[发明专利]用于飞行模拟的系统和方法

说明书

本发明提供了用于训练用户在环境中控制无人飞行器(UAV)的系统和方法。所述系统和方法提供一种模拟环境，用以在虚拟环境中控制UAV。所述虚拟环境与真实飞行环境非常相似。用以传输飞行命令和接收飞行状态数据的控制器既可用于模拟操作模式又可用于飞行操作模式。

背景技术

诸如无人飞行器(UAV)等飞行器可以沿着规定的路线行进。UAV可以完全地或部分地由该UAV机外的用户来控制。用户可以使用模拟来练习控制UAV，所述模拟响应于来自用户的飞行控制命令而在模拟环境中描绘UAV。

学习控制UAV可能是困难的。不能正确控制UAV可能会导致对UAV的损坏。修理对UAV的损坏可能既费时又昂贵，因此在没有损坏真实UAV的风险的虚拟环境中教导用户控制UAV可能是有利的。

发明内容

需要提供一种在模拟环境中训练用户控制无人飞行器(UAV)的飞行的方法。本文提供了用来生成用于飞行和控制无人飞行器的动作的模拟的虚拟环境的系统和方法。所述模拟使用与在该无人飞行器的真实飞行中所使用的相同的遥控器，使得用户可以在虚拟环境中熟悉控制功能和灵敏度，并将这些因素直接转化为无人飞行器的真实飞行。提供一种飞行控制系统以处理来自虚拟传感器的数据并将该数据传输至模拟。该飞行控制系统可以是与真实飞行中所使用的飞行控制系统相同的飞行控制系统。物理模型可以计算对来自用户的飞行控制输入的响应，并且将该响应提供至虚拟传感器以生成虚拟传感器测量。飞行控制系统可以通过直接连接或间接连接而将飞行状态数据传送至显示设备。该显示设备可以通过图像和/或文本显示而将飞行状态数据提供给用户。显示设备可以将飞行状态数据提供给用户，并且使用软件应用程序(即，“app”)而与遥控器和飞行控制系统中之一或全部两者通信。飞行控制系统可以位于无人飞行器上或位于显示设备上。

本发明的一个方面涉及一种操作无人飞行器(UAV)的方法。该方法可以包括：接收指示出所述无人飞行器是处于飞行模式还是模拟模式中的无人飞行器模式信号；在所述无人飞行器机载的飞行控制系统处接收来自遥控器的飞行控制数据；以及在所述飞行控制系统处响应于来自所述遥控器的所述飞行控制数据而生成飞行数据。(1)当所述无人飞行器处于飞行模式时，可以将所述飞行数据传送至所述无人飞行器的一个或多个动力单元，并且(2)当所述无人飞行器处于模拟模式时，可以不将所述飞行数据传送至所述无人飞行器的所述一个或多个动力单元。

在一些实施方式中，所述无人飞行器模式信号可以是从包括视觉显示器的显示设备提供的。所述显示设备可以是移动设备。所述视觉显示器可被配置用于当所述无人飞行器处于模拟模式时示出所述无人飞行器的模拟飞行状态信息。

在一些情况下，所述无人飞行器模式信号可以从所述遥控器提供。所述无人飞行器模式信号可以由与所述无人飞行器的硬件进行交互的用户提供。所述无人飞行器可以将所述飞行模式作为默认模式，并且所述无人飞行器模式信号可以指示出向所述模拟模式改变。所述无人飞行器模式信号可以提供至输出切换器，所述输出切换器被配置用于确定是否将所述飞行数据传送至所述一个或多个动力单元。所述输出切换器可以当所述无人飞行器处于飞行模式时，将所述飞行数据传送至所述一个或多个动力单元。

在一些实施方式中，所述输出切换器可以将所述飞行数据传送至物理模型，所述物理模型包含关于所述无人飞行器的物理参数信息。所述物理模型可以响应于所述飞行数据而提供物理模拟数据。关于所述无人飞行器的所述物理参数信息可以包括所述无人飞行器的尺寸。关于所述无人飞行器的所述物理参数信息可以包括所述无人飞行器的空气动力性质。

所述物理模拟数据可以提供至一个或多个虚拟传感器，所述虚拟传感器被配置用于基于所述物理模拟数据而生成虚拟传感器数据。所述虚拟传感器数据可以提供至惯性测量单元，所述惯性测量单元被配置用于从所述虚拟传感器数据生成飞行状态信息并将所述飞行状态信息传送至所述飞行控制系统。所述惯性测量单元可被配置用于接收真实传感器数据并从所述真实传感器数据生成飞行状态信息，并且将所述飞行状态信息传送至所述飞行控制系统。所述飞行控制系统可以当所述无人飞行器处于所述模拟模式时，将模拟飞行数据传送至包括视觉显示器的显示设备。