本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用該無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航方法。

背景技術(shù)：

無(wú)人駕駛飛機(jī)簡(jiǎn)稱“無(wú)人機(jī)”，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。機(jī)上無(wú)駕駛艙，但安裝有自動(dòng)駕駛儀、程序控制裝置等設(shè)備。地面或母機(jī)遙控站人員通過(guò)雷達(dá)等設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行跟蹤、定位、遙控、遙測(cè)和數(shù)字傳輸?？稍跓o(wú)線電遙控下像普通飛機(jī)一樣起飛或用助推火箭發(fā)射升空，也可由母機(jī)帶到空中投放飛行。目前的無(wú)人機(jī)不僅在軍事領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，而且在人們的日常生活中也起到良好的作用，例如，一種無(wú)人機(jī)可以在展覽館、汽車站、超市、停車場(chǎng)等場(chǎng)所的對(duì)用戶進(jìn)行導(dǎo)覽、導(dǎo)游、導(dǎo)航。但是目前的此類無(wú)人機(jī)顯示屏固定，而且處于飛行狀態(tài)、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，用戶看不清楚甚至無(wú)法看到屏幕上的文字信息，無(wú)人機(jī)不具備調(diào)整顯示屏的功能，十分不便。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

為此本發(fā)明的第一目的在于提供一種無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，其具體技術(shù)方案如下：

一種無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)本體和定位模塊，無(wú)人機(jī)本體包括主控電路、姿態(tài)傳感器、飛行控制模塊、無(wú)線收發(fā)模塊及顯示裝置，其中，所述主控電路對(duì)姿態(tài)傳感器、飛行控制模塊、及顯示裝置進(jìn)行控制；所述飛行控制模塊，用于對(duì)無(wú)人機(jī)本體進(jìn)行飛行控制；所述顯示裝置，用于顯示導(dǎo)航信息；所述姿態(tài)傳感器，用于檢測(cè)無(wú)人機(jī)本體的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角速度，所述主控電路根據(jù)姿態(tài)傳感器獲得的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角速度調(diào)整所述顯示屏的顯示信息，使所述顯示信息保持穩(wěn)定可視狀態(tài)；定位模塊，其用于識(shí)別用戶，并監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)與用戶的相對(duì)位置，將該相對(duì)位置數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊傳送給所述主控電路或后臺(tái)主機(jī)，主控電路或后臺(tái)主機(jī)根據(jù)該相對(duì)位置數(shù)據(jù)控制無(wú)人機(jī)與用戶的距離。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，當(dāng)姿態(tài)傳感器檢測(cè)到無(wú)人機(jī)本體與用戶相對(duì)靜止時(shí)，所述主控電路控制所述顯示裝置面向用戶的一面顯示信息；當(dāng)姿態(tài)傳感器檢測(cè)到無(wú)人機(jī)本體相對(duì)于水平面?zhèn)葍A時(shí)，所述主控電路根據(jù)側(cè)傾的角度反向糾正顯示內(nèi)容，使顯示內(nèi)容保持水平狀態(tài)；當(dāng)姿態(tài)傳感器檢測(cè)到無(wú)人機(jī)本體處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，所述主控電路根據(jù)旋轉(zhuǎn)的角速度糾正顯示內(nèi)容，使顯示內(nèi)容始終朝向用戶顯示；當(dāng)姿態(tài)傳感器檢測(cè)到無(wú)人機(jī)本體處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、并相對(duì)于水平面?zhèn)葍A時(shí)，所述主控電路根據(jù)側(cè)傾的角度和旋轉(zhuǎn)的角速度糾正顯示內(nèi)容，使顯示內(nèi)容朝向用戶顯示并保持水平狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，還包括通話模塊，用于在主控電路或后臺(tái)主機(jī)的控制下，接收用戶發(fā)出的語(yǔ)音指令，并向用戶發(fā)出語(yǔ)音導(dǎo)航信息。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，所述定位模塊包括一個(gè)或多個(gè)定位攝像頭。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，所述顯示裝置為柔性顯示屏，該柔性顯示屏環(huán)繞設(shè)置于無(wú)人機(jī)本體的外壁。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，所述姿態(tài)傳感器包括陀螺儀和角速度傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，顯示屏的顯示信息相對(duì)于無(wú)人機(jī)本體與人眼間的連線對(duì)稱，即無(wú)人機(jī)本體的文字顯示信息處于最佳顯示位置。

根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其外壁為可彎曲柔性顯示屏，整個(gè)外壁都是顯示屏幕，易于獲取文字信息和調(diào)整文字狀態(tài)，并且增加了姿態(tài)傳感器、定位模塊等裝置，可以解決無(wú)人機(jī)在動(dòng)態(tài)飛行時(shí)候的信息顯示問(wèn)題，特別是在無(wú)人機(jī)盤(pán)旋、起伏、旋轉(zhuǎn)、晃動(dòng)過(guò)程中能跟隨使用者位置，保證顯示內(nèi)容相對(duì)使用者的穩(wěn)定，可以保證無(wú)人機(jī)上的顯示內(nèi)容可抗盤(pán)旋、抗旋轉(zhuǎn)等效果，顯示的內(nèi)容穩(wěn)定，并且通過(guò)對(duì)話模塊實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)航人性化、智能化。

另外，本發(fā)明的第二目的在于提供一種應(yīng)用上述無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航方法。其包括如下步驟：

以無(wú)人機(jī)和用戶在地面的投影建立參考坐標(biāo)系，其中，無(wú)人機(jī)的投影點(diǎn)為原點(diǎn)，用戶與無(wú)人機(jī)連線的投影相對(duì)于X軸的夾角為θ；無(wú)人機(jī)識(shí)別用戶是否出現(xiàn)，若用戶未出現(xiàn)，則顯示屏的像素點(diǎn)A不顯示信息；若用戶出現(xiàn)，則根據(jù)所述夾角θ調(diào)整像素點(diǎn)A的最佳顯示位置，該最佳顯示位置在顯示屏上的坐標(biāo)為(a*θ/360，b/2)，其中，顯示屏的像素參數(shù)為a×b；設(shè)所述顯示屏的像素點(diǎn)A的初始位置A1為(x，y)，姿態(tài)傳感器檢測(cè)無(wú)人機(jī)的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)角速度ωt，則像素點(diǎn)A在旋轉(zhuǎn)了時(shí)間t秒后的位置A2為(x-a*ωt/360，y)，所述主控電路根據(jù)A2的位置信息將像素點(diǎn)A相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向反向調(diào)整a*ωt/360，獲得像素A調(diào)整后的位置數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)的工作狀態(tài)圖(一)；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)的工作狀態(tài)圖(二)；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)與用戶處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)處于傾斜狀態(tài)的示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的圖像穩(wěn)定顯示算法的示意圖(一)；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的圖像穩(wěn)定顯示算法的示意圖(二)；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的圖像穩(wěn)定顯示算法的示意圖(三)。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

結(jié)合附圖1-10所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)和應(yīng)用該無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)包括：無(wú)人機(jī)、定位模塊、后臺(tái)主機(jī)及無(wú)人機(jī)上設(shè)置的姿態(tài)傳感器、飛行控制模塊、主控電路、通話模塊等。

如圖1和2所示，無(wú)人機(jī)本體內(nèi)設(shè)置有主控電路和定位模塊，無(wú)人機(jī)本體的外形類似于圓柱形，當(dāng)然也可以為其他形狀，無(wú)人機(jī)本體的外壁均為可彎曲柔性的顯示屏，方便用戶在各個(gè)角度觀察顯示屏的文字信息；后臺(tái)主機(jī)與主控電路和定位模塊通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)控制連接，用于操作整個(gè)無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)；外置攝像頭與后臺(tái)主機(jī)數(shù)據(jù)連接，外置攝像頭獲取用戶位置信息，并將該位置信息傳輸至后臺(tái)主機(jī)，后臺(tái)主機(jī)根據(jù)該位置信息及定位模塊發(fā)出的定位信息，通過(guò)主控電路驅(qū)動(dòng)無(wú)人機(jī)靠近用戶。定位模塊監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)與用戶的相對(duì)位置，并將該相對(duì)位置的數(shù)據(jù)信息傳輸至后臺(tái)主機(jī)，后臺(tái)主機(jī)根據(jù)該數(shù)據(jù)信息調(diào)整無(wú)人機(jī)本體與用戶的相對(duì)位置，需要說(shuō)明的是，定位模塊可以是無(wú)人機(jī)本體自身的傳感設(shè)備，也可以是控制端跟無(wú)人機(jī)本體自身一起完成對(duì)任務(wù)，也可以是外部的其他設(shè)備提供的精確定位數(shù)據(jù)，只要能夠滿足獲取用戶與無(wú)人機(jī)的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)即可。本實(shí)施例的姿態(tài)傳感器設(shè)置在無(wú)人機(jī)本體上，姿態(tài)傳感器與主控電路相連接，姿態(tài)傳感器用于檢測(cè)無(wú)人機(jī)本體的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角速度，主控電路根據(jù)無(wú)人機(jī)的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角速度調(diào)整顯示屏的文字信息，使文字信息保持穩(wěn)定可視狀態(tài)；飛行控制模塊，其設(shè)置在無(wú)人機(jī)本體上，并與主控電路相連接，主控電路通過(guò)飛行控制模塊對(duì)無(wú)人機(jī)本體進(jìn)行飛行控制；通話模塊，其設(shè)置在無(wú)人機(jī)上，并與主控電路相連接，主機(jī)通過(guò)通話模塊與用戶溝通，獲得用戶想去的目的地，并引導(dǎo)用戶行走。

如圖3和4所示，本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的具體過(guò)程如下：首先無(wú)人機(jī)本體處于待機(jī)狀態(tài)，后臺(tái)主機(jī)通過(guò)外置攝像頭獲取信息，獲得用戶位置，定位模塊檢測(cè)用戶與無(wú)人機(jī)本體的相對(duì)位置，后臺(tái)主機(jī)通過(guò)主控電路驅(qū)動(dòng)無(wú)人機(jī)本體飛近用戶，當(dāng)無(wú)人機(jī)本體跟人接近2米時(shí)候跟用戶打招呼，通過(guò)通話模塊發(fā)出聲音，顯示歡迎內(nèi)容，并懸停于用戶1.5米處。隨后主機(jī)通過(guò)無(wú)人機(jī)麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器與用戶溝通，獲得用戶想去的目的地，告知用戶跟隨他，中途顯示導(dǎo)航信息，主機(jī)根據(jù)用戶目的地，驅(qū)動(dòng)無(wú)人機(jī)引導(dǎo)用戶行走。在無(wú)人機(jī)本體的行走過(guò)程中，當(dāng)無(wú)人機(jī)本體位置變化，內(nèi)容最佳顯示有變化時(shí)，姿態(tài)傳感器檢測(cè)無(wú)人機(jī)的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角速度，主控電路根據(jù)無(wú)人機(jī)的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角速度調(diào)整顯示屏的文字信息，使文字信息保持穩(wěn)定可視狀態(tài)，即時(shí)刻使無(wú)人機(jī)本體顯示屏的文字處于用戶最佳可視位置，需要說(shuō)明的是，該用戶最佳可視位置為無(wú)人機(jī)和人眼連線的軸線處。

如圖2所示，具體的，在本實(shí)施例中，通話模塊包括麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器分別與主控電路相連接。用戶通過(guò)麥克風(fēng)向無(wú)人機(jī)本體和后臺(tái)主機(jī)傳輸指令，無(wú)人機(jī)通過(guò)揚(yáng)聲器向用戶發(fā)出指示或提示語(yǔ)音。

如圖5、6、7所示，具體的，在本實(shí)施例中，主控電路根據(jù)無(wú)人機(jī)本體的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角速度調(diào)整顯示屏的文字信息，文字信息與用戶視線相匹配的情況包括以下三種情況：如圖5所示，當(dāng)無(wú)人機(jī)本體與用戶相對(duì)靜止時(shí)，顯示屏面向用戶的一面顯示文字信息。又如圖6所示，當(dāng)無(wú)人機(jī)相對(duì)于用戶側(cè)傾時(shí)，根據(jù)該側(cè)傾的角度，反向糾正顯示屏的顯示內(nèi)容，使文字信息保持穩(wěn)定可視狀態(tài)。又如圖7所示，當(dāng)無(wú)人機(jī)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)的角速度糾正顯示內(nèi)容，使文字信息朝向用戶顯示，并保持穩(wěn)定可視狀態(tài)。當(dāng)姿態(tài)傳感器檢測(cè)到無(wú)人機(jī)本體處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、并相對(duì)于水平面?zhèn)葍A時(shí)，所述主控電路根據(jù)側(cè)傾的角度和旋轉(zhuǎn)的角速度糾正顯示內(nèi)容，使顯示內(nèi)容朝向用戶顯示并保持水平狀態(tài)。

如圖8、9、10所示，具體的，在本實(shí)施例中，使文字信息保持穩(wěn)定可視狀態(tài)的方法，即為使顯示屏的文字處于用戶最佳可視位置的方法為圖像穩(wěn)定顯示算法，圖形穩(wěn)定顯示，是無(wú)人機(jī)本體顯示屏上顯示的字符相對(duì)于用戶相對(duì)穩(wěn)定。以無(wú)人機(jī)本體與用戶所在地(包括展覽館、汽車站、超市、停車場(chǎng)等等)的坐標(biāo)系為參考平面坐標(biāo)系，無(wú)人機(jī)本體與用戶之間有兩個(gè)重要的動(dòng)態(tài)變量：變量1：無(wú)人機(jī)與人的連線與房間坐標(biāo)系的夾角θ；變量2：無(wú)人機(jī)與房間的相對(duì)角度運(yùn)動(dòng)ω。

如圖8所示，無(wú)人機(jī)本體與人的關(guān)系為三維空間關(guān)系，把問(wèn)題簡(jiǎn)化，從俯圖看，用戶無(wú)外乎在無(wú)人機(jī)本體的前后左右。都以房間坐標(biāo)系為參考坐標(biāo)系。以顯示屏的像素點(diǎn)A的顯示為例，把顯示屏展開(kāi)，就是一個(gè)矩形，顯示屏的像素參數(shù)為a×b，共ab個(gè)像素點(diǎn)，將無(wú)人機(jī)本體與用戶所在地點(diǎn)的平面坐標(biāo)系為參考平面坐標(biāo)系，以無(wú)人機(jī)本體的位置作為原點(diǎn)，以a為橫坐標(biāo)，b為縱坐標(biāo)。

如圖9所示，當(dāng)用戶未出現(xiàn)時(shí)候，像素點(diǎn)A不顯示，當(dāng)人出現(xiàn)后，可確定無(wú)人機(jī)與人形成的角度θ，并調(diào)整像素點(diǎn)A至位置(a*θ/360，b/2)。

如圖10所示，當(dāng)無(wú)人機(jī)相對(duì)于用戶旋轉(zhuǎn)時(shí)，像素點(diǎn)A上的初始位置A1為(x，y)，像素點(diǎn)A在旋轉(zhuǎn)了時(shí)間t秒后的位置A2(x-a*ωt/360，y)，則將像素點(diǎn)A相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向反向調(diào)整a*ωt/360，像素A調(diào)整后的位置為(x-a*ωt/360，y)，需要注意的是，由于ω是動(dòng)態(tài)的，需要對(duì)這個(gè)變化進(jìn)行積分，防止計(jì)算誤差的積累，可對(duì)這個(gè)過(guò)程在一段時(shí)間內(nèi)清零重新計(jì)算(如15秒)，重新顯示結(jié)果。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的無(wú)人機(jī)的數(shù)量可以為多個(gè)，多個(gè)無(wú)人機(jī)本體均與后臺(tái)主機(jī)相匹配，即一個(gè)后臺(tái)主機(jī)可以匹配操控多個(gè)無(wú)人機(jī)。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其外壁為可彎曲柔性顯示屏，整個(gè)外壁都是顯示屏幕，易于獲取文字信息和調(diào)整文字狀態(tài)，并且增加了姿態(tài)傳感器、定位模塊等裝置，可以解決無(wú)人機(jī)在動(dòng)態(tài)飛行時(shí)候的信息顯示問(wèn)題，特別是在無(wú)人機(jī)盤(pán)旋、起伏、旋轉(zhuǎn)、晃動(dòng)過(guò)程中能跟隨使用者位置，保證顯示內(nèi)容相對(duì)使用者的穩(wěn)定，可以保證無(wú)人機(jī)上的顯示內(nèi)容可抗盤(pán)旋、抗旋轉(zhuǎn)等效果，顯示的內(nèi)容穩(wěn)定，并且通過(guò)對(duì)話模塊實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)航人性化、智能化。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。