本發(fā)明涉及飛行器領(lǐng)域，尤其涉及一種飛行器的自動(dòng)控制方法。

背景技術(shù)：

飛行器是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的飛行裝置?，F(xiàn)有的多旋翼飛行器若要實(shí)現(xiàn)圖像處理以及對飛行器的反饋及控制，需要飛行器擁有強(qiáng)大的計(jì)算功能，對飛行器的硬件要求高，這無疑會(huì)增加飛行器處理器的成本。

目前市場上的飛行器，多數(shù)是通過在飛行器上增加具有強(qiáng)大計(jì)算功能的MCU(光流運(yùn)算芯片)，該MCU對飛行器的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行光流運(yùn)算，獲得飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并控制飛行器在三維空間保持靜止。圖像數(shù)據(jù)的光流運(yùn)算需要飛行器有強(qiáng)大的計(jì)算功能，這就導(dǎo)致MCU必須達(dá)到相對較高的要求，使MCU的價(jià)格遠(yuǎn)高于普通功能的芯片，飛行器的整體價(jià)格因此相對較高。如果飛行器上不搭載光流運(yùn)算的MCU，飛行器的成本會(huì)大大下降，但是這也會(huì)導(dǎo)致飛行器無法實(shí)現(xiàn)光流定點(diǎn)控制的功能。

因此，急需提供一種能夠大大降低飛行器成本，同時(shí)能夠滿足飛行器定點(diǎn)控制功能的解決方案。

鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種飛行器的自動(dòng)控制方法，其基于一飛行器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述飛行器系統(tǒng)包括：一飛行器，一手機(jī)端；

所述飛行器的自動(dòng)控制方法包括如下步驟：

步驟一：通過所述飛行器上設(shè)置的一三軸陀螺儀和一三軸加速度計(jì)獲取所述飛行器在X、Y、Z三個(gè)方向的飛行姿態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

步驟二：通過所述飛行器上的一攝像頭獲取圖像數(shù)據(jù)；

步驟三：所述飛行器的一機(jī)載控制單元接收所述步驟一測得的飛行姿態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過所述機(jī)載控制單元運(yùn)用互補(bǔ)濾波算法得到所述飛行器當(dāng)前的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟四：所述機(jī)載控制單元控制一WIFI發(fā)射/接收模塊將所述步驟二獲得的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述手機(jī)端；

步驟五：所述機(jī)載控制單元將所述步驟三計(jì)算得到的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋至姿態(tài)PID控制環(huán)路，所述姿態(tài)PID控制環(huán)路接收所述飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)并控制所述飛行器保持平衡；

步驟六：所述手機(jī)端獲得所述步驟四發(fā)送過來的圖像數(shù)據(jù)，并在所述手機(jī)端進(jìn)行圖像處理，計(jì)算得到所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟七：所述步驟六獲得的所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，自所述手機(jī)端經(jīng)由所述WIFI發(fā)射/接收模塊傳回至所述飛行器的所述機(jī)載控制單元；

步驟八：所述機(jī)載控制單元接收所述手機(jī)端回傳的所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)后，再次與所述步驟一中獲得的所述飛行姿態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行互補(bǔ)濾波融合，計(jì)算得到二次飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟九：將步驟八中獲得的所述二次飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋至一位置PID控制環(huán)路，所述位置PID控制環(huán)路計(jì)算得到二次運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并以控制命令形式反饋至所述姿態(tài)PID控制環(huán)路；

步驟十：所述PID控制環(huán)路接收控制命令并控制所述飛行器在三維空間中保持相對靜止。

較佳的，所述三軸陀螺儀與所述三軸加速度計(jì)測得的所述飛行器在X、Y、Z三個(gè)方向的飛行姿態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將傳送至所述機(jī)載控制單元，并通過所述機(jī)載控制單元運(yùn)用互補(bǔ)濾波算法得到飛行器當(dāng)前的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)。

較佳的，所述位置PID控制環(huán)路接受所述機(jī)載控制單元的控制，并將控制命令作用于所述姿態(tài)PID控制環(huán)路。

較佳的，所述攝像頭獲得的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由所述WIFI發(fā)射/接收模塊直接傳輸至所述手機(jī)端，并由手機(jī)端進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的處理，計(jì)算得到所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)；所述機(jī)載控制單元經(jīng)由所述WIFI發(fā)射/接收模塊接收所述手機(jī)端回傳的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。

較佳的，所述圖像處理方法包括光流法，所述光流法將所述手機(jī)端獲得的每一幀圖像數(shù)據(jù)，與上一幀圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，進(jìn)而通過光流算法計(jì)算得到所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。

較佳的，所述圖像處理方法包括人臉識別法，所述人臉識別法將識別對象鎖定為人臉，將所述手機(jī)端獲得的每一幀人臉圖像數(shù)據(jù)，與上一幀人臉圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而通過所述手機(jī)端中內(nèi)置的人臉識別系統(tǒng)，計(jì)算得到所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并反饋給所述機(jī)載控制單元，進(jìn)而控制所述飛行器調(diào)整飛行狀態(tài)，以保持時(shí)刻對鎖定的人臉進(jìn)行追蹤。

較佳的，所述姿態(tài)PID控制環(huán)路接收所述機(jī)載控制單元的控制命令，并控制至少一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速使所述飛行器調(diào)整為所需要的飛行姿態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于：1、采用人臉識別的方法進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)而控制所述飛行器調(diào)整飛行狀態(tài)，能實(shí)現(xiàn)智能拍攝，實(shí)現(xiàn)所述飛行器進(jìn)行空中自動(dòng)拍攝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手持手機(jī)拍攝及自拍桿拍攝的自拍方式，拍攝距離不受手臂、自拍桿長度限制，可靠便捷；且能夠保持時(shí)刻對鎖定的人臉進(jìn)行追蹤，避免了人工操作攝像頭時(shí)對拍攝對象的丟失，錯(cuò)失拍攝畫面；2、本發(fā)明將飛行器的圖像處理任務(wù)交由手機(jī)端完成，使得飛行器不再需要安裝強(qiáng)大的MCU，便能完成光流控制、人臉識別等復(fù)雜的圖像處理功能；從而大大降低了對所述機(jī)載控制單元的硬件要求，降低了飛行器的整體成本；同時(shí)，手機(jī)端的軟件開發(fā)擁有眾多的數(shù)據(jù)處理庫，大大降低了開發(fā)難度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明各實(shí)施例中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1是本發(fā)明的飛行器系統(tǒng)構(gòu)成示意圖一；

圖2是本發(fā)明的飛行器系統(tǒng)構(gòu)成示意圖二。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。

實(shí)施例一

結(jié)合圖1、圖2所示，一種飛行器的自動(dòng)控制方法，其中所述飛行器的自動(dòng)控制方法基于一飛行器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述飛行器系統(tǒng)包括：

一飛行器，其為所述飛行器系統(tǒng)的主體單元；

一手機(jī)端，其為所述飛行器系統(tǒng)的遠(yuǎn)程處理單元；

所述飛行器包括：

一三軸陀螺儀，其用于與一三軸加速度計(jì)配合測量所述飛行器在X、Y、Z三個(gè)方向的飛行姿態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

一氣壓傳感器，其用于測量所述飛行器的飛行高度；

一攝像頭，其用于獲得飛行過程中的圖像數(shù)據(jù)；

一WIFI發(fā)射/接收模塊，其用于發(fā)射/接收WIFI信號；

一機(jī)載控制單元，其為所述飛行器的控制核心；

一PID控制環(huán)路，其接受所述機(jī)載控制單元的控制，并將控制信號作用于所述飛行器的螺旋槳，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對所述飛行器的飛行動(dòng)作控制。

所述PID控制環(huán)路包括一姿態(tài)PID控制環(huán)路，所述姿態(tài)PID控制環(huán)路接收所述飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)并控制所述飛行器保持平衡；所述PID控制環(huán)路還包括一位置PID控制環(huán)路，所述位置PID控制環(huán)路計(jì)算得到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并以控制命令形式反饋至所述姿態(tài)PID控制環(huán)路。

所述手機(jī)端用于接收所述WIFI發(fā)射/接收模塊發(fā)送過來的圖像數(shù)據(jù)，并在進(jìn)行運(yùn)算后再經(jīng)由所述WIFI發(fā)射/接收模塊回傳至所述機(jī)載控制單元。

較佳的，所述三軸陀螺儀與所述三軸加速度計(jì)測得的所述飛行器在X、Y、Z三個(gè)方向的飛行姿態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將傳送至所述機(jī)載控制單元，并通過所述機(jī)載控制單元運(yùn)用互補(bǔ)濾波算法得到飛行器當(dāng)前的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；

較佳的，所述三軸陀螺儀用來測量陀螺儀數(shù)據(jù)，所述三軸加速度計(jì)用來測量加速度數(shù)據(jù)；所述飛行姿態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括陀螺儀數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)；

較佳的，所述攝像頭獲得的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由所述WIFI發(fā)射/接收模塊直接傳輸至所述手機(jī)端，并由手機(jī)端進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的處理，計(jì)算得到所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)；

較佳的，所述機(jī)載控制單元經(jīng)由所述WIFI發(fā)射/接收模塊接收所述手機(jī)端回傳的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)；

較佳的，所述攝像頭獲得的圖像數(shù)據(jù)不經(jīng)由所述機(jī)載控制單元直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而是交由手機(jī)端處理，從而大大降低了對所述機(jī)載控制單元的硬件要求。

實(shí)施例二

如上所述的飛行器的自動(dòng)控制方法，本實(shí)施例與其不同之處在于，所述飛行器的自動(dòng)控制方法包括如下步驟：

步驟一：通過所述飛行器上設(shè)置的一三軸陀螺儀和一三軸加速度計(jì)獲取所述飛行器在X、Y、Z三個(gè)方向的飛行姿態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

步驟二：通過所述飛行器上的一攝像頭獲取圖像數(shù)據(jù)；

步驟三：所述飛行器的一機(jī)載控制單元接收所述步驟一測得的飛行姿態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過所述機(jī)載控制單元運(yùn)用互補(bǔ)濾波算法得到所述飛行器當(dāng)前的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟四：所述機(jī)載控制單元控制一WIFI發(fā)射/接收模塊將所述步驟二獲得的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述手機(jī)端；

步驟五：所述機(jī)載控制單元將所述步驟三計(jì)算得到的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋至姿態(tài)PID控制環(huán)路，所述姿態(tài)PID控制環(huán)路接收所述飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)并控制所述飛行器保持平衡；

步驟六：所述手機(jī)端獲得所述步驟四發(fā)送過來的圖像數(shù)據(jù)，并在所述手機(jī)端進(jìn)行圖像處理，計(jì)算得到所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟七：所述步驟六獲得的所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，自所述手機(jī)端經(jīng)由所述WIFI發(fā)射/接收模塊傳回至所述飛行器的所述機(jī)載控制單元；

步驟八：所述機(jī)載控制單元接收所述手機(jī)端回傳的所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)后，再次與所述步驟一中獲得的所述飛行姿態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行互補(bǔ)濾波融合，計(jì)算得到二次飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟九：將步驟八中獲得的所述二次飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋至一位置PID控制環(huán)路，所述位置PID控制環(huán)路計(jì)算得到二次運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并以控制命令形式反饋至所述姿態(tài)PID控制環(huán)路；

步驟十：所述PID控制環(huán)路接收控制命令并控制所述飛行器在三維空間中保持相對靜止。

實(shí)施例三

如上述實(shí)施例二所述的飛行器的自動(dòng)控制方法，本實(shí)施例與其不同之處在于，所述步驟六為：所述手機(jī)端獲得所述步驟四發(fā)送過來的圖像數(shù)據(jù)，并在所述手機(jī)端進(jìn)行圖像處理，計(jì)算得到所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)；

其中，所述圖像處理方法包括光流法，所述光流法將所述手機(jī)端獲得的每一幀圖像數(shù)據(jù)，與上一幀圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，進(jìn)而通過光流算法計(jì)算得到所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。

實(shí)施例四

如上述實(shí)施例二所述的飛行器的自動(dòng)控制方法，本實(shí)施例與其不同之處在于，所述步驟六為：所述手機(jī)端獲得所述步驟四發(fā)送過來的圖像數(shù)據(jù)，并在所述手機(jī)端進(jìn)行圖像處理，計(jì)算得到所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)；

其中，與實(shí)施例三不同的是，所述圖像處理方法還包括人臉識別法，所述人臉識別法將識別對象鎖定為人臉，將所述手機(jī)端獲得的每一幀人臉圖像數(shù)據(jù)，與上一幀人臉圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而通過所述手機(jī)端中內(nèi)置的人臉識別系統(tǒng)，計(jì)算得到所述飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并反饋給所述機(jī)載控制單元，進(jìn)而控制所述飛行器調(diào)整飛行狀態(tài)，以保持時(shí)刻對鎖定的人臉進(jìn)行追蹤，避免了人工操作攝像頭時(shí)對拍攝對象的丟失，錯(cuò)失拍攝畫面。

采用人臉識別的方法進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)而控制所述飛行器調(diào)整飛行狀態(tài)，能實(shí)現(xiàn)智能拍攝，實(shí)現(xiàn)所述飛行器進(jìn)行空中自動(dòng)拍攝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手持手機(jī)拍攝及自拍桿拍攝的自拍方式，拍攝距離不受手臂、自拍桿長度限制，可靠便捷。

實(shí)施例五

如上所述的飛行器的自動(dòng)控制方法，本實(shí)施例與其不同之處在于，所述飛行器的所述攝像頭獲取圖像數(shù)據(jù)不經(jīng)由所述機(jī)載控制單元直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而是通過所述WIFI發(fā)射/接收模塊傳輸至所述手機(jī)端，經(jīng)由所述手機(jī)端進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的處理；

由于在傳統(tǒng)模式中，圖像處理會(huì)占用飛行器的處理器最多資源且最難完成，對飛行器的處理器硬件要求較高，大大增加了飛行器的處理器成本；

本發(fā)明將飛行器的圖像處理任務(wù)交由手機(jī)端完成，眾所周知當(dāng)前的手機(jī)處理器更新?lián)Q代相當(dāng)快，其處理器的能力也幾乎與普通個(gè)人計(jì)算機(jī)使用的CPU不相上下，因此有能力承擔(dān)圖像處理的功能。

較佳的，采用本發(fā)明提供的飛行器控制方法也使得飛行器不再需要強(qiáng)大的MCU，便能完成光流控制、人臉識別等復(fù)雜的圖像處理功能；從而大大降低了對所述機(jī)載控制單元的硬件要求，降低了飛行器的整體成本。

同時(shí)，手機(jī)端的軟件開發(fā)擁有眾多的數(shù)據(jù)處理庫，從開發(fā)難度上講也遠(yuǎn)低于在飛機(jī)端上做開發(fā)。

實(shí)施例六

如上所述的飛行器的自動(dòng)控制方法，本實(shí)施例與其不同之處在于，所述位置PID控制環(huán)路接收所述機(jī)載控制單元的控制命令，并將控制命令反饋給所述姿態(tài)PID控制環(huán)路，所述姿態(tài)PID控制環(huán)路控制至少一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速使所述飛行器調(diào)整為所需要的飛行姿態(tài)；

較佳的，所述電機(jī)為四個(gè)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。