本發(fā)明涉及無人機技術領域，具體涉及是一種無頭控制的方法。

背景技術：

目前，無人駕駛飛機簡稱“無人機”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，目前大量應用在航拍、地貌的測量、運輸?shù)刃袠I(yè)。

無人機在使用中具有成本低、使用方便、環(huán)境適應性強等特點，所以正逐步走進人們的普通生活，廣受大家的喜愛與應用，一般的無人機都有機頭，當無人機飛行的距離比較近時，用戶可以用眼睛看見無人機的機頭，然而一旦無人機飛行的距離比較遠或無人機的飛行距離超出人的視線范圍時，用戶無法用眼睛辨別無人機機頭的方向，就不能很好的控制無人機的飛行，無人機就會亂飛，這樣會存在很大的安全隱患。

因此，需要一種新的技術方案，能夠在用戶利用遙控器控制無人機飛行時，無論無人機的機頭處于哪個方向，無人機都會以用戶的方位進行飛行。

有鑒于此特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種當用戶觸發(fā)無頭控制鍵時，在用戶利用遙控器控制無人機飛行時，無論無人機的機頭處于哪個方向，無人機都會以用戶的方位進行飛行的無頭控制的方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用技術方案的基本構思是：

本發(fā)明提出了一種無頭控制的方法，所述無頭控制的方法包括：

s1，遙控器接收到無頭控制命令或起飛命令；

s2，遙控器實時計算遙控器指向無人機的航向角theta；

s3，根據航向角theta得出旋轉矩陣dcm；

s4，將遙控器接收到的用戶輸入的初始控制量v與所述旋轉矩陣dcm結合得出無人機的無頭姿態(tài)控制量c；

s5，遙控器將無頭姿態(tài)控制量c發(fā)送至無人機，以供無人機根據所述無頭姿態(tài)控制量c調整飛行姿態(tài)。

優(yōu)選地，在所述步驟s1與s2之間還包括：

sa，根據遙控器與無人機的實時距離s是否在危險距離范圍內，來確定無人機的飛行狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述步驟sa具體包括：

sa1，遙控器實時計算遙控器與無人機的實時距離s；

sa2，當所述實時距離s大于危險距離時，無人機正常飛行，當所述實時距離s小于或等于危險距離時，無人機懸停。

優(yōu)選地，所述步驟sa1具體包括：

實時獲取遙控器的緯度lat1和經度lon1，以及無人機的緯度lat2和經度lon2；

計算遙控器和無人機的緯度差θ＝lat1-lat2，和經度差b＝lon1-lon2；

根據lat1、lon1、lat2、lon2、θ、b和earth_radius計算遙控器與無人機的實時距離s，其中，earth_radius是地球半徑。

優(yōu)選地，所述實時距離s為：

優(yōu)選地，所述航向角theta為：

theta＝arctan2f(sin(b)*cos(lat2),cos(lat1)*cos(lat2)*sin(lat2)-sin(lat1)*cos(lat2)*cos(b))。

優(yōu)選地，所述旋轉矩陣dcm為：

其中，pitch＝0，roll＝0，yaw＝theta。

優(yōu)選地，所述步驟s4具體包括：

遙控器接收用戶輸入的初始控制量v；

計算無人機的無頭姿態(tài)控制量c為：

c＝dcm*v。

優(yōu)選地，所述初始控制量v為：

其中，vpitch是遙控器接收的無人機前后移動的控制量，vroll是遙控器接收的無人機橫向移動的控制量，vthrust是遙控器接收的無人機上下移動的控制量。

優(yōu)選地，所述無人機的無頭姿態(tài)控制量c為：

其中，cpitch是無頭控制下的無人機前后移動的姿態(tài)控制量，croll是無頭控制下的無人機橫向移動的姿態(tài)控制量，cthrust是無頭控制下的無人機上下移動的姿態(tài)控制量。

采用上述技術方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果。

通過上述技術方案，當用戶觸發(fā)無頭控制鍵時，在用戶利用遙控器控制無人機飛行時，無論無人機的機頭處于哪個方向，無人機都會以用戶的方位進行飛行，并且由于系統(tǒng)在實時計算遙控器指向無人機的航向角，用戶利用遙控器控制無人機向左或右飛行時，無人機就會以用戶為中心以無人機到用戶的距離為半徑盤旋飛行。

或者，當用戶觸發(fā)遙控器上的起飛按鍵，遙控器就會接收到起飛命令，然后，無人機就會以用戶的方位進行飛行，這樣，只要用戶發(fā)起起飛控制，無論無人機的機頭處于哪個方向，就可以從開始起飛直接進入無頭控制模式，方便用戶的使用。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明具體實施方式中的技術方案，下面將對具體實施方式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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出了本發(fā)明的一個實施例的無頭控制的方法的流程圖；

圖2示出了本發(fā)明的一個實施例的步驟sa展開的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的描述。

如圖1所示，一種無頭控制的方法，所述無頭控制的方法包括：

s1，遙控器接收到無頭控制命令；

s2，遙控器實時計算遙控器指向無人機的航向角theta；

s3，根據航向角theta得出旋轉矩陣dcm；

s4，將遙控器接收到的用戶輸入的初始控制量v與所述旋轉矩陣dcm結合得出無人機的無頭姿態(tài)控制量c；

s5，遙控器將無頭姿態(tài)控制量c發(fā)送至無人機，以供無人機根據所述無頭姿態(tài)控制量c調整飛行姿態(tài)。

在上述技術方案中，在無人機的遙控器上設有無頭控制鍵，當用戶按下無頭控制鍵時，系統(tǒng)就會計算該遙控器指向無人機的航向角theta，這樣就知道了無人機相對于遙控器(即無人機相對于人)的方向，然后再利用該航向角theta確定出旋轉矩陣dcm，這樣，當用戶向遙控器輸入初始控制量v時，就可以將旋轉矩陣dcm賦予到初始控制量v上，就可以得出控制無人機的無頭姿態(tài)控制量c，無人機就可以根據該無頭姿態(tài)控制量c進行飛行，這樣無論無人機的機頭處于哪個方向，經過上述方案后無人機都會按照遙控器(即人)的方位進行飛行。

或者，當用戶觸發(fā)遙控器上的起飛按鍵，遙控器就會接收到起飛命令，然后，無人機就會以用戶的方位進行飛行，這樣，只要用戶發(fā)起起飛控制，無論無人機的機頭處于哪個方向，就可以從開始起飛直接進入無頭控制模式，方便用戶的使用。

其中由于系統(tǒng)在實時計算遙控器指向無人機的航向角theta，所以用戶利用遙控器控制無人機向左或右飛行時，無人機就會以用戶為中心以無人機到用戶的距離為半徑盤旋飛行。

例如，當用戶在利用遙控器控制飛機飛行時，用戶按下遙控器上的無頭控制鍵，然后用戶利用遙控器控制飛機向前飛行，這樣無論飛機的機頭在哪，都會向人的前方飛行，利用遙控器控制飛機向后飛行，飛機就會向人靠近，當用戶利用遙控器控制飛機向左或右飛行，這樣飛機就會以用戶為中心順時針或逆時針盤旋飛行。

通過上述技術方案，當用戶觸發(fā)無頭控制鍵，或者觸發(fā)起飛按鍵通過遙控器控制無人機起飛時，用戶利用遙控器控制無人機飛行，無論無人機的機頭處于哪個方向，無人機都會以用戶的方位進行飛行，并且由于系統(tǒng)在實時計算遙控器指向無人機的航向角，用戶利用遙控器控制無人機向左或右飛行時，無人機就會以用戶為中心以無人機到用戶的距離為半徑盤旋飛行。

優(yōu)選地，在所述步驟s1與s2之間還包括：

sa，根據遙控器與無人機的實時距離s是否在危險距離范圍內，來確定無人機的飛行狀態(tài)。

如圖2所示，所述步驟sa具體包括：

sa1，遙控器實時計算遙控器與無人機的實時距離s；

sa2，當所述實時距離s大于危險距離時，無人機正常飛行，當所述實時距離s小于或等于危險距離時，無人機懸停。

在上述技術方案中，為了保證用戶的安全，防止無人機出現(xiàn)故障掉落時傷害到用戶，需要為無人機的飛行設置危險距離，這樣當用戶觸發(fā)無頭控制鍵后，系統(tǒng)就會實時計算遙控器與無人機的實時距離s，當計算得出的實時距離s小于或等于危險距離(即，在危險距離范圍內)，就會控制無人機靜止懸停在空中，這樣無人機不會飛到用戶的頭頂排除安全隱患，同時，確保在進行無頭模式飛行時，確保無人機前后運動時都沿著指向用戶位置的半徑方向運動。

通過上述技術方案，保證了用戶的人身安全，提高了無人機的安全系數(shù)。

優(yōu)選地，所述步驟sa1具體包括：

實時獲取遙控器的緯度lat1和經度lon1，以及無人機的緯度lat2和經度lon2；

計算遙控器和無人機的緯度差θ＝lat1-lat2，和經度差b＝lon1-lon2；

根據lat1、lon1、lat2、lon2、θ、b和earth_radius計算遙控器與無人機的實時距離s，其中，earth_radius是地球半徑。

優(yōu)選地，所述實時距離s為：

在上述技術方案中，當用戶觸發(fā)無頭控制鍵時，利用gps獲取遙控器的經緯度lon1和lat1，和無人機的經緯度lon2和lat2，然后計算遙控器和無人機的緯度差θ＝lat1-lat2和經度差b＝lon1-lon2，這樣就可以計算實時距離s了。

優(yōu)選地，所述航向角theta為：

theta＝arctan2f(sin(b)*cos(lat2),cos(lat1)*cos(lat2)*sin(lat2)-sin(lat1)*cos(lat2)*cos(b))。

優(yōu)選地，所述旋轉矩陣dcm為：

其中，pitch＝0，roll＝0，yaw＝theta。

在上述技術方案中，根據pitch、roll和yaw計算并得出旋轉矩陣dcm，并且將pitch＝0，roll＝0，yaw＝theta賦予到旋轉矩陣dcm中，這時，當用戶向遙控器輸入初始控制量v時，就可以將旋轉矩陣dcm賦予到初始控制量v上，得出控制無人機的無頭姿態(tài)控制量c，無人機就可以根據該無頭姿態(tài)控制量c進行飛行，這樣無論無人機的機頭處于哪個方向，經過上述方案后無人機都會按照遙控器(即人)的方位進行飛行，因此，此時就可以認為無人機的機頭方向已經改變了，機頭變成人的前方方向，這樣有利于用戶利用遙控器直接控制無人機的飛行。

優(yōu)選地，所述步驟s4具體包括：

遙控器接收用戶輸入的初始控制量v；

計算無人機的無頭姿態(tài)控制量c為：

c＝dcm*v。

優(yōu)選地，所述初始控制量v為：

其中，vpitch是遙控器接收的無人機前后移動的控制量，vroll是遙控器接收的無人機橫向移動的控制量，vthrust是遙控器接收的無人機上下移動的控制量。

優(yōu)選地，所述無人機的無頭姿態(tài)控制量c為：

其中，cpitch是無頭控制下的無人機前后移動的姿態(tài)控制量，croll是無頭控制下的無人機橫向移動的姿態(tài)控制量，cthrust是無頭控制下的無人機上下移動的姿態(tài)控制量。

在上述技術方案中，當接收到用戶利用遙控器發(fā)出的控制信號后，將控制信號轉換成相應的初始控制量v，然后將旋轉矩陣dcm與該初始控制量v做乘運算后得出能夠控制無人機飛行的無頭姿態(tài)控制量c，無人機就可以按照該無頭姿態(tài)控制量c來調整飛行姿態(tài)，就可以以用戶的方位進行飛行了。

通過本發(fā)明的技術方案，當用戶觸發(fā)無頭控制鍵時，在用戶利用遙控器控制無人機飛行時，無論無人機的機頭處于哪個方向，無人機都會以用戶的方位進行飛行，并且由于系統(tǒng)在實時計算遙控器指向無人機的航向角用戶利用遙控器控制無人機向左或右飛行時，無人機就會以用戶為中心以無人機到用戶的距離為半徑盤旋飛行。

或者，當用戶觸發(fā)遙控器上的起飛按鍵，遙控器就會接收到起飛命令，然后，無人機就會以用戶的方位進行飛行，這樣，只要用戶發(fā)起起飛控制，無論無人機的機頭處于哪個方向，就可以從開始起飛直接進入無頭控制模式，方便用戶的使用。

上述實施例中的實施方案可以進一步組合或者替換，且實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述，并非對本發(fā)明的構思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計思想的前提下，本領域中專業(yè)技術人員對本發(fā)明的技術方案做出的各種變化和改進，均屬于本發(fā)明的保護范圍。