无人机飞行控制方法、装置及无人机与流程

文档序号:11153528阅读:1036来源:国知局
本发明涉及无人机控制领域,特别涉及一种无人机飞行控制方法、装置及无人机。
背景技术
:随着网络的蓬勃发展,通过网络购物已得到消费者的青睐,特别是在一线、二线城市已经非常普遍,同时网络购物也正在向三线、四线城市和乡镇农村地区扩展。但在广大乡镇农村地区,由于电子商务刚刚起步,人们通过网络购物的习惯还未养成,因此订单量还比较少,从而提高了包裹的配送成本。为了克服这一缺陷,目前出现了通过无人机配送包裹的方式,以完成乡村的货物运输。为了确保无人机的飞行正常,需要为无人机配置相应的飞行姿态控制参数。然而,由于无人机在飞行过程中无法对飞行姿态控制参数进行自动调整,因此通常以无人机的最大有效载荷量为基础对无人机配置飞行姿态控制参数。显然,单一的参数配置并不能适用于不同的有效载荷,因此无法使无人机在任何载荷状态下都能达到最优的温度状态,无人机的抗干扰能力及适应性均显著降低。技术实现要素:本发明实施例提供一种无人机飞行控制方法、装置及无人机,根据无人机起飞前确定的飞行质量选择相对应的控制参数,由于该控制参数与无人机实际的飞行质量相匹配,因此可使无人机达到最优的稳定状态,并有效提高无人机的抗干扰能力及适应性。根据本发明的一个方面,提供一种无人机飞行控制方法,包括:接收地面站上报的无人机飞行质量;从控制参数列表中提取出与无人机飞行质量对应的控制参数以作为当前飞行姿态控制参数;利用当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制。在一个实施例中,从控制参数列表中提取出与无人机飞行质量对应的控制参数包括:若控制参数列表中包括无人机飞行质量,则从控制参数列表中直接提取出与无人机飞行质量对应的控制参数。在一个实施例中,若控制参数列表中不包括无人机飞行质量,则利用无人机飞行质量在控制参数列表中所属的质量区间,通过插值处理提取出与无人机飞行质量对应的控制参数。在一个实施例中,接收地面站上报的无人机在指定位置卸货后的飞行质量。在一个实施例中,根据卸货后的飞行质量,从控制参数列表中提取出卸货后飞行姿态控制参数;根据当前飞行姿态控制参数和卸货后飞行姿态控制参数,确定出在指定的卸货时间间隔内随时间变化的控制参数;在无人机开始卸货时,使用随时间变化的控制参数对无人机的飞行进行控制。在一个实施例中,在指定的卸货时间间隔内,随时间变化的控制参数在当前飞行姿态控制参数和卸货后飞行姿态控制参数之间线性变化。在一个实施例中,在指定的卸货时间间隔后,将卸货后飞行姿态控制参数作为当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制。根据本发明的另一方面,提供一种无人机飞行控制装置,包括接收模块、参数提取模块和飞行控制模块,其中:接收模块,用于接收地面站上报的无人机飞行质量;参数提取模块,用于从控制参数列表中提取出与无人机飞行质量对应的控制参数以作为当前飞行姿态控制参数;飞行控制模块,用于利用当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制。在一个实施例中,参数提取模块具体在控制参数列表中包括无人机飞行质量的情况下,从控制参数列表中直接提取出与无人机飞行质量对应的控制参数。在一个实施例中,参数提取模块还用于在控制参数列表中不包括无人机飞行质量的情况下,利用无人机飞行质量在控制参数列表中所属的质量区间,通过插值处理提取出与无人机飞行质量对应的控制参数。在一个实施例中,接收模块还用于接收地面站上报的无人机在指定位置卸货后的飞行质量。在一个实施例中,上述装置还包括过渡参数确定模块,其中:参数提取模块还用于根据卸货后的飞行质量,从控制参数列表中提取出卸货后飞行姿态控制参数;过渡参数确定模块,用于根据当前飞行姿态控制参数和卸货后飞行姿态控制参数,确定出在指定的卸货时间间隔内随时间变化的控制参数;飞行控制模块还用于在无人机开始卸货时,使用随时间变化的控制参数对无人机的飞行进行控制。在一个实施例中,在指定的卸货时间间隔内,随时间变化的控制参数在当前飞行姿态控制参数和卸货后飞行姿态控制参数之间线性变化。在一个实施例中,飞行控制模块还用于在指定的卸货时间间隔后,将卸货后飞行姿态控制参数作为当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制。根据本发明的另一方面,还提供一种无人机飞行控制装置,包括存储器和处理器,其中:存储器,用于存储指令;处理器,耦合到存储器,处理器被配置为基于存储器存储的指令执行实现上述任一实施例涉及的方法。根据本发明的另一方面,提供一种无人机,包括如上述任一实施例涉及的无人机飞行控制装置。通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明无人机飞行控制方法一个实施例的示意图。图2为本发明无人机飞行控制方法另一实施例的示意图。图3为本发明无人机飞行控制装置一个实施例的示意图。图4为本发明无人机飞行控制装置另一实施例的示意图。图5为本发明无人机飞行控制装置又一实施例的示意图。图6为本发明无人机一个实施例的示意图。图7为本发明无人机控制参数动态变化示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。图1为本发明无人机飞行控制方法一个实施例的示意图。可选地,本实施例的方法步骤可由无人机飞行控制装置执行,其中:步骤101,接收地面站上报的无人机飞行质量。例如,在无人机起飞前,测量无人机的质量以作为无人机飞行质量。其中,无人机飞行质量包括无人机自身质量和有效载荷两部分。工作人员通过地面站将所测量的无人机飞行质量上报给无人机飞行控制装置,由于具体的上报方式与本发明无关,因此这里不展开描述。步骤102,从控制参数列表中提取出与无人机飞行质量对应的控制参数以作为当前飞行姿态控制参数。可预先在无人机处于不同载荷条件下的飞行状态进行测试,以确定无人机在不同载荷条件下的飞行姿态控制参数。控制参数列表的一个示例如表1所示。质量控制参数m0C0m1C1m2C2表1其中,m0为无人机处于空载状态下的质量,也就是无人机自身质量,相应的控制参数为C0;m1为无人机处于半载状态下的质量,相应的控制参数为C1;m2为无人机处于满载状态下的质量,相应的控制参数为C2。这里,控制参数可包括无人机在俯仰通道、偏航通道和滚动通道下的飞行姿态控制参数。控制参数列表中可包括多个飞行质量及相对应的控制参数。在从控制参数列表中提取出与无人机飞行质量对应的控制参数的过程中,若控制参数列表中包括无人机飞行质量,则从控制参数列表中直接提取出与无人机飞行质量对应的控制参数。例如,若无人机起飞前测量的飞行质量为半载m1,则确定相应的控制参数为C1。此外,通过测试发现,不同载荷所对应的控制参数之间的线性度关系较好,利用线性插值处理就可以得到相应飞行质量所对应的控制参数。也就是说,若控制参数列表中不包括无人机飞行质量,则利用无人机飞行质量在控制参数列表中所属的质量区间,通过插值处理提取出与无人机飞行质量对应的控制参数。例如,控制参数列表中可仅包括空载m0、半载m1和满载m2所对应的控制参数,若无人机当前的飞行质量m在空载m0和半载m1之间,则在该空载m0和半载m1之间的区间内通过线性插值处理,就可以得到与无人机当前的飞行质量m相对应的控制参数。步骤103,利用当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制。基于本发明上述实施例提供的无人机飞行控制方法,根据无人机起飞前确定的飞行质量选择相对应的控制参数,由于该控制参数与无人机实际的飞行质量相匹配,因此可使无人机达到最优的稳定状态,并有效提高无人机的抗干扰能力及适应性。图2为本发明无人机飞行控制方法另一实施例的示意图。可选地,本实施例的方法步骤可由无人机飞行控制装置执行。其中:步骤201,接收地面站上报的起飞前的无人机飞行质量,以及无人机在指定位置卸货后的飞行质量。通过上报起飞前的飞行质量和卸货后的飞行质量,可便于无人机在卸货前后都能够达到最优的稳定状态。步骤202,从控制参数列表中提取出与起飞前无人机飞行质量对应的控制参数以作为当前飞行姿态控制参数。步骤203,利用当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制。步骤204,根据卸货后的飞行质量,从控制参数列表中提取出卸货后飞行姿态控制参数。步骤205,根据当前飞行姿态控制参数和卸货后飞行姿态控制参数,确定出在指定的卸货时间间隔内随时间变化的控制参数。需要说明的是,由于无人机在卸货瞬间,无人机的飞行质量会出现一个突变,如果简单地以卸货前质量和卸货后质量所对应的控制参数对无人机进行控制,则无人机在飞行过程中会出现较大幅度的抖动,这对无人机的飞行安全来说是非常不利的。为了克服这一缺陷,本发明提出在卸货开始后的一个时间间隔内,例如,间隔范围可为从0.5秒到1.5秒,优选地可选择1秒。在该时间间隔内,根据当前飞行姿态控制参数和卸货后飞行姿态控制参数确定出随时间变化的控制参数,以便通过该控制参数使无人机处于平稳状态。可选地,在指定的卸货时间间隔内,随时间变化的控制参数在当前飞行姿态控制参数和卸货后飞行姿态控制参数之间线性变化。例如,在该卸货时间间隔内,随时间变化的控制参数C(t)可如下述公式(1)所示:其中,C1为卸货前的控制参数,C2为卸货后的控制参数,txh为卸货时刻,m为卸货时间间隔,例如间隔为1秒。步骤206,在无人机开始卸货时,使用随时间变化的控制参数对无人机的飞行进行控制。通过上述分析可知,由于在指定的卸货时间间隔内,控制参数从卸货前的飞行姿态控制参数平滑过渡到卸货后飞行姿态控制参数,从而确保在卸货过程中无人机的平稳性。步骤207,在指定的卸货时间间隔后,将卸货后飞行姿态控制参数作为当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制。图3为本发明无人机飞行控制装置一个实施例的示意图。如图3所示,无人机飞行控制装置包括接收模块301、参数提取模块302和飞行控制模块303。其中:接收模块301用于接收地面站上报的无人机飞行质量。其中,该上报的无人机飞行质量为无人机起飞前测量的飞行质量。参数提取模块302用于从控制参数列表中提取出与无人机飞行质量对应的控制参数以作为当前飞行姿态控制参数。例如,参数提取模块302具体在控制参数列表中包括无人机飞行质量的情况下,可直接从控制参数列表中提取出与无人机飞行质量对应的控制参数。可选地,在控制参数列表中不包括无人机飞行质量的情况下,参数提取模块302还可利用无人机飞行质量在控制参数列表中所属的质量区间,通过插值处理提取出与无人机飞行质量对应的控制参数。飞行控制模块303用于利用当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制。基于本发明上述实施例提供的无人机飞行控制装置,根据无人机起飞前确定的飞行质量选择相对应的控制参数,由于该控制参数与无人机实际的飞行质量相匹配,因此可使无人机达到最优的稳定状态,并有效提高无人机的抗干扰能力及适应性。图4为本发明无人机飞行控制装置另一实施例的示意图。与图3所示实施例相比,除接收模块401、参数提取模块402和飞行控制模块403之外,还包括过渡参数确定模块404。其中:为了确保无人机在卸货前后均能达到最优的稳定效果,接收模块401还用于接收地面站上报的无人机在指定位置卸货后的飞行质量。参数提取模块402还用于根据卸货后的飞行质量,从控制参数列表中提取出卸货后飞行姿态控制参数。过渡参数确定模块404用于根据当前飞行姿态控制参数和卸货后飞行姿态控制参数,确定出在指定的卸货时间间隔内随时间变化的控制参数。其中,在指定的卸货时间间隔内,随时间变化的控制参数在当前飞行姿态控制参数和卸货后飞行姿态控制参数之间线性变化。例如,间隔范围可为从0.5秒到1.5秒,优选地可选择1秒。在该时间间隔内,根据当前飞行姿态控制参数和卸货后飞行姿态控制参数确定出随时间变化的控制参数,以便通过该控制参数使无人机处于平稳状态。例如,可采用上述公式(1)来确定卸货时间间隔内的随时间变化的控制参数。飞行控制模块403还用于在无人机开始卸货时,使用随时间变化的控制参数对无人机的飞行进行控制。可选地,飞行控制模块403还用于在指定的卸货时间间隔后,将卸货后飞行姿态控制参数作为当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制。图5为本发明无人机飞行控制装置又一实施例的示意图。如图5所示,无人机飞行控制装置可包括存储器501和处理器502,其中:存储器501用于存储指令。处理器502耦合到存储器501,处理器502被配置为基于存储器存储的指令执行实现上述图1和图2中任一实施例涉及的方法。此外,该无人机飞行控制装置还包括通信接口503,用于与其它设备进行信息交互。同时,该装置还包括总线504,处理器502、通信接口503、以及存储器501通过总线504完成相互间的通信。其中,上述图5中的存储器501可以包含高速RAM存储器,也可还包括非易失性存储器(non-volatilememory),例如至少一个磁盘存储器。存储器501也可以是存储器阵列。存储器501还可能被分块,并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。此外,上述图5中的处理器502可以是一个中央处理器CPU,或者可以是专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit),或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。图6为本发明无人机一个实施例的示意图。如图6所示,无人机601中包括如图3至图5中任一实施例涉及的无人机飞行控制装置602。通过在无人机上设置无人机飞行控制装置,根据无人机起飞前确定的飞行质量选择相对应的控制参数,由于该控制参数与无人机实际的飞行质量相匹配,因此可使无人机达到最优的稳定状态,并有效提高无人机的抗干扰能力及适应性。下面通过一个具体示例对本发明进行说明。设无人机自重30公斤,需要从配送站点向A地运送6公斤的货物,向B地运送4公斤的货物,然后返回配送站点。在无人机起飞前,将相关信息上传给无人机飞行控制装置,其中上传信息包括无人机的飞行质量为40公斤,在A地卸货后的飞行质量为34公斤,在B地卸货后的飞行质量为30公斤。同时,在控制参数列表中设有飞行质量为30公斤、35公斤和40公斤所对应的控制参数。由于当前无人机的飞行质量为40公斤,因此可直接从控制参数列表中获取与飞行质量40公斤相对应的控制参数C1。利用控制参数C1对无人机的飞行进行控制,以便无人机以最优的稳定状态进行飞行。此外,由于无人机在A地卸货后的飞行质量为34公斤,34公斤在30公斤和35公斤之间,因此在30公斤至35公斤的质量区间内,通过插值处理可提取出与无人机飞行质量34公斤相对应的控制参数C2。设卸货时间间隔为1秒,在该卸货时间间隔内根据控制参数C1和C2确定出随时间变化的控制参数Cm(t)。例如,可利用上述公式(1)计算出从控制参数C1向控制参数C2平滑过渡的控制参数Cm(t)。在无人机到达A地并在卸货时刻t1卸货,则从卸货时t1开始的1秒内,采用得到的控制参数Cm(t)对无人机进行控制,在卸货时间间隔后,将C2作为当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制,以便无人机以最优的稳定状态向B地进行飞行。此外,由于无人机在B地卸货后的飞行质量为30公斤,因此可直接从控制参数列表中获取与飞行质量30公斤相对应的控制参数C3。设卸货时间间隔为1秒,在该卸货时间间隔内根据控制参数C2和C3确定出随时间变化的控制参数Cn(t)。例如,可利用上述公式(1)计算出从控制参数C2向控制参数C3平滑过渡的控制参数Cn(t)。在无人机到达B地并在卸货时刻t2卸货,则从卸货时t2开始的1秒内,采用得到的控制参数Cn(t)对无人机进行控制,在卸货时间间隔后,将C3作为当前飞行姿态控制参数对无人机的飞行进行控制,以便无人机以最优的稳定状态返回配送站。在这个过程中,控制参数的变化如图7所示。通过实施本发明,可以使无人机的飞行姿态控制参数根据飞行质量的变化及时进行调整,从而可使无人机达到最优的稳定状态,并有效提高无人机的抗干扰能力及适应性。本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。当前第1页1 2 3 
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