[发明专利]一种飞行装置控制系统、控制方法及航拍无人机

说明书

本发明的一种飞行装置控制系统，包括第一指令处理单元，用于将控制指令转换为控制飞行装置动力单元运动的驱动信号，所述指令处理单元包括第一指令输入系和第二指令输入系；所述系统还包括云台控制系，所述云台控制系包括第二指令处理单元和运动组件，所述第二指令处理单元用于输出指令以控制运动组件调整云台相机的朝向，并即时调整云台相机以保持被拍摄主体处于摄取画面的指定区域范围。云台相机可在水平方向实现360°旋转。本发明的飞行装置控制系统、控制方法及航拍无人机，通过将复杂的飞行装置控制指令合理分配到第一指令输入系和第二指令输入系，并设置第二指令输入系用于手动输入部分飞行装置运动指令。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，涉及飞行装置的控制技术，具体涉及一种飞行装置的控制系统、控制方法以及包含所述控制系统的航拍无人机。

背景技术

无人机、飞艇等飞行装置随着技术的成熟已逐步渗透到日常生活中。而且，飞行装置借助其独特的视角优势，与摄影摄像技术相结合形成的航拍市场更是备受关注和追捧。

然而，三维飞行装置控制的复杂性为该技术的普及增加了技术门槛。以传统纯手动遥控方式控制的飞行器为例，完成飞行器的全部自由度控制至少需要遥控装置具备上升/下降，左旋/右旋，前进/后退，左移/右移等多组自由度控制能力。对操作者而言，需要根据飞行经验以及飞行装置的实时姿态或处境对多个自由度的控制键(摇杆)进行准确控制甚至多控制键联动控制，操作难度大。如果增加摄影摄像控制功能，则需另外增加控制键，甚至需要增加云台手进行配合控制。

为了简化传统三维飞行装置的控制难度，部分厂商推出了全自动飞行控制模式的飞行装置，此类飞行装置通常通过GPS等坐标定位系统或视觉跟随系统对目标对象进行跟踪拍摄，飞行控制指令有软件根据目标物运动状态及位置计算得出。

以下是上述两种常见控制方式的不足：

(1)纯手动操作的不足

如图1及图2所示为普通遥控器结构示意图，包括主体1和天线2，要顺利的操作无人机完成航拍，则需要在控制上要同时操作第一四方向摇杆3的四个方向操作键①②③④、第二四方向摇杆4的四个方向操作键⑤⑥⑦⑧，以及操作键5和操作键6共计十个按钮，包括操作无人机和云台相机两大部分。尤其是在拍摄运动物体的时候(比如骑车、滑雪等运动)，对单人操作来说基本上是不可能完成的任务。

所以现在比较通用的做法是，当需要拍摄运动物体的时候，需要飞控手和云台手两个人配合操作。飞控手控制飞行方向和飞行姿态，云台手控制云台和摄像机的拍摄方向，两个人同时操作才能跟随上运动中的被拍摄物体，并保证一直能正常拍摄到被拍摄物。而根据我国现有的规定，专业的飞控手和云台手都需要资质认证，相应的无人机视频拍摄也就需要专业人士的操作，价格昂贵且不容易被大众使用，适用范围较窄。

同样的道理，手动控制玩家也不可能完成边玩边拍的自拍操作。

所以纯手动操作的缺点就是：操作复杂，需要两个专业人员操作，而且无法自拍。

(2)全自动跟随的不足

全自动跟随把操作者的双手完全解放出来，可以简单实现跟随，自拍也非常容易，是现在新一代无人机的发展趋势。但是全自动跟随也有它的不足，比如：

跟随模式单一。无论厂商预设了多少种跟随模式，但是预设总是预设，无法适应用户真正使用中的各种复杂环境，很多跟随模式在复杂环境中并不适 用。当前技术还做不到真正用户化定制飞行，用户的创作力和想象力是永远不可能被预设的。

跟随智能不足。现在的无人机飞行的智能化还是不够高，比如野外环境的自动避障到现在都还没解决。无人机的智能无法适应各种变化环境。