TWI627989B - 以類似地面車輛控制來遙控飛機 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用以遙控飛機之手持式傳輸控制器及用於提供類似地面車輛控制的遙控飛機之方法。

Description

以類似地面車輛控制來遙控飛機 [對於有關案的對照參考]
本案係關於且請求2013年10月28日提出申請，案名為“以類似地面車輛控制來遙控飛機”之共同待決的美國臨時專利申請案U.S.61/896,552的申請日期的利益，該案的全部內容併入文中參照用於所有目的。
本案係關於遙控飛機，且更特別的是，遙控飛機的領航。
遙控(RC)地面車輛係典型地以傳輸控制器進行控制，該傳輸控制器具有二個組件：轉向旋鈕，亦稱為轉向輪；及油門/制動器控制。熟悉這控制介面的駕駛員能夠熟練地駕駛地面車輛，不管車輛相對於駕駛員之方位。因此，駕駛員也許能夠駕駛車輛不管它是面向駕駛員或者遠離駕駛員。駕駛員亦可用RC地面車輛容易地執行高速轉彎。
然而，相同的駕駛員在領航RC飛行器時，可能遭遇困難。領航習用RC飛行器顯著地比駕駛RC地面車輛需要更多的技巧。習用雙操縱桿飛機控制器需要領航員獨立地控制油門、偏擺、俯仰和翻滾。領航員在應用控制時，必須知道飛機的方位，其比知道地面車輛的方位顯著地需要更多的認知。用RC飛機進行“協調轉彎”需要領航員同步地輸入偏擺、俯仰和翻滾的指令，以命令飛機於空中轉彎而不會在轉彎中“打滑”(滑向外部)或“滑移”(落向內部)。同時，領航員亦必須對油門指令作調整，以控制或保持飛機的高度。
如果RC飛行器的領航員可獲得領航員控制RC地面車輛的熟悉度的更大優點，這將令人合意的。
習用RC飛機係用如前所述之“雙操縱桿”傳輸控制器進行控制。典型模式2傳輸器將配置成如圖14中所示。前後移動左操縱桿用以控制油門；左右移動左操縱桿用以控制偏擺。前後移動右操縱桿用以控制俯仰；左右移動右操縱桿用以控制翻滾。於定翼飛機的實例中，前後移動左操縱桿將增加或減小來自動力源(電動機或內燃機)之推力。左右移動左操縱桿將移動方向舵控制表面以使飛機左或右偏擺。前後移動右操縱桿將移動升降舵控制表面以使飛機上下俯仰。左右移動右操縱桿將移動副翼控制表面以使飛機左或右翻滾。
習用雙操縱桿傳輸器可配置有“混控”於一或更多控制之間。例如，傳輸器可配置成使得方向舵在副翼 被令使移動時而移動。在這實例中，當僅左右移動右操縱桿時，方向舵移動的百分比可被控制。這可導致所謂的協調轉彎，其中飛機將傾斜且偏擺二者同時。例如，定翼飛機中的協調轉彎可能有利於抵消反向偏擺的效應。於諸如四軸飛行器之多旋翼飛機的實例中，協調傾斜角和偏擺一起可以是非常有利於執行自然外觀轉彎而無“打滑”或“滑移”。
可配置有“混控”的一習用的雙操縱桿傳輸器係Futaba 8J。線性和非線性(5點)混控二者可被配置。產品手冊的第65-69頁含有可用的混控的詳述。可用在Futaba 8J上的四個線性可程式混控係透過預設設定如下：1)副翼至方向舵用於協調轉彎，2)升降舵至襟翼用於更緊的環路，3)襟翼至升降舵用於以襟翼來補償俯仰，及4)油門至方向舵用於地面勤務補償。
預配置的混控可用在一些準備離地(RTF)飛機上，其使用終端用戶不可程式化之簡單傳輸器。一實例係由地平線模型(Horizon Hobby)公司製造的嗜好區火鳥平流層(Hobbyzone Firebird Stratos)。使用它的虛擬指導員技術(Virtual Instructor Technology)，如圖15中所示，這飛機使用至少三個不同混控：1)方向舵至升降舵混控，2)油門至升降舵混控，及3)方向舵至發動機混控。見火鳥平流層指導員手冊的第6頁用於更多的細節。
非習用的“單操縱桿”傳輸器在1970年代和 1980年代的一段時期是普遍的。這些傳輸器將方向舵的控制重新安置到右操縱桿，透過使用在操作桿的尖端之旋鈕，如圖16中所見。旋轉該旋鈕至右邊(順時鐘)將導致如將圖14的習用方向舵操縱桿推到右邊之相同控制。旋轉該旋鈕至左邊(逆時鐘)將導致如將圖14的習用方向舵操縱桿推到左邊之相同控制。油門係由滑件所控制，典型地由領航員的左拇指所致動。Futaba FP-T8SSA-P傳輸器係”單操縱桿”傳輸器的一實例。混控係可用在這Futaba單操縱桿無線電上，其細節至少可在第5、29、30、32、33和34頁找到。來自第33頁的引用，標題為副翼->方向舵混控(AILERON->RUDDER MIXING)。“這功能有時稱為‘CAR’(耦合的副翼和方向舵)且有用在滑翔機和某種比例模型上，在此副翼和方向舵必須一起使用於協調轉彎”。
售後市場飛機控制系統係可用的，其利用更先進的電子和控制系統用以改進飛機的控制且有時自動化某些功能。一實例為鷹樹系統(Eagle Tree Systems)製造的守護者(Guardian)。守護者係特別地為定翼飛機製作的且使用加速計和陀螺儀二者。在它的2D模式中，它提供翼水平穩定性，使模型在需要時回到水平飛行。在3D模式中，它操作用以解決亂流和失速特性。守護者亦包括自動轉彎協調，其利用“踩球”方法用以致動方向舵以便協調轉彎。在飛機進入傾斜轉彎時，守護者將致動方向舵和“踩球”用以執行自動轉彎協調。有許多其它特徵可用在守 護者上，如產品文獻和手冊中所示。
APM，流行的開放原始碼系列，它們的APM的發行版本3.1：直升機，於2013年的12月中。在這版本中，它們包括稱為“飄移模式”的新飛行模式，其允許領航員飛行多發動機直升機好像它是具有內建的自動協調轉彎之飛機。領航員具有偏擺和俯仰的直接控制，但翻滾係由自動駕駛予以控制。右操縱桿控制偏擺和俯仰，而左操縱桿係用於經由油門之手動高度控制。當飛機正向前移動以及領航員將右操縱桿推向左或右以進行轉彎時，飛機亦將同時傾斜，以作出協調轉彎於該方向。飄移模式依靠GPS以便作用。偏擺和翻滾依據速度予以固定。更多的資訊可透過訪視APM網站而獲得。
用於遙控飛機之手持無線電傳輸控制器可與提供類似地面車輛控制之用於控制遙控飛機的方法一起使用。
100‧‧‧(手持式無線電/無線電)傳輸控制器
102‧‧‧(油門)觸發器
103‧‧‧拇指開關
103A‧‧‧撥輪
103B‧‧‧撥輪
103C‧‧‧滑件
103D‧‧‧滑件
103E‧‧‧平衡環
104‧‧‧轉向旋鈕
105‧‧‧(頻道四)開關
106‧‧‧第一輔助調整旋鈕
107‧‧‧第二輔助調整旋鈕
200‧‧‧中性位置/(手持式無線電/無線電)傳輸控制器
202‧‧‧轉向角/油門觸發器；(飛機)轉彎半徑控制訊號
204‧‧‧車輛轉彎半徑/轉向旋鈕
203E‧‧‧平衡環
205‧‧‧(頻道四)開關
206‧‧‧車輛輪距
207‧‧‧第二輔助調整旋鈕
300‧‧‧地面車輛、汽車(模型)
400‧‧‧表面
402‧‧‧摩擦力
404‧‧‧向心力
500‧‧‧高度控制過程
600‧‧‧四軸飛行器、飛機
602‧‧‧角
604‧‧‧推力
606‧‧‧升力
608‧‧‧曳力
610‧‧‧重力
700‧‧‧(電子)轉向控制過程
現在對於以下詳細說明連同附圖進行參照，其中：圖1顯示傳統的RC地面控制器；圖2顯示傳統的RC地面控制器的轉向旋鈕的操作；圖3顯示轉向角與轉彎半徑之間的關係； 圖4顯示轉彎期間作用在地面車輛上的力；圖5顯示示範性高度控制過程；圖6顯示當保持執行協調傾斜轉彎之飛行器的高度時可被考慮的力；圖7顯示顯示示範性轉向控制過程；圖8-10、11-12和13顯示交替的RC地面控制器；圖14解說習用的RC飛機用“雙操縱桿”傳輸控制器；圖15解說預配置混控的實例，其可用在使用簡單傳輸器之某些準備好飛行(RTF)飛機上；及圖16解說流行於前數十年之“單操縱桿”傳輸器。
於以下論述中，提出許多特定細節以提供徹底的解釋。然而，這種特定細節並不是必要的。於其它例子中，熟知的元件已被解說於簡圖或方塊圖形式中。此外，大多數情況下，熟悉相關技術者的了解內的特定細節可被省略。
參照圖1A-1C，描述典型的地面R/C車輛傳輸控制器100。傳輸控制器100具有人機介面(HMI，human machine interface)，其包含如同油門觸發器102、轉向旋鈕104和如所需的其它控制器或指示器之這種特徵。於實施例中，“觸動器”可以是具有形狀的操縱桿，諸如文中所示的觸動器形狀，安裝用於至少二方向的可樞轉移動之操縱桿。操縱桿，觸動器102，可具有中性位置於 其行程範圍的約中央處，且在移動時可提供輸入控制系統的連續範圍。於實施例中，當操縱桿被移動於朝向使用者的第一方向時，車輛行程的向前方向可由指令輸入予以指示(例如，地面車輛中的速度和向前方向，螺旋翼飛機中的向前俯仰和/或升高的油門)，以及當操縱桿被移動於離開使用者的第二方向時，地面車輛行程的制動或相反方向，或螺旋翼飛機中的向後俯仰和/或降低的油門可由命令輸入予以指示。中性位置與行程的二個極端之間的中間位置中的操縱桿可提供輸入的連續範圍，其於實施例中，可理解為所選定方向中所要的車輛速度，或將應用的制動量。於某些實施例中，至少一HMI可被使用以改變二或更多個控制輸出。一實例正用單HMI輸入部(例如，操縱桿移動、轉向輪轉彎、和類似物)來命令飛機的轉彎，及對應的傾斜、方向舵(定翼飛機)和/或偏擺率(旋翼飛機)輸出所傳輸的指令。另一實例正用單HMI輸入部來命令飛機的俯仰，及對應的升降舵(定翼飛機)、俯仰(旋翼飛機)、和/或油門輸出所傳輸的指令。
於實施例中，傳輸控制器100亦可具有“拇指開關”103、“頻道四”開關105、及二個輔助調整旋鈕106和107。當車輛不是正被驅動時，油門觸發器102可以在中性位置，如圖1A中所示。駕駛員可將油門觸發器102自中性位置拉向駕駛員用以命令油門向前，如圖1B中所示。駕駛員可將油門觸發器102自中性位置推離駕駛員用以命令油門向後或制動，如圖1C中所示。駕駛員將油門 觸發器102自中性位置推或拉之距離可決定所應用的油門或制動的量。
參照圖2，描述轉向旋鈕104的操作。駕駛員可自中性位置200旋轉轉向旋鈕104用以命令車輛使用轉向角202。參照圖3，描述轉向角202在車輛300上的功效，其係隨著速度300而移動。如汽車物理中所知的，轉向角202影響車輛轉彎半徑204。車輛輪距206亦影響車輛轉彎半徑204。較大的轉向角導致較小的車輛轉彎半徑。
參照圖4，描述地面車輛300在表面400上轉彎期間的後視圖。在該轉彎期間，車輛300與表面400之間的摩擦力402防止車輛300免於打滑。如果車輛300為了它的速度以太小的轉彎半徑轉彎，向心力404超過摩擦力402且造成車輛300側向打滑於該轉彎中。
飛行器可以類似於地面車輛的控制模型之控制模型予以領航。這類似地面車輛控制模型可應用到所有種類的空基飛行器：四旋翼、同軸、定翼、其它直升機、等等。領航員的傳輸控制器可具有油門觸發器和轉向旋鈕，其作用類似於習用地面車輛傳輸控制器。
用油門觸發器和轉向旋鈕，領航員可以二維控制飛行器就如領航員控制地面車輛。用油門觸發器，領航員可具有正向和反向移動之控制。用轉向旋鈕，領航員可具有轉向之控制。於傳輸控制器的一實施例中，油門觸發器可由領航員的食指或中指予以控制。於這相同實施例 中，轉向旋鈕可由反手使用二或更多個手指予以握牢。
至於以三維的控制，除了油門觸發器和轉向旋鈕，領航員的傳輸控制器還特載高度控制。高度控制的不同選項係可能的。驅動高度旋鈕可允許領航員指定飛行器想要保持的“驅動高度”。高度平衡環、滑件或撥輪可允許領航員指定爬升或驅動率。參照圖1A，領航員的飛機傳輸控制器的一實施例可具有位在103之該驅動高度旋鈕、平衡環、滑件或撥輪，如圖8-13中所示，且可由領航員的拇指操作。如圖8中所示，撥輪103A可被定向以透過領航員的拇指上下旋轉。替代的是，如圖11中所示，撥輪103B可被定向以透過領航員的拇指來回旋轉。如圖9中所示，滑件103C可被定向以透過領航員的拇指上下滑動。替代的是，如圖12中所示，滑件103D可被定向以透過領航員的拇指來回滑動。如圖10中所示，平衡環103E可被定向以透過領航員的拇指上、下、來回移動。
同樣地可使用高度控制的其它位置。例如，可使用旋鈕106或107作為高度控制輸入。領航員的手的其它手指可被使用來控制平衡環、滑件或撥輪，諸如食指、中指、無名指或小拇(嬰兒)指。至於更自然的高度控制，傳輸控制器可具有高度傾斜感測器。傾斜感測器可允許領航員透過使傳輸控制器傾斜以指示或命令進行爬升或俯衝。傾斜感測器可決定傾斜的量和對應的爬升或俯衝率。不管高度控制的類型，傳輸控制器可傳輸驅動高度或 想要的爬升或俯衝率到飛行器。
圖13中顯示替代的傳輸控制器200。傳輸控制器200具有油門觸發器202和轉向旋鈕204，其可操作如傳輸控制器100中的油門觸發器102和轉向旋鈕104之相同方式。於實施例中，傳輸控制器200亦可具有平衡環203E、“頻道四”開關205、第一輔助調整旋鈕106和第二輔助調整旋鈕207，其可操作如傳輸控制器100中的平衡環103E、“頻道四”開關105、及輔助調整旋鈕106和107之相同方式。油門觸發器202的操作可以是相同如輸控制器100中的油門觸發器102的操作。當車輛不在驅動中時，油門觸發器202可以在中性位置，如圖13中所示。駕駛員可將油門觸發器202自中性位置拉向駕駛員用以命令油門向前。駕駛員可將油門觸發器202自中性位置推離駕駛員用以命令油門向後或制動。
至於使用類似地面車輛控制模型之飛行器，可執行二個過程：高度控制過程和轉向控制過程。這些過程可加在由飛機上的飛行計算機微處理器所執行之飛行控制過程。這飛行控制過程可透過飛行控制軟體予以執行。飛行控制過程可接收由領航員的傳輸控制器所傳輸之油門、轉向、和高度指令。飛行控制過程亦可透過如圖1A中所示之其它使用者介面輸入，接收由領航員的傳輸控制器所傳輸之其它指令。
參照圖5，描述示範性高度控制過程500。高度控制過程500的目的係用以控制相對於使用者指定的驅 動高度之飛機的高度。驅動高度可用如上所述之平衡環、滑件或撥輪在傳輸控制器上進行調整。一旦驅動高度已被設定，高度控制過程500可保持驅動高度或相對於驅動高度進行俯衝和爬升。如上所述，俯衝或爬升率可由傳輸控制器的傾斜予以指定。高度控制過程500可限制指定在傳輸控制器上之高度底面與高度升限之間的飛機高度。於傳輸控制器的一實施例中，高度底面或高度升限可透過如圖1A中所示的使用者介面輸入105、106或107予以指定或命令。
高度控制過程500可以是反饋控制過程。在502，高度控制過程可基於飛機的俯仰和翻滾角及發動機RPM進行估計目前的飛機高度。在504，高度控制過程500混合所估計的飛機高度與來自飛機高度計之讀數。該混合可使用熟悉此項技術者所熟知之各種“感測器融合”技術予以執行。飛機高度計的實例可包括精確度、高解析度MEMS大氣壓感測器、超音波、雷射、雷達、或GPS。在506，結果的估計高度可被使用來調整所應用的油門至所有發動機。當飛機改變其俯仰角以向前加速時，高度控制過程500可保持飛機的高度。
當飛機改變其俯仰和翻滾角以執行協調傾斜轉彎時，高度控制過程500亦可保持飛機的高度。參照圖6，描述執行在角602的傾斜轉彎之四軸飛行器600。高度控制過程可考慮在轉彎期間保持四軸飛行器600的高度之力包括推力604、升力606、曳力608、及重力610。例 如，當飛機透過將其俯仰角自零(水平)改變至角602而傾斜時，垂直升力分量606可能減小且飛機可能失去高度。為了保持飛機的高度，高度控制過程500可能命令發動機減小它們的RPM。
參照圖7，描述示範性轉向控制過程700。轉向控制過程700的目的係用以將傳輸控制器轉向旋鈕所命令之轉向角轉換成飛行器機動飛行。轉向控制過程700可以是控制環路，其使用車輛速度的估計和所命令的轉向角用以計算飛機偏擺、俯仰、和翻滾角速率及角。
使用來自轉向旋鈕之領航員的輸入，轉向控制過程700可調整飛行器的翻滾和偏擺用以符合地面車輛的動力。例如，使用者可透過旋轉轉向旋鈕來指示轉向角。轉向控制過程700可估計飛行器的目前正向速度且使用轉向角和正向速度用以設定飛行器的翻滾角和偏擺角。多旋翼飛行器的(例如，四軸飛行器)目前正向速度的估計可使用該飛行器的俯仰而獲得。於一方法中，轉向控制過程700的速度估計可以是線性且直接與飛行器的俯仰角成正比。於另一方法中，轉向控制過程700可在估計速度時考慮到。例如，車輛自起始速度V1加速至較大速度V2之時間將是非零。了解這非零時間且說明該時間於轉向控制過程700將提供車輛速度的更準確且現實估計。替代的是，例如，正向速度估計可使用諸如GPS之感測技術透過直接量測而獲得。
在702，轉向控制過程700可使用飛機的姿態 (attitude)(俯仰、翻滾和偏擺)和飛機的動態模型來決定飛機的橫向加速度。例如，如果飛機是保持在固定高度之四軸飛行器，上推抵消飛機的重量。轉向控制過程700可使用這推力及飛機的俯仰和翻滾角用以估計飛機的橫向加速度。至於俯衝或爬升的四軸飛行器，轉向控制過程700可考慮爬升或俯衝率來調整其推力向量的估計。
在704，轉向控制過程700可應用使用者的轉向和油門輸入及飛機的模型用以計算使用者想要的正向速度和轉彎半徑。在706，轉向控制過程700可使用目標轉彎半徑及飛機的速度和姿態用以調整飛機的偏擺率和傾斜角。
用於不同的飛機類型，熟悉此項技術者可視情況帶來已知的控制方法用以忍受高度和轉向控制過程二者。例如，以定翼飛機而言，轉向控制過程可用比例-積分-微分(PID)控制器來控制傾斜角，該控制器保持指穿飛機的底部之“向下向量”。至於其它飛機類型，諸如四軸飛行器，結果的離心力可在704予以估計且使用來決定保持指穿飛機的底部之“向下向量”之傾斜角。
作為另一實例，四軸飛行器或其它多旋翼直升機可具有混控步驟於飛行控制過程中。高度控制過程可決定所有發動機的平均動力。轉向控制過程可決定所有發動機相互有關的平均動力。混控步驟可線性地混控這兩個過程的結果以產生每一發動機的平均動力。
例如，如果四軸飛行器係向右傾斜，轉向控 制過程可指定左發動機應具有比右發動機更高的平均動力。混控步驟可結合這結果與高度控制過程所決定的平均動力用以決定每一發動機應運轉的平均動力。
雖然所述的飛行器控制模型可與地面車輛的控制模型相較，它是不必要相同的。例如，陸基車輛上的解除控制可致使車輛偏擺到停止且等待下一使用者控制輸入。至於空基車輛，風和其它氣流可能不斷地防止車輛保持單一位置。
在一實施例中，轉向控制過程可被使用而無高度控制過程。高度可以習用方式予以控制，諸如經由用於四軸飛行器和直升機的油門和總距，或經由用於飛機的俯仰和油門。轉向控制過程可控制偏擺率和俯仰角用於如所述的轉彎。
於飛機中：飛機中的控制器可調整油門及/或俯仰以在未自手持式高度控制器接收高度變化指令信號時保持飛機在實質恆定的高度。手持式高度控制器上的第三開關(例如，滑件)可被使用來與觸發器分開地調整高度。此外，飛機控制器可以某些關係加至俯仰角指令，不管高度開關設定。使用混控或某些相加演算法，油門可自觸發器俯仰控制所決定的設定增大或減小，使用第三開關可被使用來分開地控制高度。
於飛機中，注意到改變第一HMI輸入部的旋鈕的位置可改變用於飛機於轉彎中的傾斜角的控制之無線電傳輸器所傳輸的一或更多個無線電信號：(1)偏擺率 可參照所決定的傾斜角予以設定以回應飛機接收器/控制器所接收的控制信號(例如，固定線性比、固定指數比、或固定至特定傾斜角、等)；(2)偏擺率可參照所決定的轉彎半徑(更緊或更開放的轉彎)予以設定以回應飛機接收器/控制器所接收的轉彎控制信號；(3)偏擺率可參照所決定的轉彎半徑予以設定以回應飛機接收器/控制器所接收的控制信號及參照飛機的速度(使用加速計予以決定、透過俯仰角信號予以估計、等)；(4)可利用或已知的任何其它先前技術，諸如可能調整偏擺一直到加速計讀數顯示結果的力向量不再具有橫向分量，可被使用。
於飛機中，轉彎的半徑可透過設定任何規定/恆定的(i)速度、(ii)俯仰及/或(iii)油門設定之傾斜角，或使用任何其它可用/已知的先前技術予以控制。
於實施例中，用於控制提供類似地面車輛控制的遙控飛機之方法可包含：自傳輸器控制器接收轉向角控制輸入；估計飛機的姿態、加速度和速度之狀態估計過程；轉向控制過程包括：包括輪距之汽車的模型；及汽車模型、速度和轉向角的映射至想要的偏擺率和傾斜角；該方法進一步包含飛行控制過程，其控制飛機關於轉向控制過程所命令的偏擺率和傾斜角。於實施例中，該方法可進一步包含提供油門輸入以控制正向/反向速度或制動。於實施例中，該方法可進一步包含提供高度控制。
將了解的是，各種的控制“混合”係可用在“電腦”無線電上以避免或補償其它“不合意的”飛行特性。一 實例為傾斜角和俯仰(或油門)的混控。如果飛機由於在傾斜時喪失垂直上升而失去高度，傳輸器可程式化以增加俯仰或一些油門來幫助保持高度。其它控制混合，諸如但不限於實施控制混合之技術及混合的控制的不同組合，可被使用於傳輸控制器100。注意的是，所揭示的實施例本質上係解說用而不是限制用，及寬廣範圍的差異、修改、變化和取代被預期於前述的揭露中，以及於一些例子中，本發明的一些特徵可被使用而無其它特徵的對應使用。許多這種差異和修改可由熟悉此項技術者基於不同實施例的以上說明的審查而合意地考慮。
符合以上揭露之各種方法、飛機、和控制器包含以下：
方法1：一種用於提供類似地面車輛控制的遙控飛機之方法，該方法包含：執行高度控制過程，該高度控制過程包含：估計該飛機的高度；接收來自傳輸控制器之高度指令；及決定高度飛機動作以回應該高度指令；執行轉向控制過程，該轉向控制過程包含：接收領航員所指定的轉向指令，該轉向指令包含轉向角；及決定轉向飛機動作以回應該轉向角；及依據該高度飛機動作和該轉向飛機動作來操作該飛機。
方法2：方法1，其中估計該飛機的該高度包含：基於至少該飛機的偏擺角、該飛機的俯仰角、和飛機發動機RPM，估計初步高度；及混合該初步高度與來自該飛機的高度計之讀數。
方法3：方法1，其中該高度指令包含保持高度之指令、爬升在指定速率之指令、及俯衝在指定速率之指令的一者。
方法4：方法1，其中該轉向飛機動作包含設定翻滾率和設定偏擺率。
方法5：方法1，其中該飛機係定翼飛機。
方法6：方法1，其中該飛機係直升機。
方法7：方法1，其中該飛機係多旋翼直升機，包含四個旋翼和四個發動機，每一旋翼係由發動機控制。
方法8：方法7，其中該高度飛機動作包含應用於所有該等發動機之平均動力以及該轉向飛機動作包含應用於每一發動機相對於其它發動機之平均動力。
方法9：方法8，進一步包含線性混控該高度飛機動作和該轉向飛機動作以產生應用於每一發動機之平均動力。
方法10：方法9，其中操作該飛機包含將該線性混控所產生的該平均動力應用至每一發動機。
方法11：一種用於提供類似地面車輛控制的 遙控飛機之方法，該方法包含：執行轉向控制過程，該轉向控制過程包含：接收領航員所指定的轉向指令，該轉向指令包含轉向角；及決定轉向飛機動作以回應該轉向角；及依據該轉向飛機動作來操作該飛機。
方法12：方法11，其中該轉向飛機動作包含設定翻滾率和設定偏擺率。
方法13：方法11，其中該飛機係定翼飛機。
方法14：方法11，其中該飛機係直升機。
方法15：方法11，其中該飛機係多旋翼直升 機，包含四個旋翼和四個發動機，每一旋翼係由發動機控制。
飛機1：一種提供類似地面車輛控制之遙控飛機，該飛機包含飛行控制微處理器，其配置用以：執行高度控制過程，該高度控制過程包含：估計該飛機的高度；接收來自傳輸控制器之高度指令；及決定高度飛機動作以回應該高度指令；執行轉向控制過程，該轉向控制過程包含：接收領航員所指定的轉向指令，該轉向指令包含轉向角；及決定轉向飛機動作以回應該轉向角；及依據該高度飛機動作和該轉向飛機動作來操作該飛 機。
飛機2：飛機1，其中估計該飛機的該高度包含：基於至少該飛機的偏擺角、該飛機的俯仰角、和飛機發動機RPM，估計初步高度；及混合該初步高度與來自該飛機的高度計之讀數。
飛機3：飛機1，其中該高度指令包含保持高度之指令、爬升在指定速率之指令、及俯衝在指定速率之指令的一者。
飛機4：飛機1，其中該轉向飛機動作包含設定翻滾率和設定偏擺率。
飛機5：飛機1，其中該飛機係定翼飛機。
飛機6：飛機1，其中該飛機係直升機。
飛機7：飛機1，其中該飛機係多旋翼直升機，包含四個旋翼和四個發動機，每一旋翼係由發動機控制。
飛機8：飛機7，其中該高度飛機動作包含應用於所有該等發動機之平均動力以及該轉向飛機動作包含應用於每一發動機相對於其它發動機之平均動力。
飛機9：飛機8，其中該飛行控制微處理器係配置用以線性地混控該高度飛機動作和該轉向飛機動作以產生應用於每一發動機之平均動力。
飛機10：飛機9，其中配置用以操作該飛機之該飛行控制微處理器包含配置用以將該線性混控所產生 的該平均動力應用於每一發動機之該飛行控制微處理器。
飛機11：一種提供類似地面車輛控制之遙控飛機，該飛機包含飛行控制微處理器，其配置用以：執行轉向控制過程，該轉向控制過程包含：接收領航員所指定的轉向指令，該轉向指令包含轉向角；及決定轉向飛機動作以回應該轉向角；及依據該轉向飛機動作來操作該飛機。
飛機12：飛機11，其中該轉向飛機動作包含設定翻滾率和設定偏擺率。
飛機13：飛機11，其中該飛機係定翼飛機。
飛機14：飛機11，其中該飛機係直升機。
飛機15：飛機11，其中該飛機係多旋翼直升機，包含四個旋翼和四個發動機，每一旋翼係由發動機控制。
控制器1：一種提供遙控飛機用類似地面車輛控制之傳輸控制器，該傳輸控制器包含：轉向控制；油門/制動器控制；及高度控制。
控制器2：控制器1，其中該轉向控制包含轉向旋鈕。
控制器3：控制器1，其中該油門/制動器控制包含油門觸發器。
控制器4：控制器1，其中該高度控制包含平衡環。
控制器5：控制器1，其中該高度控制包含傾斜感測器。
控制器6：一種提供遙控飛機用類似地面車輛控制之傳輸控制器，該傳輸控制器包含：轉向控制；及油門/制動器控制。
控制器7：控制器6，其中該轉向控制包含轉向旋鈕。
控制器8：控制器6，其中該油門/制動器控制包含油門觸發器。

Claims (23)

  1. 一種用於提供類似地面車輛控制的遙控飛機之方法，該方法包含：接收來自傳輸器控制器之至少一轉向角控制輸入；電子狀態估計過程，包括估計該飛機的高度、加速度和速度；電子轉向控制過程，包括：映射包括輪距之汽車模型，包括將至少一轉向角控制輸入映射至該汽車模型之轉向；及採用該汽車模型之映射、飛機的速度估計值，和至少一轉向角控制輸入，以命令至少一飛機偏擺率和飛機傾斜角；及電子飛行控制過程，包括藉由該電子轉向控制過程所命令的該飛機偏擺率和飛機傾斜角控制該飛機。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含提供油門輸入，以控制該飛機的方向性速度或制動。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該電子飛行控制過程進一步包含控制該飛機的高度。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該映射的步驟進一步包含映射至少一轉向角控制輸入以匹配該汽車模型之複數個轉向角。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該映射的步驟進一步包含映射至少一轉向角控制輸入以匹配該汽車模型之一個或多個轉彎特性。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該映射的步驟進一步包含映射至少一轉向角控制輸入以匹配該汽車模型之複數個轉彎半徑。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電子轉向控制過程進一步包含該飛機的轉向以匹配由至少一轉向角控制輸入所引起之該汽車模型的轉向角。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電子轉向控制過程進一步包含該飛機的轉向以匹配由至少一轉向角控制輸入所引起之該汽車模型的轉向半徑。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電子轉向控制過程進一步包含該飛機的轉向以匹配由至少一轉向角控制輸入所引起之該汽車模型之一個或多個轉彎特性。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電子轉向控制過程進一步包含受命令的飛機偏擺率和受命令的飛機傾斜角，引起該飛機所飛行的路線與由實質相同的該轉向角控制輸入所引起的該汽車模型之轉彎匹配。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電子轉向控制過程進一步包含受命令的飛機偏擺率和受命令的飛機傾斜角，引起該飛機所飛行的路線與由實質相同的該轉向角控制輸入所引起的該汽車模型之轉彎半徑匹配。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電子轉向控制過程進一步包含受命令的飛機偏擺率和受命令的飛機傾斜角，引起該飛機所飛行的路線與由實質相同的該轉向角控制輸入命令的轉向角所引起的該汽車模型之轉彎匹 配。
  13. 一種遙控飛機之方法，該方法包含：該飛機接收來自傳輸控制器之一個或多個飛機轉彎半徑控制信號，該一個或多個飛機轉彎半徑控制信號命令該飛機的轉彎半徑模擬地面車輛之大致恆定的轉彎半徑；電子狀態估計過程，包括估計該飛機的高度和速度；電子轉向控制過程，包括至少部分基於速度估計值和該一個或多個飛機轉彎半徑控制信號命令該飛機的偏擺率和傾斜角；其中受命令的該飛機的偏擺率和傾斜角引起該飛機以該轉彎半徑轉彎；及電子飛行控制過程，包括以受命令的該飛機的偏擺率和傾斜角控制該飛機。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含接收來自該傳輸控制器之油門控制信號，該油門控制信號決定該飛機的正向/反向速度或制動。
  15. 如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含高度控制過程。
  16. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該電子轉向控制過程包含當該速度估計值改變時，調整受命令的該飛機偏擺率和飛機傾斜角以維持大致恆定的轉彎半徑。
  17. 一種用以遙控飛機之手持式無線電傳輸控制器，該控制器包含：觸發器；和轉向旋鈕； 其中該無線電傳輸控制器被建構成傳輸用於控制飛機之一個或多個無線電信號，該一個或多個無線電信號包括：一個或多個觸發器信號，至少對應於該觸發器的致動；和一個或多個轉向旋鈕信號，至少對應於該轉向旋鈕的位置；其中該一個或多個觸發器信號被傳輸以控制該飛機的正向運動；且其中該一個或多個轉向旋鈕信號被傳輸以控制該飛機的轉彎半徑；其中該一個或多個轉向旋鈕信號命令該飛機的轉彎半徑，模擬地面車輛之大致恆定的轉彎半徑；其中複數個該一個或多個轉向旋鈕信號命令複數個該飛機的預定轉彎半徑，該飛機的複數個預定轉彎半徑之每一者對應於該轉向旋鈕的複數個轉動位移之一者，藉此模擬地面車輛之轉向；且其中該轉向旋鈕的複數個轉動位移之每一者的該飛機的該預定轉彎半徑對應於地面車輛之轉向輪廓，該轉向輪廓包含對應於該轉向旋鈕之複數個不同轉動位移值之一者的複數個轉彎半徑值之每一者。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，進一步包含複數個該轉向輪廓，以電子方式儲存於該傳輸控制器並可被該傳輸控制器選擇性的使用。
  19. 一種遙控飛機之方法，該方法包含： 該飛機接收來自傳輸控制器之一個或多個飛機轉彎半徑控制信號，該一個或多個飛機轉彎半徑控制信號決定該飛機的轉彎半徑；電子狀態估計過程，包括估計該飛機的高度和速度；電子轉向控制過程，包括至少部分基於速度估計值和該一個或多個轉彎半徑控制信號命令該飛機的偏擺率和傾斜角；其中受命令的偏擺率和飛機傾斜角引起該飛機以該轉彎半徑轉彎；及其中該電子轉向控制過程在至少該飛機的速度改變期間將該轉彎半徑維持大致恆定，藉此以轉向輪模擬地面車輛的轉向。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，進一步包含當該速度估計值改變時，改變該飛機的偏擺率和傾斜角中至少一者或二者。
  21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中藉著該轉向輪，受命令的偏擺率和傾斜角引起該飛機以對應於該地面車輛之該轉向輪廓的該轉彎半徑轉彎。
  22. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該電子轉向控制過程進一步包含在至少不改變該飛機的速度之情況下，改變該轉彎半徑，藉此以該轉向輪模擬該地面車輛之轉向。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該電子轉向控制過程進一步包含在維持該飛機的速度恆定之情況 下，改變該飛機的偏擺率和傾斜角中至少一者或二者。
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