无人机发射方法与系统与流程

本发明涉及无人机(uav，unmannedaerialvehicle)，尤其涉及uav发射方法与系统。

背景技术：

在传统uav中，在uav发射之前必须启动uav的马达，马达可旋转螺旋桨至特定转速来发射。但是，当使用者发射uav时，旋转的螺旋桨可能会对使用者造成危险。例如，当使用者用手发射uav时，旋转的螺旋桨可能会伤到使用者。因此希望提供安全的新式方法与系统来发射uav。

传统的地面控制系统(gcs，groundcontrolsystem)可监视uav的状态，并且可控制uav执行任务，例如在感兴趣的区域上拍摄空照图。然而，这仍依靠使用者根据其经验和训练来控制uav。当uav运用于不同应用时，这些uav的使用者可能需要接受不同的训练并且具有不同的经验。例如，当使用者用手发射uav时，他可能需要同时注意uav旋转中的螺旋桨，以及在检查uav的所有必要设定时以安全的方式投掷uav。为了飞行安全以及发射前的自动飞行检查，需要具有方便使用的gcs。

技术实现要素：

本发明的具体实施例提供用于发射uav的改良方法与系统。

这些具体实施例包括一种用于发射uav的系统。该系统可包括传感器，其被配置为感测该uav的加速度。该系统也可包括存储器储存指令。该系统可还包括处理器，其被配置为执行该等指令以执行下列：决定该uav的加速度是否等于或大于临界值；及随着该uav的加速度等于或大于该临界值的决定，启动该uav的马达。

这些具体实施例也包括发射uav的方法。该方法可包括感测该uav的加速度。该方法也包括决定该uav的加速度是否等于或大于临界值。该方法还可包括随着该uav的加速度等于或大于该临界值的决定，启动该uav的马达。

而且，这些具体实施例包括一种非暂时性计算机可读介质，其储存可由一设备的一个或多个处理器执行以执行发射uav的方法的指令。该方法也包括决定该uav的加速度是否等于或大于临界值。该方法可还包括随着该uav的加速度等于或大于该临界值的决定，启动该uav的马达。

应了解，前述发明内容及下列实施方式仅是示例及说明，而不是限制本发明。

附图说明

现将参考显示本发明的示例具体实施例的附图。在附图中：

图1a为根据本发明的一些具体实施例，示出用于在uav起飞之前将其解锁的示例方法的示意图。

图1b为根据本发明的一些具体实施例，示出用于在uav从发射架起飞之前将其解锁的示例方法的示意图。

图2a为根据本发明的一些具体实施例用于手掷发射uav的示例方法的示意图。

图2b为根据本发明的一些具体实施例用于从发射架发射uav的示例方法的示意图。

图3为根据本发明的一些具体实施例的示例uav和示例gcs以及用于控制该uav的示例遥控器的示意图。

图4为根据本发明的一些具体实施例的示例uav的示意图。

图5为根据本发明的一些具体实施例的飞行控制计算机(fcc)、姿态和航向参考系统(ahrs)以及用于控制uav的通信单元的示例整合单元示意图。

图6为根据本发明的一些具体实施例的示例gcs的方框图。

图7为根据本发明的一些具体实施例用于发射uav的示例方法的示意图。

图8为根据本发明的一些具体实施例用于uav的gcs的示例使用者界面示意图。

图9为根据本发明的一些具体实施例用于在发射uav之前飞行检查的gcs的示例使用者界面示意图。

图10为根据本发明的一些具体实施例用于在发射uav之前飞行检查的gcs的示例使用者界面示意图。

图11为根据本发明的一些具体实施例用于在发射uav之前飞行检查的gcs的示例使用者界面示意图。

图12为根据本发明的一些具体实施例用于在发射uav之前飞行检查的gcs的示例使用者界面示意图。

图13为根据本发明的一些具体实施例用于在发射uav之前飞行检查的gcs的示例使用者界面示意图。

图14为根据本发明的一些具体实施例用于在发射uav之前飞行检查的gcs的示例使用者界面示意图。

图15为根据本发明的一些具体实施例用于设定飞行任务的gcs的示例使用者界面示意图。

图16为根据本发明的一些具体实施例用于设定飞行任务的gcs的示例使用者界面示意图。

图17为根据本发明的一些具体实施例用于手掷发射uav的gcs的示例使用者界面示意图。

图18为根据本发明的一些具体实施例用于从发射架发射uav的gcs的示例使用者界面示意图。

图19为根据本发明的一些具体实施例在共用模式下gcs的示例使用者界面示意图。

图20为根据本发明的一些具体实施例用于在飞行期间控制uav的gcs的示例使用者界面示意图。

图21为根据本发明的一些具体实施例用于定位uav的gcs的示例使用者界面示意图。

图22为根据本发明的一些具体实施例用于取得uav飞行路线的gcs的示例使用者界面示意图。

图23为根据本发明的一些具体实施例用于飞行后处理的gcs的示例使用者界面示意图。

附图标记列表

100无人机

102发射架

110机体

120整合单元

122飞行控制计算机

123传感器

124姿态和航向参考系统

125通信单元

126天线

130螺旋桨

140负载

150马达

160降落伞

171、172机翼

173、174副翼

200使用者

600地面控制系统

610存储器

620处理器

630储存设备

640i/o接口

650通信单元

650通信单元

660天线

700方法

700遥控器

具体实施方式

现将详细参考示例具体实施例、附图中说明有关其的示例。以下说明参考附图，其中除非另有说明，否则不同附图中的相同数字表示相同或类似的元件。在示例具体实施例的以下描述中所阐述的实施方式不代表被配置为本发明的所有实施方式。相反，其仅仅是与文后权利要求书中所述与本发明相关实施例一致的设备及方法的示例。

图1a为根据本发明的一些具体实施例示出用于在uav100起飞之前将其解锁的示例方法的示意图。使用者可通过将uav100向上倾斜超过例如50度的角度，以解锁uav100的马达，以在起飞模式下启动uav100。uav100在起飞模式下可准备发射。换句话说，uav100可在起飞模式下，并且可用手和/或发射架来发射。为了使用者安全，uav100不可以启动uav100的马达来旋转uav100的螺旋桨。在这种情况下，使用者可不必担心uav100的旋转螺旋桨，并且可准备以安全方式手掷发射uav100。

使用者可通过将uav100向下倾斜超过例如50度的角度，以锁定uav100的马达，以从起飞模式关闭uav100。换句话说，uav100可能不在起飞模式下，并且无法发射。

图1b为根据本发明的一些具体实施例，示出用于在uav100从发射架起飞之前将其解锁的示例方法的示意图。如图1b所示，使用者可准备用发射架102发射uav100。使用者可通过将uav100向上倾斜超过例如50度的角度，以解锁uav100的马达，以在起飞模式下启动uav100。uav100在起飞模式下可准备发射。然后，使用者可将uav100放在发射架102上，并准备从发射架102发射uav100。为了使用者安全，在起飞模式下uav100不可以启动uav100的马达来旋转uav100的螺旋桨。在这种情况下，使用者可不必担心uav100的旋转螺旋桨，并且可准备以安全方式从发射架102发射uav100。

或者，使用者可从通信连接其的gcs系统解锁uav100的马达，以在起飞模式下启动uav100。例如，使用者可在gcs上输入指令以准备起飞。gcs可将起飞信号发送到uav100，以在起飞模式下启动uav100。

在一些具体实施例中，使用者也可通过遥控器从gcs系统解锁uav100的马达。例如，使用者可将指令输入遥控器，并且遥控器可将起飞信号发送到uav100，以在起飞模式下启动uav100。在uav100进入起飞模式之后，uav100可从发射架102发射。为了使用者安全，在起飞模式下uav100不可以启动uav100的马达来旋转uav100的螺旋桨。在这种情况下，使用者可不必担心uav100的旋转螺旋桨，并且可准备以安全方式从发射架102发射uav100。

图2a为根据本发明的一些具体实施例用于手掷发射uav100的示例方法的示意图。例如，使用者200可在解锁uav100的马达之后手持发射uav100。使用者200可将uav100往上掷向空中来发射uav100。

图2b为根据本发明的一些具体实施例用于从发射架102发射uav100的示例方法的示意图。例如，使用者200可在解锁uav100的马达之后通过发射架102发射uav100。使用者200可将uav100置放在发射架102上，并将uav100发射到空中，如图2b所示。

图3为根据本发明的一些具体实施例的示例uav100和示例gcs600及用于控制uav100的示例遥控器700的示意图。在uav100成功起飞之后，使用者200可通过gcs600或遥控器700来控制uav100。gcs600可在台式计算机、膝上型计算机、平板、或智能手机上运行。使用者200可在gcs600上输入指令，以控制或设定uav100上的参数。在接收到指令之后，gcs600可通过通信单元650发送信号给uav100。

使用者200可使用遥控器700手动控制uav100。例如，使用者200可在遥控器700上输入指令，以控制或设定uav100上的参数。在接收到指令之后，控制器700可通过通信单元发送信号给uav100。

图4为根据本发明的一些具体实施例的示例uav100的示意图。uav100包括机体110、一对机翼171和172、一对副翼173和174、整合单元120、负载140、降落伞160、马达150和螺旋桨130。负载140可以是相机、测光与测距(lidar，lightdetectionandranging)传感器、即时数字高度模型(dem，digitalelevationmodel)传感器、后制dsm的传感器、或热成像传感器。

图5为示例整合单元120的示意图。如图5所示，根据本发明的一些具体实施例，整合单元120包括用于控制uav100的飞行控制计算机(fcc，flightcontrolcomputer)122、姿态和航向参考系统(ahrs，attitudeandheadingreferencesystem)124、通信单元125、和天线126。ahrs124包括传感器123。

fcc122可包括处理器和存储器储存指令。fcc122可被配置为控制uav100的飞行方向。例如，fcc122可被配置为控制马达150来让uav100加速或减速。fcc122也可被配置为控制副翼173和174，以使uav100俯仰、滚转、或偏航。

ahrs124可包括在三轴上的传感器，这些传感器为uav100提供姿态信息，包括滚转、俯仰、和偏航。如图5所示，ahrs124的传感器123可包括一个或多个传感器，以提供姿态信息给uav100。这些传感器也可称为磁性、角速率、和重力(marg，magnetic,angularrate,andgravity)传感器，并且可包括固态或微机电系统(mems，microelectromechanicalsystems)陀螺仪、加速度计和磁力计。ahrs124可包括用于提供姿态与航向信息的机上处理系统。在一些具体实施例中，ahrs124可提供uav100的姿态判定，并且也可形成uav100的惯性导航系统的部分。

通信单元125可包括数据机，其用于通过天线126收发射频信号，并且与gcs600或遥控器700通信。

图6为根据本发明的一些具体实施例的示例gcs600的方框图。gcs600包括存储器610、处理器620、储存装置630、i/o接口640、通信单元650和天线660。这些用于地面控制uav100的gcs600中的单元的一个或多个可包括在内。这些单元可被配置为在这些单元之间彼此传输数据并且传送或接收指令。

处理器620包括任何适当类型的通用或专用微处理器、数字信号处理器或微控制器。处理器620可为计算机内的处理器之一。存储器610和储存设备630可包括提供来储存处理器620可能需要操作的任何类型信息的任何适当类型大容量储存设备。存储器610和储存设备630可为挥发性或非挥发性、磁性、半导体、磁带、光学、可移动、不可移动或其他类型的储存装置或有形的(例如非暂态)计算机可读取介质，包括但不限于：只读存储器(rom，read-onlymemory)、快闪存储器、动态随机存取存储器(ram，random-accessmemory)、和静态ram。存储器610和/或储存设备630可被配置为储存一个或多个程序，以供处理器620执行来控制uav100，如本说明书所公开的。

存储器610和/或储存设备630以进一步被配置为储存处理器620所使用的信息与数据。例如，存储器610和/或储存设备630可被配置为储存归航点、降落点、先前路线、先前任务、照片、及有关照片的位置信息。

i/o接口640可被配置为促进gcs600与其他设备之间的通信，例如i/o接口640可接收来自其他设备(例如计算机)的信号，包括gcs600的系统组态。i/o接口640也可输出飞行路线的数据及照片。

通信单元650可包括一个或多个蜂窝通信模块，包括例如ieee802.11、第五代(5g)无线电系统、长期演进技术(lte，long-termevolution)、高速封包存取(hspa，highspeedpacketaccess)、宽带码分多址存取(wcdma，widebandcode-divisionmultipleaccess)和/或全球移动通信系统(gsm，globalsystemformobile)通信模块。gcs600可通过通信单元650和天线660与uav100通信。通信单元650也可包括全球定位系统(gps，globalpositioningsystem)接收器。gcs600可通过通信单元650的gps接收器接收定位信息。

图7为根据本发明的一些具体实施例用于发射uav100的示例方法700的示意图。方法700可由例如uav100的fcc122来执行。fcc122的处理器可被配置为执行指令，以执行方法700，如下所示。方法700包括解锁uav100的马达(步骤720)，感测uav100的加速度(步骤740)，决定uav100的加速度是否等于或大于临界值(步骤750)、及随着uav100的加速度等于或大于临界值的决定，启动uav100的马达(步骤760)。在启动uav100的马达进行发射之后，方法700也可包括稳定uav100的姿态(步骤780)。

步骤720包括解锁uav100的马达。例如，如图1a和图1b所示并在其说明中示出，使用者200可通过在角度上倾斜或从gcs或遥控器发送起飞信号，将uav100的马达解锁，以在起飞模式启动uav100。换句话说，步骤720包括在感测uav100的加速度之前解锁uav100的马达，如步骤740所示。

步骤740包括感测uav100的加速度。例如，使用者200可在将uav100投掷到空中之前解锁uav100的马达。在将uav100投掷到空中之后，ahrs124的传感器123可感测uav100的加速度，并将感测到的uav100的加速度发送到fcc122。

步骤750包括决定uav100的加速度是否等于或大于临界值。例如，fcc122可被配置为从ahrs124接收感测到的uav100的加速度，并决定接收到的uav100加速度是否等于或大于临界值，例如两、三或四倍重力加速度(g)。例如，当将临界值设定为两倍重力加速度(即2g)并且fcc122从ahrs124接收到uav100的三倍重力加速度(即3g)时，fcc122可被配置为决定uav100的最大加速度大于该临界值。

再举一例，当将临界值设定为两倍重力加速度(即2g)并且fcc122从ahrs124接收到uav100的一倍重力加速度(即1g)时，fcc122可被配置为决定uav100的加速度不等于或大于该临界值。

步骤760包括随着uav100的加速度等于或大于该临界值的决定，启动uav100的马达150。例如，当fcc122决定uav100的加速度大于该临界值时，fcc122可被配置为启动uav100的马达150以旋转螺旋桨130。旋转螺旋桨130可产生推力让uav100飞翔。

在一些具体实施例中，fcc122可被配置为启动uav100的马达150，以全推力旋转螺旋桨130。例如，当已发射uav100时，fcc122可被配置为启动uav100的马达150，以全推力旋转螺旋桨130。再举一例，当已发射uav100并且fcc122接收接近该临界值的重力加速度时，fcc122可被配置为启动uav100的马达150，以全推力旋转螺旋桨130。

步骤780包括在启动用于发射uav100的马达150之后，稳定uav100的姿态。例如，fcc122可被配置为在启动用于发射uav100的马达150之后，稳定uav100的姿态。fcc122可被配置为将uav100的仰角控制在例如40度的角度上，以爬升到天空中较高的位置。fcc122可被配置为通过调节uav100的两个副翼173和174，以控制uav100的仰角。在一些具体实施例中，fcc122可被配置为通过调整uav100的两副翼173和174，以稳定uav100的姿态。

本发明也针对用于发射uav的系统。例如，该系统可包括fcc122、ahrs124或内含fcc122、ahrs124、通信单元125和天线126的整合单元120。ahrs124的传感器123可被配置为感测uav的加速度。该系统也可包括存储器储存指令。例如，fcc122的存储器可被配置为储存用于发射方法700的指令。该系统可还包括处理器，其被配置为执行该等指令以执行下列：决定该uav的加速度是否等于或大于临界值；及随着该uav的加速度等于或大于该临界值的决定，启动该uav的马达。例如，系统的fcc122可被配置为执行指令来决定uav100的加速度是否等于或大于临界值；及随着uav100的加速度等于或大于临界值的决定，启动uav100的马达。在一些具体实施例中，系统可被配置为执行方法700的一个或多个步骤，如图7所示并且在其说明中示出。

本发明的另一实施方式是针对一种非暂时性计算机可读介质，该介质储存可由设备的一个或多个处理器执行，使该设备执行用于发射uav的方法的指令集，如上所述。该计算机可读取介质可包括挥发性或非挥发性、磁性、半导体、磁带、光学、可移除、不可移除或其他种计算机可读取介质或计算机可读取储存装置。例如，该计算机可读取介质可为其内储存该等计算机指令的储存装置或存储器模块，如所公开。在某些具体实施例中，该计算机可读取介质可为其内储存该等计算机指令的光盘或随身盘。

图8为根据本发明的一些具体实施例用于uav100的gcs600的示例使用者界面(ui)的示意图。在起飞uav100之前，使用者200可利用单点击“飞行前检查”小图示，以执行飞行前检查，如图8所示。

图9为根据本发明的一些具体实施例用于在起飞uav100之前飞行检查的gcs600的示例使用者界面示意图。例如，在使用者200单点击“飞行前检查”小图示之后，gcs600可提示用于检查降落伞160的状态的飞行前检查ui，如图9所示。gcs600可询问uav100的fcc122有关降落伞160的状态，并且在fcc122感测与报告之后获得降落伞160的状态。在一些具体实施例中，使用者200可遵循ui指令来检查降落伞160的状态。

图10为根据本发明的一些具体实施例用于在起飞uav100之前飞行检查的gcs600的示例使用者界面示意图。例如，在使用者200单点击“飞行前检查”小图示之后，gcs600可提示用于检查负载140(即相机)的状态的飞行前检查ui，如图10所示。gcs600可询问该相机的状态，并且在fcc122感测与报告之后获得该相机的状态。在一些具体实施例中，使用者200可遵循ui指令来检查相机的状态。

图11为根据本发明的一些具体实施例用于在起飞uav100之前飞行检查的gcs600的示例使用者界面示意图。例如，在使用者200单点击“飞行前检查”小图示之后，gcs600可提示用于检查uav100的电池状态的飞行前检查ui，如图11所示。gcs600可询问uav100的电池状态，并且在fcc122感测与报告之后获得uav100的电池状态。在一些具体实施例中，使用者200可遵循ui指令来检查uav100的电池状态。

图12为根据本发明的一些具体实施例用于在起飞uav100之前飞行检查的gcs600的示例使用者界面示意图。例如，在使用者200单点击“飞行前检查”小图示之后，gcs600可提示用于检查uav100的结构状态的飞行前检查ui，如图12所示。gcs600可询问uav100的结构状态，并且在fcc122感测与报告之后获得uav100的结构状态。在一些具体实施例中，使用者200可遵循ui指令来检查uav100的结构状态。

图13为根据本发明的一些具体实施例用于在起飞uav之前飞行检查的gcs600的示例使用者界面示意图。例如，在使用者200单点击“飞行前检查”小图示之后，gcs600可提示用于检查uav100的副翼172和174状态的飞行前检查ui，如图13所示。gcs600可询问uav100的副翼172和174状态，并且在fcc122感测与报告之后获得uav100的副翼172和174状态。在一些具体实施例中，使用者200可遵循ui指令来检查uav100的副翼172和174状态。

图14为根据本发明的一些具体实施例用于在起飞uav之前飞行检查的gcs600的示例使用者界面示意图。例如，在使用者200单点击“飞行前检查”小图示之后，gcs600可提示用于显示uav100的状态的飞行前检查ui，如图14所示。gcs600可显示数据链路是否可运行、传感器是否可运行、uav100的电压是否处于合理电压、uav100上的记录器是否可运行、uav100上的gps接收器是否可运行、gcs600是否可运行，及是否已通过一组光点小图示1400设置归航点。使用者200可在起飞之前以迅速并且轻松的方式，了解uav100这些组件的状态。当所有光点小图示1400都亮起，则可准备起飞uav100。

图15为根据本发明的一些具体实施例用于设定飞行任务的gcs600的示例使用者界面示意图。例如，使用者200可通过单点击“路线”小图示以准备选择路线点，以选择设定uav100的路线，如图15所示。使用者200可检视ui上的地图显示，并双点击一个或多个点以设定路线。使用者200也可单点击“归航点”小图示，以准备选择归航点，如图15所示。使用者200可检视ui上的地图显示，并双点击一点以设定uav100的归航点。使用者200也可单点击“降落点”小图示，以准备选择降落点，如图15所示。使用者200可检视ui上的地图显示，并双点击一点以设置uav100的降落点，如图15所示。

如图15所示，gcs600的ui也可在右上角显示uav100的姿态。在一些具体实施例中，gcs600的ui也可在右侧显示uav100的状态。例如，gcs600的ui可将uav100的状态显示为以下模式之一：姿态模式、归航模式、着陆降落伞模式、降落自动模式、全自动模式、不继续导航模式、导航继续模式、空拍继续模式、fcc无模式、及fcc设定模式。在一些具体实施例中，gcs600的ui也可在将gcs600的状态显示为上列模式之一。

在一些具体实施例中，gcs600的ui也可在右下角上显示uav100与gcs100的连线状态。例如，类似于图14所示的光点小图示1400，gcs600的ui可在右下角利用光点小图示显示uav100的连线状态。

图16为根据本发明的一些具体实施例用于设定飞行任务的gcs600的示例使用者界面示意图。例如，使用者200可通过单点击“区域”小图示准备选择当成飞行任务的区域，以选择设定uav100的区域，如图16所示。使用者200可检视ui上的地图显示，并双点击一个或多个点以设定区域。使用者200也可单点击“归航点”小图示，以准备选择归航点，如图16所示。使用者200可检视ui上的地图显示，并双点击一点以设定uav100的归航点。使用者200也可单点击“降落点”小图示，以准备选择降落点，如图16所示。使用者200可检视ui上的地图显示，并双点击一点以设置uav100的降落点，如图16所示。

图17为根据本发明的一些具体实施例用于手掷发射uav100的gcs600的示例使用者界面示意图。在使用者200于gcs600上规划飞行任务之后，gcs600可显示ui以引导使用者200解锁uav100，并准备用手发射uav100。

图18为根据本发明的一些具体实施例用于从发射架102发射uav100之前的gcs600的示例使用者界面示意图。在使用者200于gcs600上规划飞行任务之后，gcs600可显示ui以引导使用者200将uav100放到发射架102上，并准备从发射架102发射uav100。gcs600的ui也可提示单点击“软启动”以在起飞模式下启动uav100。

图19为根据本发明的一些具体实施例在共用模式下gcs600的示例使用者界面示意图。在使用者200发射uav100之后，gcs600可显示ui以引导使用者200将uav100放到发射架102上，并准备从发射架102发射uav100。gcs600的ui也可提示单点击“软启动”以在起飞模式下启动uav100。

图20为根据本发明的一些具体实施例用于在飞行期间控制uav100的gcs600的示例使用者界面示意图。在uav100飞行期间，gcs600可显示ui让使用者设定“通信”、“参数”和“指令”，如图20所示。

图21为根据本发明的一些具体实施例用于定位uav100的gcs600的示例使用者界面示意图。例如图21所示，gcs600可显示uav100此时位于归航点上。

图22为根据本发明的一些具体实施例用于取得uav100飞行路线的gcs600的示例使用者界面示意图。在uav100完成飞行任务之后，gcs600可在飞行任务期间取得飞行路线，并且可允许使用者200选择特定时间找出uav100在地图上的位置，如图22所示。

图23为根据本发明的一些具体实施例用于飞行后处理的gcs的示例使用者界面示意图。在uav100完成飞行任务之后，gcs600可显示图8所示的ui，并允许使用者200选择飞行任务的后处理。一旦使用者200单点击图8中的“后处理”小图示，gcs600就会显示ui，显示所拍的照片及相关定位和姿态信息。

将明白，本发明并不受限于以上已描述并且在附图中示出的确切构造，并且在不背离本发明范围的情况下可进行各种修改和改变。本申请的范围旨在应仅受限于文后的权利要求书的范围。