可用手语操控的无人机飞行控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可用手语操控的无人机飞行控制系统，包括：肌电测量及反馈子系统，其通过串口与计算终端双向通信连接；姿态测量子系统，其通过串口与计算终端双向通信连接；电台，其通过串口与计算终端双向通信连接；无人机飞行控制系统，其通过无线电与所述电台双向通信连接。本发明专利技术还公开了一种可用手语操控的无人机飞行控制方法。本发明专利技术的有益效果为：可对操控者的手势进行准确的识别判断，可靠性高，实现对无人机控制系统的精确控制，并能实时对操控者反馈飞行状态，实现操控者与无人机之间良好的交互。

【技术实现步骤摘要】
可用手语操控的无人机飞行控制系统及控制方法
本专利技术涉及智能控制
，具体而言，涉及一种可用手语操控的无人机飞行控制系统及控制方法。
技术介绍
手势识别技术是新一代自然人机交互的一项关键技术，相对于传统的鼠标，键盘等接触式的操作方式，手势具有自然直观、容易理解、操作简单、体验性好等优点，更加符合人类日常交流习惯，手势识别已经成为人机交互方案的研究热点。手势作为一门自然、方便的语言，在情感上和实用性上都非常适合用于人机交互。无人机是目前智能控制领域研究的热点，具有成本低廉、可垂直起降、易于操控等优点。将操控者与无人机之间结合应用，具有良好的应用前景。现有的手势交互中，无法将操作者脑电信号和操作者肌电信号进行适当的融合处理，对手势的识别可靠性不高，容易存在误触发。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可用手语操控的无人机飞行控制系统及控制方法，可对操控者的手势进行准确的识别判断，可靠性高，实现对无人机控制系统的精确控制，并能实时对操控者反馈飞行状态，实现操控者与无人机之间良好的交互。本专利技术提供了一种可用手语操控的无人机飞行控制系统，包括：肌电测量及反馈子系统，其通过串口与计算终端双向通信连接，所述肌电测量及反馈子系统用于采集操控者的肌电信号，将模数转换后的肌电信号输出至所述计算终端进行融合处理，并接收来自所述计算终端的反馈指令，根据该反馈指令控制用于向操控者触控反馈的震动马达的震动频率；姿态测量子系统，其通过串口与计算终端双向通信连接，所述姿态测量子系统用于采集操控者的上臂和前臂运动传感信号，并将上臂和前臂运动传感信号输出至所述计算终端进行融合处理；计算终端，其用于对肌电信号进行处理和运算，获取操作者的手部运动状态信息；所述计算终端对上臂和前臂运动传感信号进行处理及运算，获取操作者的上臂和前臂运动状态信息；所述计算终端对手部运动状态信息及上臂和前臂运动状态信息进行融合处理，获取操控者的手势信息，实现对操控者手势的识别，并将手势信息转化成对无人机飞行控制系统的控制指令；所述计算终端通过电台将控制指令下发至所述无人机飞行控制系统，实现对所述无人机飞行控制系统的实时控制；所述计算终端接收来自所述无人机飞行控制系统的状态信息，并根据状态信息下发反馈指令至所述肌电测量及反馈子系统；电台，其通过串口与计算终端双向通信连接，所述电台用于接收所述计算终端输出的控制指令，并将控制指令传输至无人机飞行控制系统；无人机飞行控制系统，其通过无线电与所述电台双向通信连接，所述无人机飞行控制系统用于接收控制指令，并根据控制指令进行相应的飞行动作。作为本专利技术进一步的改进，所述肌电测量及反馈子系统包括佩戴在操控者两只手臂上的若干个肌电电极、用以消除共模干扰的驱动电路、模数转换芯片、微控制单元MCU以及佩戴在操控者腿上的震动马达；若干个肌电电极以环状阵列形式粘贴在操控者左前臂和右前臂上，用于采集操控者的肌电信号；若干个肌电电极和所述驱动电路均与所述模数转换芯片相连；所述模数转换芯片通过SPI接口与所述微控制单元MCU双向通信连接；所述震动马达与所述微控制单元MCU相连；所述微控制单元MCU通过串口与所述计算终端双向通信连接。作为本专利技术进一步的改进，所述姿态测量子系统包括佩戴在操控者两只手臂上的若干个惯性测量单元；所述惯性测量单元包括电源模块、三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁强计，所述电源模块为所述惯性测量单元提供电源，所述三轴加速度计、所述三轴陀螺仪、所述三轴磁强计分别用于采集操控者左手臂或右手臂的运动时的加速度、角速度和磁场强度。作为本专利技术进一步的改进，所述无人机飞行控制系统包括传感器采集模块、参数记录仪模块、数传数据链模块、自驾CPU模块、主控CPU模块和舵机；所述传感器采集模块通过SPI总线与所述自驾CPU模块相连，所述数传数据链模块和所述参数记录仪模块均通过RS232与所述自驾CPU模块相连，所述自驾CPU模块通过CAN总线与所述主控CPU模块相连，所述主控CPU模块与所述舵机相连；所述传感器采集模块采集气压高度计、机内IMU、磁力计以及GPS的数据，并将这些传感器数据输出给所述自驾CPU模块；所述参数记录仪模块实时记录飞机飞行过程中的传感器数据以及组合导航算法输出的各种控制量；所述数传数据链模块与所述电台相连，通过电台与所述计算终端进行数据通信；所述自驾CPU模块根据所述计算终端输出的控制指令及其对应的飞行动作，运算飞行控制算法及组合导航算法，并下发飞行指令即各种飞行控制量至所述主控CPU模块；所述主控CPU模块接收所述自驾CPU模块的飞行指令，并将相应的飞行控制量输出给舵机，所述舵机根据这些飞行控制量控制飞机进行相应的飞行。作为本专利技术进一步的改进，所述无人机飞行控制系统还包括：温湿度传感器，其与所述主控CPU模块相连，用于采集飞机飞行过程中的温湿度；转速传感器，其与所述主控CPU模块相连，用于采集飞机的转速；油量传感器，其与所述主控CPU模块相连，用于采集飞机飞行过程中的剩余油量；激光云粒子传感器，其与所述主控CPU模块相连，用于探测飞机飞行过程中的微米云粒子的谱分布；焰条点火控制器，其与所述主控CPU模块相连，用于对飞机搭载的焰条进行点火；安全应急系统，其与所述主控CPU模块相连，用于对飞机实施安全应急措施；视觉传感器，其与所述主控CPU模块相连，用于采集飞机飞行过程中的图像数据，并通过图传数据链模块传输至所述计算终端；机翼前沿除冰装置，其与所述主控CPU模块相连，用于对飞机的机翼进行除冰。作为本专利技术进一步的改进，还包括：脑电测量系统，其与所述计算终端双向通信连接，所述脑电测量系统用于采集操控者的脑电信号，并将采集到的脑电信号进行处理分类后输出至所述计算终端进行融合处理。作为本专利技术进一步的改进，所述脑电测量系统由分别粘贴在操作者脑部的右耳垂A2区域、右前额Fp2区域和右头顶中央C4区域的A2干电极、Fp2干电极、C4干电极及脑电检测与处理芯片组成，所述A2干电极、所述Fp2干电极和所述C4干电极的一端均与所述脑电检测与处理芯片的输入端相连，所述脑电检测与处理芯片的输出端与所述计算终端相连；所述A2干电极、所述Fp2干电极和所述C4干电极分别采集A2区域脑电信号、Fp2区域脑电信号和C4区域脑电信号；所述脑电检测与处理芯片对采集到的A2区域脑电信号、Fp2区域脑电信号和C4区域脑电信号进行处理分类，获取操作者的大脑思维信息。本专利技术还提供了一种可用手语操控的无人机飞行控制方法，包括：步骤1，根据飞机的控制模态，操控者进行多组手势动作，分别记录手势动作和控制指令，将这些手势动作和控制指令转换为对应的飞行映射关系，并存储在计算终端中；同时，根据飞机飞行过程中的状态信息，将这些状态信息和震动马达的震动频率转换为对应的反馈映射关系，并存储在计算终端中；步骤2，采集佩戴在操控者左前臂和右前臂上的肌电电极的肌电信号，所述计算终端对肌电信号进行处理和运算，获取操作者的手部运动状态信息；步骤3，采集佩戴在操控者左上臂、左前臂、右上臂和右前臂的惯性测量单元的运动传感信号，所述计算终端对运动传感信号进行处理及运算，获取操作者的左上臂、左前臂、右上臂和右前臂运动状态信息；步骤4，所述计算终端对手部运动状态信息及上臂和前臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可用手语操控的无人机飞行控制系统，其特征在于，包括：肌电测量及反馈子系统，其通过串口与计算终端双向通信连接，所述肌电测量及反馈子系统用于采集操控者的肌电信号，将模数转换后的肌电信号输出至所述计算终端进行融合处理，并接收来自所述计算终端的反馈指令，根据该反馈指令控制用于向操控者触控反馈的震动马达的震动频率；姿态测量子系统，其通过串口与计算终端双向通信连接，所述姿态测量子系统用于采集操控者的上臂和前臂运动传感信号，并将上臂和前臂运动传感信号输出至所述计算终端进行融合处理；计算终端，其用于对肌电信号进行处理和运算，获取操作者的手部运动状态信息；所述计算终端对上臂和前臂运动传感信号进行处理及运算，获取操作者的上臂和前臂运动状态信息；所述计算终端对手部运动状态信息及上臂和前臂运动状态信息进行融合处理，获取操控者的手势信息，实现对操控者手势的识别，并将手势信息转化成对无人机飞行控制系统的控制指令；所述计算终端通过电台将控制指令下发至所述无人机飞行控制系统，实现对所述无人机飞行控制系统的实时控制；所述计算终端接收来自所述无人机飞行控制系统的状态信息，并根据状态信息下发反馈指令至所述肌电测量及反馈子系统；电台，其通过串口与计算终端双向通信连接，所述电台用于接收所述计算终端输出的控制指令，并将控制指令传输至无人机飞行控制系统；无人机飞行控制系统，其通过无线电与所述电台双向通信连接，所述无人机飞行控制系统用于接收控制指令，并根据控制指令进行相应的飞行动作。...

【技术特征摘要】
1.一种可用手语操控的无人机飞行控制系统，其特征在于，包括：肌电测量及反馈子系统，其通过串口与计算终端双向通信连接，所述肌电测量及反馈子系统用于采集操控者的肌电信号，将模数转换后的肌电信号输出至所述计算终端进行融合处理，并接收来自所述计算终端的反馈指令，根据该反馈指令控制用于向操控者触控反馈的震动马达的震动频率；姿态测量子系统，其通过串口与计算终端双向通信连接，所述姿态测量子系统用于采集操控者的上臂和前臂运动传感信号，并将上臂和前臂运动传感信号输出至所述计算终端进行融合处理；计算终端，其用于对肌电信号进行处理和运算，获取操作者的手部运动状态信息；所述计算终端对上臂和前臂运动传感信号进行处理及运算，获取操作者的上臂和前臂运动状态信息；所述计算终端对手部运动状态信息及上臂和前臂运动状态信息进行融合处理，获取操控者的手势信息，实现对操控者手势的识别，并将手势信息转化成对无人机飞行控制系统的控制指令；所述计算终端通过电台将控制指令下发至所述无人机飞行控制系统，实现对所述无人机飞行控制系统的实时控制；所述计算终端接收来自所述无人机飞行控制系统的状态信息，并根据状态信息下发反馈指令至所述肌电测量及反馈子系统；电台，其通过串口与计算终端双向通信连接，所述电台用于接收所述计算终端输出的控制指令，并将控制指令传输至无人机飞行控制系统；无人机飞行控制系统，其通过无线电与所述电台双向通信连接，所述无人机飞行控制系统用于接收控制指令，并根据控制指令进行相应的飞行动作。2.根据权利要求1所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述肌电测量及反馈子系统包括佩戴在操控者两只手臂上的若干个肌电电极、用以消除共模干扰的驱动电路、模数转换芯片、微控制单元MCU以及佩戴在操控者腿上的震动马达；若干个肌电电极以环状阵列形式粘贴在操控者左前臂和右前臂上，用于采集操控者的肌电信号；若干个肌电电极和所述驱动电路均与所述模数转换芯片相连；所述模数转换芯片通过SPI接口与所述微控制单元MCU双向通信连接；所述震动马达与所述微控制单元MCU相连；所述微控制单元MCU通过串口与所述计算终端双向通信连接。3.根据权利要求1所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述姿态测量子系统包括佩戴在操控者两只手臂上的若干个惯性测量单元；所述惯性测量单元包括电源模块、三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁强计，所述电源模块为所述惯性测量单元提供电源，所述三轴加速度计、所述三轴陀螺仪、所述三轴磁强计分别用于采集操控者左手臂或右手臂的运动时的加速度、角速度和磁场强度。4.根据权利要求1所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述无人机飞行控制系统包括传感器采集模块、参数记录仪模块、数传数据链模块、自驾CPU模块、主控CPU模块和舵机；所述传感器采集模块通过SPI总线与所述自驾CPU模块相连，所述数传数据链模块和所述参数记录仪模块均通过RS232与所述自驾CPU模块相连，所述自驾CPU模块通过CAN总线与所述主控CPU模块相连，所述主控CPU模块与所述舵机相连；所述传感器采集模块采集气压高度计、机内IMU、磁力计以及GPS的数据，并将这些传感器数据输出给所述自驾CPU模块；所述参数记录仪模块实时记录飞机飞行过程中的传感器数据以及组合导航算法输出的各种控制量；所述数传数据链模块与所述电台相连，通过电台与所述计算终端进行数据通信；所述自驾CPU模块根据所述计算终端输出的控制指令及其对应的飞行动作，运算飞行控制算法及组合导航算法，并下发飞行指令即各种飞行控制量至所述主控CPU模块；所述主控CPU模块接收所述自驾CPU模块的飞行指令，并将相应的飞行控制量输出给舵机，所述舵机根据这些飞行控制量控制飞机进行相应的飞行。5.根据权利要求4所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述无人机飞行控制系统还包括：温湿度传感器，其与所述主控CPU模块相连，用于采集飞机飞行过程中的温湿度；转速传感器，其与所述主...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小川，刘培志，付成龙，胡雄文，吴泽，宋刚，
申请(专利权)人：中国兵器工业计算机应用技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11