[發(fā)明專利]可用手語操控的無人機飛行控制系統(tǒng)及控制方法

在審

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• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107943294A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙小川;劉培志;付成龍;胡雄文;吳澤;宋剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)計算機應(yīng)用技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/0346;G05D1/10
• 代理公司: 北京君泊知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11496
• 代理人: 王程遠,胡玉章

1.一種可用手語操控的無人機飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

肌電測量及反饋子系統(tǒng)，其通過串口與計算終端雙向通信連接，所述肌電測量及反饋子系統(tǒng)用于采集操控者的肌電信號，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的肌電信號輸出至所述計算終端進行融合處理，并接收來自所述計算終端的反饋指令，根據(jù)該反饋指令控制用于向操控者觸控反饋的震動馬達的震動頻率；

姿態(tài)測量子系統(tǒng)，其通過串口與計算終端雙向通信連接，所述姿態(tài)測量子系統(tǒng)用于采集操控者的上臂和前臂運動傳感信號，并將上臂和前臂運動傳感信號輸出至所述計算終端進行融合處理；

計算終端，其用于對肌電信號進行處理和運算，獲取操作者的手部運動狀態(tài)信息；所述計算終端對上臂和前臂運動傳感信號進行處理及運算，獲取操作者的上臂和前臂運動狀態(tài)信息；所述計算終端對手部運動狀態(tài)信息及上臂和前臂運動狀態(tài)信息進行融合處理，獲取操控者的手勢信息，實現(xiàn)對操控者手勢的識別，并將手勢信息轉(zhuǎn)化成對無人機飛行控制系統(tǒng)的控制指令；所述計算終端通過電臺將控制指令下發(fā)至所述無人機飛行控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對所述無人機飛行控制系統(tǒng)的實時控制；所述計算終端接收來自所述無人機飛行控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并根據(jù)狀態(tài)信息下發(fā)反饋指令至所述肌電測量及反饋子系統(tǒng)；

電臺，其通過串口與計算終端雙向通信連接，所述電臺用于接收所述計算終端輸出的控制指令，并將控制指令傳輸至無人機飛行控制系統(tǒng)；

無人機飛行控制系統(tǒng)，其通過無線電與所述電臺雙向通信連接，所述無人機飛行控制系統(tǒng)用于接收控制指令，并根據(jù)控制指令進行相應(yīng)的飛行動作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述肌電測量及反饋子系統(tǒng)包括佩戴在操控者兩只手臂上的若干個肌電電極、用以消除共模干擾的驅(qū)動電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、微控制單元MCU以及佩戴在操控者腿上的震動馬達；

若干個肌電電極以環(huán)狀陣列形式粘貼在操控者左前臂和右前臂上，用于采集操控者的肌電信號；

若干個肌電電極和所述驅(qū)動電路均與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片相連；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通過SPI接口與所述微控制單元MCU雙向通信連接；

所述震動馬達與所述微控制單元MCU相連；

所述微控制單元MCU通過串口與所述計算終端雙向通信連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述姿態(tài)測量子系統(tǒng)包括佩戴在操控者兩只手臂上的若干個慣性測量單元；

所述慣性測量單元包括電源模塊、三軸加速度計、三軸陀螺儀、三軸磁強計，所述電源模塊為所述慣性測量單元提供電源，所述三軸加速度計、所述三軸陀螺儀、所述三軸磁強計分別用于采集操控者左手臂或右手臂的運動時的加速度、角速度和磁場強度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機飛行控制系統(tǒng)包括傳感器采集模塊、參數(shù)記錄儀模塊、數(shù)傳數(shù)據(jù)鏈模塊、自駕CPU模塊、主控CPU模塊和舵機；

所述傳感器采集模塊通過SPI總線與所述自駕CPU模塊相連，所述數(shù)傳數(shù)據(jù)鏈模塊和所述參數(shù)記錄儀模塊均通過RS232與所述自駕CPU模塊相連，所述自駕CPU模塊通過CAN總線與所述主控CPU模塊相連，所述主控CPU模塊與所述舵機相連；

所述傳感器采集模塊采集氣壓高度計、機內(nèi)IMU、磁力計以及GPS的數(shù)據(jù)，并將這些傳感器數(shù)據(jù)輸出給所述自駕CPU模塊；

所述參數(shù)記錄儀模塊實時記錄飛機飛行過程中的傳感器數(shù)據(jù)以及組合導(dǎo)航算法輸出的各種控制量；

所述數(shù)傳數(shù)據(jù)鏈模塊與所述電臺相連，通過電臺與所述計算終端進行數(shù)據(jù)通信；

所述自駕CPU模塊根據(jù)所述計算終端輸出的控制指令及其對應(yīng)的飛行動作，運算飛行控制算法及組合導(dǎo)航算法，并下發(fā)飛行指令即各種飛行控制量至所述主控CPU模塊；

所述主控CPU模塊接收所述自駕CPU模塊的飛行指令，并將相應(yīng)的飛行控制量輸出給舵機，所述舵機根據(jù)這些飛行控制量控制飛機進行相應(yīng)的飛行。