[发明专利]遥控飞行器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及遥控设备领域，特别涉及可通过手势控制的遥控飞行器及其控制方法。

背景技术

近年来，受益于技术进本和成本下降，无人机市场的进入门槛日益降低，消费级无人机市场已经爆发，民用无人机正在走入普通家庭。

通常，由遥控设备或自备程序控制装置操纵的不载人飞机都可以被称为无人机，这种无人机的使用需要一整套的专用装置和设备，无人机和这些设备构成一个完整的系统，称为无人机系统。无人机系统通常包括无人机、机外遥控站和起飞、回收装置等。

无人机包括机体、动力装置、机上飞行控制系统、有效载荷及用于起飞和回收的装置等。无人机的机体与有人驾驶飞机大致相同，结构比较简单、轻便，广泛采用非金属材料。动力装置的类型因无人机的性能和用途而异，其特点是成本低和要求寿命短。机上飞行控制系统包括自动驾驶仪、程序控制装置、遥控和遥测设备、电视摄像机、自动导航设备、计算机、自动起飞和着陆系统等。无人机可根据不同用途选装上述设备和加装其他专用设备。

无人机的使用受到无人机行业法律法规的规范，根据2013年出台的《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》，重量小于等于7公斤的微型无人机，飞行范围在目视视距内半径500米，相对高度低于120米范围内，无须证照管理；重量等指标高于上述标准的无人机以及飞入复杂空域内的，驾驶员需纳入行业协会甚至民航局的监管。

对于大多数消费级的无人机来说，由于用户基本上不具有无人机的驾驶员资质，因而各消费级无人机都在上述《规定》中所要求的范围内飞行。

对于目视视距内的无人机，用户可以按照看到的无人机的飞行状态来对无人机进行遥控。在各种遥控方法中，近来开发出了被称为“体感操控模式”的遥控 方式，即只需要简单地调整手机就能操控无人机飞行姿态，比如通过倾斜、旋转手机等动作，改变无人机的飞行角度和方向。

因此，存在着改进无人机的操控方式的需要。(现有技术的缺陷如果不是本发明能够解决的，就没有意义，反而提出来会有反效果，所以最好还是强调本发明的优点，而不要过多强调现有技术的缺点)

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷和不足，提供具有手势控制的操控方式的新颖的和改进的遥控飞行器及其控制方法。

根据本发明的一方面，提供了一种遥控飞行器，包括：信号接收单元，用于接收控制信号，所述控制信号至少包括第一行向量、第二行向量和第三行向量；运动控制单元，用于分别以所述控制信号的第一行向量、第二行向量和第三行向量控制所述遥控飞行器在第一维度、第二维度和第三维度上的运动；其中，所述控制信号的第一行向量、第二行向量和第三行向量分别对应于所述遥控飞行器的用户的手势动作中的第一单自由度动作、第二单自由度动作和第三单自由度动作，和，所述手势动作是所述第一单自由度动作、所述第二单自由度动作和所述第三单自由度动作的线性组合。

在上述遥控飞行器中，所述维度包括空间维度和时间维度。

在上述遥控飞行器中，所述第一单自由度动作是手腕旋转，所述第二单自由度动作是手腕翻转，且所述第三单自由度动作是手掌张握。

在上述遥控飞行器中，每一单自由度动作用于控制所述遥控飞行器的包括运动方向和运动速度的至少其中之一的运动参数。

在上述遥控飞行器中，所述第一单自由度动作、所述第二单自由度动作和所述第三单自由度动作分别用于控制所述遥控飞行器在三维空间坐标系中的三个维度上的方向向量。

在上述遥控飞行器中，所述第一单自由度动作用于控制所述遥控飞行器的水平转向角度，所述第二单自由度动作用于控制所述遥控飞行器的垂直转向角度，所述第三单自由度动作用于控制所述遥控飞行器的飞行速度。

在上述遥控飞行器中，所述控制信号是通过所述用户的可穿戴电子设备的肌电检测和控制功能由所述用户的手势动作生成的。

在上述遥控飞行器中，由所述用户的手势动作生成所述控制信号包括：

获取肌电信号Z，所述信号Z对应于所述用户的所述手势动作；

以下方程式对所获取的生物电信号Z进行处理：

Z’＝W’·F(1)

Z’是所述生物电信号Z的特征信号，W’是系统转移矩阵W的伪逆矩阵，且F是非负控制信号矩阵；

其中，所述系统转移矩阵W通过训练过程中的稀疏非负整数因数分解算法获得，且所述非负控制信号矩阵的行向量与相应的单自由度动作同步成正比例。