一種飛行器航向控制方法、裝置和電子設備與流程

2023-06-10 20:49:06

本發明涉及飛行器控制領域，特別涉及一種飛行器航向控制方法、裝置和電子設備。

背景技術：

無人駕駛飛機簡稱「無人機」，也叫無人飛行器，可用自備設備或無線遙控進行操控。現在無人機應用廣泛，越來越多的消費級無人機正在產生。無人機飛控可以操控飛機的飛行姿態和飛行高度，也可以控制飛機的起飛降落。

控制飛機飛行的人員叫無人機飛手，對於無人機的操作，需要無人機飛手具有比較專業的操作技巧，才能更好地控制飛機的飛行方向、姿態。無人機飛手一般都是通過無人機遙控器來控制飛行器的飛行。

現有技術中，無人機飛手控制無人機的飛行主要依靠自己的操作經驗通過遙控器進行操作，對於專業的無人機飛手來說，操作飛行器也不是一件容易的事情，更別說對於一般的入門級飛手。

發明人在實現本發明實施例的過程中發現：在實際飛行過程中，用戶對無人機的調整往往是以自己站的位置為基準來進行調整的，而且經常會進行一些常用操作，比如左右直角轉彎、掉頭等等，目前沒有辦法能夠讓用戶可以非常方便的進行上述操作。

另外，在實際飛行過程中，無人機的一般在起飛後，飛手都希望其朝飛手的正前方飛行，當無人機機頭方向不正時，飛手會在飛機起飛後通過遙控器來調整飛機的機頭朝向，目前的方案，在一定的環境下會出現使用不方便，在每次起飛後正常情況下慣性的會朝自己的正前方飛行，如果機頭的朝向不是正前方，那麼通過遙控器往前推動遙杆，就會引起飛機的向左右後方飛行，當飛手發現方向不對時就得停下來調整機頭的朝向，從而影響飛行體驗，也會影響飛行安全。

技術實現要素：

本發明實施例要解決的技術問題是提供一種飛行器航向控制方法，可方便有效的進行飛行器航向的調整，包括：

獲取飛行器的航向角；

獲取操作臺的方向角；

根據所述飛行器的航向角及操作臺的方向角計算所述飛行器航向調整角度；

根據所述飛行器航向調整角度，調整所述飛行器的航向。

本發明實施例還提出一種飛行器航向控制裝置，可方便有效的進行飛行器航向調整，包括：

航向角獲取單元：用於獲取飛行器的航向角；

操作臺位置獲取單元：用於獲取操作臺的方向角；

角度計算單元：用於根據所述航向角及操作臺的方向角計算所述飛行器航向調整角度。

本發明實施例還提出一種電子設備，包括：至少一個處理器；以及

與所述至少一個處理器連接的存儲器；其中，

所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執行的指令程序，所述指令程序被所述至少一個處理器執行，以使所述至少一個處理器用於上述飛行器航向控制方法。

與現有技術相比，本發明實施例提供的飛行器航向控制方法、裝置和電子設備通過計算當前飛行器的航向角和當前操作臺的方向角，調整飛機航向，使飛行器可以方便的基於當前操作臺的朝向進行航向調整。

【附圖說明】

圖1是本發明實施例1提供的一種飛行器航向控制方法流程圖；

圖2是本發明實施例2提供的一種飛行器航向控制方法流程圖；

圖3A是本發明實施例3提供的一種飛行器航向控制方法示意圖；

圖3B是本發明實施例3提供的另外一種飛行器航向控制方法示意圖；

圖3C是本發明實施例3提供的第三種飛行器航向控制方法示意圖；

圖4A是本發明是實施例3提供的飛行器調整角度示意圖；

圖4B是本發明是實施例3提供的飛行器調整角度示意圖；

圖4C是本發明是實施例3提供的飛行器調整角度示意圖；

圖5是本發明實施例4提供的一種飛行器航向控制設備圖；

圖6是本發明實施例4提供的第二種飛行器航向控制裝置圖；

圖7是本發明實施例4提供的第三種飛行器航向控制裝置圖；

圖8是本發明實施例5提供的一種電子設備的結構圖。

【具體實施方式】

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明實施例提供的飛行器航向控制方法，可以在任何合適類型、具有用戶交互裝置和運算能力的處理器的用戶終端或操作終端中執行，例如臺式計算機、智慧型手機、平板電腦、遙控器以及其他用戶終端中。

本發明實施例提供的操作臺，可以是用來控制飛行器的任何控制終端，例如臺式計算機、智慧型手機、平板電腦、遙控器以及其他用戶終端。

本發明實施例的飛行器航向控制設備可以作為其中一個軟體或者硬體功能單元獨立設置在上述用戶終端中，也可以作為整合在處理器中的其中一個功能模塊，以執行本發明實施例的飛行器航向控制方法。

實施例1：

本發明實施例1提供了一種飛行器航向控制方法，如圖1所示，包括如下步驟：

步驟101：獲取飛行器的航向角；

飛行器在起飛或飛行過程中會記錄自身的姿態信息，所述姿態信息通常包含在GPS信息中，通常包括(Yaw,Roll,Pitch)三個方向的數據，Yaw是圍繞Y軸旋轉，也叫航向角，Roll是圍繞Z軸旋轉，也叫翻滾角，Pitch是圍繞X軸旋轉，也叫做俯仰角。

飛行器會將自身的姿態信息發送給操作臺，操作臺提取Yaw數據作為飛行器的航行角。

或者，飛行器自身具有指南針，會記錄機頭相對於指南針的方向角，將所述角度作為航向角發送給操作臺。

所述飛行器將自身的航向角發送給操作臺可以採用實時發送的方式，採用這種方式時，操作臺可以實時掌握飛行器的飛行信息。

所述飛行器將自身的航向角發送給操作臺也可以採用周期性發送的方式，採用這種方式時，能夠節省飛行器處理器的佔用，提高處理效率，也節約能源。

所述飛行器將自身的航向角發送給操作臺也可以請求式發送的方式，採用這種方式時，用戶觸發航向調整請求時，操作臺向飛行器發送航向角請求，所述飛行器接收到所述航向角請求後，向操作臺返回航向角。採用這種方式只有在需要的時候，才獲取飛行器的航向角，能夠減少操作臺和飛行器之間的信息交互，節約系統資源。

步驟102：獲取操作臺的方向角；

操作臺的方向角通常指操作臺或飛手的正面朝向的角度。操作臺內置GPS或指南針，可以從GPS信息中直接獲取方向角Degree,也可以根據指南針獲取當前的方向角Degree。

步驟103：根據所述航向角及操作臺方向角計算所述飛行器航向調整角度；

操作臺通過將飛行器的航向角Yaw減去操作臺的方向角Degree得到兩者的角度差。將所述角度差作為飛行器航向調整角度。

當然，操作臺也可以採用操作臺的方向角Degree減去飛行器的航向角Yaw得到兩者的角度差。將所述角度差作為飛行器航向調整角度。

任何一種計算方式，都不會對調整帶來影響，只是在調整的時候，調整的方向有所不同而已。

步驟104：根據所述飛行器航向調整角度，調整所述飛行器的航向。

根據所述飛行器的航向調整角度，判斷是否需要對飛行器的航向進行調整，當角度差為0時，則說明兩者的方向一致，則不需要對飛行器航向進行調整；當兩者方向不一致時，則對飛行器的航向進行調整。

當在步驟103中，通過飛行器的航向角Yaw減去操作臺的方向角Degree得到兩者的角度差時，則當所述飛行器航向調整角度為負值時，則根據所述飛行器航向調整角度，逆時針調整所述飛行器的航向；當所述飛行器航向調整角度為正值時，則根據所述飛行器航向調整角度，則順時針調整所述飛行器的航向。

當在步驟103中，通過操作臺的方向角Degree減去飛行器的航向角Yaw得到兩者的角度差時，則當所述飛行器航向調整角度為正值時，則根據所述飛行器航向調整角度，逆時針調整所述飛行器的航向；當所述飛行器航向調整角度為負值時，則根據所述飛行器航向調整角度，則順時針調整所述飛行器的航向。

本發明實施例通過計算當前飛行器的航向角和當前操作臺的方向角，調整飛機航向，使飛行器可以方便的基於當前操作臺的朝向進行航向調整，而不是基於飛行器當前的朝向進行調整，方便了飛手的操作，非常方便的實現了對於飛行器航向的常用調整。

實施例2：

本發明實施例2提供了另外一種飛行器航向控制方法，如圖2所示。包括如下步驟：

步驟201：獲取目標航向角；

飛行器在飛行過程中，經常會被飛手執行以下飛行動作，如相對操作臺直行、相對操作臺左轉90度、相對操作臺右轉90度、相對操作臺掉頭等常見操作，這些操作往往是基於飛手當前朝向來進行調整的。這時候，操作臺首先獲取飛手希望飛行器調整的目標航向角。所述的目標航向角的獲取方式，可以是通過預先設置在操作臺上的按鈕，也可以是通過一個UI界面，允許用戶輸入數據目標航向角。

所述目標航向角為用戶希望飛行器朝向相對於操作臺朝向的角度差，在系統中，當需要朝操作臺順時針方向調整時，所述目標航向角為正角度；當需要朝逆時針方向調整時，所述目標航向角為負角度。

步驟202：獲取飛行器的航向角；

當操作臺獲取到目標航向角時，表明操作臺需要對飛行器的航向進行調整，可以採用步驟101中的方式獲取飛行器航向角。

步驟203：獲取操作臺的方向角；

該步驟的操作同實施例1的步驟102完全一樣，在這裡不再贅述。

步驟204：根據所述目標航向角、飛行器航向角及操作臺的方向角計算所述飛行器航向調整角度；

在該實施例中，用戶輸入了希望將該飛行器調整到位的目標航向角，計算飛行器航向調整角度時，需要考慮目標航向角，因此，飛行器航向調整角度需要通過目標航向角加上飛行器的航向角減去操作臺的方向角得到調整角度。

步驟205：判斷飛行器航向調整角度是否小於預先設定的閾值；

為了避免飛行器航向頻繁的進行調整，可以對航向調整信息進行判斷，當其調整值小於一定的閾值時，比如5度，則不進行調整；當調整值大於或等於設定的閾值時，則進行調整。

所述的閾值會預先設定在系統中，當然用戶也可以通過設置操作，對該閾值進行重設。

步驟206：不做操作；

當飛行器航向調整角度小於預先設定的閾值時，則取消調整，不做任何操作。

步驟207：根據所述飛行器航向調整角度，調整所述飛行器的航向；

當飛行器航向調整角度大於預先設定的閾值時，則按照調整角度，對飛行器的航向進行調整。具體的調整方式和步驟104類似，在這裡不再贅述。

本發明實施例2通過增加目標航向角，增加了飛行器航向調整的選擇，更方便了飛手的操作。同時，通過設置調整閾值，避免了飛行器航向的頻繁調整，也有利於飛行器的飛行穩定性。

實施例3：

本發明實施例3結合實際應用進一步對實施例1和實施例2進行說明。如圖3A、圖3B、圖3C和圖4A、圖4B和圖4C所示。

在實際操作中，操作臺可以為遙控器，如圖3A所示的操作方式，包括飛行器和遙控器，所述遙控器和飛行器直接建立連接，通過遙控器對飛行器進行飛行控制。

可選的，作為一種方便飛手進行飛行器控制的方式，在飛行器起飛時，當飛行器的機頭朝向和飛手的朝向不一致時，飛行器可以自動進行調整，調整為和飛手朝向一致。當飛行器起飛時或起飛前，飛行器向遙控器發送飛行器的姿態信息，其中包括了航向角，遙控器接收到飛行器發送的航向角後，獲取自身的方向角。所述遙控器的方向角通過內置在遙控器內部的GPS模塊或者指南針模塊得到自身的方向角。遙控器根據所述飛行器的航向角和自身的方向角，判斷機頭和飛手朝向相差的角度確定飛行器航向調整角度，根據所述飛行器航向調整角度，向飛行器發送航向調整指令，調整所述飛行器的航向。該飛行器航向控制過程程序可以作為起飛後的默認程序進行自動調用，也可以通過用戶進行觸發，比如：通過在遙控器上設置一個調整按鈕，當用戶按下按鈕時，自動將機頭朝向調整為和飛手方向一致。

更進一步的，也可以通過在遙控器上設置目標航向角輸入框或輸入按鈕，可以使用戶不僅僅能快速使機頭朝向調整為和飛手方向一致，更能夠讓飛手根據自己的需要輸入希望相對於飛手位置調整的目標角度，實現飛行器航向的一鍵調整。

在實際操作中，操作臺可以為手機終端，如圖3B所示，所述手機終端通過WiFi或者其他方式建立和飛行器的連接，手機終端通過自身攜帶的GPS或指南針，獲取自身的方向角。具體的操作方式和圖3A類似，在這裡不再贅述。通過手機終端直接操作飛行器，方便用戶攜帶，操作也很方便。

在實際操作中，該飛行器控制方式也可以通過遙控器和手機終端配合完成，如圖3C所示。在實際中，遙控器往往比較簡單，沒有專門配置GPS或指南針，所以，本實施例通過將手機終端的信息和遙控器進行共享，來實現本發明目的。在圖3C中，遙控器來控制飛行器的飛行，遙控器和飛行器之間建立連接，手機終端不和飛行器建立連接，手機終端通過藍牙、紅外或WiFi等其他方式，和遙控器建立連接。同時，由於遙控器的功能有限，一般遙控器僅僅用戶和飛行器的數據傳輸，因此，本實施例將複雜的操作放到手機終端上來完成。飛行器發送自身的飛行姿態信息給遙控器，遙控器接收到飛行姿態信息後，將其轉發給手機終端，手機終端從所述飛行姿態信息中獲取飛行器的航向角，手機終端通過自身攜帶的GPS或指南針，獲取自身的方向角，作為操作臺的朝向。手機終端根據所述航向角和自身的方向角，計算出飛行器航向調整角度，將所述飛行器航向調整角度轉換為飛行器航向調整指令，發送給遙控器，遙控器將所述調整指令發送給飛行器，控制飛行器進行航向調整。當然，也可以在手機終端上輸入目標航向角，跟其他實施例中的操作類似，在這裡不再贅述。

該種方式，通過手機終端來進行航向調整的計算，最大程度的不改變現有遙控器和飛行器的結構，實現起來非常方便。

在實際中，操作臺通過飛行器位置和航向角，以及自身的位置和朝向信息，會將飛行器的位置和航向在操作臺上進行精確的顯示，如圖4A所示。我們假設坐標中心的黑點為操作臺的位置，操作臺的朝向為正北方。操作臺通過獲取飛行器的GPS信息將飛行器的位置在操作臺上進行顯示，通過獲取飛行器的航向角，將飛行器的航向在操作臺上進行顯示。如圖4B中所示，飛行器的航向角Yaw為0度，操作臺的朝向為90度，則飛行器航向調整角度為飛行器航向角Yaw0減去操作臺方向角90等於負90度，操作臺根據所述飛行器航向調整角度負90度，將飛行器的航向逆時針調整90度，可以將飛行器的航向調整為和飛手方向一致。當然，上述計算方式，也可以是操作臺朝向90度減去飛行器航向角Yaw0度等於正90度，操作臺將飛行器航向逆時針調整90度。

當用戶輸入目標航向角時，所述目標航向角為待調整目標位置相對於操作臺位置的角度差，當需要朝操作臺順時針方向調整時，所述目標航向角為正角度；當需要朝操作臺逆時針方向調整時，所述目標航向角為負角度。比如：當前飛行器機頭朝向為120度，操作臺朝向為90度，用戶希望飛行器朝相對於操作臺逆時針旋轉90度，如4C所示。因用戶希望朝相對於操作臺逆時針旋轉90度，則目標航向角為相對於操作臺位置的角度，為-90度，飛行器航向角為120度，操作臺位置為90度，則飛行器航向調整角度為：-90+120-90＝-60度，即將飛行器機頭朝逆時針方向旋轉60度，如圖4C所示，達到用戶希望的機頭朝向。

通過本發明實施例3，方便的實現了飛手對飛行器基於操作臺的方向進行調整，方便了飛手的操作，降低了航向調整的難度。

實施例4：

本發明實施例4提供一種飛行器航向控制設備50，如圖5、圖6、圖7所示，包括：

航向角獲取單元501：用於獲取飛行器的航向角，並將所述航向角發送給角度計算單元503；

如實施例1中所描述的，所述獲取飛行器的航向角包括多種方式，比如：飛行器將自身的姿態信息實時發送給航向角獲取單元501；或飛行器周期性的將自身的姿態信息發送給航向角獲取單元501；或者飛行器航向控制設備50主動向飛行器請求飛行器姿態信息，飛行器接收到請求後，將姿態信息發給航向角獲取單元501。所述航向角獲取單元501獲取航向角後，將航向角發給角度計算單元503。

操作臺位置獲取單元502：用於獲取操作臺的方向角，並將所述方向角發送給角度計算單元503；

所述操作臺的方向角通過GPS信息或指南針模塊獲取。並將所述方向角發送給角度計算單元503；

角度計算單元503：用於根據所述航向角及操作臺的方向角計算所述飛行器航向調整角度。

如實施例1中的描述，角度計算單元503通過將飛行器的航向角Yaw減去操作臺的方向角Degree得到兩者的角度差。將所述角度差作為飛行器航向調整角度。

當然，操作臺也可以採用操作臺的方向角Degree減去飛行器的航向角Yaw得到兩者的角度差。將所述角度差作為飛行器航向調整角度。

任何一種計算方式，都不會對調整帶來影響，只是在調整的時候，調整的方向有所不同而已。

可選的，如圖6所示，該飛行器航向控制設備，進一步包括：目標位置設置單元601：用於接收目標航向角，並將所述目標航向角發給所述角度計算單元604。

所述角度計算單元604接收所述目標航向角，並根據所述目標航向角、飛行器航向角和操作臺的方向角，計算所述飛行器航向調整角度。具體為：通過將目標航向角加上飛行器的航向角減去操作臺的方向角得到調整角度。

可選的，如圖7所示，該飛行器航向控制設備，進一步包括：航向調整單元705，用於接收角度計算單元704發送的飛行器航向調整角度，並根據所述飛行器航向調整角度，向飛行器發送航向調整指令。

當角度計算單元通過將飛行器的航向角Yaw減去操作臺的方向角Degree得到兩者的角度差，將所述角度差作為飛行器航向調整角度時，當所述角度差為正值時，則將飛行器按順時針方向進行調整，當所述角度差為負值時，則將飛行器按逆時針方向進行調整。

當操作臺採用操作臺的方向角Degree減去飛行器的航向角Yaw得到兩者的角度差，將所述角度差作為飛行器航向調整角度時，當所述角度差為負值時，則將飛行器按順時針方向進行調整，當所述角度差為正值時，則將飛行器按逆時針方向進行調整。

可選的，所述航向調整單元進一步包括：當所述飛行器航向調整角度小於預先設定的閾值時，則不進行調整；當飛行器航向調整角度大禹預先設定的某一閾值時，才進行調整，比如：5度以內，不進行調整。所述的閾值會預先設定在系統中，當然用戶也可以通過設置操作，對該閾值進行重設。通過設定閾值，能最大程度的保證飛機航向不做頻繁的調整，保證了飛行的穩定性。

通過本發明實施例4，方便的實現了飛手對飛行器基於操作臺的方向進行調整，方便了飛手的操作，降低了航向調整的難度。

實施例5

圖8是本發明實施例提供的一種電子設備的結構示意圖。如圖8所示，電子設備80包括一個或多個處理器801以及存儲器802。其中，圖8中以一個處理器801為例。

處理器801和存儲器802可以通過總線或者其他方式連接，圖8中以通過總線連接為例。

存儲器802作為一種非易失性計算機可讀存儲介質，可用於存儲非易失性軟體程序、非易失性計算機可執行程序以及模塊，如本發明實施例中的飛行器航向控制方法對應的程序指令/模塊(例如，附圖5、6、7所示的各個模塊)。處理器801通過運行存儲在存儲器802中的非易失性軟體程序、指令以及模塊，從而飛行器航向控制設備的各種功能應用以及數據處理，即實現上述方法實施例以及上述裝置實施例的各個模塊的功能。

存儲器802可以包括高速隨機存取存儲器，還可以包括非易失性存儲器，例如至少一個磁碟存儲器件、快閃記憶體器件、或其他非易失性固態存儲器件。

所述程序指令/模塊存儲在所述存儲器802中，當被所述一個或者多個處理器801執行時，執行上述任意方法實施例中的飛行器航向控制方法，例如，執行以上描述的圖1、圖2所示的各個步驟；也可實現圖5、圖6和圖7所述的各個模塊。

本發明實施例的電子設備80以多種形式存在，在執行以上描述的圖1、圖2所示的各個步驟；也可實現圖5、圖6和圖7所述的各個模塊時，電子設備80包括但不限於：

(1)移動通信設備：這類設備的特點是具備移動通信功能，並且以提供話音、數據通信為主要目標。這類終端包括:智慧型手機(例如iPhone)、多媒體手機、功能性手機，以及低端手機等。

(2)超移動個人計算機設備:這類設備屬於個人計算機的範疇，有計算和處理功能，一般也具備移動上網特性。這類終端包括：PDA、MID和UMPC設備等，例如iPad。

(3)遙控器：這類設備可以用於控制飛行器的飛行。

本發明實施例還提供了一種非易失性計算機存儲介質，所述計算機存儲介質存儲有計算機可執行指令，該計算機可執行指令被一個或多個處理器執行，例如圖8中的一個處理器801，可使得上述一個或多個處理器可執行上述任意方法實施例中的飛行器航向控制方法。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到各實施方式可藉助軟體加通用硬體平臺的方式來實現，當然也可以通過硬體的方式來實現。基於這樣的理解，上述技術方案本質上或者說對相關技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品可以存儲在計算機可讀存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光碟等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

最後應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制。在本發明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特徵之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序實現，並存在如上所述的本發明的不同方面的許多其它變化，為了簡明，它們沒有在細節中提供。儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換，而這些修改或者替換並不使相應技術方案的本質脫離本申請各實施例技術方案的範圍。