侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的系统及方法

摘要

本发明系有关一种侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的系统及方法，其系感测遥控器之运动向量而产生控制讯号，再经无线传输将控制讯号传至一遥控直昇机上，进而操控遥控直昇机之至少一操纵机构的作动，以控制该遥控直昇机的飞行状态，其中，高度控制模组包含一高度感测器用以感测遥控直昇机目前高度而产生一高度感测讯号，并将高度感测讯号与来自遥控器之高度命令做比较，而可输出一控制操纵机构作动的转速控制讯号，以控制遥控直昇机升降至与高度命令相符合之高度，且方位角感测模组包括有二个分别装设在遥控器及直昇机上的方位角感测器，用以感测遥控直昇机与遥控器间的方位角而产生方位角感测讯号，并经处理该方位角感测讯号后产生方位角控制讯号，以控制使遥控直昇机的航向角与遥控器的指向角维持在一相对角度者。

主权项

一种侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的系统，其系用以产生运动感测讯号，并依据该运动感测讯号而产生控制讯号，再经由一无线传输模组将该控制讯号传至一遥控直昇机上操纵模组，该操纵模组再操控该遥控直昇机之至少一操纵机构的作动，进而控制该遥控直昇机的飞行状态，其包括：一运动感测器，其设在一遥控器上，用以侦测该遥控器之运动向量而产生该运动感测讯号，该运动向量包括可分别相对X轴、Y轴及Z轴位移的第一、第二及第三运动向量，及可分别相对X轴、Y轴及Z轴旋转的第四、第五及第六运动向量；一讯号处理单元，其设在一遥控器上，用以将该运动感测讯号转换为该控制讯号，以遥控该遥控直昇机之飞行，该遥控器更包含一用以储存复数个修正系数的资料库，以供该讯号处理单元将该运动感测讯号乘以与该运动感测讯号对应之该修正系数后转换为该控制讯号；一控制器，其设在该遥控直昇机上；一设在该遥控直昇机上的飞行协同控制手段，该飞行协同控制手段用以控制该操纵机构的作动，使该遥控直昇机呈现稳定的飞行状态，使该遥控器未对该遥控直昇机施控时，该遥控直昇机仍保持稳定飞行状态；该飞行协同控制手段包括一位置控制模组，其包含一用以感测该遥控直昇机位置变化的光学位置感测器，当该运动感测器产生该第一运动向量或该第二运动向量时，该讯号处理单元则将相应之该运动感测讯号转换为位置移动命令的该控制讯号，该控制器比较该光学位置感测器产生的位置讯号与该位置移动命令，该控制器再依据比较结果而输出一用以控制该操纵机构的调整讯号，使该遥控直昇机所处位置达到与该位置移动命令相符合的位置；一高度控制模组，其包含一高度感测器用以感测该遥控直昇机目前高度而产生一高度感测讯号，当该运动感测器产生该第三运动向量或该第四运动向量时，该讯号处理单元则将相应之该运动感测讯号转换为高度命令的该控制讯号，该控制器再将该高度感测讯号与来自该遥控器之该高度命令做比较，而可依据比较结果输出一用以控制该操纵机构作动的转速控制讯号，使该遥控直昇机升或降至与该高度命令相符合之高度；及一方位角感测模组，其包括有二个分别装设在该遥控器及该直昇机上的方位角感测器，用以感测该遥控直昇机与该遥控器彼此间的方位角而分别产生二方位角感测讯号，该讯号处理单元解读其一该方位角感测讯号后产生一机头方向命令的该控制讯号，该控制器将其二该方位角感测讯号与该机头方向命令做比较，并依据比较结果而输出一用以控制该操纵机构的另一转速控制讯号，使机头方位角达到与该机头方向命令相符合的方向，以控制该遥控直昇机的航向角与该遥控器的指向角维持在一相对角度，该方位角感测模组更包含一Z轴感测器，用以提供一Z轴感测讯号至该控制器中，以作为修正该操纵机构转速控制讯号的依据，而可进一步稳定该遥控直昇机的机头方向。如请求项第1项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的系统，其中，该运动感测器系为陀螺仪或加速度计。如请求项第1项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的系统，其中，所侦测之该运动向量为该遥控器之六轴向量。如请求项第1项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的系统，其中，该高度感测器为超音波感测器。如请求项第1项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的系统，其中，该方位角感测器为磁感测器。如请求项第1项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的系统，其中，该操纵机构包括一主旋翼。如请求项第1项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的系统，其中，该控制器系为一PID控制器或模糊控制器。一种侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的方法，其系用以产生运动感测讯号，并依据该运动感测讯号而产生控制讯号，再经由一无线传输模组将该控制讯号传至一遥控直昇机之操纵模组上，再由该操纵模组操控该遥控直昇机之至少一操纵机构的作动，以控制该遥控直昇机的飞行状态，其中，该运动向量包括可分别相对X轴、Y轴及Z轴位移的第一、第二及第三运动向量，及可分别相对X轴、Y轴及Z轴旋转的第四、第五及第六运动向量，其包括：将一运动感测器设在该遥控器上，以侦测该遥控器之运动向量而产生该运动感测讯号，该运动感测讯号包含该运动向量在一第一座标系各座标轴之分量，该控制讯号包含一第二座标系各座标轴之分量，当该讯号处理单元将该控制讯号传送至一飞行协同控制手段后，该飞行协同控制手段依据该控制讯号使该遥控直昇机于该第二座标系各座标轴之分量进行运动；将一讯号处理单元设在一遥控器上，可将该运动感测讯号转换为该控制讯号，以遥控该遥控直昇机之飞行，该遥控器更包含一用以储存复数个修正系数的资料库，以供该讯号处理单元将该运动感测讯号乘以与该运动感测讯号对应之该修正系数后转换为该控制讯号；将一控制器设在该遥控直昇机上；提供一设在该遥控直昇机上的飞行协同控制手段，该飞行协同控制手段用以控制该操纵机构的作动，使该遥控直昇机呈现稳定的飞行状态，使该遥控器未对该直昇机施控时，该遥控直昇机仍保持稳定飞行状态，该飞行协同控制手段包括一位置控制模组，其包含一用以感测该遥控直昇机位置变化的光学位置感测器，当该运动感测器产生该第一运动向量或该第二运动向量时，该讯号处理单元则将相应之该运动感测讯号转换为位置移动命令的该控制讯号，当该控制器接收到该位置移动命令时，则与该光学位置感测器产生的位置讯号做比较，该控制器依据比较结果而输出一用以控制该操纵机构的调整讯号，使该遥控直昇机所处位置达到与该位置移动命令相符合的位置上；以一高度控制模组之一高度感测器感测该遥控直昇机目前高度而产生一高度感测讯号，当该运动感测器产生该第三运动向量或该第四运动向量时，该讯号处理单元则将相应之该运动感测讯号转换为高度命令的该控制讯号，该控制器再将该高度感测讯号与来自该遥控器之该高度命令做比较，而可依据比较结果输出一控制该操纵机构作动的转速控制讯号，使该遥控直昇机升降至与该高度命令相符合之高度；及以一方位角感测模组感测该遥控直昇机与该遥控器彼此间的方位角而产生方位角感测讯号，其中，该方位角感测模组包括有二个分别装设在该遥控器及该遥控直昇机上的方位角感测器，而可分别产生二方位角感测讯号，该讯号处理单元解读其一该方位角感测讯号后产生一机头方向命令的该控制讯号，该控制器则将其二该方位角感测讯号与该机头方向命令做比较，并依据比较结果而输出一用以控制该操纵机构的另一转速控制讯号，使机头方位角达到与该机头方向命令相符以控制该遥控直昇机的航向角与该遥控器的指向角维持在一相对角度，该方位角感测模组更包含一Z轴感测器，用以提供一Z轴感测讯号至该控制器中，以作为修正该操纵机构转速控制讯号的依据，而可进一步稳定该直昇机的机头方向。如请求项第8项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的方法，其中，该运动感测器为陀螺仪或加速度计。如请求项第8项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的方法，其中，所侦测之该运动向量为该遥控器之六轴向量。如请求项第8项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的方法，其中，该高度感测器为超音波感测器。如请求项第8项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的方法，其中，该方位角感测器为磁感测器。如请求项第8项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的方法，其中，该操纵机构包括一主旋翼。如请求项第8项所述之侦测遥控器之运动以控制遥控直昇机飞行的方法，其中，该控制器系为一PID控制器。