[发明专利]人声控制的遥控多旋翼飞行器

说明书

本发明涉及一种用于捕获音频和/或视频信号的多旋翼遥控飞行器以及一种通过语音命令遥控所述飞行器的方法。特别地，本发明涉及减轻由电动机和螺旋桨产生的音频噪声对语音命令的接收和检测的影响。设置音频采集装置以接收语音命令，同时设置噪声采集装置专用于捕获环境噪声。噪声影响的减轻是通过滤波装置和消除技术来实现的。利用消除技术，使噪声采集装置捕获的信号中包含的噪声部分与携带语音命令的音频信号中包含的噪声部分均衡，然后从所述音频信号中减去所述噪声部分。

技术领域

本发明涉及一种用于捕获音频和/或视频信号的多旋翼遥控飞行器以及一种用于遥控所述飞行器的方法。

背景技术

多旋翼飞行器(如双旋翼机、三旋翼机、四旋翼机、六旋翼机、八旋翼机等)固有地是不稳定的，因此它需要恒定的引擎速度调节，以维持由飞行员和/或飞行控制系统设置的方位。

速度调节通常由分别作用于飞行器的三个旋转(俯仰、滚转和偏航)轴上的专门的调节器(例如，比例、积分和微分调节器，简称PID)来执行，以便使沿这些轴的角转速尽可能接近飞行员通过诸如遥控器、无线电控制器等之类的遥控装置和/或飞行控制系统选择的值。

对这种遥控装置的不熟练的操作，典型地是缺乏经验的飞行员对这种遥控装置的不熟练的操作，不可避免地会引起飞行器的安全问题和/或振荡，这使得难以控制飞行器并且难以拍照，这是因为在一定的曝光条件下，当传感器配备了卷帘快门时，由视频捕获媒体捕获的照片和视频会受到振动的影响(也称为“果冻”效应)。

因此，对于这种飞行器，需要具有一种遥控器，其适于使用并且允许缺乏经验的用户避免飞机的突然运动。事实上，常规的无线电控制装置使用起来很复杂并且需要一些培训。此外，它们必须与飞行器一起携带，并且给用户带来负担。

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种语音控制方法来解决这些问题和其他问题，从而用户能够使用诸如“向前”、“向后”、“向右”、“向左”、“停止”或“向左转”、“向右旋转”、“向左滑行”、“向右滑行”等常用语词通过语音命令来控制飞行器。相应地，飞行器包括：音频采集装置，其适于接收携带用户语音的音频信号；和语音转换装置，其用于将语音命令转换为飞行控制信号。该音频采集装置能够优选地设置为识别不同语言的语音，由飞行器的用户来选择其中的一种。

然而，飞行器电动机及其螺旋桨产生音频噪声，该音频噪声可能影响整个语音频带。事实上，螺旋桨/电动机轴速和叶片通过频率的谐波具有非常高的振幅，高达轴速的五次谐波(参见在法国里昂举办的第22届AIAA/CEAS航空声学会议(AIAA/CEASAeroacoustics Conference)上由W.Nathan Alexander等人于5月30日至6月1日的航空声学会议期间发表的“Experimental Study of Quadcopter Acoustics and Performanceat Static Thrust Conditions”)。因此，18,000RPM(300Hz)轴速的五次谐波具有1,500Hz的频率，该频率处于例如用于电话语音服务通信(参见https://en.wikipedia.org/wiki/Voice frequency)的300Hz至3400Hz频带的中心。

为了减少影响语音信号的不想要的噪声分量的能量，本发明提出两种互补技术：通过阻带滤波器从语音信号中滤除噪声分量，以及通过消除技术消除噪声分量。优选地，滤波技术用于衰减不在语音频带中心中的不想要的分量，而消除技术也能够用于语音频带内的频率。

这两种技术都利用了环境噪声中与飞行器电动机的轴速相关的音调的存在。它们允许识别要去除的噪声分量的频率，并评估噪声的一般特征。

飞行器电动机的轴速可以从电动机控制信号或音频信号的频谱分析得出。为了更好和更容易地识别环境噪声分量，可以使用专用采集装置来收集具有用户语音信号的最小分量的噪声信号。