一種可穿戴設(shè)備、無人機(jī)控制裝置和控制實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及人機(jī)交互領(lǐng)域，具體涉及一種可穿戴設(shè)備、無人機(jī)控制裝置和控制實 現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著技術(shù)進(jìn)步，無人機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)得到了快速地發(fā)展。無人 機(jī)是無人駕駛飛行器的統(tǒng)稱，以無線遙控或嵌入式程序控制來代替人工完成各種任務(wù)。其 中，微小型無人機(jī)憑借著其體積小、成本低、使用方便等優(yōu)點，在民用領(lǐng)域得到了越來越廣 泛的應(yīng)用。
[0003] 目前，無人機(jī)控制系統(tǒng)一般由位于機(jī)身上的飛控板，運(yùn)行在個人電腦(Personal Computer，PC)等設(shè)備上的地面控制站(Ground Control System，GCS)，遙控器等組成。其 中，飛控板通過內(nèi)置的加速度計、陀螺儀、地磁傳感器等獲取無人機(jī)的姿態(tài)并控制無人機(jī)的 飛行;運(yùn)行在地面計算機(jī)上的地面控制站相當(dāng)于有人飛行器的駕駛艙，是整個無人機(jī)系統(tǒng) 的指揮中心，地面控制站通過無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與無人機(jī)建立連接，可以實時顯示無人機(jī) 的位置和飛行數(shù)據(jù)以對無人機(jī)飛行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和干預(yù)（如控制無人 機(jī)的飛行模式和參數(shù)，定制飛行任務(wù)等）。另外，為了安全和方便操作，一般還包含有遙控 器，以對無人機(jī)進(jìn)行人工遙控。
[0004] 由上可見，這種通常的無人機(jī)控制方案，至少需要準(zhǔn)備PC和遙控器，攜帶和操作起 來都非常不便，用戶體驗較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種可穿戴設(shè)備、無人機(jī)控制裝置和控制實現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有的 無人機(jī)控制方案存在的攜帶、操作不便，用戶體驗差的問題。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種可穿戴設(shè)備，該可穿戴設(shè)備包括:手勢配置識 別模塊、地面控制站模塊和無線傳輸模塊；
[0007] 手勢配置識別模塊，用于通過傳感器采集得到佩戴者的待識別特征數(shù)據(jù)，識別出 佩戴者當(dāng)前的手勢動作，查找預(yù)先配置并保存的手勢動作與無人機(jī)控制命令間的對應(yīng)關(guān) 系，將該手勢動作對應(yīng)的無人機(jī)控制命令發(fā)送給地面控制站模塊；
[0008] 地面控制站模塊，用于通過與手勢配置識別模塊之間的數(shù)據(jù)接口接收無人機(jī)控制 命令，對無人機(jī)控制命令進(jìn)行編碼并轉(zhuǎn)換為符合無人機(jī)通信協(xié)議的控制報文，將控制報文 發(fā)送給無線傳輸模塊；
[0009] 無線傳輸模塊，用于接收控制報文并將控制報文無線發(fā)送至無人機(jī)以實現(xiàn)根據(jù)控 制報文控制無人機(jī)的飛行狀態(tài)。
[0010] 可選地，手勢配置識別模塊中設(shè)置有默認(rèn)手勢動作，手勢配置識別模塊，建立默認(rèn) 手勢動作與無人機(jī)控制命令間的對應(yīng)關(guān)系后保存;或者，手勢配置識別模塊，識別佩戴者通 過可穿戴設(shè)備的交互界面輸入的自選手勢動作，并建立自選手勢動作與無人機(jī)控制命令間 的對應(yīng)關(guān)系后保存。
[0011] 可選地，手勢配置識別模塊具體通過如下方式建立默認(rèn)手勢動作與無人機(jī)控制命 令間的對應(yīng)關(guān)系：
[0012] 將從上到下方向的畫第一折線的手勢動作和從下到上方向的畫第一折線的手勢 動作分別對應(yīng)于無人機(jī)的降落控制命令和起飛控制命令；
[0013] 將順時針方向的畫矩形的手勢動作和逆時針方向的畫矩形的手勢動作分別對應(yīng) 于無人機(jī)的右轉(zhuǎn)控制命令和左轉(zhuǎn)控制命令；
[0014]將從上到下方向的畫第二折線的手勢動作和從下到上方向的畫第二折線的手勢 動作分別對應(yīng)于無人機(jī)的升高控制命令和降低控制命令；
[0015] 將順時針方向的畫三角形的手勢動作對應(yīng)于無人機(jī)的懸?？刂泼?。
[0016] 可選的，手勢配置識別模塊，具體用于通過三軸加速度傳感器或三軸角速度傳感 器采集得到佩戴者的待識別三軸加速度數(shù)據(jù)序列或三軸角速度數(shù)據(jù)序列；
[0017] 利用主成分分析對三軸加速度數(shù)據(jù)序列或三軸角速度數(shù)據(jù)序列進(jìn)行特征提取，降 低三軸加速度數(shù)據(jù)序列或三軸角速度數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)維數(shù)至一維；
[0018] 將降維后的一維加速度數(shù)據(jù)序列或一維角速度數(shù)據(jù)序列與對應(yīng)的模板特征數(shù)據(jù) 序列進(jìn)行比較，以識別出佩戴者當(dāng)前的手勢動作；
[0019] 其中，模板特征數(shù)據(jù)序列包括加速度模板數(shù)據(jù)序列和角速度模板數(shù)據(jù)序列，且加 速度模板數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)維數(shù)和角速度模板數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)維數(shù)也為一維。
[0020] 可選地，該可穿戴設(shè)備還包括:模式控制模塊，用于接收外部輸入的指令或者檢測 可穿戴設(shè)備當(dāng)前的電量，并在外部輸入的指令指示開啟手勢控制或當(dāng)前的電量滿足開啟手 勢控制的條件時，通知手勢配置識別模塊通過傳感器采集得到佩戴者的待識別特征數(shù)據(jù)。
[0021] 可選地，地面控制站模塊，提供與可穿戴設(shè)備屏幕尺寸和操作系統(tǒng)相適配的用戶 交互界面，并通過用戶交互界面顯示從無線傳輸模塊獲取的無人機(jī)返回的飛行數(shù)據(jù)；以及 接收用戶通過用戶交互界面設(shè)定的飛行任務(wù)、飛行模式、飛行數(shù)據(jù)。
[0022] 可選地，無線傳輸模塊為藍(lán)牙無線傳輸模塊；
[0023] 藍(lán)牙無線傳輸模塊與無人機(jī)的藍(lán)牙通信模塊建立連接，并通過藍(lán)牙通信方式將控 制報文發(fā)送至無人機(jī)；
[0024]或者，藍(lán)牙無線傳輸模塊與可穿戴設(shè)備外置的無線數(shù)據(jù)通信單元建立連接，經(jīng)該 無線數(shù)據(jù)通信單元與無人機(jī)的無線通信模塊通信，以將控制報文發(fā)送至無人機(jī)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種無人機(jī)控制裝置，其特征在于，該無人機(jī)控制裝置 包括:無線通信模塊，命令解析模塊和飛行控制模塊：
[0026] 無線通信模塊，用于與可穿戴設(shè)備進(jìn)行無線通信，接收可穿戴設(shè)備發(fā)送的控制報 文，將控制報文發(fā)送至命令解析模塊；
[0027] 命令解析模塊，用于對接收的控制報文進(jìn)行解析，將解析得到的控制命令發(fā)送至 飛行控制模塊；
[0028] 飛行控制模塊，用于根據(jù)接收到控制命令控制無人機(jī)的飛行狀態(tài)。
[0029] 可選地，飛行控制模塊，具體用于根據(jù)接收的控制命令計算無人機(jī)相應(yīng)飛行控制 參數(shù)的目標(biāo)值，并利用獲取的無人機(jī)相應(yīng)飛行控制參數(shù)的當(dāng)前值，運(yùn)行比例積分微分PID控 制器生成控制信號，以調(diào)整無人機(jī)旋翼的轉(zhuǎn)速進(jìn)而實現(xiàn)對無人機(jī)飛行狀態(tài)的控制。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種可穿戴設(shè)備控制無人機(jī)的實現(xiàn)方法，可穿 戴設(shè)備中設(shè)置有傳感器，該方法包括：
[0031] 通過傳感器采集佩戴者的待識別特征數(shù)據(jù)，識別出佩戴者當(dāng)前的手勢動作；
[0032]利用預(yù)先配置并保存的相應(yīng)手勢動作與無人機(jī)控制命令間的對應(yīng)關(guān)系，找到當(dāng)前 手勢動作對應(yīng)的無人機(jī)控制命令后進(jìn)行編碼并生成符合無人機(jī)通信協(xié)議的控制報文；
[0033] 將生成的控制報文無線發(fā)送至無人機(jī)，以使得無人機(jī)根據(jù)控制報文控制飛行狀 ??τ 〇
[0034] 可選地，該方法還包括:通過如下方式建立相應(yīng)手勢動作與無人機(jī)控制命令間的 對應(yīng)關(guān)系：
[0035]接收佩戴者在可穿戴設(shè)備的交互界面呈現(xiàn)的無人機(jī)控制命令列表中選擇的控制 命令，并建立佩戴者選中的控制命令與相應(yīng)手勢動作間的對應(yīng)關(guān)系;或者，接收佩戴者的解 除指令，解除無人機(jī)的控制命令與相應(yīng)手勢動作間的對應(yīng)關(guān)系；其中，相應(yīng)手勢動作包括： 默認(rèn)手勢動作和自選手勢動作。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種可穿戴設(shè)備控制無人機(jī)的實現(xiàn)方法，該方 法包括：
[0037] 監(jiān)聽可穿戴設(shè)備的連接請求，與可穿戴設(shè)備建立無線通信，接收可穿戴設(shè)備發(fā)送 的控制報文；
[0038] 對控制報文進(jìn)行解析得到無人機(jī)控制命令；
[0039] 根據(jù)無人機(jī)控制命令控制無人機(jī)的飛行狀態(tài)。
[0040] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的這種可穿戴設(shè)備中運(yùn)行有無人機(jī)的地面控制站， 并內(nèi)置傳感器，用戶通過隨身佩戴的可穿戴設(shè)備，執(zhí)行一定的手勢動作就可以對無人機(jī)進(jìn) 行方便直觀的控制，不需要攜帶地面站或遙控器等其它設(shè)備，而且避免了通過其它設(shè)備相 對繁瑣的控制方式。這種基于可穿戴設(shè)備中傳感器的手勢識別方式靈活可靠，不受環(huán)境、光 線的影響，系統(tǒng)實現(xiàn)簡單。另外，可穿戴設(shè)備一般都會長期戴在用戶身上，用戶隨時可以通 過執(zhí)行一定的手勢動作就可發(fā)出不同的無人機(jī)控制命令，可以更便捷、直觀地實現(xiàn)佩戴者 與無人機(jī)之間的交互，與傳統(tǒng)無人機(jī)控制方式相比，大大增強(qiáng)了用戶體驗。
【附圖說明】
[0041] 圖1是本發(fā)明一個實施例的一種可穿戴設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；
[0042] 圖2是本發(fā)明一個實施例的智能手表端的結(jié)構(gòu)框圖；
[0043] 圖3是本發(fā)明一個實施例的手勢識別的流程示意圖