无人机的触摸控制制造技术

无人机的触摸控制。本发明专利技术涉及一种计算机实现的UAV控制方法，该方法在目标选择模式下包括以下步骤：在触敏显示器上显示UAV的环境的3D视图；将可移动的目标指示符号叠加到所述环境的3D视图，其中，所述目标指示符号能够通过触摸输入在所述3D视图中移动；在移动所述目标指示符号的同时，连续地确定所述目标指示符号在3D视图中的位置，并动态地改变所述目标指示符号的外观，使得产生这样的效果：所述目标指示符号被显示为处于与位于所述目标指示符号下方的面的取向匹配的取向，其中，相应面的取向是从存储的3D数据或者从3D视图得出的；以及基于所述目标指示符号的位置来选择目标。及基于所述目标指示符号的位置来选择目标。及基于所述目标指示符号的位置来选择目标。

【技术实现步骤摘要】
无人机的触摸控制


[0001]本公开涉及用于对无人机(UAV)进行触摸控制的计算机实现的方法。

技术介绍

[0002]UAV(特别是旋翼无人机类型的UAV)已经大量涌入消费者和服务市场，并且正在发展以管理
和非
中的各种各样的任务。典型任务涉及例如记录电影场景、货运、建筑物/技术设施的检查、对物理环境进行勘测/数字化等。UAV的功能正在迅速增加，而可管理的任务的复杂性也在迅速增加。UAV在消费者市场上成功的关键因素在于其远程可控性，该远程可控性必须对于几乎任何人可行。特别地，随着UAV必须执行的任务的复杂性的增加，提供直观、简单和可靠的可控性可能是具有挑战性的。远程控制UAV通常是基于使用控制系统、环境传感器系统和运动生成系统的，其中，这些系统至少在通信上是互连的。控制系统至少控制UAV的推进单元。环境传感器系统通常布置在UAV上，并感测飞行中的UAV的环境。感测通常涉及检测UAV的环境中的障碍物以避免碰撞。运动生成系统基于用户输入和环境传感器系统的感测信号来生成控制命令，其中，这些控制命令被控制系统接收。通常通过图形用户界面(GUI)接收用户输入，其中，GUI呈现可由用户触发的高级控制命令。触发高级控制命令通常会导致控制系统执行众多复杂的控制命令，最终引导UAV的移动。为了呈现具有直观的顶层控制命令的易于掌握的GUI，GUI通常从UAV的由机载摄像头在实时流中生成的视角示出UAV的物理环境的三维视图(3D视图)，例如三维似的表示。GUI然后例如在计算设备的屏幕的二维显示平面上显示UAV的物理环境的3D视图。由此，由UAV的摄像头生成的简单图像代表了物理环境的3D视图——因为它提供了立体图并由此包括深度信息——例如环境的3D模型，其包括具有三维坐标信息的环境的模型点。计算设备可以是例如平板计算机、移动设备/电话等。

技术实现思路

[0003]UAV通常执行这样的任务：在这些任务中，UAV与其环境中的物理对象专门进行交互，这些物理对象可以是被密集地建造和居住的。因此，UAV需要是可以可靠且直观地远程控制的，以便有效地执行其任务并避免与障碍物碰撞和人身事故。需要允许基于显示UAV的物理环境的3D视图来可靠且直观地远程控制UAV的方法。
[0004]本专利技术的目的是提供这种UAV控制方法。
[0005]本文介绍了一种用于使UAV在其三维(3D)物理环境中更可靠且更直观地远程可控的计算机实现的UAV控制方法。该方法对于控制这样的UAV而言显得特别重要：这些UAV依赖与其物理环境中的物理对象的交互来完成其指定任务。
[0006]典型的UAV可以在地面上方的3D空间中沿着多个轴线移动。这些轴线通常是通过控制UAV的推进单元和UAV的倾斜度来定义的。根据UAV的类型，可以通过控制推进单元来直接控制倾斜度。然后，可通过仅控制推进单元来控制UAV的移动所沿的轴线。使UAV沿着轴线移动是一项复杂的操作，由于移动是从远程位置远程控制的，这一事实使操作变得更加复
杂。因此，远程控制UAV已经简化到这样的水平：用户可以将航路点或目标指示给UAV。然后，UAV自主飞行到所指示的航路点或目标。由此，运动生成系统基于UAV的实际位置和所指示的航路点或目标来生成控制命令。控制命令被UAV的控制系统接收，基于控制命令，UAV的移动被触发。在飞行中，运动生成系统基于从UAV的环境传感器系统接收到的输入，利用控制命令来持续地更新控制系统。
[0007]基于指示UAV可自主移动到的目标或航路点来对UAV进行导航是一种直观的原理，并且通常应用于远程控制UAV中。由此，向UAV指示目标或航路点是用户要采取的关键动作之一。为了使这种UAV导航直观、可靠和简单，向UAV指示航路点或目标必须直观、可靠和简单。
[0008]本文公开了一种允许用户基于使目标或航路点可直观、可靠地被选择并且可被指示给UAV来远程控制UAV的计算机实现的UAV控制方法。由此，可以在目标选择模式内在UAV的环境的显示3D视图中选择目标或航路点，其中，3D视图被显示在触敏屏幕上。
[0009]本专利技术涉及一种计算机实现的UAV控制方法，所述方法在目标选择模式下包括以下步骤：
[0010]ο在触敏显示器上显示UAV的环境的3D视图，
[0011]ο将可移动的目标指示符号叠加到所述环境的所述3D视图，所述目标指示符号能够通过触摸输入在所述3D视图中移动，以及
[0012]ο在移动所述目标指示符号的同时
[0013]ο连续地确定所述目标指示符号在所述3D视图中的位置，并且
[0014]ο动态地改变所述目标指示符号的外观，使得产生这样的效果：所述目标指示符号被显示为处于与位于所述目标指示符号下方的面的取向匹配的取向，所述面的取向是从存储的3D数据或者从所述3D视图得出的，以及
[0015]ο基于所述目标指示符号的位置来选择目标。
[0016]该计算机实现的UAV控制方法在由计算设备执行后使UAV的控制成为可能。UAV控制方法的步骤可以有利地在GUI的一般框架内或者换句话说作为GUI的一部分来实现。GUI通常呈现用于接收用户输入的界面，并且是包括控制系统、环境传感器系统和运动生成系统在内的UAV控制设备设置的一部分，其中，这些系统是至少在通信上互连的。这种典型的UAV控制设备设置基于上述原理来起作用。
[0017]根据本专利技术，UAV控制方法所包括的步骤可以在目标选择模式内实现。目标选择模式可以是除了多个其他控制模式之外的可选控制模式。目标选择模式提供专门与目标或航路点的选择有关的功能，并向UAV提供关于所选目标或航路点的信息。
[0018]触敏显示器是诸如移动电话、平板计算机、膝上型计算机等的计算设备的一部分。该计算设备在通信上连接至UAV。该通信连接通常是使得能够实现使用空气/真空作为传输介质的数据传输的无线连接。
[0019]3D视图涉及UAV周围的物理环境的三维似的表示。UAV的位置参照3D视图。由此，3D视图中的对象、目标或航路点的定位或位置可以直接转换成它们在UAV的物理环境中的对应定位或位置。该三维似的表示显示在计算设备屏幕的二维显示平面上。3D视图可以是例如由UAV上的摄像头提供的摄像头图像，或者可以例如基于来自UAV上的摄像头的实时视频流或基于携带UAV周围环境的三维信息的3D点云来生成，该三维信息例如是UAV周围的环境
的点的三维坐标形式的。这具有如下优点：例如GPS或数字地图导航应用中已知的已经很常见的触摸输入(例如触摸手势)可用于与UAV的显示环境进行交互。
[0020]在目标选择模式内，目标指示符号被叠加到UAV的环境的所显示的3D视图。目标指示符号通过其在3D视图中的外观和位置来指示(如以下进一步说明的那样)位于下面的可选目标或航路点。目标指示符号被叠加到3D视图，这意味着它在显示器上被布置成看起来在所显示的3D视图上方。目标指示符号可通过触摸输入在3D视图内移动。触摸输入可以涉及例如这样的触摸手势：通过该触摸手势，用手指触摸目标指示符号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算机实现的UAV控制方法，所述计算机实现的UAV控制方法在目标选择模式下包括以下步骤：在触敏显示器(1)上显示UAV的环境的3D视图(2)；将能够移动的目标指示符号(3)叠加到所述环境的所述3D视图，所述目标指示符号能够通过触摸输入在所述3D视图中移动；在移动所述目标指示符号的同时：连续地确定所述目标指示符号在所述3D视图中的位置；以及动态地改变所述目标指示符号的外观，使得产生所述目标指示符号被显示为处于与位于所述目标指示符号下方的面(4)的取向相匹配的取向的效果，所述面的取向是从所存储的3D数据或者从所述3D视图得出的；以及基于所述目标指示符号的位置来选择目标。2.根据权利要求1所述的计算机实现的UAV控制方法，其中，动态地改变所述目标指示符号的外观的步骤使得所述目标指示符号还基于所述面的纹理来改变其形状和/或颜色。3.根据权利要求1所述的计算机实现的UAV控制方法，所述计算机实现的UAV控制方法包括以下步骤：在所述目标指示符号静态地位于一面的上方的同时，将能够致动的目标确认符号(5)叠加到所述3D视图；在致动所述目标确认符号后：基于所述目标指示符号的位置来选择所述目标；以及指示具有测距模块的所述UAV执行以下操作，其中，所述测距模块具有水平取向的测量视场：飞行到与所述目标具有预定的相对位置关系的目标位置；以及使所述UAV朝向所述目标定向，使得所述测量视场面向所述目标。4.根据权利要求1至3中任一项所述的计算机实现的UAV控制方法，其中，产生所述目标指示符号被显示为处于与位于所述目标指示符号下方的面(4)的取向匹配的取向的效果的步骤是基于以下操作的：将所述目标指示符号投影到所述面上并且显示所述目标指示符号的投影。5.根据权利要求1至4中任一项所述的计算机实现的UAV控制方法，其中，所述目标指示符号(4)是环形符号。6.根据权利要求1至5中任一项所述的计算机实现的UAV控制方法，其中，所述3D数据是从由所述UAV的摄像头在对所述环境进行实时取景时提供的二维图像得出的。7.根据权利要求1至6中任一项所述的计算机实现的UAV控制方法，其中，所述3D数据是基于3D点云的，所述3D点云至少包括所述UAV的环境的对象点的测得的3D坐标。8.根据权利要求7所述的计算机实现的UAV控制方法，其中，所述对象点的所述3D坐标是由所述UAV的所述测距模块测量的。9.根据权利要求3至8中任一项所述的计算机实现的UAV控制方法，其中：基于所述目标指示符号(3)的位置来选择目标是指选择位于所述目标指示符号下方的所述面(4)作为目标，并且所述控制方法还包括以下步骤：
确定沿着所选择的面延伸并与所选择的面相距预定距离的飞行路径；以及进一步指示所述UAV在所述测量视场面向所选择的面的同时沿着所述飞行路径飞行。10.一种计算机实现的UAV控制方法，所述计算机实现的UAV控制方法在UAV操纵模式下包括以下步骤：在触敏显示器(1)上显示UAV的环境的3D视图(2)；显示UAV符号(6)，所述UAV符号(6)在所述3D视图中表示所述UAV及所述UAV在所述环境中的位置和取向；在三个移动模式中的至少两个移动模式下，在所述3D视图中提供所述UAV符号的移动性，第一移动模式，其提供了所述UAV符号(6)在水平面(7)中的受限移动性，第二移动模式，其提供了所述UAV符号(6)沿着垂直于所述水平面(7)的竖轴(8)的受限移动性，以及第三移动模式，其提供了所述UAV符号(6)围绕所述UAV符号的偏航轴(9)的受限移...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：海克斯康地球系统服务公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：