CN103218061A - 一种基于手持终端设备的控制方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种基于手持终端设备的控制方法，包括：S1、采集手持终端设备的传感器加速度信息；S2、根据所述传感器加速度信息计算手持终端设备的姿态角度和速度数据；S3、根据操作模式、所述姿态角度和速度数据，形成控制指令以供发送。本发明将无人飞行器的控制***与手持终端设备相结合，使用者不必再另外配备控制器，因而携带起来方便。将控制***置于手持终端设备中，减少了硬件设备，因而也降低了产品的成本；同时，以图形化界面来显示控制指令，对于操作者来说不仅减少了操作的繁琐步骤，而且增加了操作时的直观性和娱乐性。
Description
技术领域
本发明涉及遥控方法，尤其涉及基于手持终端设备的遥控方法。
背景技术
随着电子与通讯技术地不断进步发展，各种各样的遥控产品越来越多，例如遥控玩具、无人驾驶飞行器等。遥控技术在更多的领域得到应用。
目前在遥控玩具领域，较常用的遥控方式是通过遥控手柄实现。在无人飞行器领域中，较常用到的是无线遥控器，通过无线遥控器上的操纵杆动作来控制无人飞行器的飞行，即无线遥控器采集摇杆位置及相关开关位置信息并把采集到的位置信息发送到无人飞行器上，从而实现对于无人飞行器的控制。
而无论是在遥控玩具还是在无人飞行器领域，实现无线遥控的方法的缺点是：遥控手柄或无线遥控器都是需要特殊配制的，而且体积大，携带不方便，使用前需要校准，操作不方便。
随着小型智能手持终端设备(如手机、平板电脑等)的普及，使用具有三轴加速度的智能手持终端来代替无线遥控器，对无人飞行器的操控就会更加简便、可靠。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于手持终端设备的无人飞行器控制方法，其技术方案为：
一种基于手持终端设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采集手持终端设备的传感器加速度信息；
S2、根据所述传感器加速度信息计算手持终端设备的姿态角度和速度数据；
S3、根据操作模式、所述姿态角度和速度数据，形成控制指令以供发送。
优选地，所述步骤S1包括：采集手持终端设备的传感器三轴加速度信息。
优选地，所述步骤S2包括：依据公式：Pitch＝atan(x，z)和Roll＝atan(y，z)计算手持终端设备的姿态角度；
其中，x表示手持终端设备横向线加速度分量；
y表示手持终端设备纵向线加速度分量；
z表示手持终端设备垂向线加速度分量；
atan表示反正切函数；
Pitch表示纵向姿态角度；
Roll表示横向姿态角度；
依据公式：速度数据Vdata＝Adata*(Vmax/Amax)计算速度数据；
其中，Vdata表示速度数据；
Vmax表示最大速度；
Amax表示最大角度；
Adata表示当前姿态角度并且为Pitch或者Roll二者中的非零角度数值。
进一步优选地，所述速度数据Vdata数值范围为0-500；
Vmax＝500；
Amax＝90；
Pitch、Roll范围为：0-90度。
再进一步优选地，所述控制指令包括指令类型Itype和速度数据Vdata；
所述指令类型，根据操作模式和姿态角度进行判断；
所述操作模式，用Mode表示，设置为1或0；
当Mode＝0：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝1，为前进；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝2，为后退；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝3，为左飞；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝4，为右飞；
当Mode＝1：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝5，为左转；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝6，为右转；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝7，为上升；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝8，为下降。
本发明还提供一种基于手持终端设备的控制设备，包括：手持终端设备；
所述手持终端设备：用于采集手持终端设备的传感器加速度信息，根据所述传感器加速度信息计算手持终端设备的姿态角度和速度数据，并根据操作模式、所述姿态角度和速度数据，形成控制指令以供发射。
优选地，所述加速度信息为三轴加速度信息。
进一步优选地，所述手持终端设备依据公式：Pitch＝atan(x，z)和Roll＝atan(y，z)计算手持终端设备的姿态角度；
其中，x表示手持终端设备横向线加速度分量；
y表示手持终端设备纵向线加速度分量；
z表示手持终端设备垂向线加速度分量；
atan表示反正切函数；
Pitch表示纵向姿态角度；
Roll表示横向姿态角度；
依据公式：速度数据Vdata＝Adata*(Vmax/Amax)计算速度数据；
其中，Vdata表示速度数据；
Vmax表示最大速度；
Amax表示最大角度；
Adata表示当前姿态角度并且为Pitch或者Roll二者中的非零角度数值。
再进一步优选地，所述速度数据Vdata数值范围为0-500；
Vmax＝500；
Amax＝90；
Pitch、Roll范围为：0-90度。
更进一步优选地，所述控制指令包括指令类型Itype和速度数据Vdata；
所述指令类型，根据操作模式和姿态角度进行判断；
所述操作模式，用Mode表示，设置为1或0；
当Mode＝0：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝1，为前进；
Pitch＜0，Ro11＝0，则指令类型Itype＝2，为后退；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝3，为左飞；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝4，为右飞；
当Mode＝1：Pitch＝0，Ro11＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝5，为左转；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝6，为右转；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝7，为上升；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝8，为下降。
本发明相较于现有技术的有益效果为：
1、本发明将控制方法与手持终端设备(如手机、平板电脑等)相结合，使用者不必再另外配备遥控手柄或无线遥控器，因而携带起来方便。将控制***置于手持终端设备中，减少了硬件设备，因而也降低了产品的成本。同时，随着手持终端设备的普及，也会使更多人群能够接触、了解、使用相应的遥控产品，便于其推广。
2、本发明提供的控制方法在使用前不需要校准，因而使用简单，操作方便的。
3、本发明提供的控制方法可以用图形化界面来显示控制指令，对于操作者来说不仅减少了操作的繁琐步骤，而且增加了操作时的直观性和娱乐性。
附图说明
图1一种基于手持终端设备的控制方法流程图
图2一种基于手持终端设备的控制设备结构框图
图3为本发明中对于横向、纵向、垂向的解释示意图
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所得到的所有实施例都属于本发明的保护范围。
图1为本发明一种基于手持终端设备的控制方法流程图。从图中可以看出，本发明一种基于手持终端设备的遥控方法，包括如下步骤：S1、采集手持终端设备的传感器加速度信息；S2、根据所述传感器加速度信息计算手持终端设备的姿态角度和速度数据；S3、根据操作模式、所述姿态角度和速度数据，形成控制指令以供发送。
在本发明中，S1步骤中采集手持终端设备的传感器加速度信息。其中，所述传感器的加速度信息优选地为三轴加速度信息。所述三轴加速度信息，为手持终端设备所处三维立体空间三个方向线加速度分量，即手持终端设备纵向线加速度分量、手持终端设备横向线加速度分量和手持终端设备垂向线加速度分量。其中，在本发明中，纵向，横向，垂向含义如图3所示，为：将手持终端设备屏幕向上水平放置，垂直于手持终端设备屏幕的方向为垂向z，面向手持终端设备屏幕，左右方向为横向x，上下方向为纵向y。
在本发明中，S2步骤中根据所述传感器加速度信息计算手持终端设备的姿态角度和速度数据。所述计算手持终端设备的姿态角度，首先通过所述手持终端设备的三轴加速度传感器测量所述手持终端设备所处三维立体空间三个方向线加速度分量，由所述手持终端设备所处三维立体空间三个方向线加速度分量计算手持终端设备的姿态角度。
计算方法如下：
姿态角度依据公式：Pitch＝atan(x，z)和Roll＝atan(y，z)进行计算；
x表示手持终端设备横向线加速度分量；
y表示手持终端设备纵向线加速度分量；
z表示手持终端设备垂向线加速度分量；
atan表示反正切函数；
Pitch表示纵向姿态角度，优选地，pitch范围为：0-90度；
Roll表示横向姿态角度，优选地，roll范围为：0-90度。
依据公式：速度数据Vdata＝Adata*(Vmax/Amax)计算速度数据；
其中，Vdata表示速度数据；
Vmax表示最大速度；
Amax表示最大角度；
Adata表示当前姿态角度并且为Pitch或者Roll二者中的非零角度数值。
优选地，所述速度数据Vdata数值范围为0-500；Vmax＝500；Amax＝90；Pitch、Roll范围为：0-90度。
在本发明中，S3步骤中根据操作模式、所述姿态角度和速度数据，形成控制指令以供发送。所述操作模式，用Mode表示，优选地，Mode可以设置为1或0，***默认为0，可以由操作员通过软件界面设置。所述控制指令包括控制前进、后退、左飞，右飞、左转、右转、上升、下降指令。对于所述控制指令的理解也不应当限于上述列举，包括所有使用三轴加速度数据经过计算分析形成的控制指令。所述形成控制指令是指由手持终端设备的前后移动、左右移动、上下移动、前后翻转、左右翻转状态形成的控制指令，包括：控制前进、后退控制指令；控制向左飞行，向右飞行控制指令；控制左转、右转控制指令；控制上升、下降控制指令等。
下面详细介绍具体的控制指令的形成过程：
当手持终端设备水平静止放置时，三轴加速度值x＝0，y＝0，z＝9.8，计算出的姿态角度值为pitch＝0，roll＝0。pitch范围为：0-90度，roll范围为：0-90度。
控制指令由指令类型Itype和速度数据Vdata组成。
其中，指令类型，根据操作模式和姿态角度进行判断。
所述操作模式，用Mode表示，优选地，可以设置为1或0，***默认为0。
在本实施例中：
当Mode＝0：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝l，为前进；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝2，为后退；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝3，为左飞；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝4，为右飞；
当Mode＝1：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝5，为左转；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝6，为右转；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝7，为上升；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝8，为下降。
其中，速度数据依据Vdata＝Adata*(Vmax/Amax)进行计算；
其中，Vdata表示速度数据；
Vmax表示最大速度；
Amax表示最大角度；
Adata表示当前姿态角度并且为Pitch或者Roll二者中的非零角度数值。
优选地，所述速度数据Vdata数值范围为0-500；Vmax＝500；Amax＝90；Pitch、Roll范围为：0-90度。
下面再具体介绍每一个具体指令的生成：
1、前进指令的生成：
手持终端设备沿y轴做一个旋转动作，优选地，设三轴加速度值分别为x＝4.9，y＝0，z＝4.9，计算出的姿态角度值为pitch＝45度，roll＝0度，***默认Mode＝0，则生成前进指令，速度数据Vdata为45*(500/90)＝250。
2、后退指令的生成：
手持终端设备沿y轴做一个旋转动作，优选地，设三轴加速度值分别为x＝-4.9，y＝0，z＝4.9，计算出的姿态角度值为pitch＝-45度，roll＝0度，***默认Mode＝0，则生成后退指令，速度数据Vdata为45*(500/90)＝250。
3、左飞指令的生成：
手持终端设备沿x轴做一个旋转动作，优选地，设三轴加速度值分别为x＝0，y＝-4.9，z＝4.9，计算出的姿态角度值为pitch＝0度，roll＝-45度，***默认Mode＝0，则生成左飞指令，速度数据Vdata为45*(500/90)＝250。
4、右飞指令的生成：
手持终端设备沿x轴做一个旋转动作，优选地，设三轴加速度值分别为x＝0，y=4.9，z＝4.9，计算出的姿态角度值为pitch＝0度，roll＝45度，***默认Mode＝0，则生成右飞指令，速度数据Vdata为45*(500/90)＝250。
5、左转指令的生成：
手持终端设备沿x轴做一个旋转动作，优选地，设三轴加速度值分别为x＝0，y＝-4.9，z＝4.9，计算出的姿态角度值为pitch＝0度，roll＝-45度，***设置Mode＝1，则生成左转指令，速度数据Vdata为45*(500/90)＝250。
6、右转指令的生成：
手持终端设备沿x轴做一个旋转动作，优选地，设三轴加速度值分别为x＝0，y＝4.9，z＝4.9，计算出的姿态角度值为pitch＝0度，roll＝45度，***设置Mode＝1，则生成右转指令，速度数据Vdata为45*(500/90)＝250。
7、上升指令的生成：
手持终端设备沿y轴做一个旋转动作，优选地，设三轴加速度值分别为x＝4.9，y＝0，z＝4.9，计算出的姿态角度值为pitch＝45度，roll＝0度，***设置Mode＝1，则生成上升指令，速度数据Vdata为45*(500/90)＝250。
8、下降指令的生成：
手持终端设备沿y轴做一个旋转动作，优选地，设三轴加速度值分别为x＝-4.9，y＝0，z＝4.9，计算出的姿态角度值为pitch＝-45度，roll＝0度，***设置Mode＝l，则生成下降指令，速度数据Vdata为45*(500/90)＝250。
上述八种控制指令只是作为典型指令在此详细说明，但是不应当把本发明所提供的方法所能生成的指令理解为仅为上述八种控制指令，而应当理解为依据不同的细分标准而产生的所有分组情况与操作模式相结合而可能产生的所有控制指令。
优选地，在本发明中，还包括在所述手持终端设备上显示所述控制指令的步骤。进一步优选地，在所述手持终端设备上显示所述控制指令的步骤包括在所述手持终端设备上以图形化界面显示所述控制指令。当优选地以图形化界面显示控制指令时，操作模式Mode如果设置为1可以优选地表示用手指按住屏幕界面的中心；操作模式Mode如果设置为0可以优选地表示没有用手指按住屏幕界面的中心。当然，显示所述控制指令优选地以图形化界面显示所述控制指令，但是不限于以图形化界面方式显示一种方式，还可以包括以文字信息等方式来显示所述控制指令。所述以图形化界面显示所述控制指令，指采用图形界面显示前进、后退控制指令，向左飞行，向右飞行控制指令，左转、右转控制指令，上升、下降控制指令等。
在本发明中，对于以上所有的步骤中所述手持终端设备包括手机、平板电脑等具有三轴加速度传感器的终端设备，但不限于手机、平板电脑。
图2为一种基于手持终端设备的控制设备结构框图。从图中可以看出，本发明还提供一种基于手持终端设备的控制设备，包括：手持终端设备；所述手持终端设备：用于采集手持终端设备的传感器加速度信息，根据所述传感器加速度信息计算手持终端设备的姿态角度和速度数据，并根据操作模式、所述姿态角度和速度数据，形成控制指令以供发射。
优选地，所述加速度信息为三轴加速度信息。
进一步优选地，所述手持终端设备依据公式：Pitch＝atan(x，z)和Roll＝atan(y，z)计算手持终端设备的姿态角度；
其中，x表示手持终端设备横向线加速度分量；
y表示手持终端设备纵向线加速度分量；
z表示手持终端设备垂向线加速度分量；
atan表示反正切函数；
Pitch表示纵向姿态角度；
Roll表示横向姿态角度；
依据公式：速度数据Vdata＝Adata*(Vmax/Amax)计算速度数据；
其中，Vdata表示速度数据；
Vmax表示最大速度；
Amax表示最大角度；
Adata表示当前姿态角度并且为Pitch或者Roll二者中的非零角度数值。
再进一步优选地，所述速度数据Vdata数值范围为0-500；
Vmax＝500；
Amax＝90：
Pitch、Roll范围为：0-90度。
更进一步优选地，所述无人飞行器控制指令包括指令类型Itype和速度数据Vdata；
所述指令类型，根据操作模式和姿态角度进行判断；
所述操作模式，用Mode表示，设置为1或0；
当Mode＝0：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝1，为前进；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝2，为后退；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝3，为左飞；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝4，为右飞；
当Mode＝1：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝5，为左转；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝6，为右转；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝7，为上升；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝8，为下降。
当然，本发明还可以优选地包括数据传输模块，用于通过wifi模式、蓝牙模式或无线链路发送控制指令；优选地，通过无线链路发送控制指令。
采用以上技术方案后，手持终端设备的运动状态转变为遥控终端的控制指令。操作人员通过控制手持终端设备的运动，实现对遥控终端的遥控。同时，在手持终端设备的屏幕上显示遥控终端的控制指令，很容易确定遥控终端执行控制指令之后的飞行状态。本发明提供的一种基于手持终端设备的控制方法经过实际的应用测试，证明了操作直观简便、性能安全可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于手持终端设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采集手持终端设备的传感器加速度信息；
S2、根据所述传感器加速度信息计算手持终端设备的姿态角度和速度数据；
S3、根据操作模式、所述姿态角度和速度数据，形成控制指令以供发送。
2.如权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
采集手持终端设备的传感器三轴加速度信息。
3.如权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
依据公式：Pitch＝atan(x，z)和Roll＝atan(y，z)计算手持终端设备的姿态角度；
其中，x表示手持终端设备横向线加速度分量；
y表示手持终端设备纵向线加速度分量；
z表示手持终端设备垂向线加速度分量；
atan表示反正切函数；
Pitch表示纵向姿态角度；
Roll表示横向姿态角度；
依据公式：速度数据Vdata＝Adata*(Vmax/Amax)计算速度数据；
其中，Vdata表示速度数据；
Vmax表示最大速度；
Amax表示最大角度；
Adata表示当前姿态角度并且为Pitch或者Roll二者中的非零角度数值。
4.如权利要求3所述控制方法，其特征在于：
所述速度数据Vdata数值范围为0-500；
Vmax＝500；
Amax＝90；
Pitch、Roll范围为：0-90度。
5.如权利要求4所述控制方法，其特征在于：
所述控制指令包括指令类型Itype和速度数据Vdata；
所述指令类型，根据操作模式和姿态角度进行判断；
所述操作模式，用Mode表示，设置为1或0；
当Mode＝0：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝1，为前进；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝2，为后退；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝3，为左飞；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝4，为右飞；
当Mode＝1：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝5，为左转；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝6，为右转；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝7，为上升；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝8，为下降。
6.一种基于手持终端设备的控制设备，其特征在于，包括：手持终端设备；
所述手持终端设备：用于采集手持终端设备的传感器加速度信息，根据所述传感器加速度信息计算手持终端设备的姿态角度和速度数据，并根据操作模式、所述姿态角度和速度数据，形成控制指令以供发射。
7.如权利要求6所述发送设备，其特征在于，包括：
所述加速度信息为三轴加速度信息。
8.如权利要求7所述发送设备，其特征在于，包括：
所述手持终端设备依据公式：Pitch＝atan(x，z)和Roll＝atan(y，z)计算手持终端设备的姿态角度；
其中，x表示手持终端设备横向线加速度分量；
y表示手持终端设备纵向线加速度分量；
z表示手持终端设备垂向线加速度分量；
atan表示反正切函数；
Pitch表示纵向姿态角度；
Roll表示横向姿态角度；
依据公式：速度数据Vdata＝Adata*(Vmax/Amax)计算速度数据；
其中，Vdata表示速度数据；
Vmax表示最大速度；
Amax表示最大角度；
Adata表示当前姿态角度并且为Pitch或者Roll二者中的非零角度数值。
9.如权利要求8所述发送设备，其特征在于：
所述速度数据Vdata数值范围为0-500；
Vmax＝500；
Amax＝90；
Pitch、Roll范围为：0-90度。
10.如权利要求9所述发送设备，其特征在于，包括：
所述控制指令包括指令类型Itype和速度数据Vdata；
所述指令类型，根据操作模式和姿态角度进行判断；
所述操作模式，用Mode表示，设置为1或0；
当Mode＝0：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝1，为前进；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝2，为后退；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝3，为左飞；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝4，为右飞；
当Mode＝l：Pitch＝0，Roll＝0，则指令类型Itype＝0，为保持；
Pitch＝0，Roll＜0，则指令类型Itype＝5，为左转；
Pitch＝0，Roll＞0，则指令类型Itype＝6，为右转；
Pitch＞0，Roll＝0，则指令类型Itype＝7，为上升；
Pitch＜0，Roll＝0，则指令类型Itype＝8，为下降。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN2013101387712A CN103218061A (zh) | 2013-04-22 | 2013-04-22 | 一种基于手持终端设备的控制方法及设备 |
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