[發明專利]用于飛行模擬的系統和方法

有效

• 申請號: 201480082123.2
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN106716272B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 張留濤;潘緒洋;李順年;陳超彬
• 申請（專利權）人: 深圳市大疆創新科技有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張成新

本發明提供了用于訓練用戶在環境中控制無人飛行器(UAV)的系統和方法。所述系統和方法提供一種模擬環境，用以在虛擬環境中控制UAV。所述虛擬環境與真實飛行環境非常相似。用以傳輸飛行命令和接收飛行狀態數據的控制器既可用于模擬操作模式又可用于飛行操作模式。

背景技術

諸如無人飛行器(UAV)等飛行器可以沿著規定的路線行進。UAV可以完全地或部分地由該UAV機外的用戶來控制。用戶可以使用模擬來練習控制UAV，所述模擬響應于來自用戶的飛行控制命令而在模擬環境中描繪UAV。

學習控制UAV可能是困難的。不能正確控制UAV可能會導致對UAV的損壞。修理對UAV的損壞可能既費時又昂貴，因此在沒有損壞真實UAV的風險的虛擬環境中教導用戶控制UAV可能是有利的。

發明內容

需要提供一種在模擬環境中訓練用戶控制無人飛行器(UAV)的飛行的方法。本文提供了用來生成用于飛行和控制無人飛行器的動作的模擬的虛擬環境的系統和方法。所述模擬使用與在該無人飛行器的真實飛行中所使用的相同的遙控器，使得用戶可以在虛擬環境中熟悉控制功能和靈敏度，并將這些因素直接轉化為無人飛行器的真實飛行。提供一種飛行控制系統以處理來自虛擬傳感器的數據并將該數據傳輸至模擬。該飛行控制系統可以是與真實飛行中所使用的飛行控制系統相同的飛行控制系統。物理模型可以計算對來自用戶的飛行控制輸入的響應，并且將該響應提供至虛擬傳感器以生成虛擬傳感器測量。飛行控制系統可以通過直接連接或間接連接而將飛行狀態數據傳送至顯示設備。該顯示設備可以通過圖像和/或文本顯示而將飛行狀態數據提供給用戶。顯示設備可以將飛行狀態數據提供給用戶，并且使用軟件應用程序(即，“app”)而與遙控器和飛行控制系統中之一或全部兩者通信。飛行控制系統可以位于無人飛行器上或位于顯示設備上。

本發明的一個方面涉及一種操作無人飛行器(UAV)的方法。該方法可以包括：接收指示出所述無人飛行器是處于飛行模式還是模擬模式中的無人飛行器模式信號；在所述無人飛行器機載的飛行控制系統處接收來自遙控器的飛行控制數據；以及在所述飛行控制系統處響應于來自所述遙控器的所述飛行控制數據而生成飛行數據。(1)當所述無人飛行器處于飛行模式時，可以將所述飛行數據傳送至所述無人飛行器的一個或多個動力單元，并且(2)當所述無人飛行器處于模擬模式時，可以不將所述飛行數據傳送至所述無人飛行器的所述一個或多個動力單元。

在一些實施方式中，所述無人飛行器模式信號可以是從包括視覺顯示器的顯示設備提供的。所述顯示設備可以是移動設備。所述視覺顯示器可被配置用于當所述無人飛行器處于模擬模式時示出所述無人飛行器的模擬飛行狀態信息。

在一些情況下，所述無人飛行器模式信號可以從所述遙控器提供。所述無人飛行器模式信號可以由與所述無人飛行器的硬件進行交互的用戶提供。所述無人飛行器可以將所述飛行模式作為默認模式，并且所述無人飛行器模式信號可以指示出向所述模擬模式改變。所述無人飛行器模式信號可以提供至輸出切換器，所述輸出切換器被配置用于確定是否將所述飛行數據傳送至所述一個或多個動力單元。所述輸出切換器可以當所述無人飛行器處于飛行模式時，將所述飛行數據傳送至所述一個或多個動力單元。

在一些實施方式中，所述輸出切換器可以將所述飛行數據傳送至物理模型，所述物理模型包含關于所述無人飛行器的物理參數信息。所述物理模型可以響應于所述飛行數據而提供物理模擬數據。關于所述無人飛行器的所述物理參數信息可以包括所述無人飛行器的尺寸。關于所述無人飛行器的所述物理參數信息可以包括所述無人飛行器的空氣動力性質。

所述物理模擬數據可以提供至一個或多個虛擬傳感器，所述虛擬傳感器被配置用于基于所述物理模擬數據而生成虛擬傳感器數據。所述虛擬傳感器數據可以提供至慣性測量單元，所述慣性測量單元被配置用于從所述虛擬傳感器數據生成飛行狀態信息并將所述飛行狀態信息傳送至所述飛行控制系統。所述慣性測量單元可被配置用于接收真實傳感器數據并從所述真實傳感器數據生成飛行狀態信息，并且將所述飛行狀態信息傳送至所述飛行控制系統。所述飛行控制系統可以當所述無人飛行器處于所述模擬模式時，將模擬飛行數據傳送至包括視覺顯示器的顯示設備。