一種飛行裝置控制系統(tǒng)、控制方法及航拍無人機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及飛行裝置的控制技術(shù)，具體涉及一種飛行裝置的控制系統(tǒng)、控制方法以及包含所述控制系統(tǒng)的航拍無人機。
【背景技術(shù)】
[0002]無人機、飛艇等飛行裝置隨著技術(shù)的成熟已逐步滲透到日常生活中。而且，飛行裝置借助其獨特的視角優(yōu)勢，與攝影攝像技術(shù)相結(jié)合形成的航拍市場更是備受關(guān)注和追捧。
[0003]然而，三維飛行裝置控制的復(fù)雜性為該技術(shù)的普及增加了技術(shù)門檻。以傳統(tǒng)純手動遙控方式控制的飛行器為例，完成飛行器的全部自由度控制至少需要遙控裝置具備上升/下降，左旋/右旋，前進(jìn)/后退，左移/右移等多組自由度控制能力。對操作者而言，需要根據(jù)飛行經(jīng)驗以及飛行裝置的實時姿態(tài)或處境對多個自由度的控制鍵(搖桿)進(jìn)行準(zhǔn)確控制甚至多控制鍵聯(lián)動控制，操作難度大。如果增加攝影攝像控制功能，則需另外增加控制鍵，甚至需要增加云臺手進(jìn)行配合控制。
[0004]為了簡化傳統(tǒng)三維飛行裝置的控制難度，部分廠商推出了全自動飛行控制模式的飛行裝置，此類飛行裝置通常通過GPS等坐標(biāo)定位系統(tǒng)或視覺跟隨系統(tǒng)對目標(biāo)對象進(jìn)行跟蹤拍攝，飛行控制指令有軟件根據(jù)目標(biāo)物運動狀態(tài)及位置計算得出。
[0005]以下是上述兩種常見控制方式的不足:
[0006](I)純手動操作的不足
[0007]如圖1及圖2所示為普通遙控器結(jié)構(gòu)示意圖，包括主體I和天線2，要順利的操作無人機完成航拍，則需要在控制上要同時操作第一四方向搖桿3的四個方向操作鍵①②③④、第二四方向搖桿4的四個方向操作鍵⑤⑥⑦⑧，以及操作鍵5和操作鍵6共計十個按鈕，包括操作無人機和云臺相機兩大部分。尤其是在拍攝運動物體的時候(比如騎車、滑雪等運動)，對單人操作來說基本上是不可能完成的任務(wù)。
[0008]所以現(xiàn)在比較通用的做法是，當(dāng)需要拍攝運動物體的時候，需要飛控手和云臺手兩個人配合操作。飛控手控制飛行方向和飛行姿態(tài)，云臺手控制云臺和攝像機的拍攝方向，兩個人同時操作才能跟隨上運動中的被拍攝物體，并保證一直能正常拍攝到被拍攝物。而根據(jù)我國現(xiàn)有的規(guī)定，專業(yè)的飛控手和云臺手都需要資質(zhì)認(rèn)證，相應(yīng)的無人機視頻拍攝也就需要專業(yè)人士的操作，價格昂貴且不容易被大眾使用，適用范圍較窄。
[0009]同樣的道理，手動控制玩家也不可能完成邊玩邊拍的自拍操作。
[0010]所以純手動操作的缺點就是:操作復(fù)雜，需要兩個專業(yè)人員操作，而且無法自拍。
[0011](2)全自動跟隨的不足
[0012]全自動跟隨把操作者的雙手完全解放出來，可以簡單實現(xiàn)跟隨，自拍也非常容易，是現(xiàn)在新一代無人機的發(fā)展趨勢。但是全自動跟隨也有它的不足，比如:
[0013]跟隨模式單一。無論廠商預(yù)設(shè)了多少種跟隨模式，但是預(yù)設(shè)總是預(yù)設(shè)，無法適應(yīng)用戶真正使用中的各種復(fù)雜環(huán)境，很多跟隨模式在復(fù)雜環(huán)境中并不適用。當(dāng)前技術(shù)還做不到真正用戶化定制飛行，用戶的創(chuàng)作力和想象力是永遠(yuǎn)不可能被預(yù)設(shè)的。
[0014]跟隨智能不足?，F(xiàn)在的無人機飛行的智能化還是不夠高，比如野外環(huán)境的自動避障到現(xiàn)在都還沒解決。無人機的智能無法適應(yīng)各種變化環(huán)境。
[0015]模式切換復(fù)雜。當(dāng)廠家預(yù)設(shè)了很多種跟隨模式的時候，各種模式之間的切換就成為了一個問題，因為各種跟隨模式都有一些預(yù)設(shè)參數(shù)，比如跟隨高度、跟隨距離、跟隨半徑等，對每一個模式設(shè)定各種參數(shù)，其實對用戶是比較麻煩的事情。復(fù)雜的操作也違背了自動跟隨設(shè)計的初衷。
[0016]從上面的敘述可以看出，全自動跟隨技術(shù)只是滿足了無人機玩家的自拍需求。但是仍有很多不足，最主要問題就是:全自動跟隨無法完全滿足用戶在拍攝中的各種靈活的創(chuàng)作需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的是為了解決【背景技術(shù)】中飛行裝置特別是具備航拍功能的飛行裝置的兩種常用控制方式的不足，提出了一種飛行裝置控制系統(tǒng)、基于該系統(tǒng)的飛行裝置控制方法以及包含所述控制系統(tǒng)并采用所述控制方法的無人機設(shè)備。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種飛行裝置控制系統(tǒng)，包括第一指令處理單元，用于將控制指令轉(zhuǎn)換為控制飛行裝置動力單元運動的驅(qū)動信號，其特征在于，所述指令處理單元包括第一指令輸入系和第二指令輸入系；
[0019]第一指令輸入系包括攝像子系和圖像處理子系，所述攝像子系安裝于飛行裝置主體上，用于獲取圖像和/或影像信息；圖像處理子系用于對所述圖像和/或影像信息進(jìn)行處理，以獲得圖像和/或影像中一個或多個主體的位置信息；圖像處理子系與指令處理單元相連接，用于將所述位置信息作為指令輸送給第一指令處理單元；
[0020]第二指令輸入系包括無線通信模塊和指令生成模塊，所述指令生成模塊用于生成飛行裝置控制指令中的一個或多個指令，無線通信模塊的指令生成模塊和指令處理模塊相連接，用于將指令生成模塊發(fā)出的控制指令傳輸至指令處理模塊；
[0021]所述系統(tǒng)包括云臺控制系，所述云臺控制系包括第二指令處理單元和運動組件，所述第二指令處理單元用于輸出指令以控制運動組件調(diào)整云臺相機的朝向，并即時調(diào)整云臺相機以保持被拍攝主體處于攝取畫面的指定區(qū)域范圍。云臺相機可在水平方向?qū)崿F(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)。
[0022]優(yōu)選方案，所述位置信息包括被識別對象相對于飛行裝置的方位角信息，所述方位角信息包括被識別對象與飛行裝置連線相對于某一水平線的俯仰角度和/或水平角度。
[0023]優(yōu)選方案，所述第一指令處理單元和第二指令處理單元為同一物理計算單元電路。
[0024]優(yōu)選方案，所述位置信息還包括被識別對象處于攝像子系獲取圖像和/或影像的畫幅中的二維坐標(biāo)信息和/或尺寸信息。
[0025]優(yōu)選方案，所述第二指令輸入系輸入指令由用于控制飛行裝置在三維空間內(nèi)的前進(jìn)/后退指令，左移/右移指令，以及上升/下降的三組指令組成。
[0026]優(yōu)選方案，所述第二指令輸入系包括二維搖桿控制鍵，所述二維搖桿控制鍵用于生成所述三組指令中的兩組指令。
[0027]優(yōu)選方案，所述第一指令輸入系的輸入指令由用于控制安裝攝像子系的云臺豎直旋轉(zhuǎn)和/或水平旋轉(zhuǎn)的指令組成。
[0028]優(yōu)選方案，所述第一指令輸入系的輸入指令包括被識別對象位置主動變化時的跟隨指令，以確保飛行裝置在被識別對象位置變化時能保持相對位置不變。
[0029]—種飛行裝置的控制方法，其特征在于，
[0030]S1、使用第二指令輸入系輸入飛行裝置控制指令，用于調(diào)整飛行裝置與被拍攝主體的相對位置關(guān)系并鎖定；
[0031]S2、第一指令輸入系根據(jù)被拍攝對象位置變化信息生成飛行裝置控制指令，所述控制指令用于控制飛行裝置保持步驟SI鎖定的相對位置不變。
[0032]優(yōu)選方案，第二指令輸入系輸入控制指令時飛行裝置與被拍攝主體被步驟SI鎖定的相對位置自動解除鎖定，并重新記錄新的相對位置關(guān)系，然后再次鎖定。
[0033]優(yōu)選方案，執(zhí)行所述鎖定操作以時間為依據(jù)，設(shè)定特定時間閾值t0，距離第二指令輸入系發(fā)出最后一次操作指令的時長為t，當(dāng)t大于或等于tO時，執(zhí)行所述鎖定操作。
[0034]—種航拍無人機，包括無人機主體，其特征在于，還包括所述飛行裝置控制系統(tǒng)和無人機起落架，所述起落架包括動力裝置，所述動力裝置用于將起落架驅(qū)離云臺相機攝像覆蓋空間或相對于驅(qū)離動作進(jìn)行逆向驅(qū)動。
[0035]優(yōu)選方案，動力裝置將起落架驅(qū)離云臺相機攝像覆蓋空間及相對于驅(qū)離動作進(jìn)行逆向驅(qū)動的動作指令分別生成于無人機起飛后和準(zhǔn)備降落時。
[0036]優(yōu)選方案，所述航拍無人機包括所述飛行裝置控制方法。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果
[0038]本發(fā)明的飛行裝置控制系統(tǒng)、控制方法及航拍無人機，通過將復(fù)雜的飛行裝置控制指令合理分配到第一指令輸入系和第二指令輸入系，并設(shè)置第二指令輸入系用于手動輸入部分飛行裝置運動指令，將復(fù)雜的手動控制系統(tǒng)簡化為可單手操作僅包含三組控制指令輸入鍵，而第一指令輸入系用于根據(jù)被拍攝/被跟蹤對象的變化實時生成跟蹤指令。兩種控制方式相結(jié)合，簡化了飛行裝置的控制技術(shù)，增加了系統(tǒng)拍攝的穩(wěn)定性。同時也避免了現(xiàn)有全自動跟隨控制方式單調(diào)乏味的玩法，為航拍增加了更多趣味，還可滿足諸如操控者自拍等特殊功能。引入云臺控制系可通過控制云臺自動跟蹤目標(biāo)對象，降低對第一指令處理系統(tǒng)的需求，在簡化無人機運動方式的同時滿足了操作者靈活的創(chuàng)作需求。對于整個運動系統(tǒng)而言，在滿足同樣的動作目標(biāo)的前提下均衡使用了各運動組件，有利于提高系統(tǒng)整體使用壽命。
【附圖說明】
[0039]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0040]圖1、圖2所示為現(xiàn)有飛行裝置的遙控裝置的不同視角結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖3所示為本發(fā)明優(yōu)選實施例的飛行裝置控制系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成圖示；
[0042]圖4所示為本發(fā)明優(yōu)選實施例的飛行裝置控制系統(tǒng)中第一指令輸入系系統(tǒng)構(gòu)成圖示；
[0043]圖5所示為本發(fā)明優(yōu)選實施例的飛行裝置控制系統(tǒng)中第二指令輸入系系統(tǒng)構(gòu)成圖示；
[0044]圖6所示為本發(fā)明優(yōu)選實施例的飛行裝置控制系統(tǒng)中云臺控制系系統(tǒng)構(gòu)成圖示；
[0045]圖7所示為本發(fā)明優(yōu)選實施例的控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0046]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0047]如圖3、圖4、圖5及圖6所示，本發(fā)明的一種飛行裝置控制系統(tǒng)，包括指令處理單元，用于將控制指令轉(zhuǎn)換為控制飛行裝置動力單元運動的驅(qū)動信號，所述指令處理單元包括第一指令輸入系和第二指令輸入系;所述驅(qū)動信號可以是用于直接驅(qū)動舵機、油門控制器或引擎運動的動力信號，也可以是未經(jīng)放大處理的信號。
[0048]第一指令