本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及是一種體感控制方法。

背景技術(shù)：

目前，隨著遙控器的發(fā)展，人們對體感遙控器的要求越來越高，并且將體感遙控器運用在無人機上成為目前的無人機領(lǐng)域的趨勢。

無人駕駛無人機簡稱“無人機”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人無人機，目前大量應(yīng)用在航拍、地貌的測量、運輸?shù)刃袠I(yè)。

無人機在使用中具有成本低、使用方便、環(huán)境適應(yīng)性強等特點，所以正逐步走進(jìn)人們的普通生活，廣受大家的喜愛與應(yīng)用，一般的無人機的飛手都是直接通過遙控器控制無人機的飛行狀態(tài)，但是這種控制方法并不能滿足用戶的需求，用戶利用遙控器并不能真實感受無人機的無人機狀態(tài)，現(xiàn)有的無人機遙控器越來越不能滿足用戶的需求。

因此，如何將人體的手勢動作轉(zhuǎn)換成控制無人機飛行的數(shù)據(jù)，來控制無人機的飛行，成為目前亟待解決的技術(shù)問題。

有鑒于此特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種將人體的手勢動作轉(zhuǎn)換成控制無人機飛行的數(shù)據(jù)，來控制無人機的飛行的體感控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

本發(fā)明提供了一種體感控制方法，步驟包括：

s1，遙控器接收到體感激活命令時，獲得遙控器當(dāng)前姿態(tài)的初始矩陣dcminit；

s2，實時獲取遙控器姿態(tài)變化的當(dāng)前矩陣dcmcur；

s3，根據(jù)初始矩陣dcminit和當(dāng)前矩陣dcmcur計算得到中間矩陣dcmrelative；

s4，將中間矩陣dcmrelative轉(zhuǎn)換為最終矩陣dcmfinal；

s5，將最終矩陣dcmfinal換算成能夠控制無人機姿態(tài)的控制量；

s6，遙控器與無人機通信，無人機根據(jù)所述控制量實施姿態(tài)調(diào)整。

優(yōu)選地，所述步驟s1具體包括：

當(dāng)接收到體感激活命令之后，記錄初始四元數(shù)qinit，將初始四元數(shù)qinit轉(zhuǎn)換成初始矩陣dcminit。

優(yōu)選地，所述步驟s2具體包括：

每間隔預(yù)定時間就記錄一個當(dāng)前四元數(shù)qcur，并將當(dāng)前四元數(shù)qcur轉(zhuǎn)換成當(dāng)前矩陣dcmcur。

優(yōu)選地，所述預(yù)定時間為10ms至20ms。

優(yōu)選地，所述中間矩陣dcmrelative為：

dcmrelative＝dcminit^t*dcmcur。

優(yōu)選地，所述步驟s4具體包括：

將中間矩陣dcmrelative旋轉(zhuǎn)90度得到最終矩陣dcmfinal。

優(yōu)選地，所述步驟s5具體包括：

將所述最終矩陣dcmfinal轉(zhuǎn)換成歐拉角，并根據(jù)所述歐拉角換算得到能夠控制無人機姿態(tài)的控制量。

優(yōu)選地，遙控器上設(shè)有姿態(tài)傳感器，以姿態(tài)傳感器中心為坐標(biāo)原點o建立三維坐標(biāo)系，所述歐拉角包括：

遙控器圍繞x軸旋轉(zhuǎn)值roll，遙控器圍繞y軸旋轉(zhuǎn)值pitch，遙控器圍繞z軸旋轉(zhuǎn)值yaw。

優(yōu)選地，所述遙控器圍繞y軸旋轉(zhuǎn)值pitch為：

pitch＝arcsin(-dcmfinal[2][0])。

優(yōu)選地，根據(jù)pitch的大小確定roll和yaw的值：

當(dāng)時，則roll＝0，

當(dāng)則

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。

遙控器可以根據(jù)用戶的手勢操作來控制無人機的飛行狀態(tài)，這樣給用戶帶來更加真實的體驗，方便用戶對無人機的操控，給用戶帶來便利。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明具體實施方式中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出了本發(fā)明的一個實施例的體感控制方法的流程圖；

圖2示出了本發(fā)明的以姿態(tài)傳感器中心為坐標(biāo)原點o建立的三維坐標(biāo)系的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

圖1示出了本發(fā)明的一個實施例的體感控制方法的流程圖。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種體感控制方法，所述體感控制方法包括：

s1，遙控器接收到體感激活命令時，獲得遙控器當(dāng)前姿態(tài)的初始矩陣dcminit；

s2，實時獲取遙控器姿態(tài)變化的當(dāng)前矩陣dcmcur；

s3，根據(jù)初始矩陣dcminit和當(dāng)前矩陣dcmcur計算得到中間矩陣dcmrelative；

s4，將中間矩陣dcmrelative轉(zhuǎn)換為最終矩陣dcmfinal；

s5，將最終矩陣dcmfinal換算成能夠控制無人機姿態(tài)的控制量；

s6，遙控器與無人機通信，無人機根據(jù)所述控制量實施姿態(tài)調(diào)整。

在上述技術(shù)方案中，當(dāng)用戶按下遙控器上的體感按鈕，遙控器接收到體感激活命令后，就會獲取體感遙控器此時的狀態(tài)，并將該狀態(tài)轉(zhuǎn)換為初始矩陣dcminit，然后用戶拿著體感遙控器進(jìn)行手勢操控過程中，就會實時獲取體感遙控器的實時狀態(tài)，并將該實時狀態(tài)轉(zhuǎn)換成當(dāng)前矩陣dcmcur，這樣就可以將初始矩陣dcminit和當(dāng)前矩陣dcmcur進(jìn)行一定的運算后得到中間矩陣dcmrelative；

另外，在歐拉角的奇點無法用歐拉角表示遙控器的姿態(tài)；歐拉角是描述剛體轉(zhuǎn)動的三個軸角，為了要避開歐拉角的奇點需要對中間矩陣dcmrelative進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并確定出最終矩陣dcmfinal，最后，就可以將最終矩陣dcmfinal轉(zhuǎn)換成能夠控制無人機姿態(tài)的控制量，并將這些控制量發(fā)送給無人機，進(jìn)而控制無人機的飛行。

其中，無人機姿態(tài)的控制量包括：向前、后、左、右、上、下飛行，以及翻轉(zhuǎn)等能夠操控?zé)o人機飛行姿態(tài)的各個控制量。

通過上述技術(shù)方案，遙控器可以根據(jù)用戶的手勢操作來控制無人機的飛行狀態(tài)，這樣給用戶帶來更加真實的體驗，方便用戶對無人機的操控，給用戶帶來便利。

優(yōu)選地，所述步驟s1具體包括：

當(dāng)接收到體感激活命令之后，記錄初始四元數(shù)qinit，將初始四元數(shù)qinit轉(zhuǎn)換成初始矩陣dcminit。

在上述技術(shù)方案中，首先，體感遙控器在接收到體感激活命令之后，就會獲取遙控器此時的初始四元數(shù)qinit，其中，初始四元數(shù)為qinit＝[w,x,y,z]，當(dāng)中的qinit是四元數(shù)，w,x,y,z是四元數(shù)qinit的4個參數(shù)，體感遙控器是用陀螺儀和加速度計來算出四元數(shù)的，qinit中的每個四元數(shù)分別為：

w＝cos(theta/2)；x＝ax*sin(theta/2)；y＝ay*sin(theta/2)；z＝az*sin(theta/2)；(ax,ay,az)表示軸的矢量，theta表示繞此軸的旋轉(zhuǎn)角度

通過上述技術(shù)方案，能夠快速準(zhǔn)確地計算出體感遙控器初始狀態(tài)時的四元數(shù)qinit，并且將qinit轉(zhuǎn)換為初始矩陣dcminit，為：

優(yōu)選地，所述步驟s2具體包括：

每間隔預(yù)定時間就記錄一個當(dāng)前四元數(shù)qcur，并將當(dāng)前四元數(shù)qcur轉(zhuǎn)換成當(dāng)前矩陣dcmcur。

在上述技術(shù)方案中，每間隔預(yù)定時間就會記錄一次當(dāng)前四元數(shù)qcur，然后將qcur轉(zhuǎn)換成當(dāng)前矩陣dcmcur，當(dāng)前四元數(shù)qcur和當(dāng)前矩陣dcmcur的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

qcur＝[w,x,y,z]

在上述技術(shù)方案中，為了保證獲取當(dāng)前四元數(shù)qcur的實時性，將預(yù)定時間設(shè)定為10ms至20ms。

優(yōu)選地，所述中間矩陣dcmrelative為：

dcmrelative＝dcminit^t*dcmcur。

優(yōu)選地，所述步驟s4具體包括：

將中間矩陣dcmrelative旋轉(zhuǎn)90度得到最終矩陣dcmfinal。

在上述技術(shù)方案中，歐拉角是描述剛體轉(zhuǎn)動的三個軸角，由于在歐拉角的奇點無法用歐拉角表示遙控器的姿態(tài)，因此為了避開歐拉角的奇點，需要將中間矩陣dcmrelative旋轉(zhuǎn)90度得到最終矩陣dcmfinal，旋轉(zhuǎn)方式如下：

通過上述技術(shù)方案，避免了dcmrelative在歐拉角的奇點無法確定轉(zhuǎn)動方向的角度的問題，進(jìn)而為無人機的正常飛行提供了保障。

優(yōu)選地，所述步驟s5具體包括：

將所述最終矩陣dcmfinal轉(zhuǎn)換成歐拉角，并根據(jù)所述歐拉角換算得到能夠控制無人機姿態(tài)的控制量。

在上述技術(shù)方案中，為了能夠根據(jù)用戶的手勢操作控制無人機的飛行姿態(tài)，需要將最終矩陣dcmfinal轉(zhuǎn)換成歐拉角，并將相應(yīng)的歐拉角轉(zhuǎn)換成能夠控制無人機飛行姿態(tài)的控制量，并將這些控制量發(fā)送到無人機上，進(jìn)而控制無人機的飛行姿態(tài)。

優(yōu)選地，遙控器上設(shè)有姿態(tài)傳感器，如圖2所示，以姿態(tài)傳感器中心為坐標(biāo)原點o建立三維坐標(biāo)系，所述歐拉角包括：

遙控器圍繞x軸旋轉(zhuǎn)值roll，遙控器圍繞y軸旋轉(zhuǎn)值pitch，遙控器圍繞z軸旋轉(zhuǎn)值yaw。

在上述技術(shù)方案中，為了讓無人機能夠更好的根據(jù)用戶的手勢動作完成相應(yīng)的動作，遙控器上設(shè)有姿態(tài)傳感器，需要建立以姿態(tài)傳感器中心為坐標(biāo)原點o的坐標(biāo)系，并分別用pitch、roll和yaw，代表圍繞x軸旋轉(zhuǎn)值、圍繞y軸旋轉(zhuǎn)值和圍繞z軸旋轉(zhuǎn)值，這樣就可以直接將用戶的手勢動作轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的歐拉角，進(jìn)而再將相應(yīng)的歐拉角轉(zhuǎn)換成能夠控制無人機的控制量，并將相應(yīng)的控制量轉(zhuǎn)換為控制電信號發(fā)送至無人機，控制無人機的飛行。

優(yōu)選地，所述遙控器圍繞y軸旋轉(zhuǎn)值pitch為：

pitch＝arcsin(-dcmfinal[2][0])。

優(yōu)選地，根據(jù)pitch的大小確定roll和yaw的值：

當(dāng)時，則roll＝0，

當(dāng)時，則

在上述技術(shù)方案中，首先根據(jù)dcmfinal得出無人機圍繞x軸旋轉(zhuǎn)值roll，并且判斷是否小于0.001，如果小于則圍繞y軸旋轉(zhuǎn)值pitch為0，圍繞z軸旋轉(zhuǎn)值

通過上述技術(shù)方案，能夠?qū)⒆罱K矩陣dcmfinal轉(zhuǎn)換為無人機飛行姿態(tài)的三維控制量pitch、roll和yaw，將pitch、roll和yaw的具體數(shù)值轉(zhuǎn)換為能夠發(fā)送給無人機的控制量，進(jìn)而控制無人機的飛行姿態(tài)，完成用戶想要無人機完成的動作。

上述實施例中的實施方案可以進(jìn)一步組合或者替換，且實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計思想的前提下，本領(lǐng)域中專業(yè)技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變化和改進(jìn)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。