基于手势的无人机遥控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于手势的无人机遥控系统，包括一个佩带在操作人员身上的固定设备和一个安装在无人机上的飞行控制器。固定设备用于探测人手或人手上的设备的实时运动轨迹，并将人手或人手上的设备的实时运动轨迹进行处理后作为对无人机运动的遥控指令发送给无人机；飞行控制器用于接收固定设备发来的对无人机运动的遥控指令，根据遥控指令的内容实时驱动无人机进行与人手或人手上的设备的实时运动轨迹相一致的运动。本发明专利技术避免了视觉图像检测识别方式需要预先建立手势库、手势识别准确度低、算法繁杂、运算量大的缺点，所需的硬件设备投入和软件开发难度都大大降低，适合在无人机应用中推广普及。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人机交互
，更具体地，涉及一种通过手势操控无人机的系统。
技术介绍
近年来随着无人机技术的发展普及，遥控技术也日趋成熟，目前多数是通过专用的遥控器对无人机进行操作，比如基本的方向控制，均是通过在遥控器上设置多个方向控制实体按键或摇杆，或者在遥控器的触摸屏上设置多个方向控制的虚拟按键来实现无人机前后左右上下的空间三维运动。但是这种实现方法具有很大的不足，一是对于操作人员的要求很高，一般需要经过专门的培训才能掌握无人机的驾驶技巧，这类无人机驾驶员在业内被称为“飞手”，根据我国2014年发布的《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》，无人机驾驶员必须持证上岗，该门槛在很大程度上影响了无人机的普及。二是控制方式不直观、不精确，这种操控方式是通过多个按键组合输出一个飞行指令，属于模糊控制，因此即使是有经验的无人机驾驶员，对于一些特定工况下的无人机复杂运动操作，也会显得力不从心。例如在飞行通道狭窄、以及飞行路线不规则的情况下，稍有操作失误就会导致任务失败导致是坠机事故。人的手势可以说是最自然、直观、易于学习的交流手段，更是人机交互中最好的输入工具。手势控制作为一种新型的非接触操作方式为人们的生活和工作带来了极大的便利。目前应用最为普遍的是基于视觉图像的手势识别技术，虽然具有操作便捷，人机交互自然的优点，但受制于硬件成本和技术实现难度，远非完美的解决方案。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种基于手势的无人机遥控系统及遥控方法。本专利技术的技术方案如下:一种基于手势的无人机遥控系统，包括如下组件:一个佩带在操作人员身上的固定设备，用于探测人手或人手上的设备的实时运动轨迹，并将人手或人手上的设备的实时运动轨迹进行处理后作为对无人机运动的遥控指令发送给无人机；一个安装在无人机上的飞行控制器，用于接收固定设备发来的对无人机运动的遥控指令，根据遥控指令的内容实时驱动无人机进行与人手或人手上的设备的实时运动轨迹相一致的运动；所述遥控系统预设有一组遥控开始指令和遥控结束指令；所述遥控系统以人手的两种不同动作分别识别作为遥控开始指令、遥控结束指令，当人手进行第一动作时，所述遥控系统开始工作，当人手进行第二动作时，所述遥控系统停止工作；或者，所述遥控系统设置有一个按钮，将所述按钮按下、弹起的状态识别作为遥控开始指令、遥控结束指令，当所述按钮按下时，所述遥控系统开始工作，当所述按钮弹起时，所述遥控系统停止工作；以一对遥控开始指令和遥控结束指令之间的系统运行作为一次遥控操作，通过一次或多次遥控操作，直至完成整个遥控流程。其进一步的技术方案为:所述固定设备和所述飞行控制器内分别安装有位置侦测装置，用于获取在人手开始动作之前无人机与固定设备之间的距离X1;所述固定设备内安装有运动侦测装置，用于获取在人手开始动作之前人手或人手上的设备与固定设备之间的距离X，以及人手或人手上的设备的运动方向Az和运动距离I ；所述固定设备内安装有处理装置，用于根据已知的Xl、X、y以及公式Xl/X = yi/y计算得到无人机的飞行距离y1;并根据已知的Az作为无人机的飞行方向Az 1;将无人机的飞行方向Az1和飞行距离y JT包为遥控指令；所述固定设备和所述飞行控制器内分别安装有发射装置和接收装置；用于将处理装置计算得到的包含无人机的飞行方向Az1和飞行距离y i的遥控指令发送至无人机上的飞行控制器并接收。其进一步的技术方案为:第一种方案:所述固定设备为佩带在操作人员头部的智能眼镜，所述安装在固定设备内的运动侦测装置为所述智能眼镜上安装的多个成像装置、三轴陀螺仪以及磁罗盘；所述多个成像装置用于获取在人手开始动作之前人手与固定设备之间的距离X以及人手的运动距离I ;所述三轴陀螺仪和磁罗盘用于获取人手的运动方向Az。对于第一种方案:所述多个成像装置还将获取人手运动前后的起始朝向角度α和结束朝向角度β ;根据α和β计算得到人手朝向角度的改变量，以此作为对无人机机身朝向的遥控指令。第二种方案:所述安装在固定设备内的运动侦测装置为GPS定位装置；此外还包括一个由操作人员手持的手持设备，所述手持设备上设置有一个抓取按钮，并且所述手持设备内同样安装有GPS定位装置；当所述抓取按钮处于按下状态时，固定设备和手持设备内的两套GPS定位装置工作，分别获取在人手开始动作之前固定设备的三维坐标(Ka1, Id1, C1)以及人手运动前后手持设备的起始三维坐标B(a3, b3, C3)和结束三维坐标C (a4, b4, c4);根据坐标(Ka1, Id1, C1)和坐标B (a3, b3, C3)计算得到在人手开始运动之前手持设备与固定设备之间的距离X，并根据坐标B(a3，b3，c3)和坐标C(a4，b4，c4)计算得到手持设备的运动方向Az和运动距离y。第三种方案:所述安装在固定设备内的运动侦测装置为由多个RFID天线组成的可以辨别方向的RFID群组接收装置；此外还包括一个由操作人员手持的手持设备，所述手持设备上设置有一个抓取按钮，并且所述手持设备内安装有RFID发射装置；当所述抓取按钮处于按下状态时，固定设备和手持设备内的RFID群组接收装置和RFID发射装置工作，获取在人手开始动作之前人手与固定设备之间的距离X、人手的运动距离y以及运动方向Az。对于第二、第三种方案:所述手持设备内还设有三轴陀螺仪和磁罗盘，当所述抓取按钮处于按下状态时，所述三轴陀螺仪和磁罗盘获取人手运动前后手持设备的起始朝向角度α和结束朝向角度β ;根据α和β计算得到手持设备朝向角度的改变量，以此作为对无人机机身朝向的遥控指令。此外，所述安装在固定设备和飞行控制器内的位置侦测装置为两套GPS定位装置；所述两套GPS定位装置分别获取在人手开始动作之前固定设备的三维坐标(Ka1, b1； C1)以及无人机的三维坐标A (a2, b2, c2)，并根据坐标(Ka1, Id1, C1)和坐标A(a2, b2, c2)计算得到无人机与固定设备之间的距离Xl。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术所公开的无人机遥控方法与现有基于视觉图像检测的遥远技术相比，原理更简单且易于实现，避免了视觉图像检测技术中需要预先建立手势库、手势识别准确度低、算法繁杂、运算量大的缺点，所需的硬件设备投入和软件开发难度都大大降低，并且遥远操作十分简单，对手势指令的识别精确度也很优秀，有利于应用到无人机中，适合推广普及。【附图说明】图I是本专利技术实施例I控制方式的示意图。图2是本专利技术实施例I控制方式的俯视示意图。图3是本专利技术实施例2控制方式的示意图。图4是本专利技术对无人机飞行控制距离按比例放大的示意图。图5是本专利技术对无人机机身朝向控制的示意图。图6是本专利技术对无人机的最低限制高度控制示意图。图7是本专利技术对无人机的安全半径范围控制示意图。【具体实施方式】下面结合附当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于手势的无人机遥控系统，其特征在于，包括如下组件：一个佩带在操作人员身上的固定设备，用于探测人手或人手上的设备的实时运动轨迹，并将人手或人手上的设备的实时运动轨迹进行处理后作为对无人机运动的遥控指令发送给无人机；一个安装在无人机上的飞行控制器，用于接收固定设备发来的对无人机运动的遥控指令，根据遥控指令的内容实时驱动无人机进行与人手或人手上的设备的实时运动轨迹相一致的运动；所述遥控系统预设有一组遥控开始指令和遥控结束指令；所述遥控系统以人手的两种不同动作分别识别作为遥控开始指令、遥控结束指令，当人手进行第一动作时，所述遥控系统开始工作，当人手进行第二动作时，所述遥控系统停止工作；或者，所述遥控系统设置有一个按钮，将所述按钮按下、弹起的状态识别作为遥控开始指令、遥控结束指令，当所述按钮按下时，所述遥控系统开始工作，当所述按钮弹起时，所述遥控系统停止工作；以一对遥控开始指令和遥控结束指令之间的系统运行作为一次遥控操作，通过一次或多次遥控操作，直至完成整个遥控流程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈乐春，
申请(专利权)人：江苏数字鹰科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32