本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種姿勢控制遙控器系統(tǒng)及遙控方法。

背景技術(shù)：

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，是一種不載人的微型飛行器，可以通過無線電遙控器遠程遙控飛行，或者利用控制器控制實現(xiàn)自主飛行。從技術(shù)角度定義可以分為：無人固定翼機、無人垂直起降機、無人飛艇、無人直升機、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機等。

無人機按應(yīng)用領(lǐng)域，可分為軍用與民用。軍用方面，無人機分為偵察機和靶機。民用方面，無人機+行業(yè)應(yīng)用，是無人機真正的剛需；目前在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、自拍、快遞運輸、災(zāi)難救援、觀察野生動物、監(jiān)控傳染病、測繪、新聞報道、電力巡檢、救災(zāi)、影視拍攝、制造浪漫等等領(lǐng)域的應(yīng)用，大大的拓展了無人機本身的用途，發(fā)達國家也在積極擴展行業(yè)應(yīng)用與發(fā)展無人機技術(shù)。

目前無人機的控制主要通過遙控器完成，目前市場上的無人機遙控器大都是搖桿型的，所謂的搖桿就是兩個雙向的電位器，遙控器的處理器通過檢測電壓的方式檢測兩個電位器的位置，然后將兩個電位器的位置信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制量。用這種方法去遙控飛機并不能給人一種很直觀的控制感受，因為搖桿的變化和飛機姿勢的變化不一致，新手在嘗試遙控的時候一般不能很快適應(yīng)這種遙控方式，只有通過長時間的訓(xùn)練才能掌握遙控的技巧，這給普通大眾利用無人機航拍時帶來了一定的難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種姿勢控制遙控器系統(tǒng)及遙控方法，從而實現(xiàn)通過改變遙控器的姿勢來控制無人機的姿勢，使無人機的姿勢和遙控器的姿勢保持一致。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種姿勢控制遙控器系統(tǒng)，用于實現(xiàn)遙控器對無人機進行遙控，包括：

陀螺儀加速度計，用于量測遙控器的姿勢數(shù)據(jù)；并且將所量測的姿勢數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器；

處理器，用于將所述陀螺儀加速度計發(fā)送的姿勢數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為姿勢控制信號，并且將姿勢控制信號發(fā)送給無線通訊器；

無線通訊器，用于將所述處理器發(fā)送的姿勢控制信號發(fā)送給無人機。

優(yōu)選地，所述無線通訊器還用于接收無人機發(fā)送來的實際姿勢信號；處理器連接有一顯示器，無人機將自身的實際姿勢信號通過無線通訊器傳輸給處理器，處理器將實際姿勢信號轉(zhuǎn)換為實際姿勢數(shù)據(jù)，并且將所量測的姿勢數(shù)據(jù)和實際姿勢數(shù)據(jù)通過顯示器實時顯示出來；處理器根據(jù)所述陀螺儀加速度計所量測的姿勢數(shù)據(jù)和實際姿勢數(shù)據(jù)采用PID控制算法計算出修正控制量，所述處理器將計算出來的修正控制量數(shù)據(jù)通過無線通訊器發(fā)送給無人機。

優(yōu)選地，所述無線通訊器還具有寄存器，所述處理器還具有緩存器和時鐘，所述處理器將所述修正控制信號和/或姿勢控制信號存儲于緩存器中，通過時鐘設(shè)定中斷時間，每間隔所述中斷時間，所述處理器將緩存器中的修正控制信號和/或姿勢控制信號寫入到所述無線通訊器的寄存器中。

優(yōu)選地，所述處理器將所述實際姿勢數(shù)據(jù)和所量測的姿勢數(shù)據(jù)通過PID控制算法運算得到修正控制量，通過所述顯示器的人機交互界面可以修正所述PID控制算法的參數(shù)。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還具有搖桿電位器和切換器，通過切換器來切換搖桿電位器和陀螺儀加速度計與處理器之間的數(shù)據(jù)通道；搖桿電位器與所述處理器相連，搖桿電位器所變換的動作發(fā)送給所述處理器，處理器將所變換的動作轉(zhuǎn)換為搖桿控制信號發(fā)送給無線通訊器，無線通訊器將處理器發(fā)送的搖桿控制信號發(fā)送給無人機。

為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種采用上述的遙控器進行遙控方法，其包括：

步驟01：采用所述陀螺儀加速度計來量測遙控器的姿勢數(shù)據(jù)；并且所述陀螺儀加速度計將所量測的姿勢數(shù)據(jù)發(fā)送給所述處理器；

步驟02：所述處理器將所述陀螺儀加速度計發(fā)送的姿勢數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為姿勢控制信號，并且將姿勢控制信號發(fā)送給所述無線通訊器；

步驟03：所述無線通訊器將所述處理器發(fā)送的姿勢控制信號發(fā)送給無人機。

優(yōu)選地，步驟03之后，還包括：無人機將自身的實際姿勢信號發(fā)送給無線通訊器，無線通訊器再將實際姿勢信號發(fā)送給處理器，處理器將實際姿勢信號轉(zhuǎn)換為實際姿勢數(shù)據(jù)，并且將所量測的姿勢數(shù)據(jù)和實際姿勢數(shù)據(jù)通過一顯示器實時顯示出來；處理器根據(jù)所述陀螺儀加速度計所量測的姿勢數(shù)據(jù)和實際姿勢數(shù)據(jù)采用PID控制算法計算出修正控制量，所述處理器將計算出來的修正控制量數(shù)據(jù)通過無線通訊器發(fā)送給無人機。

優(yōu)選地，所述處理器將所述修正控制信號存儲于一緩存器中，通過處理器設(shè)定中斷時間，每間隔所述中斷時間，所述處理器將緩存器中的所述修正控制信號寫入到所述無線通訊器的寄存器中。

優(yōu)選地，所述處理器將所述實際姿勢數(shù)據(jù)和所量測的姿勢數(shù)據(jù)通過PID控制算法運算得到修正控制量，通過所述顯示器的人機交互界面可以修正所述PID控制算法的參數(shù)。

優(yōu)選地，所述步驟02中，所述處理器將所述控制信號通過SPI協(xié)議發(fā)送給無線通訊器。

本發(fā)明的姿勢控制遙控器系統(tǒng)及遙控方法，很好的解決了當(dāng)前無人機遙控器不利于新手操作的問題。該設(shè)計能避免操控者因為失誤將遙控器姿勢弄得偏離過大的角度。各種人性化的設(shè)計，使得該遙控器適用于任何群體，也降低了遙控?zé)o人機駕駛的技術(shù)門檻。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個較佳實施例的姿勢控制遙控器系統(tǒng)的方塊圖

圖2為本發(fā)明的一個較佳實施例的姿勢控制遙控器的圖片

圖3為本發(fā)明的一個較佳實施例的顯示器的人機交互界面的圖片

圖4為本發(fā)明的一個較佳實施例的遙控方法的流程示意圖

具體實施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

以下結(jié)合附圖1-4和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。

本實施例的姿勢控制遙控器系統(tǒng)，對無人機進行遙控，請參閱圖1和2，包括：

陀螺儀加速度計，用于量測遙控器的姿勢數(shù)據(jù)；并且將所量測的姿勢數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器；這里的陀螺儀加速度計可以采用MPU6050六軸傳感器芯片，其具有一個陀螺儀和一個加速度計。陀螺儀的數(shù)據(jù)在短時間內(nèi)是比較穩(wěn)定的，但隨外界環(huán)境的變化較大，特別是對溫度非常敏感，時間一長，數(shù)據(jù)的可靠性就得不到保證了。加速度計對環(huán)境的變化不敏感，可以在長時間內(nèi)保持相對的穩(wěn)定性，但加速度計受振動的影響比較大，也就是短時間內(nèi)可能會產(chǎn)生很多不穩(wěn)定因素，所以結(jié)合兩個姿勢傳感器的數(shù)據(jù)就可以合成一個比較穩(wěn)定的角度數(shù)據(jù)。我們計算陀螺儀數(shù)據(jù)和加速度計的數(shù)據(jù)的協(xié)方差，得到兩個數(shù)據(jù)在同一時間的可靠程度，按照可靠程度去取兩個數(shù)據(jù)的百分比，例如，陀螺儀數(shù)據(jù)為40，加速度計數(shù)據(jù)為60，通過計算得到陀螺儀數(shù)據(jù)的可靠程度為40％，加速度計數(shù)據(jù)的可靠程度為60％，陀螺儀數(shù)據(jù)40*40％+加速度計數(shù)據(jù)60*60％，最終融合成一個相對可靠的角度數(shù)據(jù)，該角度數(shù)據(jù)作為姿勢數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器。姿勢數(shù)據(jù)包括角度數(shù)據(jù)和方向數(shù)據(jù)等。

處理器，用于將陀螺儀加速度計發(fā)送的姿勢數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為姿勢控制信號，并且將姿勢控制信號發(fā)送給無線通訊器；本實施例中，處理器還根據(jù)所設(shè)定的參考姿勢數(shù)據(jù)和當(dāng)前得到的姿勢數(shù)據(jù)進行比較，得出姿勢控制數(shù)據(jù)。再將該姿勢控制數(shù)據(jù)按照一定的比例轉(zhuǎn)變，該比例為姿勢控制數(shù)據(jù)范圍與無人機油門范圍的比值，例如，得到的姿勢控制數(shù)據(jù)范圍為為0～300，油門的數(shù)值范圍為1000～2000，油門的數(shù)值范圍是姿勢數(shù)據(jù)范圍的10/3倍，所以發(fā)送到無人機的姿勢數(shù)據(jù)應(yīng)該乘以10/3。

處理器將控制信號通過SPI通訊協(xié)議發(fā)送給無線通訊器4。處理器還具有miniUSB接口6。

無線通訊器4，用于將處理器發(fā)送的姿勢控制信號發(fā)送給無人機，本實施例中還用于接收無人機發(fā)送來的實際姿勢信號。這里的無線通訊器可以為NRF24L01。

處理器連接有一顯示器3，處理器將姿勢控制數(shù)據(jù)通過顯示器3顯示出來；無人機將自身的實際姿勢信號通過無線通訊器4傳輸給處理器，處理器將實際姿勢信號轉(zhuǎn)換為實際姿勢數(shù)據(jù)，并且將所量測的姿勢數(shù)據(jù)和實際姿勢數(shù)據(jù)通過顯示器3實時顯示出來；處理器根據(jù)所述陀螺儀加速度計所量測的姿勢數(shù)據(jù)和實際姿勢數(shù)據(jù)通過PID控制算法計算出修正控制量，所述處理器將計算出來的修正控制量數(shù)據(jù)通過無線通訊器4發(fā)送給無人機。處理器連接有按鍵2，通過按鍵2輸入來修正PID控制參數(shù)。這里的顯示器3可以為LCD顯示屏。

無線通訊器4還具有寄存器，處理器還具有緩存器和時鐘，處理器將姿勢控制信號存儲于緩存器中，通過處理器設(shè)定第一中斷時間，每間隔第一中斷時間，處理器將緩存器中的姿勢控制信號寫入到無線通訊器4的寄存器中。這里，緩存器可以包括有所設(shè)定的飛行參數(shù)，飛行參數(shù)可通過上述的按鍵2輸入來設(shè)置。需要說明的是，處理器將姿勢控制信號存儲于緩存器中時，顯示器3進行刷新顯示下一個姿勢控制數(shù)據(jù)。當(dāng)修正控制信號或姿勢控制信號被無線通訊器發(fā)送給無人機時，顯示器3中也會同時刷新實時顯示無人機的飛行參數(shù)。

這里，處理器連接有四個物理按鍵K1、K2、K3、K4，通過與顯示器3的結(jié)合使用，可以選擇顯示器3上相應(yīng)的選項，然后修改無人機相應(yīng)的參數(shù)。K1和K4兩個按鍵用來上下移動顯示器3界面中的輸入光標(biāo)，K2和K3兩個按鍵用來調(diào)整用于控制無人機的參數(shù)的大?。划?dāng)通過K1和K4來移動輸入光標(biāo)并使其停留在K2或K3參數(shù)輸入框上的時候，這時候通過K2或K3可以調(diào)整相應(yīng)輸入框所對應(yīng)的參數(shù)的大小。調(diào)整好的參數(shù)值同樣可以被保存在緩存器中。

處理器將實際姿勢數(shù)據(jù)和所量測的姿勢數(shù)據(jù)通過PID控制算法計算出修正控制量，通過顯示器3的人機交互界面來修正PID控制算法的參數(shù)。由于PID參數(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉的，這里不再贅述。處理器還將修正控制信號存儲于緩存器中，通過處理器設(shè)定第二中斷時間，例如2ms，每間隔第二中斷時間，處理器將緩存器中的修正控制信號寫入到無線通訊器的寄存器中。第一中斷時間和第二終端時間可以相同也可以不相同。較佳的，請參閱圖3，顯示器3的人機交互界面包括：PID參數(shù)顯示與修改窗口(圖3中人機交互界面的左上)、遙控器姿勢動畫顯示窗口(圖3中人機交互界面的右上)、無人機動力大小顯示窗口(圖3中人機交互界面的下方)，這里動力大小顯示窗口顯示的為無人機油門量。

系統(tǒng)還具有搖桿電位器1和切換器5，通過切換器5來切換搖桿電位器1和陀螺儀加速度計與處理器之間的數(shù)據(jù)通道，切換器5可以為切換按鍵，例如遙控器系統(tǒng)默認(rèn)處于由搖桿電位器1完成控制功能的狀態(tài)，按下切換按鍵，可以使搖桿電位器1與處理器斷開，而使陀螺儀加速度計與處理器相連，當(dāng)按鍵被松開時，搖桿電位器1又重新與處理器相連。

需要說明的是，當(dāng)按下模式切換器使陀螺儀加速度計與處理器相連時，處理器記錄下當(dāng)前遙控器的姿勢作為參考姿勢，后續(xù)遙控器在該基礎(chǔ)上發(fā)生的姿勢變化作為姿勢數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)處于默認(rèn)狀態(tài)時，搖桿電位器1與處理器相連，搖桿電位器1所變換的動作發(fā)送給處理器，處理器將所變換的動作轉(zhuǎn)換為搖桿控制信號發(fā)送給無線通訊器4，無線通訊器4將處理器發(fā)送的搖桿控制信號發(fā)送給無人機。此時，處理器將搖桿控制信號存儲于緩存器中，通過時鐘設(shè)定第三中斷時間，每間隔第三中斷時間，處理器將緩存器中的搖桿控制信號寫入到無線通訊器的寄存器中。

無人機將自身的實際姿勢信號發(fā)送給處理器，處理器將實際姿勢信號轉(zhuǎn)換為實際姿勢數(shù)據(jù)，并且將搖桿電位器所變換的動作和實際姿勢數(shù)據(jù)通過顯示器3實時顯示出來；根據(jù)搖桿電位器1所變換的動作，通過顯示器3的人機交互界面來修正實際姿勢數(shù)據(jù)；處理器將修正后的實際姿勢數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為修正控制信號并通過無線通訊器4發(fā)送給無人機。處理器將實際姿勢數(shù)據(jù)和搖桿電位器所變換的動作通過PID控制算法計算出修正控制量，通過顯示器3的人機交互界面來修正PID參數(shù)。處理器還將修正控制信號存儲于緩存器中，通過時鐘設(shè)定第四中斷時間，每間隔第四中斷時間，處理器將緩存器中的修正控制信號寫入到無線通訊器的寄存器中。第三中斷時間和第四終端時間可以相同也可以不相同。

需要說明的是，當(dāng)切換器5來切換時，相當(dāng)于使遙控器系統(tǒng)進入搖桿控制模式或進入姿勢控制模式，從而使得該遙控器適用于任何群體，也降低了遙控?zé)o人機駕駛的技術(shù)門檻。

此外，請參閱圖4，本實施例中還提供了一種采用上述的遙控器進行遙控

方法，包括：

步驟01：采用陀螺儀加速度計來量測遙控器的姿勢數(shù)據(jù)；并且陀螺儀加速度計將所量測的姿勢數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器；

步驟02：處理器將陀螺儀加速度計發(fā)送的姿勢數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為姿勢控制信號，并且將姿勢控制信號發(fā)送給無線通訊器；

具體的，處理器將控制信號通過SPI協(xié)議發(fā)送給無線通訊器。

步驟03：無線通訊器將處理器發(fā)送的姿勢控制信號發(fā)送給無人機。

具體的，當(dāng)無線通訊器將處理器發(fā)送的姿勢控制信號發(fā)送給無人機之后，無人機將自身的實際姿勢信號發(fā)送給無線通訊器，無線通訊器再將該實際在臺信號發(fā)送給處理器，處理器將實際姿勢信號轉(zhuǎn)換為實際姿勢數(shù)據(jù)，并且將所量測的姿勢數(shù)據(jù)和實際姿勢數(shù)據(jù)通過一顯示器實時顯示出來；根據(jù)陀螺儀加速度計所量測的姿勢數(shù)據(jù)，通過顯示器的人機交互界面來修正實際姿勢數(shù)據(jù)；處理器將修正后的實際姿勢數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為修正控制信號并通過無線通訊器發(fā)送給無人機。較佳的，處理器將修正控制信號存儲于一緩存器中，通過一時鐘設(shè)定中斷時間，每間隔中斷時間，處理器將緩存器中的修正控制信號寫入到無線通訊器的寄存器中。較佳的，處理器將實際姿勢數(shù)據(jù)和所量測的姿勢數(shù)據(jù)通過PID控制算法計算出修正控制量，通過顯示器的人機交互界面可以修正PID參數(shù)。

需要說明的是，本實施例的遙控方法還包括：打開電源，不開啟切換器，然后，操作搖桿電位器的變換動作，處理器獲取搖桿電位器的變換動作，然后將該變換動作轉(zhuǎn)換為搖桿控制信號并且存儲于緩存器中，同時顯示器刷新，處理器發(fā)送給無線通訊器，無線通訊器將處理器發(fā)送的搖桿控制信號發(fā)送給無人機。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。