本實用新型涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無人機和可穿戴設(shè)備。

背景技術(shù)：

無人機是一種以無線遙控或自身程序控制為主的不載人飛行器?，F(xiàn)有的無人機在飛行狀態(tài)下，需要將飛行狀態(tài)回傳到控制中心；另外，飛行過程中，無人機也需要根據(jù)飛行狀況，主動或被動改變飛行狀態(tài)來獲得期望的飛行軌跡或保證無人機自身安全。然而，現(xiàn)有技術(shù)中由于缺乏對無人機飛行狀態(tài)檢測的技術(shù)方案，影響無人機的飛行控制，導(dǎo)致無人機飛行過程中的可控性和安全性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種無人機和可穿戴設(shè)備以解決現(xiàn)有技術(shù)中無人機飛行過程中的可控性和安全性較差的問題。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種無人機，無人機包括：機身，設(shè)置在機身上的飛控板，機身上還設(shè)有支撐臂，支撐臂上設(shè)置有電機及螺旋槳，電機用于驅(qū)動與其連接的螺旋槳旋轉(zhuǎn)，

每個支撐臂上設(shè)置有聲音傳感器，

聲音傳感器與飛控板相連接，用于采集螺旋槳運行時的聲音信號；

飛控板中設(shè)有：

信號獲取單元，用于獲取聲音傳感器采集的聲音信號；

飛行狀態(tài)判斷單元，用于對聲音信號進行處理，得到螺旋槳當前的運行狀態(tài)，并根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)，確定無人機的飛行狀態(tài)。

根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種可穿戴設(shè)備，該可穿戴設(shè)備包括：

無線通信模塊，用于接收無人機發(fā)送的螺旋槳的運行狀態(tài)信號；

飛行遙控模塊，用于對運行狀態(tài)信號進行處理后得到螺旋槳的運行狀態(tài)，根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)，確定無人機的飛行狀態(tài)并當無人機的飛行狀態(tài)異常時生成相應(yīng)的飛行遙控指令，通過無線通信模塊將飛行遙控指令發(fā)送給無人機，控制無人機執(zhí)行相應(yīng)的飛行操作。

本實用新型的有益效果是：本實用新型的無人機，通過在無人機的至少一個支撐臂上設(shè)置聲音傳感器，然后獲取聲音傳感器采集的螺旋槳運行的聲音信號，對聲音信號進行處理，得到螺旋槳的運行狀態(tài)；根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)，確定無人機的飛行狀態(tài)。由此，可以實現(xiàn)利用螺旋槳的運行狀態(tài)對無人機飛行狀態(tài)進行檢測和判斷，為無人機的飛行控制系統(tǒng)掌握無人機當前的飛行狀態(tài)并進行相應(yīng)的飛行控制提供了可能，避免了對無人機進行錯誤的飛行控制，提高了無人機飛行過程中的可控性和安全性。

附圖說明

圖1是本實用新型一個實施例的一種無人機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型一個實施例的一種無人機的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本實用新型另一一個實施例的一種無人機飛行狀態(tài)的檢測方法的流程示意圖；

圖4是本實用新型又一個實施例的一種無人機飛行狀態(tài)的檢測方法的流程示意圖；

圖5是本實用新型一個實施例的一種可穿戴設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應(yīng)當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

實施例一

圖1是本實用新型一個實施例的一種無人機的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本實用新型一個實施例的一種無人機的結(jié)構(gòu)框圖，以下結(jié)合圖1和圖2對本實施例的無人機的結(jié)構(gòu)進行說明。

參見圖1，本實施例的無人機為四旋翼無人機，無人機包括：機身，設(shè)置在機身上的飛控板，機身上還設(shè)有支撐臂103，支撐臂103上設(shè)置有電機及螺旋槳101，電機用于驅(qū)動與其連接的螺旋槳101旋轉(zhuǎn)，每個支撐臂103上設(shè)置有聲音傳感器102，聲音傳感器102與飛控板相連接，用于采集螺旋槳的運行聲音信號；

參見圖2，飛控板中設(shè)有：信號獲取單元201，用于獲取聲音傳感器102采集的螺旋槳運行時的聲音信號；

飛行狀態(tài)判斷單元202，用于對聲音信號進行處理，得到螺旋槳當前的運行狀態(tài)，并根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)，確定無人機的飛行狀態(tài)。

在本實用新型的一個實施例中，聲音傳感器102為麥克風；參見圖2，麥克風為四個(圖2中示意的MIC A、MIC B、MIC C和MIC D)，四個麥克風分別設(shè)置在無人機的四個支撐臂103上。

信號獲取單元201具體用于：獲取麥克風采集的聲音信號；

飛行狀態(tài)判斷單元202具體用于：對獲取的聲音信號進行處理，得到聲音信號的頻率值，并根據(jù)頻率值計算得到螺旋槳的實時轉(zhuǎn)速值，將實時轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍進行比較，如果實時轉(zhuǎn)速值在轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍內(nèi)，則確定螺旋槳的狀態(tài)正常，如果實時轉(zhuǎn)速值超出轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍，則確定螺旋槳的狀態(tài)異常；或者，根據(jù)聲音信號計算得到聲音信號當前時刻的頻率值和幅度值，并根據(jù)頻率值和幅度值與前一時刻對應(yīng)的頻率值和幅度值的比較結(jié)果得到螺旋槳的運行狀態(tài)。

具體的，飛行狀態(tài)判斷單元202可根據(jù)聲音信號計算得到聲音信號當前時刻的幅度值和頻率值后計算麥克風的聲音信號當前時刻的頻率值與前一時刻頻率值之間的差值，如果差值大于第一預(yù)設(shè)閾值且當前時刻的幅度值小于前一時刻的幅度值，則確定螺旋槳處于射槳異常狀態(tài)；如果差值小于等于第一預(yù)設(shè)閾值且當前時刻的幅度值小于前一時刻的幅度值時，則確定螺旋槳處于斷槳異常狀態(tài)；或者，計算麥克風的聲音信號當前時刻的幅度值與前一時刻幅度值的差值，如果差值大于第二預(yù)設(shè)閾值且當前時刻的頻率值小于前一時刻的頻率值時，確定螺旋槳處于卡死的異常狀態(tài)。

本實施例中，麥克風與支撐臂表面的開孔相對設(shè)置，麥克風的收聲孔的軸線方向與支撐臂上螺旋槳的軸線方向不同；麥克風的收聲孔的軸線方向與支撐臂上螺旋槳的軸線方向的夾角的取值范圍為[90°，180°]。

并且，各麥克風之間的開孔方向也可不同，例如，位于對角線上的兩個麥克風的收聲孔的軸線方向相同，相鄰的兩個麥克風的收聲孔的軸線方向不同。

注：信號獲取單元201和飛行狀態(tài)判斷單元202可以集成在一個芯片中，也可以是兩個單獨的芯片，對此不作限制。

參見圖2，優(yōu)選地，本實施例的無人機的飛控板中還設(shè)置有數(shù)據(jù)傳輸單元203，數(shù)據(jù)傳輸單元203在確定出螺旋槳的狀態(tài)異常時，將狀態(tài)異常信息發(fā)送給地面的遙控器，使得遙控器根據(jù)狀態(tài)異常信息執(zhí)行相應(yīng)的飛行控制操作。

實際應(yīng)用中，本實施例的信號獲取單元201可采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括多個分別與麥克風相連接的采集接口，用于獲取麥克風的聲音信號，并對獲取到的聲音信號進行采樣、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。

實施例二

圖3是本實用新型一個實施例的一種無人機飛行狀態(tài)的檢測方法的流程示意圖，參見圖3，本實施例的無人機飛行狀態(tài)的檢測方法包括如下步驟：

步驟S301，在無人機的至少一個支撐臂上設(shè)置螺旋槳運行狀態(tài)采集器，螺旋槳運行狀態(tài)采集器用于采集螺旋槳的運行狀態(tài)信號；

步驟S302，獲取螺旋槳運行狀態(tài)采集器采集的螺旋槳的運行狀態(tài)信號；

步驟S303，對運行狀態(tài)信號進行處理，得到螺旋槳的運行狀態(tài)；

步驟S304，根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)，確定無人機的飛行狀態(tài)。

注，這里的具體步驟可由無人機中相應(yīng)的功能單元來實現(xiàn)。

由圖3所示可知，本實施例的無人機飛行狀態(tài)的檢測方法通過獲取螺旋槳的運行狀態(tài)信號，得到螺旋槳的運行狀態(tài)，由此，得到了飛行控制所需要的最直接和最有用的信息，即螺旋槳的運行狀態(tài)信息，進而根據(jù)螺旋槳的狀態(tài)信息確定出無人機的飛行狀態(tài)，方便對無人機進行相應(yīng)的飛行控制，提高了無人機的可控性和安全性。

實施例三

本實施例中，螺旋槳運行狀態(tài)采集器具體為聲音傳感器，聲音傳感器可以檢測周圍環(huán)境的聲音強度。

本實施例的聲音傳感器用于采集螺旋槳運行時發(fā)出的聲音信號，無人機飛行狀態(tài)的檢測方法包括如下步驟：

獲取聲音傳感器采集的聲音信號；

對聲音傳感器采集的聲音信號進行處理，得到螺旋槳的運行狀態(tài)。這里的螺旋槳的運行狀態(tài)主要包括各個螺旋槳的轉(zhuǎn)速以及是否處于異常狀態(tài)。

通過在無人機的至少一個支撐臂上設(shè)置聲音傳感器，采集螺旋槳運行時發(fā)出的聲音，通過錄制的聲音，進行運算來判斷螺旋槳的運行狀態(tài)。聲音傳感器的聲音信號處理之后，可以得到轉(zhuǎn)速，幅度大小變化等信息，可以反映出螺旋槳的狀態(tài)。通過這些狀態(tài)信息可以判斷出螺旋槳是否異常，如是否斷槳，也可以判斷出螺旋槳的轉(zhuǎn)速是否與飛行控制的預(yù)期不符。然后將這些關(guān)鍵的信息實時反饋給無人機的飛行控制系統(tǒng)，方便飛行控制系統(tǒng)對無人機進行控制和調(diào)整，以提高無人機飛行時的可控性和安全性。

需要說明的是，在本實用新型的其他實施例中，螺旋槳運行狀態(tài)采集器也可采用加速度傳感器，將加速度傳感器緊貼設(shè)置在無人機支撐臂上，則無人機飛行狀態(tài)的檢測方法包括步驟：獲取螺旋槳運行時傳遞到支撐臂(固體介質(zhì))上的振動信號得到螺旋槳的運行狀態(tài)信號，而后根據(jù)運行狀態(tài)信號以及相應(yīng)的算法計算出螺旋槳的運行狀態(tài)，根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)確定出無人機的飛行狀態(tài)。

實施例四

本實施例中，螺旋槳運行狀態(tài)采集器具體為麥克風?；诖耍緦嵤├臒o人機飛行狀態(tài)的檢測方法包括：在無人機的至少一個支撐臂上設(shè)置麥克風(即Microphone，簡稱MIC)；獲取麥克風采集的聲音信號，對聲音信號進行處理得到螺旋槳的運行狀態(tài)；根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)，確定無人機的飛行狀態(tài)。

下面以四旋翼無人機為例，對本實用新型提供的無人機飛行狀態(tài)的檢測方法的實現(xiàn)步驟進行說明。

為了實現(xiàn)利用麥克風采集螺旋槳發(fā)出的聲音信號并根據(jù)聲音信號確定每個螺旋槳的運行狀態(tài)的目的，本實施例中使用多顆MIC(麥克風的數(shù)量和螺旋槳的數(shù)量相等)來收集多個螺旋槳發(fā)出的聲音信號，并對MIC在無人機上的分布進行優(yōu)化。

MIC的設(shè)置

本實施例中，在每一個螺旋槳附近設(shè)置一顆MIC，用于收集螺旋槳運行時發(fā)出的聲音，MIC到螺旋槳的距離以保證該MIC采集到的距離最近的螺旋槳聲音占優(yōu)為準。

由于每顆MIC都會同時收集到所有螺旋槳運行時發(fā)出的聲音，所以多顆MIC收集到的信息包含了所有螺旋槳運行發(fā)出的聲音，并且距離最近的一顆MIC收集到的聲音最大，距離較遠的螺旋槳的聲音基本會小預(yù)定閾值(例如15dB)以上或者更多，所以即使在多音源復(fù)合收集聲音的情況下，最近的一顆MIC的聲音還是能夠有優(yōu)勢至少高出預(yù)定聲壓級閾值(如3dB)，因此，本實施例中可以使用距離每個螺旋槳最近的那顆MIC的聲音信號的處理結(jié)果代表螺旋槳的運行狀態(tài)。

更進一步的，本實施例中，麥克風與支撐臂表面的開孔相對設(shè)置，麥克風的收聲孔的軸線方向與支撐臂上螺旋槳軸線方向不同。優(yōu)選的，可以將MIC開孔方向(即，收聲孔的軸線方向)設(shè)置為與螺旋槳分布在支撐臂的不同方向，例如MIC開孔方向背向螺旋槳，當螺旋槳處于支撐臂的上部時，MIC開口處于支撐臂的下部，以避免MIC直接受到螺旋槳運行時強風的影響，導(dǎo)致風噪失真，影響判斷結(jié)果。

具體的，MIC開孔的軸線方向與螺旋槳軸線方向的夾角的取值范圍為[90°，180°]。另外，各MIC的軸線方向也可以不同，例如，位于對角線上的兩個麥克風的收聲孔的軸線方向相同，相鄰的兩個麥克風的收聲孔孔的軸線方向不同。

此外，由于全指向性麥克風對聲源位置不敏感，所以本實施例中使用全指向性麥克風以盡量收集距離最近的螺旋槳運行時發(fā)出的聲音。

最后，為了保證后期聲音信號處理的一致性，本實施例中對MIC的頻率響應(yīng)特性進行測量與校準。具體的，在驅(qū)動螺旋槳的電機的轉(zhuǎn)速帶寬內(nèi)(一般在50Hz到300Hz范圍內(nèi)，根據(jù)電機參數(shù)具體確定)將頻率響應(yīng)補償為平直的直線。即，對等響輸入，輸出電平保持一致。并且為了避免后期運算中各MIC之間存在差異影響檢測結(jié)果的準確性，優(yōu)選地，本實施例中使用同一型號的MIC產(chǎn)品。

在麥克風設(shè)置完成后，利用麥克風采集螺旋槳運行時發(fā)出的聲音信號。

本實施例的無人機飛行狀態(tài)的檢測方法首先包括獲取麥克風采集的聲音信號的步驟。具體的，獲取麥克風采集的聲音信號步驟包括：利用包括多個分別與麥克風相連接的采集接口的模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收麥克風的聲音信號，并對接收到的聲音信號進行采樣、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。

在獲取麥克風采集的聲音信號后，進行預(yù)處理。

如上所述，為了檢測無人機四個螺旋槳的狀態(tài)，本實施例中在每個螺旋槳附近設(shè)置了一顆麥克風，由于使用了多顆MIC，需保證模數(shù)轉(zhuǎn)換器每一路錄音數(shù)據(jù)的一致性，時延應(yīng)基本一致，以在需要同時使用不同MIC信號時處理的是同步信號。為了得到更高精度的數(shù)據(jù)，本實施例中采用更高的采樣頻率(如192KHz)和采樣位數(shù)(如32位)。另外，對于特定的多旋翼無人機而言，驅(qū)動螺旋槳的電機的轉(zhuǎn)速范圍是一定的，所以實際應(yīng)用中可以利用螺旋槳的轉(zhuǎn)速信息進行帶通濾波，以濾除無用信息。舉例而言，電機啟動轉(zhuǎn)速為50Hz，最大轉(zhuǎn)速為250Hz，那么可設(shè)置一個頻段范圍為20Hz到300Hz的帶通濾波器，利用該帶通濾波器對麥克風聲音信號進行濾波。對濾波后的數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)和具體算法判斷螺旋槳狀態(tài)。

注：這里的采樣、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理是對麥克風聲音信號的常規(guī)預(yù)處理，不是本實施例的重點，可以采用現(xiàn)有技術(shù)手段來實現(xiàn)。

在對聲音數(shù)據(jù)預(yù)處理后需進一步運算處理得到螺旋槳的運行狀態(tài)。以下具體介紹如何對聲音信號進行處理得到螺旋槳的運行狀態(tài)。

本實施例中MIC的數(shù)量為多個，針對多MIC聲音數(shù)據(jù)，由于每一顆MIC都包含了多個螺旋槳運行時的聲音數(shù)據(jù)，因此本實施例的利用麥克風的聲音信號確定螺旋槳的運行狀態(tài)是一個多MIC多音源的數(shù)據(jù)處理過程。由于每顆MIC都會同時收集到所有螺旋槳運行時發(fā)出的聲音，所以多顆MIC收集到的信息包含了所有螺旋槳運行發(fā)出的聲音，而距離最近的一顆MIC收集到的聲音最大，距離較遠的螺旋槳的聲音基本會小15dB以上或者更多。在多音源復(fù)合錄音的情況下，最近的一顆MIC的聲音還是能夠有優(yōu)勢至少高出3dB。

例如，對四旋翼無人機，某一顆MIC A與距離最近的螺旋槳(螺旋槳a)的直線距離為5cm，距離相鄰的兩個螺旋槳(螺旋槳b、d)的直線距離都是20cm，距離最遠的那個螺旋槳(螺旋槳c)的直線距離為30cm。對于聲壓級，假設(shè)四個螺旋槳發(fā)出的聲音一樣，MIC A收到的螺旋槳a的聲音為100dB，收到螺旋槳b、螺旋槳d的聲音均為88dB，收到螺旋槳c的聲音為84.5dB，則螺旋槳b+c+d的聲音總和為88dB+88dB+84.5dB＝96.5dB，比螺旋槳a的聲音還要小3dB以上。

這里對現(xiàn)有技術(shù)中聲壓級疊加的計算方法進行說明，聲壓級相同的聲音的疊加，不能將聲壓級做簡單的算術(shù)相加，能進行疊加運算的只能是聲音的能量，利用能量的相加進行聲壓級的疊加。

具體的，總聲壓級的計算公式為：L_p＝20lg(p/p₀)；式中，L_p：聲壓級(單位：分貝)；p：聲壓(單位：帕)；p₀：基準聲壓，

p₀：基準聲壓，在空氣中p₀＝2×10的-5次方(帕)，即20微帕。

三個聲源的聲壓級疊加后總聲壓級計算公式可簡化為：L＝20log(10^88/20+10^88/20+10^84.5/20)，對該公式計算后可得螺旋槳b+c+d的聲壓級總和為96.5dB。

可知，當螺旋槳處于正常狀態(tài)時，螺旋槳發(fā)出的聲音在最近的一顆MIC 的信號中占優(yōu)(如前述例子中，比其他螺旋槳的聲音大3dB以上)。當螺旋槳異常時，螺旋槳的聲音變小，即使沒有其他螺旋槳的聲音信號大，也會發(fā)生至少3dB的突變，所以可以用這個突變來判斷螺旋槳的狀態(tài)。同樣的，當螺旋槳發(fā)生異常，頻域部分也會體現(xiàn)出變化。

基于此，本實施例中獲取麥克風采集的聲音信號，對麥克風采集的聲音信號進行處理，得到螺旋槳的運行狀態(tài)包括：獲取麥克風采集的聲音信號，將麥克風采集的聲音信號作為與該麥克風距離最近的螺旋槳發(fā)出的聲音信號，對麥克風的聲音信號進行處理，得到與該麥克風距離最近的螺旋槳的運行狀態(tài)。也就是說，本實施例中是利用距離螺旋槳最近的一顆MIC數(shù)據(jù)的處理結(jié)果代表該螺旋槳的狀態(tài)，近似的，將螺旋槳發(fā)出的聲音用MIC收到的聲音替代。同理，螺旋槳的轉(zhuǎn)動頻率也可以用MIC收到的聲音的頻率來近似替代。

這樣實際應(yīng)用中，當收到多MIC的聲音信號時，每個MIC的聲音信中由于有一路信號(即，距離MIC最近的螺旋槳的聲音)占優(yōu)，所以其他信號可以忽略，其他信號對定量有一定的影響，對定性影響不大。

為描述簡要，本實施例中以一個麥克風(如MIC A)的聲音信號處理過程進行說明，可以理解，其余麥克風的處理過程與MIC A的聲音信號的處理過程相同，因此，其余麥克風的處理過程可以參見MIC A的聲音信號的處理過程。

圖4是本實用新型另一個實施例的一種無人機飛行狀態(tài)的檢測方法的流程示意圖，參見圖4，本實施例的無人機飛行狀態(tài)的檢測方法包括如下步驟：

步驟S401，獲取MIC聲音信號；

具體的，本步驟中可以獲取MIC A的預(yù)處理后的聲音信號。

步驟S402，F(xiàn)FT變換得到頻率和幅度；

在得到MIC A的聲音信號后，利用快速傅氏變換FFT(Fast Fourier Transformation，簡稱FFT)算法對聲音信號進行處理。FFT是離散傅里葉變換的快速算法，可以將一個信號變換到頻域。有些信號在時域上是很難看出什么特征的，但是如果變換到頻域之后，就很容易看出特征了，這也是本實施例在進行信號分析時采用FFT變換的原因。本實施例中，通過將MIC A的信號變換到頻域，找到FFT變換后的最大幅度值，則最大幅度值對應(yīng)的頻率值即為距離MIC A最近的那個螺旋槳的轉(zhuǎn)動頻率，在得到螺旋槳的轉(zhuǎn)動頻率之后可以根據(jù)轉(zhuǎn)動頻率與轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換公式計算后得到螺旋槳的轉(zhuǎn)速。這里的轉(zhuǎn)換公式為：電機轉(zhuǎn)速n＝60f/P，其中，f為頻率，P為電機旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)。

此外，為了進一步提高數(shù)據(jù)精度，可以對模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字聲音信號進行濾波處理，具體的濾波處理算法可以是算術(shù)平均值濾波，加權(quán)平均值濾波，滑動平均值濾波，中值濾波等等。然后，對濾波后的聲音信號進行FFT變換。

步驟S403，判斷數(shù)據(jù)是否變化，是則，執(zhí)行步驟S404，否則執(zhí)行步驟S401；

本實施例中，為了節(jié)省系統(tǒng)功耗，簡化算法復(fù)雜性，在得到螺旋槳的轉(zhuǎn)速之后可以將本次計算出的轉(zhuǎn)速和上一次算出的轉(zhuǎn)速進行比較，如果數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，則再進行后面的處理(即，根據(jù)變化后的數(shù)據(jù)判斷螺旋槳的狀態(tài))，如果數(shù)據(jù)沒有發(fā)生變化則可返回繼續(xù)獲取MIC聲音信號。這是由于如果數(shù)據(jù)沒有發(fā)生變化時，通常代表螺旋槳的狀態(tài)沒有異常，此時可以按照上一次的數(shù)據(jù)進行飛行控制，而不需要再進行后續(xù)的螺旋槳異常狀態(tài)的具體判斷。

步驟S404，與飛控設(shè)定的數(shù)據(jù)比較，判斷是否相符；是則，執(zhí)行步驟S406，否則，執(zhí)行步驟S405；

步驟S404中，在收到螺旋槳的轉(zhuǎn)速后與飛控中設(shè)定的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)比較。

實際應(yīng)用中，無人機的飛行控制系統(tǒng)會實時設(shè)定驅(qū)動螺旋槳的電機的電壓，電機電壓與轉(zhuǎn)速有著對應(yīng)關(guān)系，實時設(shè)定的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)會在芯片算法中保存。然后，當無人機的飛控收到一次無人機飛行狀態(tài)檢測過程中計算出的實時轉(zhuǎn)速值后，將該實時轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍進行比較，通過比較可以確定出相應(yīng)的狀態(tài)。同時，由于MIC信號實時反饋了FFT后的幅度值，幅度值的突變也可以聯(lián)合用于判斷螺旋槳的狀態(tài)。

本實施例中當步驟S404中確定出與飛控設(shè)定的數(shù)據(jù)相符時可執(zhí)行步驟S406，即，將螺旋槳的轉(zhuǎn)速信息發(fā)送給地面的遙控器，使得遙控器根據(jù)狀態(tài)異常信息執(zhí)行相應(yīng)的飛行控制操作(這種情況下，一般不需改變飛行控制參數(shù))。

步驟S405，根據(jù)頻率和幅度判斷出異常狀態(tài)：

步驟S405是本實施例的重點，在本實施例中，螺旋槳異常狀態(tài)判斷的觸發(fā)條件是收到的實時轉(zhuǎn)速值超出了飛控設(shè)定的轉(zhuǎn)速閾值范圍。

具體的，在步驟S404中將根據(jù)MIC A的聲音信號的頻率值計算得到的螺旋槳的轉(zhuǎn)速值和轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍進行比較，如果實時轉(zhuǎn)速值在轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍內(nèi)，則確定螺旋槳的狀態(tài)正常，如果實時轉(zhuǎn)速值超出轉(zhuǎn)速設(shè)定閾值范圍，則確定螺旋槳的狀態(tài)異常。

也就是說，無人機的飛控設(shè)定了螺旋槳的一個轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)速設(shè)定值。MIC信號處理后，反饋給飛控一個螺旋槳的實時轉(zhuǎn)速值，飛控通過判斷轉(zhuǎn)速設(shè)定值與轉(zhuǎn)速實時值的差異來判斷狀態(tài)。

在確定了螺旋槳存在異常后，接下來，在步驟S405中對具體的異常狀態(tài)進行判斷。本實施例中根據(jù)聲音信號計算得到聲音信號當前時刻的頻率值和幅度值，并根據(jù)頻率值和幅度值與前一時刻對應(yīng)的頻率值和幅度值的比較結(jié)果得到螺旋槳的運行狀態(tài)。在無人機正常運行過程中隨著螺旋槳轉(zhuǎn)速的增大，發(fā)出的聲音的頻率同步增加，并且聲音的聲壓級也增加。而對于射槳或者斷槳這些異常情況，電機的轉(zhuǎn)速會瞬間提升，而由于沒有螺旋槳或者螺旋槳異常，發(fā)出的聲音聲壓級會變低。利用這樣的特性，本實施例提供了如下判斷異常狀態(tài)的方式：

判斷方式一，根據(jù)MIC A的聲音信號計算得到聲音信號當前時刻的幅度值和頻率值后計算麥克風的聲音信號當前時刻的頻率值與前一時刻頻率值之間的差值，

如果差值大于第一預(yù)設(shè)閾值且當前時刻的幅度值小于前一時刻的幅度值，則確定螺旋槳處于射槳異常狀態(tài)；

如果差值小于等于第一預(yù)設(shè)閾值且當前時刻的幅度值小于前一時刻的幅度值時，則確定螺旋槳處于斷槳異常狀態(tài)。

舉例而言，經(jīng)過計算后得到聲音信號當前時刻的頻率值為50Hz，前一時刻頻率值為100Hz，則當前時刻的頻率值與前一時刻頻率值之間的差值為50Hz，第一預(yù)設(shè)閾值為20Hz，則可以確定螺旋槳處于射槳異常狀態(tài)。

判斷方式二，計算MIC A的聲音信號當前時刻的幅度值與前一時刻幅度值的差值，如果差值大于第二預(yù)設(shè)閾值且當前時刻的頻率值小于前一時刻的頻率值時，確定螺旋槳處于卡死的異常狀態(tài)。

在本實施例中，MIC A聲音數(shù)據(jù)的采集是實時的，通過在時間上做前后對比，可以判斷出螺旋槳的狀態(tài)變化情況。例如，在無操作狀態(tài)下，檢測MIC信號的頻率，如果突然出現(xiàn)頻率顯著變化，一般為升高，同時伴隨有FFT后幅度值變低，這就意味著電機的負載變小，一般產(chǎn)生該問題的原因是射槳或者斷槳。進一步的，可通過頻率升高的程度判斷具體為斷槳還是射槳。通常而言，射槳的轉(zhuǎn)速變化將會有20％以上，斷槳則低于這個值。另外，螺旋槳卡死異常狀態(tài)的典型表現(xiàn)是頻率突變變低。當螺旋槳卡死時，螺旋槳的轉(zhuǎn)速為0，但是MIC采集到的聲音信號由于有干擾噪聲以及其他螺旋槳發(fā)出的聲音信號，所以不會得到一個0值。此時，卡死的螺旋槳附近的那顆MIC采集到的聲音信號的頻率會降低且幅值明顯降低。

可選地，在執(zhí)行完步驟S405之后同樣執(zhí)行步驟S406，將數(shù)據(jù)無線傳輸給遙控器，由遙控器根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)確定出無人機的飛行狀態(tài)。

根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)確定無人機的飛行狀態(tài)包括：當螺旋槳的運行狀態(tài)正常時，確定無人機的飛行狀態(tài)正常，當螺旋槳的運行狀態(tài)異常時確定無人機的飛行狀態(tài)異常，實際應(yīng)用中可以在無人機的飛控中對應(yīng)螺旋槳的各種異常運行狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的控制操作，當判斷出螺旋槳處于預(yù)設(shè)的異常運行狀態(tài)時通過執(zhí)行相應(yīng)的控制操作，保證無人機飛行安全。

另外，在無人機飛控改變無人機狀態(tài)時，還可以實時監(jiān)測無人機的螺旋槳的轉(zhuǎn)速和幅度等數(shù)據(jù)是否與飛控設(shè)定的一致，將監(jiān)測結(jié)果反饋給飛控，實現(xiàn)算法的優(yōu)化與自適應(yīng)。

至此，本實施例的無人機飛行狀態(tài)的檢測方法通過在每個螺旋槳附近設(shè)置麥克風，利用麥克風采集螺旋槳運行時發(fā)出的聲音信號，對該麥克風的聲音信號進行處理，得到螺旋槳的轉(zhuǎn)速，將得到的轉(zhuǎn)速值和無人機飛行控制系統(tǒng)中設(shè)定的轉(zhuǎn)速閾值范圍比較，可確定出無人機當前的飛行狀態(tài)是否符合預(yù)期，另外，通過將螺旋槳的頻率和幅度在時間上進行對比，可以確定出螺旋槳的具體異常狀態(tài)，從而方便無人機的飛行控制系統(tǒng)更好的控制無人機的飛行動作，避免飛行過程中意外情況的發(fā)生，提高無人機的可控性和安全性。

實施例五

圖5是本實用新型一個實施例的一種可穿戴設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖，該可穿戴設(shè)備500包括：

無線通信模塊502，用于接收無人機發(fā)送的螺旋槳的運行狀態(tài)信號；

飛行遙控模塊501，用于對運行狀態(tài)信號進行處理后得到螺旋槳的運行狀態(tài)，根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)，確定無人機的飛行狀態(tài)并當無人機的飛行狀態(tài)異常時生成相應(yīng)的飛行遙控指令，通過無線通信模塊將飛行遙控指令發(fā)送給無人機，控制無人機執(zhí)行相應(yīng)的飛行操作。

需要說明的是，實際應(yīng)用中，無人機飛行狀態(tài)的判斷工作可以由無人機飛控板中的飛行狀態(tài)判斷單元來執(zhí)行，也可以將采集的螺旋槳的運行狀態(tài)信號發(fā)送給地面的可穿戴設(shè)備，有可穿戴設(shè)備中的飛行遙控模塊來執(zhí)行。優(yōu)選地，由無人機上的飛控板中的飛行狀態(tài)判斷單元來執(zhí)行，以減少信號傳輸?shù)臅r延，保證飛行控制的實時性，提高飛行控制效率。

這里的可穿戴設(shè)備可以是智能手表、智能手環(huán)等。

綜上所述，本實用新型實施例的無人機飛行狀態(tài)檢測方法，通過在無人機的至少一個支撐臂上設(shè)置螺旋槳運行狀態(tài)采集器，獲取螺旋槳運行狀態(tài)采集器采集的螺旋槳的運行狀態(tài)信號進行處理后得到螺旋槳的運行狀態(tài)；根據(jù)螺旋槳的運行狀態(tài)，確定無人機的飛行狀態(tài)。由此，可以實現(xiàn)利用螺旋槳的運行狀態(tài)信息對無人機飛行狀態(tài)進行檢測和判斷，為掌握無人機當前的飛行狀態(tài)并進行相應(yīng)的飛行控制提供了可能，避免了意外的發(fā)生，提高了無人機飛行過程中的可控性和安全性。另外，本實用新型實施例還提供了一種無人機，由于該無人機能夠通過檢測螺旋槳的運行狀態(tài)來檢測自身的飛行狀態(tài)，從而提高了飛行狀態(tài)檢測的實時性和檢測，保證了飛行安全，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。最后，本實用新型實施例提供的可穿戴設(shè)備，能夠檢測無人機的飛行狀態(tài)，滿足了用戶的使用需求，優(yōu)化了用戶體驗。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，在本實用新型的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實施例的基礎(chǔ)上進行其他的改進或變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的具體描述只是更好的解釋本實用新型的目的，本實用新型的保護范圍以權(quán)利要求的保護范圍為準。