控制飞行玩具的系统和方法与流程

控制飞行玩具的系统和方法
1.相关申请
2.有关于2020年3月11日提交的第62/988,063号、名称为“控制飞行玩具的系统和方法(system and method for controlling a flying toy)”的早期申请的美国临时专利申请，本正式专利申请要求上述临时专利申请中所述的所有相同主题的优先权。上述早期申请的临时专利申请通过引用全部结合至本技术中。
技术领域
3.本发明的实施方案涉及控制飞行玩具。更具体而言，本发明的实施方案涉及根据检测的飞行玩具的高度来控制飞行玩具。


背景技术：

4.控制飞行玩具的典型系统和方法是利用电动机驱动的螺旋桨。在一些现有技术的系统中，从玩具的发射器发射信号，该信号从某表面(如飞行玩具下方的地面或基底)反射，并返回至飞行玩具中的接收器。基于检测到或未检测到的信号控制电机。当接收信号时立即或一段时间后设置电机的第一速度，未接收信号时立即或一段时间后设置电机的第二速度。第一速度会增加玩具与表面间的距离(即达到相对于表面的高度)，第二速度会减小玩具与表面间的距离(即丧失相对于表面的高度)。第一速度设置为高于玩具悬停的速度。第二速度设置为低于玩具悬停的速度。玩具启动后，电机的初始速度是第一速度，使得玩具达到高于表面的高度。在一些玩具中，高度为高于表面的预设的距离或距离范围。在接收和未接收信号的情况下，控制器在第一速度和第二速度间循环，以确保玩具保持在高于表面的预设的距离(或距离范围)。这是一种有限的双态系统，取决于接收或未接收信号。
5.此外，部分现有系统可设置悬停模式。当接收信号或一段时间内未接收信号时，玩具即进入悬停模式一段时间，并在信号状态改变时改变模式。
6.上述系统有许多缺点。现有技术系统局限于接收或未接收信号的双态控制。系统无法实现更高水平、更稳健控制，例如用比例
‑
积分
‑
微分(pid)控制器。系统无法检测错误，控制水平有限。此外，现有技术系统利用红外(ir)信号，易受到环境条件的影响，控制效果受限。反射的信号取决于信号从其反射表面，例如，光滑且光亮的表面(诸如桌面)的反射效果优于粗糙且深色的表面(诸如深色地毯)。对ir信号反射和双态控制的依赖导致现有技术系统控制效果受限。
7.因此，需要基于从所接收的信号获得的信息控制飞行玩具的系统，而非简单基于接收或未接收信号的双态系统。基于测得的飞行玩具与表面间的距离进行飞行控制会提供更稳健的系统，实现更有效的飞行玩具控制。


技术实现要素：

8.本发明的实施方案通过提供改进飞行玩具的各种系统和方法来解决上述需求。在一些实施方案中，玩具利用其发射的、反射回来的模拟信号。可以对比返回信号的时长与所
发射信号的时长或所发射信号的飞行时间，以确定玩具在表面之上的距离。在其他实施方案中，玩具利用飞行玩具发射的、反射回来的数字信号。对比所发射的信号和所接收的信号，可以确定比特误码率。可基于比特误码率控制飞行玩具的飞行。相较上述依赖于接收/未接收信号有限双态的系统，这些系统更有效、更稳健。而且，在有模拟信号的情况下，如果信号丢失，控制信号状态会保持，直至动力耗尽或信号恢复。
9.具体而言，本发明的第一实施方案涉及一种基于飞行玩具与表面间的距离来控制所述飞行玩具的方法，所述方法包含以下步骤：从所述飞行玩具中的发射器发射信号，所述信号从所述表面反射后，在所述飞行玩具的接收器处接收所述信号；对比所接收的信号和所发射的信号；确定所发射的信号与所接收的信号间的比特误码率；以及向电机发送控制信号，以控制所述飞行玩具的飞行，其中所述控制信号至少部分基于所述比特误码率。
10.本发明的第二实施方案涉及一种飞行玩具控制系统，用于控制飞行玩具与表面间的距离，包含：发射器，所述发射器从所述飞行玩具发射信号；接收器，所述信号从所述表面反射后，在所述飞行玩具处接收信号；以及一个或多个非瞬态计算机可读介质，用于存储计算机可执行指令，当由至少一个处理器执行所述指令时，基于与所述表面的距离，实施控制所述飞行玩具的方法，所述方法包含以下步骤：对比所接收的信号和所发射的信号；确定所发射的信号与所接收的信号间的比特误码率；以及向电机发送控制信号，以控制所述飞行玩具的飞行，其中所述控制信号至少部分基于所述比特误码率。
11.本发明的第三实施方案涉及一个或多个非瞬态计算机可读介质，用于存储计算机可执行指令，当由至少一个处理器执行所述指令时，基于飞行玩具与表面间的距离，实施控制所述飞行玩具的方法，所述方法包含以下步骤：从所述飞行玩具处的发射器发射信号；所述信号从所述表面反射后，在所述飞行玩具的接收器处接收所述信号；确定所发射的信号与所接收的信号间的比特误码率；当所述比特误码率高于阈值时，向电机发送第一控制信号，以控制所述飞行玩具的飞行；以及当所述比特误码率低于所述阈值时，向所述电机发送第二控制信号。
12.本发明的第四实施方案涉及一种基于飞行玩具与表面间的距离来控制所述飞行玩具的方法，所述方法包含以下步骤：从所述飞行玩具中的发射器发射信号；所述信号从所述表面反射后，在所述飞行玩具的接收器处接收所述信号；对比所接收的信号和所发射的信号；确定所发射的信号与所接收的信号间的比特误码率；对比所述比特误码率和阈值；以及向电机发送控制信号，以控制所述飞行玩具的飞行，其中所述控制信号至少部分基于所述比特误码率以及所述比特误码率和所述阈值的对比。
13.本发明的第五实施方案涉及一种或多种基于飞行玩具高于表面的高度来控制所述飞行玩具的方法，所述方法包含以下步骤：从所述飞行玩具中的发射器发射信号；所述信号从所述表面反射后，在所述飞行玩具的接收器处接收所述信号；对比所接收的信号和所发射的信号；取所接受的信号的多个样本的移动平均数来调节所接收的信号；确定所发射的信号与所接收的信号间的比特误码率；对比所述比特误码率和阈值；以及向电机发送控制信号，以控制所述飞行玩具的飞行，其中所述控制信号至少部分基于所述比特误码率、所述比特误码率和所述阈值的对比以及所调节的信号。
14.本发明的第六实施方案涉及一个或多个非瞬态计算机可读介质，用于存储计算机可执行指令，当由至少一个处理器执行所述指令时，基于所述飞行玩具在表面之上的高度，
实施控制所述飞行玩具的方法，所述方法包含以下步骤：从所述飞行玩具处的发射器发射信号；所述信号从所述表面反射后，在所述飞行玩具中的接收器处接收所述信号；对比所接收的信号和所发射的信号；取所接受的信号的多个样本的移动平均数来调节所接收的信号；确定所发射的信号和所接收的信号间比特误码率；对比所述比特误码率和阈值；以及向电机发送控制信号，以控制所述飞行玩具的飞行，其中所述控制信号至少部分基于所述比特误码率、所述比特误码率和所述阈值的对比以及所调节的信号。
15.本发明的第七实施方案涉及一种飞行玩具控制系统，用于控制飞行玩具与表面间的距离，所述系统包含：发射器，所述发射器从所述飞行玩具发射信号；接收器，所述信号从表面反射后，在所述飞行玩具处接收信号；以及一个或多个非瞬态计算机可读介质，用于存储计算机可执行指令，当由至少一个处理器执行所述指令时，基于所述飞行玩具在所述表面之上的高度，实施控制所述飞行玩具的方法，所述方法包含以下步骤：对比所接收的信号和所发射的信号；取所接受的信号的多个样本的移动平均数来调节所接收的信号；确定所发射的信号与所接收的信号间的比特误码率；对比所述比特误码率和阈值；以及向电机发送控制信号，以控制所述飞行玩具的飞行，其中所述控制信号至少部分基于所述比特误码率、所述比特误码率和所述阈值的对比以及所调节的信号。
16.这一发明内容旨在简要介绍所选概念，有关概念的详细描述参见下文。这一发明内容并非旨在指明所要求的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求的主题的范围。通过以下实施方案的详细描述和附图，呈现本发明的其他方面和优势。
附图说明
17.以下参考附图详细描述本发明的实施方案，其中：
18.图1描绘了本发明一些实施方案的示例性飞行玩具和硬件；
19.图2描绘了本发明一些实施方案的示例性布线图；
20.图3描绘了呈现基于发射和接收模拟信号来控制飞行玩具的过程的的示例性流程图；
21.图4描绘了根据本发明实施方案的示例性灵敏度范围；
22.图5a
‑
d描绘了本发明一些实施方案的比特误码率分析；
23.图6描绘了本发明一些实施方案的比特误码率与距离间的关系；并且
24.图7a
‑
c描绘了呈现基于发射和接收数字信号来控制飞行玩具的过程的示例性流程图。
25.附图不将本发明局限于本文公开和描述的实施方案。附图不一定按比例绘制，而是强调清楚说明本发明的原理。
具体实施方式
26.本发明的实施方案解决了上述问题，并通过提供一种基于飞行玩具与表面(诸如地面)间的距离来控制该飞行玩具的方法和系统，从而在该领域取得了显著进展。在一些实施方案中，飞行玩具可以发射从表面反射的信号。然后通过飞行玩具处的接收器接收信号，基于指示所接受的信号的信息控制玩具。在一些实施方案中，飞行玩具与表面间的距离可以是飞行玩具的高度。但应注意，飞行玩具与表面间的距离可以在相对于飞行玩具的任一
方向上。
27.在一些实施方案中，所发射的信号可以是模拟的，诸如来自发射准直光束的测距仪。可以为所发射的信号设定时间，作为发射信号的时长。基于所发射的信号的传输距离，可以缩短所发射的信号的时长。对比返回信号的时长与所发射的信号的时长，可以确定飞行玩具的高度。所发射的信号与返回信号的时长差可以指示信号传输的距离。可以据此确定飞行玩具的高度。可替代地，可以测量信号的飞行时间。根据飞行时间，可以确定飞行的距离，并据此确定高度。可以向电机发送控制信号，以基于确定的高度，控制电机输出。
28.此外，在使用模拟发射信号的一些实施方案中，如果未接收到返回信号，飞行玩具不改变状态。飞行玩具的状态保持为未接收到返回信号前的状态。在一些实施方案中，基于信号丢失前确定的高度，继续控制。在所发射的信号范围以外控制飞行玩具在下文详细讨论。
29.可替代地，在使用数字发射信号的一些实施方案中，可以对比所接收的信号和所发射的信号，以确定信号的比特误码率(ber)。当发射(即发送至一定距离)数字信息信号(即，包括调制到载波上的多个比特的信号)后，信号传输越远，误差百分比越高。鉴于ber与信号传输距离成正比，因此，ber可以用于指示飞行玩具的高度。ber与距离的关系如图5a
‑
d所示，并在下文详细讨论。在一些实施方案中，ber可以表示为百分比，诸如信号精度百分比。当在本文的实施方按照讨论ber时，ber可以表示为信号精度百分比。可以向电机发送控制信号，以基于确定的高度(模拟实施方案)和表示为信号精度百分比表示的ber(数字实施方案)中的至少一者控制电机输出。这些过程提供的系统和方法克服上文所述的现有技术系统的缺点。
30.以下对本发明实施方案的描述引用了附图，附图呈现了本发明可以实施的具体实施方案。实施方案旨在详细描述本发明的各方面，以便本领域技术人员实施本发明。可以利用其他实施方案，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以进行变更。因此，以下详细描述不作为限制。
31.在本说明书中，“一个实施方案”、“实施方案(an embodiment、embodiments)”、“各种实施方案”、“某些实施方案”、“一些实施方案”或“其他实施方案”的引用指本技术至少一个实施方案所包括的一个或多个特征。在本说明书中，“一个实施方案”、“实施方案(an embodiment、embodiments)”、“各种实施方案”、“某些实施方案”、“一些实施方案”或“其他实施方案”的分别引用不一定指同一实施方案，并且不相互排斥，另有说明和/或本领域技术人员从本说明书易懂的情况除外。例如，一个实施方案所述的特征、结构和活动等可能包括在其他实施方案中，但不一定包括。因此，本技术可以包括本文所述的实施方案的各种组合和/或集合。
32.转向图1，描绘了本发明一些实施方案的可以形成一个元件的示例性硬件平台100。飞行玩具102可以包含至少一个发射器104和至少一个接收器106，以收发机108表示。发射器104可以发射发射信号，接收器106可以接收返回信号，如本文实施方案所述。在一些实施方案中，返回信号可以是发射后从表面110反射并返回到接收器106的信号。在一些实施方案中，表面110可以是地面(例如地板)或可以是任何物体(诸如桌子、手、地毯、木头或任何其他物体)。
33.在一些实施方案中，发射器104发射的信号称为发射信号。在以下所述的其他实施
方案中，发射信号可以是模拟的或数字的。当发射信号从表面110反射后，接收器106接收信号，发射信号随之称为返回信号或接收信号。鉴于发射信号和返回信号与指示玩具与表面间距离的信息相关，为简单起见，在以下所述的一些实施方案中，发射信号和返回信号可以统称为“信号”。
34.在一些实施方案中，可以将接收信号发送到至少一个处理器112，该处理器可以被识别为控制器，或包含控制器。此外，可以将接收信号和来自系统的任何其他信息存储在包含非瞬态计算机可读介质的至少一个处理器112的至少一个存储器114中。至少一个处理器112可以执行存储在非瞬态计算机可读介质上的计算机可执行指令，以执行本文所述的过程。
35.然后，至少一个处理器112可以向电机116发送控制信号，以基于控制器的输出控制电机116。在一些实施方案中，控制信号是用于控制电机116的脉冲宽度调制(pwm)信号。电机116可以是控制飞行玩具102推进力的任何致动器。电机116可以是电动机、燃料动力电机(诸如发动机)或任何其他类型的电机。在一些实施方案中，可以由至少一个连接至电机116的螺旋桨提供推进力。此外，可以在电机116处输入前，通过中间速度控制器调整信号。
36.在一些实施方案中，飞行玩具102可以是直升机，如图所描绘。飞行玩具102也可以是配备本文实施方案所述的控制系统的小雕像、动作人偶、填充玩具动物和任何其他玩具。此外，飞行玩具102可以包括玩具设计，其中螺旋桨可以是玩具设计的一部分。
37.在一些实施方案中，至少一个处理器112可以与网络和外围处理器通信。例如，可以通过网络连接计算机和飞行玩具102。也可以通过有线或无线通信连接飞行玩具102和计算机。在一些实施方案中，外围输入(在一些实施方案中，其可以是操纵手柄、平板电脑、按钮、键盘和鼠标)通过无线或有线通信连接，并且可以是可操控的以进一步控制飞行玩具102或从飞行玩具102接收信息。在一些实施方案中，用户可以操控外围输入，以控制飞行玩具102。此外，在一些实施方案中，用户可以操控外围输入，以改变飞行玩具102的诸如例如设定的悬停高度之类的设置。
38.计算机可读介质可包括至少一个存储器(114)可读的易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。例如，计算机可读介质包括(但不限于)ram、rom、eeprom、闪存、其他存储技术、cd
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rom、数字多功能光盘(dvd)、全息介质、其他光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储和其他磁存储设备。这些技术可以临时或永久存储数据。然而，除非另有明确规定，否则术语“计算机可读介质”不得解释为包括短暂的物理信号传输形式，诸如无线电广播、通过线缆发射的电信号或通过光纤电缆的光脉冲。存储信息示例包括计算机可用指令、数据结构、程序模块和其他数据呈现。
39.图2描绘了本发明实施方案的示例性布线图200。示例性布线图200描绘了本文描述的实施方案可采用的电气组件集成。示例性布线图200示出了如何互连电气部件，以提供可以执行本文所述的过程的系统。
40.模拟实施方案的描述
41.图3描绘了在通常以数字300表示的模拟实施方案中控制飞行玩具102的示例性过程。在步骤302中，从飞行玩具的发射器104发射信号。在本示例性实施方案中，发射器104发射模拟信号。模拟信号可以由发射准直光束的测距仪发射。可以每秒、每隔几秒或快于每秒发射信号，并且可以在预定时间段内发射信号。模拟信号可以从表面110反射并返回至飞行
玩具102，以待处理。
42.在步骤304中，信号从表面110反射后被接收器106接收。基于传输距离，接收信号的时长可能缩短。在一些实施方案中，记录信号的飞行时间，以便用于下文所述的分析。
43.在步骤306中，对比发射信号和接收信号，以确定时长。在一些实施方案中，时长可以指示飞行玩具102与表面110间的距离。例如，发射信号可以是连续的，并且是在采样时间段内发射的。信号从发射器104行进到达表面110后返回，部分信号可能以与信号行进距离成比例地丢失。这一信号丢失部分导致返回信号在采样时间段内的时长短于发射信号的时长。鉴于发射信号时长和返回信号的时长差指示行进距离，因此可以确定飞行玩具102的高度。
44.可替代地，在步骤306中，飞行时间用于确定距离。在一些实施方案中，信号飞行时间可以用于确定飞行玩具102的高度。信号飞行时间是从发送发射信号到接收反射信号的记录时间。鉴于信号速度已知，因此可以基于信号飞行时间确定飞行玩具102与表面110间的距离。
45.在步骤308中，确定飞行玩具102与表面110间的距离。可以基于发射信号到接收信号间的时长确定高度，或者可以如上所述，从信号飞行时间确定高度。
46.在步骤310中，将控制信号发送至电机，以控制飞行玩具102的高度。可以使用pwm值表或关联pwm和高度的连续函数来确定发送至电机116的pwm输出。在一些实施方案中，可以使用估计高度与参考高度的差来确定pwm。在一些实施方案中，控制器基于估计高度和参考高度的差来输出控制信号。参考高度可以是用户或飞行玩具制造商定义的高度，并且可以是控制飞行玩具102的参考高度输入。
47.此外，在步骤310中，如果估计高度低于参考高度，则可以向电机116发送第一pwm信号，以增加飞行玩具102的高度。如果估计高度高于参考高度，则可以向电机116发送第二pwm信号，以降低飞行玩具102的高度。在一些实施方案中，将电机116连接至控制飞行玩具102高度的螺旋桨。
48.在一些实施方案中，如果未接收到返回信号，控制器将保持信号丢失前的控制信号。在飞行玩具102飞出可检测范围的情况下(参见图4)，在飞行玩具102动力耗尽或再次检测到返回信号前，不会以任何方式调整控制信号。
49.图4描绘了通常以数字400表示的示例性红外(ir)接收器频率响应曲线(千赫兹)。纵轴描绘了发射信号和反射后返回信号的示例性灵敏度或范围402。横轴表示信号频率404，单位为千赫兹(khz)。在此示例中，38khz时响应最高，53khz时响应较低。然而，在飞行玩具102飞出范围402的情况下，控制信号不会改变电机116的状态，直至信号恢复。
50.在一些实施方案中，可以固定数字pwm，以提供发射信号的合理接收范围402。例如，在范围402的末端附近(即，当飞行玩具的高度大于参考高度时)，可以向电机116发送控制信号，以缩短飞行玩具102与表面110间的距离。
51.数字实施方案的描述
52.如以上实施方案所述，发射器104发送数字信号(如包括调制到载波上的多个比特的信号)。在实施方案中，发射信号的频率可以是38khz或53khz，如上所述。发射信号从表面110反射后返回至飞行玩具102，在接收器106处接收。
53.在一些实施方案中，可以对比发射信号和接收信号并确定ber来控制飞行玩具
102。发射信号可以包含飞行期间低的(零或假读数)和高的(一或真读数)系列。接收返回信号后，计算返回信号的0和1的数量，并与发射信号的0和1的数量对比。在实施方案中，发射信号的0和1是有百分比的，例如介于39％至100％。该百分比可以用作信号精度百分比，指示发射信号和返回信号的行进距离。在一些实施方案中，可以用百分比对比确定的高度对比用本文描述的控制器的参考高度。在一些实施方案中，不确定高度，并且可以使用ber以使用pid控制器计算pwm控制信号。
54.图5a
‑
d描绘了通常以数字500表示的多个信号行进距离ber的各种测量。发射信号502是上述高的(1s)和低的(0s)高度系列。可以以发射样本504的固定间隔，对发射信号502进行采样。大圆506表示高的高度采样，小圆508表示低的高度采样。在图5a中，接收信号510从示例性距离0在表面110反射。以与发射信号的发射样本504率相同的间隔，对返回信号样本512进行采样。在这一情况下，鉴于飞行玩具102与表面110间的距离为零，因此没有测量的ber。因此，返回信号与发射信号的高的和低的高度采样相匹配。因此，计算得分514为100％。这里，ber表示为信号精度百分比。
55.图5b描绘了飞行玩具102与表面110以示例性距离1分离的示例性实施方案。在这一情况下，距离1返回样本516出现两个误差518，其在发射时是高的高度，但被接收为低的高度。鉴于计数中存在两个误差518，因此ber不再为0，距离1的计算得分520信号精度百分比为87％。
56.同样地，图5c描绘了飞行玩具102与表面110以距离2分离的示例性实施方案。以与发射信号相同的间隔，再次对距离2返回信号进行采样。在这一情况下，距离2返回样本522包含5个误差524。因此所得的距离2计算得分526为66％。
57.图5d描绘了飞行玩具102与表面110以距离3分离的示例性实施方案。距离3返回样本528不包括高的高度。因此，以固定间隔采样的所有距离3返回样本528均为低的高度。所得的计算得分530为33％。鉴于发射的低的高度也会以低的高度返回，因此在这一情况下不会有更低的计算得分。因此，距离3是所示采样率中的最差情况。
58.如图5a
‑
d所示，ber指示飞行玩具102与表面110间的距离。因此，可以基于测量的ber来控制飞行玩具102的高度。
59.在一些实施方案中，ber与距离间的关系是渐近的。ber与距离间的示例性渐近关系如图6所示，并且通常以数字600表示。纵轴602描绘了ber，横轴604描绘了距离。ber指示发射信号行进到表面110后返回至飞行玩具102的距离。然后根据确定的ber，可以利用上述渐近关系确定距离。此外，还可以基于ber控制飞行玩具102。鉴于上述关系是渐近的，因此信号可以永远不会丢失，但当高的高度数量减少为如上所述的低的高度时，信号可能集中到返回位和传输位间的误差百分比。接收器106可以总接收信号某个电平。因此，即使误差较大，也始终可以确定高度测量值。
60.图7a
‑
c描绘了基于发射数字信号来控制飞行玩具102的示例性过程。图7a描述了接收和调节通常以数字700表示的接收信号的过程。可以在指定时间段内发送和接收发射信号，如图5a
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d中的ber示例所示。例如，可以在60毫秒内传输信号。发射信号可以包含在指定时间帧内接收的一系列高的高度和低的高度。在步骤702中，在指定时间帧内接收了信号。如果指定时间帧已完成并且未接收到信号，则过程移至步骤704的中断模式。中断模式如图7c所示，并在下文详细讨论。
61.在步骤706中，分析接收信号，以确定是否接收一个周期的数据。如果未接收到一个完整周期，则过程移至步骤704的中断模式。如果接收到一个完整周期，则接收信号移至步骤708。
62.在步骤708中，为接收信号施用移动平均数滤波器，以限制或减轻噪声的影响。可以分析数据，以计算四个和八个数据样本的移动平均数。返回信号可以指示高度，但接收信号可能包括噪声。可以施用移动平均数滤波器，以获得更一致的信号，使得可以减轻任何大噪声波动的影响，并且单个噪声波动不会损坏整个样本。
63.在一些实施方案中，取四个样本的平均数，并且取八个样本的平均值。在步骤710中，对比四个平均样本和八个平均样本的质量。然而，样本平均数越大，结果越准确。但样本数量越多，噪声可能越大。如果四个平均样本的平均值不小于八个平均样本的值，则过程移至步骤712。在步骤712中，选择四个平均样本的数据。如果八个平均样本的值小于四个平均样本的值，则过程移至步骤714，在该步骤，选择八个平均样本的数据。
64.如果接收信号经调节，则在处理接收信号时过程移至步骤716。信号处理如图7b所示，并在下文详细描述。
65.图7b描绘了处理接收信号以确定向电机116发送的、通常以数字718表示的控制信号的过程。在步骤720中，分析接收信号以确定接收信号是否已调节，如上所述。如果接收信号未经调节，则过程移至图7c所示的中断模式，并在下午详细讨论。如果接收信号经调节，则过程移至步骤722。
66.在步骤722中，对比接收信号和发射信号，以确定ber。发射的数比特与接收的比特数间的差指示上述的行进距离。因此，可以用ber来控制飞行玩具102的高度。
67.在一些实施方案中，可以对比ber和阈值，以控制飞行玩具102。阈值可以是为飞行玩具102飞至相关预期高度而预设的ber值。可以基于预期高度，利用图5a
‑
d和图6所示并且以上描述的ber与行进距离间的已知关系，选择参考ber。同样，如果飞行玩具102飞行至预期高度，则对比接收信号和发射信号得出的ber处于阈值内。然而，表面110的反射率可能增加ber，从而导致无法达到预期高度。
68.在步骤724中，ber低于阈值。因此，低于阈值的ber指示低于预期高度的高度。因此，在步骤726中，可以向控制器输入更高的pwm参考。在一些实施方案中，如果ber低于阈值，则pwm参考值可以每2秒增加1。
69.在步骤726中，ber高于阈值。高于阈值的ber指示飞行玩具102高于预期高度。因此，可以减小pwm参考值。因此，在步骤728中，可以向控制器输入更低的pwm参考值。在一些实施方案中，如果ber高于阈值，则pwm参考值可以每3秒减少1。
70.在步骤728中，向控制器输入在步骤724或步骤726生成的pwm参考。在一些实施方案中，控制器是如图所示的比例
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积分
‑
微分控制器，并且pid结果＝kp(x
–
xref) ki sum(x
‑
xref) kd*diff(x
‑
xref)，其中x为ber，xref为阈值，并且kp、ki和kd为pid增益。在替代实施方案中，控制器可以是任何线性控制器，诸如例如比例(p)或比例微分(pd)。虽然本文讨论了线性控制器，但仍可以使用任何非线性自适应控制器。此外，可以添加任何统计和机器学习算法。这样，就可以线性或非线性控制飞行玩具102与表面110间的距离。
71.作为控制器的输出结果。如果ber低于阈值，则可以发送第一控制信号，以提高电机116的速度或rpm，从而产生更大的推进力，增加飞行玩具102的高度。同样，如果ber高于
阈值，则可以通过控制信号降低飞行玩具102的高度来降低电机116的速度。在一些实施方案中，电机116是电动机，并且控制信号是pwm。
72.在步骤730中，生成控制信号。在一些实施方案中，控制信号等于上述确定的pwm参考与pwm控制器输出之和。
73.在步骤732中，对比之前和当前的ber数据，以确定电池是否电量低。如果ber未随施加至电机116的pwm增加而增加，则步骤734中的电池补偿可用于步骤736中的pwm控制信号。
74.图5c描绘了通常以数字738表示的中断模式。在图5a所示的步骤704中，以及图5b所示的步骤736之后，进入中断模式。在未接收到可用信号且接收模式结束时，在控制信号被发送至电机116时，以及在步骤740中每五十微秒启动一次中断模式时，进入中断模式。
75.在步骤742中，如果收发机108(即发射器104和接收器106)通电，则过程移至步骤744。在步骤744中，发射器104发出发射信号。如上所述，发射信号是包括调制到载波上的多个比特的数字信号。
76.在步骤746中，接收器106接收反射信号。在步骤748中，分析接收信号，以确定收发机108是否接收到信号。如果未接收到信号，则过程移至步骤752。如果接收到信号，则过程移至步骤750。在步骤750中，如图5a所示并且如上所述，存储并调节接收信号数据，以待处理。在步骤752中，系统移至下一时间步骤。在步骤754中，如图5b所示并且如上所述，处理接收和经调节的信号。
77.现在描述上述图7a
‑
c所示控制飞行玩具的示例性过程。发射器104可以发送数字信号，该数字信号从表面110反射后返回至接收器106。可以对比接收信号和发射信号，以确定ber。可以对比ber和阈值，以确定向pid控制器输入的pwm参考。可以根据pid输出和pwm参考之和来确定控制信号。可以从至少一个处理器112(即控制器)向电机116发送控制信号，以改变电机116的速度，从而改变飞行玩具102的高度。如果ber低于阈值，则可以提高电机116的速度，以增加飞行玩具102的高度；如果ber高于阈值，在可以降低电机116的速度，以降低飞行玩具102的高度。
78.在一些实施方案中，控制信号可以包含三个部分，或者可以基于三个条件变化。控制信号可以相对于初始启动控制信号变化。该初始启动控制信号可以是指定的pwm，该pwm启动电机116旋转，以将飞行玩具102推至指定的ber测量高度。第二，可以基于电量变化调整控制信号。如果电池电量低，可以降低信号，并向控制信号提供补偿因子。第三，控制信号可以基于上述控制器输出。
79.在一些实施方案中，在一段时间内，pid输出以ber补偿飞行玩具102。例如，如果飞行玩具102操作无误，并且在指定时间内ber高于阈值，则可以缓慢减小控制信号pwm，以进行补偿。同样，如果在指定时间内ber低于阈值，则可以缓慢增加控制信号pwm，以增加飞行玩具102的高度。
80.在一些实施方案中，控制器可以是开环的或闭环的。开环系统可以向电机116发送控制信号，无需电机116或螺旋桨反馈状态。可以仅基于通过接收信号确定的ber实现控制。在闭环系统的情况下，可以监测电机116和推进系统接收控制信号，并纳入反馈，以控制系统。测量电机116旋转和速度、一个或多个螺旋桨旋转和速度、飞行玩具102状态的任何传感器均可用于反馈。
81.在一些实施方案中，如上所述，电机116可以连接至螺旋桨，以产生升力，实现飞行玩具102悬停。在一些实施方案中，螺旋桨可以是连接至飞行玩具102侧面、顶部和底部的多个螺旋桨。此外，发射器104和接收器106可以设置在飞行玩具102的任何部位，以实现垂直、水平和任何其他方向的任何平移距离。
82.尽管描述本发明时参考了附图中示出的实施方案，但应注意，在不脱离本发明范围的前提下，可以采用用等同物，并做出替换。
83.描述完本发明的各种实施方案后，要求被专利证书保护的新型的期望内容包括以下各项。