飛行。
示例性的，上述微處理器獲取的所述飛行信息包括所述飛行器的坐標位置、飛行高度、飛行器的橫滾角、俯仰角、偏航角、前後方向飛行速度和左右方向飛行速度中的至少一項。
示例性的，上述通信中繼設備包括第一中繼模組及與所述第一中繼模組相連的第二無線數傳模組；所述第二無線數傳模組用於與所述機載飛控系統進行無線通信；所述第一中繼模組用於與所述智慧型終端進行通信。示例性的，上述智慧型終端包括：姿態感測器、控制模組和第二中繼模組，所述姿態感測器和所述第二中繼模組分別與所述控制模組連線；所述姿態感測器用於獲取所述智慧型終端自身的姿態信息；所述控制模組用於根據所述姿態信息生成所述飛行指令，並將所述飛行指令傳送給所述第二中繼模組；所述第二中繼模組用於將所述飛行指令通過所述通信中繼設備傳送給所述機載飛控系統。
示例性的，上述智慧型終端還包括：操控接口模組；所述操控接口模組與所述控制模組連線，用於接收用戶的操控指令；所述控制模組還用於根據所述操控指令生成用於控制所述飛行器飛行高度的指令。其中，所述操控接口模組可為智慧型手機或平板電腦的觸控螢幕。示例性的，所述姿態信息包括智慧型終端的俯仰角和橫滾角中的至少一項，所述智慧型終端生成的飛行指令還攜帶有所述俯仰角和橫滾角中的至少一項，用於相應控制所述飛行器的俯仰角和橫滾角中的至少一項，或者，所述智慧型終端生成的飛行指令還攜帶有巡航速度，用於控制所述飛行器以所述巡航速度飛行，其中，所述巡航速度根據所述俯仰角和橫滾角中的至少一項得到。
實施例二
該實施例中，智慧型終端為手機，即手機作為飛行器的體感操控設備控制飛行器的飛行。參見圖2，該發明實施例二提供的一種基於智慧型終端的體感飛行操控系統包括：機載飛控系統21、通信中繼設備22和手機23。其中，機載飛控系統21可以提供定高飛行、定點飛行和指點飛行三種控制方式，控制飛行器的飛行。
在定高飛行模式下，機載飛控系統21接收的控制輸入為飛機的目標橫滾角、目標俯仰角、目標偏航角、目標高度變化率。在定點飛行模式下，機載飛控系統21接收的控制輸入為飛機的目標前向飛行速度、目標橫向飛行速度、目標偏航角、目標高度變化率。在指點模式下，機載飛控系統21接收的控制輸入為目標航點，無人機可以自動規劃航線並飛往目標航點。
機載飛控系統21和體感操控設備（手機23）之間的通信使用一個通信中繼設備22。機載飛控系統21與通信中繼設備22通過無線數傳模組進行通信。手機23與通信中繼設備22通過藍牙進行通信。通信中繼設備22在兩者之間實現數據的轉發，從而使用戶可以通過手機23等體感設備在1公里（km）半徑範圍內操控無人機。該實施例中使用的通信中繼設備22可為集成的藍牙通訊盒。手機23（或其它體感操控設備）可以實時檢測自身在空間中的俯仰角、橫滾角和偏航角。具體地，可以在手機23中安裝套用軟體（簡稱APP），以採集和使用體感信息。
在定高飛行模式下，手機23中的APP將自身俯仰角、橫滾角、偏航角作為飛機的目標俯仰角、目標橫滾角和目標偏航角傳送給機載飛控系統。在定點飛行模式下，APP將手機23的俯仰角、橫滾角、偏航角折算為飛機的前向飛行速度、左右方向飛行速度和偏航角。在以上兩種模式下，還可以通過滑動手機23的APP界面上的滑條，設定飛機的目標高度變化率，從而調節飛機的飛行高度。
在手機23的APP上，可以無縫地在上述定高飛行模式、定點飛行模式以及指點飛行模式下切換。當機載飛控系統21所在的飛機或飛行器在室外飛行時，如果環境開闊則可以使用定點飛行模式，如果周圍樓房樹木較多或有需要精確控制飛機飛行或控制飛機機動飛行的需求時，即可使用體感操控的定點飛行模式和定高飛行模式。當機載飛控系統21所在的飛機或飛行器在室內飛行時，可以使用定高模式，從而不藉助遙控器即可在無GPS的環境下對飛機進行精確的操控。
相對於2015年3月之前的技術通過傳統的遙控器操控多旋翼無人機時，需要操作手同時操控飛機的油門、俯仰、橫滾、偏航或類似的四個通道的控制，且需要操作手實時觀察飛機的航向角，才可以對飛機進行準確的控制，該實施例提供的基於智慧型終端的體感飛行操控系統，可以通過體感方式操控飛機，無人機的姿態或飛行方向與飛機在空間中的姿態直接相關。具體地，該實施例提供的基於智慧型終端的體感飛行操控系統，通過檢測體感設備的空間姿態角，控制無人機在空間的姿態角或飛行速度，以及高度變化率。用戶通過調節手機（或其他體感設備）的空間姿態和操作控制高度的滑條即可完成對飛機的全部控制，飛機的航向與手機的指向一致，操作簡便可靠。具體套用中，在飛行操控系統中使用智慧型手機充當體感操控設備，方便用戶使用該方法，並且可以與其它操控方式無縫切換。並且該方法同樣可以用於其他定製的體感設備。
實施例三
該實施例提供了一種用於控制飛行器飛行的智慧型終端。該智慧型終端可套用於上述實施例提供的任一種基於智慧型終端的體感飛行操控系統中。參見圖3，該實施例提供的一種用於控制飛行器飛行的智慧型終端包括：姿態感測器31、控制模組32和第二中繼模組33。
所述姿態感測器31和所述第二中繼模組33分別與所述控制模組32連線。所述姿態感測器31用於獲取所述智慧型終端的姿態信息，其中，所述姿態信息至少包括所述智慧型終端的偏航角。如智慧型終端在操作人員或者用戶的把持下，繞右手系的向上的軸（Z軸）向X軸（右手系向前的軸）的負方向旋轉30度，則姿態感測器31能夠感知智慧型終端的姿態，獲知智慧型終端繞右手系的向上的軸（Z軸）向X軸（右手系向前的軸）的負方向旋轉30度這個姿態信息。又如，智慧型終端在上述Z軸向X軸的負方向旋轉30度的同時，還繞X軸向Z軸的正方向旋轉10度，繞右手系向右的軸（Y軸）向X軸的負方向旋轉20度，則姿態感測器31能夠感知智慧型終端的姿態，獲知這樣的姿態信息：智慧型終端在上述Z軸向X軸的負方向旋轉30度的同時，還繞X軸向Z軸的正方向旋轉10度，繞右手系向右的軸（Y軸）向X軸的負方向旋轉20度。等等。
所述控制模組32用於根據所述姿態信息，生成所述飛行指令，並將所述飛行指令傳送給所述第二中繼模組33，其中，所述飛行指令至少攜帶有所述偏航角，用於指示所述飛行器以所述偏航角飛行。所述第二中繼模組33用於將所述飛行指令通過上述通信中繼設備傳送給所述飛行器的機載飛控系統。如，當飛行指令為偏航30度時，機載飛控系統根據該指令控制所在的飛行器偏航30度，等等。
示例性的，上述智慧型終端還包括：操控接口模組。所述操控接口模組與所述控制模組連線，用於接收用戶的操控指令；所述控制模組還用於根據所述操控指令生成用於控制所述飛行器飛行高度的指令。該操控接口模組可以是APP的互動界面如滑條和對話框等等。
示例性的，上述述姿態感測器31獲取的姿態信息還包括智慧型終端的俯仰角和橫滾角中的至少一項，所述控制模組32生成的飛行指令還攜帶有所述俯仰角和橫滾角中的至少一項，用於相應控制所述飛行器的俯仰角和橫滾角中的至少一項。或者，所述控制模組32生成的飛行指令還攜帶有巡航速度，用於控制所述飛行器以所述巡航速度飛行，其中，所述巡航速度根據所述俯仰角和橫滾角中的至少一項得到。如控制模組32根據姿態信息中的俯仰角折算成前向水平飛行速度，根據姿態信息中的橫滾角折算成左右水平飛行速度。當飛行器定點飛行時，控制模組32可以將折算得到的飛行速度傳送給機載飛控系統，以控制飛行器的飛行。
該實施例提供的智慧型終端，通過姿態感測器獲取自身的姿態信息，通過控制模組根據姿態信息生成飛行指令，並通過第二中繼模組將飛行指令傳送給通信中繼設備，使得機載飛控系統通過通信中繼設備獲取智慧型終端發出的飛行指令，並根據飛行指令控制飛行器的飛行，從而使飛行器在飛行時能夠根據智慧型終端的姿態自動調製偏航角度，實現了飛行器基於智慧型終端的體感飛行。由於智慧型終端可以通過自身的姿態和在所述智慧型終端上的點擊和滑動操控來對飛行器進行控制，有效地降低了操控手的技術水平要求，使得飛行器的飛行操控變得簡單易行，用戶無需培訓而通過體感操控即可實現與遙控器類似的對無人機的精確操控。利用智慧型手機實現該方法時，無需配備特別的體感設備。並且，飛行器上的機載飛控系統與智慧型終端通過通信中繼模組通信中繼設備與飛行器上的機載飛控系統連線通信，通信中繼模組通信中繼設備通過藍牙信號與智慧型終端連線，通信中繼模組通信中繼設備通過無線數傳模組與飛行器上的機載飛控系統連線，不僅能夠對飛行器進行實時操控，而且使得飛行器能夠在室內和無GPS信號或者GPS信號較弱的地方飛行，同時能控制飛行器進行超視距飛行。
實施例四
該實施例提供一種機載飛控系統。該機載飛控系統可套用於上述基於智慧型終端的體感飛行操控系統。參見圖4，該實施例提供的一種機載飛控系統包括：微處理器41及與所述微處理器41相連的第一無線數傳模組42。所述微處理器41用於通過所述第一無線數傳模組42從上述通信中繼設備接收來自智慧型終端的飛行指令，並根據所述飛行指令控制所述飛行器的飛行，其中，所述飛行指令至少攜帶有偏航角，用於指示所述機載飛控系統控制所述機載飛控系統所在飛行器以所述偏航角飛行，所述偏航角為所述智慧型終端的偏航角。
示例性的，該發明實施例提供的機載飛控系統還包括：定位模組、航姿參考系統和氣壓計模組。所述定位模組、航姿參考系統和氣壓計模組分別與所述微處理器連線。所述微處理器41還用於通過所述定位模組、航姿參考系統和氣壓計模組獲取所述飛行器的飛行信息，並通過所述第一無線數傳模組42及所述通信中繼設備將所述飛行信息傳送給所述智慧型終端。示例性的，上述微處理器41獲取的所述飛行信息包括所述飛行器的坐標位置、飛行高度、飛行器的橫滾角、俯仰角、偏航角、前後方向飛行速度和左右方向飛行速度中的至少一項。
該實施例提供的機載飛控系統，通過第一無線數傳模組從通信中繼設備獲取智慧型終端根據自身的姿態發出的飛行指令，並通過微處理器控制飛行器根據所述飛行指令飛行，使得飛行器在飛行時能夠根據智慧型終端的姿態自動調製偏航角度，實現了飛行器基於智慧型終端的超視距體感飛行。並且，智慧型終端可以通過自身的姿態和在所述智慧型終端上的點擊和滑動操控來對飛行器進行控制，有效地降低了操控手的技術水平要求，使得飛行器的飛行操控變得簡單易行，用戶無需培訓而通過體感操控即可實現與遙控器類似的對無人機的精確操控。
實施例五
該實施例提供一種通信中繼設備。該通信中繼設備可套用於上述基於智慧型終端的體感飛行操控系統。參見圖5，該實施例提供的一種通信中繼設備包括：第一中繼模組51及與所述第一中繼模組51相連的第二無線數傳模組52。所述第一中繼模組51可為藍牙、NFC和USB等接口模組，用於與所述智慧型終端進行通信，接收所述智慧型終端傳送的飛行指令，其中，所述飛行指令至少攜帶有偏航角，用於指示機載飛控系統控制所述機載飛控系統所在飛行器以所述偏航角飛行，所述偏航角為所述智慧型終端的偏航角。所述第二無線數傳模組52用於與所述機載飛控系統進行無線通信，用於將所述飛行指令傳送給所述機載飛控系統。
該實施例提供的通信中繼設備，通過第一中繼模組獲取智慧型終端根據自身的姿態發出的飛行指令，並通過第二無線數傳模組將飛行指令傳送給機載飛控系統，使得機載飛控系統能夠在室內和無GPS信號或者GPS信號較弱的地方，根據智慧型終端的姿態自動調製偏航角度，實現飛行器基於智慧型終端的超視距體感飛行。並且，智慧型終端可以通過自身的姿態和在所述智慧型終端上的點擊和滑動操控來對飛行器進行控制，有效地降低了操控手的技術水平要求，使得飛行器的飛行操控變得簡單易行，用戶無需培訓而通過體感操控即可實現與遙控器類似的對無人機的精確操控。
實施例六
該實施例提供了另一種基於智慧型終端的體感飛行操控系統。參見圖6a，該實施例提供的一種基於智慧型終端的體感飛行操控系統包括：機載飛控系統61、藍牙通訊盒62和智慧型手機63。
所述機載飛控系統61包括：微處理器611、無線數傳模組612、定位模組GPS（Global Positioning System，即全球定位系統）模組613、航姿參考系統（Altitude Heading Reference System，簡稱AHRS）614和氣壓計模組615，無線數傳模組612、定位模組GPS模組613、航姿參考系統614和氣壓計模組615分別與所述微處理器611連線。微處理器611通過所述GPS模組613、航姿參考系統614和氣壓計模組615獲取機載飛控系統所在飛行器的飛行信息。所述藍牙通訊盒62屬於上述通信中繼設備，包括無線數傳模組621和藍牙模組622，無線數傳模組621與所述藍牙模組622連線。
所述智慧型手機63包括：操控接口模組631、姿態感測器632、處理器633、存儲器634和藍牙模組635，所述操控接口模組631、姿態感測器632、存儲器634和所述藍牙模組635分別與處理器633連線。藍牙模組634與藍牙通訊盒62中的藍牙模組622通過藍牙技術傳輸數據，藍牙通訊盒62中的無線數傳模組621與機載飛控系統61中的無線數傳模組612通過遠距離無線傳輸技術傳輸數據，如通過將待傳輸的數據調製到2.4GHz載波上發射，並通過接收2.4GHz載波信號，接收數據。
所述操控接口模組631用於接收用戶在觸控螢幕上進行的點擊和/或滑動操控產生的操控指令。所述姿態感測器632包括三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸電子羅盤等運動感測器，用於獲取所述智慧型手機63自身的姿態信息，如智慧型手機的俯仰角、橫滾角和偏航角中的至少一項。存儲器634中存儲有APP代碼。處理器633從存儲器634中調用APP代碼並運行。手機APP可以通過姿態感測器632獲取智慧型手機63的橫滾角、俯仰角、偏航角，並通過操控接口模組631獲取用於控制飛行器飛行高度的滑條位置，以及用戶在地圖上通過觸屏指定的目標點。
該APP根據操控指令或者智慧型手機63的姿態信息生成飛行指令，並傳送給藍牙模組634。藍牙模組634用於將所述飛行指令傳輸到藍牙通信盒62中的藍牙模組622，然後藍牙通信盒62再通過無線數傳模組621將飛行指令傳送給無線數傳模組612。所述微處理器611用於通過無線數傳模組612接收的所述飛行指令，並根據所述飛行指令控制所述飛行器的飛行狀態。所述微處理器611還用於定位模組通過所述無線數傳模組612將飛行器的飛行信息傳送給無線數傳模組621，然後藍牙通訊盒62通過藍牙模組622將飛行信息傳送給智慧型手機63中的藍牙模組634，智慧型手機中運行的APP獲取來自藍牙模組634的飛行信息。
智慧型手機63對飛行器的體感操控方法如圖6b所示，包括操作64-操作67。操作64中，智慧型手機根據機載飛控系統傳送的飛行信息判斷當前飛行器的飛行模式，並根據判斷結果，生成相應的飛行指令。操作65中，當飛行器在定高飛行模式下飛行，APP將手機的俯仰角和偏航角作為目標俯仰角和目標偏航角傳送給機載飛控系統，通過機載飛控系統的反饋控制實現無人機實時跟隨手機的空間姿態。此時用戶可以調節通過旋轉和傾斜手機直接操控無人機的空間姿態。出於安全考慮，無人機的最大目標傾角可做限幅處理。用戶可以通過平置手機使無人機保持姿態水平。
操作66中，當飛行器在定點飛行模式下飛行，APP將手機的俯仰角和橫滾角可通過乘一個比例係數的方式，分別折算出無人機的目標前向飛行速度和目標橫向飛行速度，並傳送給機載飛控系統控制飛行器，使得無人機的目標飛行方向即為手機傾斜方向，而無人機的目標飛行速度與手機傾角直接相關。之後，用戶可以通過平置手機使飛機定點懸停。操作67中，當飛行器在指點飛行模式下飛行，手機的傾角不影響無人機的飛行，APP將用戶在地圖上點擊的位置傳送給機載飛控系統，無人機自動飛往指定點。
在所有飛行模式下，無人機可以保持固定飛行高度，而當用戶滑動控制高度的滑條時，上述APP可根據滑條位置向機載飛控系統傳送相應的目標垂直速度指令。並且，在所有模式下，上述APP可將手機偏航角作為目標偏航角傳送給機載飛控系統，通過飛控系統的反饋控制實現無人機實時跟隨手機的偏航角。
定高飛行模式可以在不使用GPS的條件下使用，適合室內、樓宇間、叢林等複雜環境。所有飛行模式都可以在一般室外條件下使用，並可隨時進行無縫切換。
在使用上述體感操控方法時，無人機的機頭方向與智慧型手機（或其他體感設備）的前向實時對準，無人機的傾角方向（定高飛行模式）或速度方向速度的方向就是物體的實際運動（或移動）的方向（定點飛行模式）與手機傾斜方向一致。因此，當無人機攜帶攝像頭進行航拍時，用戶可以直接通過旋轉手機（或其他體感設備）指定飛機的拍攝方向，而無需通過觀察飛機實際偏航角，只需將手機向指定方向傾斜，即可操控無人機向該方向飛行或加速。特別地，當需要返航時，用戶只需面向飛機所在方向並將手機向自己所在方向傾斜即可。
榮譽表彰
2020年11月，《基於智慧型終端的飛行器操控方法》獲得第六屆廣東專利獎銀獎。
