一种无人机飞行自动控制方法、存储设备及无人机与流程

本发明属于无人机飞行控制的技术领域，具体涉及一种无人机飞行自动控制方法、存储设备及无人机。

背景技术：

目前无人机的飞行航线大多是由若干个固定的航点所确定，即在无人机起飞之前，所要飞行经过的航点的经、纬度和高度坐标信息是固定的。通常，无人机在飞行经过某一航点后才会按照预定的航线飞向下一航点。但无人机在实际的自主飞行中，由于gps信号的偏差或者受到外部大气环境的扰动，又或者飞行控制系统自身的控制稳态误差，使得无人机有可能无法精确地飞行经过目标航点，而一旦无法判断无人机是否经过预定航点，则导航逻辑就无法切换下一航点的飞行任务。为了解决上述问题，现有的方案通常是设计一种应急的航线生成方法，使无人机以最短的距离返回预定的航点。该方法会造成无人机的能量损耗，特别是当偏差持续存在时，会导致无人机总是在该航点折返飞行而无法切换到下一个航点。

技术实现要素：

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种使无人机能够按照生成的轨迹线飞行经过预定的航点并合理切换下一条航线的无人机飞行自动控制方法、存储设备及无人机。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种无人机飞行自动控制方法，包括：获取预先设定的初始航线的航点信息和航线信息；所述初始航线的航点信息包括：初始航线的航点的经纬度和高度坐标，所述初始航线的航线信息包括：初始航线的航向角和初始航线的长度或弧度；将整条初始航线划分为多段子航线，并获取每段子航线的航线信息，其中，每两个相邻航点之间的航线为一段子航线；所述子航线的航线信息包括：子航线的类型、子航线的航向角、相邻子航线之间的夹角和子航线的长度或弧度，所述子航线的类型包括：直线子航线和圆弧子航线；实时采集无人机的当前飞行状态信息；所述当前飞行状态信息包括：已飞行距离或已转向的度数、当前飞行速度、当前飞行航线的类型、当前飞行航线的航向角、当前飞行航线的长度或弧度、当前飞行航线与预生成的新航线之间的夹角和当前飞行航线的末端航点坐标；根据无人机的当前飞行状态信息，预评估无人机预生成的新航线信息；所述新航线信息包括：新航线的类型、新航线的航向角和新航线的长度或弧度；根据无人机的当前飞行状态信息以及预生成的新航线信息，按照新航线动态生成规则，计算出新航线的末端航点坐标；根据动态生成的新航线信息，按照航线段之间衔接的制导规则，对无人机的飞行进行制导。

优选地，所述新航线动态生成规则，具体包括：若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-(1.7v^2/g)时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，g为重力加速度，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度；若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-r/2时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角。

优选地，所述航线段之间衔接的制导规则，具体包括：若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角为0时，新航线生成后，无人机的制导系统直接切换至新航线的直线航线跟踪；若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角不为0时，新航线生成后，无人机的制导系统先切换至航向角控制，待航向角等于新航线的航向角时，制导系统再切换至新航线的直线航线跟踪控制；若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的直线航线跟踪控制；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制。

相应地，一种存储设备，其中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：获取预先设定的初始航线的航点信息和航线信息；所述初始航线的航点信息包括：初始航线的航点的经纬度和高度坐标，所述初始航线的航线信息包括：初始航线的航向角和初始航线的长度或弧度；将整条初始航线划分为多段子航线，并获取每段子航线的航线信息，其中，每两个相邻航点之间的航线为一段子航线；所述子航线的航线信息包括：子航线的类型、子航线的航向角、相邻子航线之间的夹角和子航线的长度或弧度，所述子航线的类型包括：直线子航线和圆弧子航线；实时采集无人机的当前飞行状态信息；所述当前飞行状态信息包括：已飞行距离或已转向的度数、当前飞行速度、当前飞行航线的类型、当前飞行航线的航向角、当前飞行航线的长度或弧度、当前飞行航线与预生成的新航线之间的夹角和当前飞行航线的末端航点坐标；根据无人机的当前飞行状态信息，预评估无人机预生成的新航线信息；所述新航线信息包括：新航线的类型、新航线的航向角和新航线的长度或弧度；根据无人机的当前飞行状态信息以及预生成的新航线信息，按照新航线动态生成规则，计算出新航线的末端航点坐标；根据动态生成的新航线信息，按照航线段之间衔接的制导规则，对无人机的飞行进行制导。

优选地，所述新航线动态生成规则，具体包括：若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-(1.7v^2/g)时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，g为重力加速度，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度；若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-r/2时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角。

优选地，所述航线段之间衔接的制导规则，具体包括：若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角为0时，新航线生成后，无人机的制导系统直接切换至新航线的直线航线跟踪；若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角不为0时，新航线生成后，无人机的制导系统先切换至航向角控制，待航向角等于新航线的航向角时，制导系统再切换至新航线的直线航线跟踪控制；若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的直线航线跟踪控制；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制。

相应地，一种无人机，包括：处理器，适于实现各指令；以及存储设备，其中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：获取预先设定的初始航线的航点信息和航线信息；所述初始航线的航点信息包括：初始航线的航点的经纬度和高度坐标，所述初始航线的航线信息包括：初始航线的航向角和初始航线的长度或弧度；将整条初始航线划分为多段子航线，并获取每段子航线的航线信息，其中，每两个相邻航点之间的航线为一段子航线；所述子航线的航线信息包括：子航线的类型、子航线的航向角、相邻子航线之间的夹角和子航线的长度或弧度，所述子航线的类型包括：直线子航线和圆弧子航线；实时采集无人机的当前飞行状态信息；所述当前飞行状态信息包括：已飞行距离或已转向的度数、当前飞行速度、当前飞行航线的类型、当前飞行航线的航向角、当前飞行航线的长度或弧度、当前飞行航线与预生成的新航线之间的夹角和当前飞行航线的末端航点坐标；根据无人机的当前飞行状态信息，预评估无人机预生成的新航线信息；所述新航线信息包括：新航线的类型、新航线的航向角和新航线的长度或弧度；根据无人机的当前飞行状态信息以及预生成的新航线信息，按照新航线动态生成规则，计算出新航线的末端航点坐标；根据动态生成的新航线信息，按照航线段之间衔接的制导规则，对无人机的飞行进行制导。

优选地，所述新航线动态生成规则，具体包括：若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-(1.7v^2/g)时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，g为重力加速度，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度；若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-r/2时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角。

优选地，所述航线段之间衔接的制导规则，具体包括：若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角为0时，新航线生成后，无人机的制导系统直接切换至新航线的直线航线跟踪；若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角不为0时，新航线生成后，无人机的制导系统先切换至航向角控制，待航向角等于新航线的航向角时，制导系统再切换至新航线的直线航线跟踪控制；若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的直线航线跟踪控制；若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明通过采集预先设定的初始航线的航点信息和航线信息，以航点为分界点，将整条初始航线划分为多段类型为圆弧或直线的子航线，获取每段子航线的航线信息，当无人机飞行时，实时采集无人机当前的飞行状态，根据该飞行状态预估出即将生成的新航线信息，以当前飞行状态和预生成的新航线信息为先验信息，按照给定的新航线动态生成规则，动态地生成横侧向的飞行航线，根据动态生成的新航线信息，按照航线段之间衔接的制导规则，对无人机的飞行进行制导。由于新航线动态生成之前，充分考虑了无人机的状态并预先评估了无人机的飞行能力，因此使得处于当前飞行状态的无人机总是能够按照生成的轨迹线飞行经过预定的航点，并合理切换下一条航线，精确地完成飞行任务。

2、本发明中，动态生成的各子航线之间的衔接均采用圆弧轨迹，使无人机通过确定半径的圆弧飞行，避免了两条不同航向的航线相衔接时会出现较大飞行侧偏距的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；

图1为本发明实施例提供的一种无人机飞行自动控制方法的流程图；

图2a为本发明实施例提供的初始航线为直线时的航向角示意图；

图2b为本发明实施例提供的初始航线为圆弧时的航向角示意图；

图3a为本发明实施例提供的新航线为直线时与当前飞行航线之间的夹角的示意图；

图3b为本发明实施例提供的新航线为圆弧时与当前飞行航线之间的夹角的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种无人机飞行自动控制系统的结构示意图；

图中：101为获取模块，102为划分模块，103为采集模块，104为评估模块，105为计算模块，106为制导模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；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。

本发明提供了一种无人机飞行自动控制方法，该方法包括：

获取预先设定的初始航线的航点信息和航线信息；所述初始航线的航点信息包括：初始航线的航点的经纬度和高度坐标，所述初始航线的航线信息包括：初始航线的航向角和初始航线的长度或弧度。

将整条初始航线划分为多段子航线，并获取每段子航线的航线信息，其中，每两个相邻航点之间的航线为一段子航线；所述子航线的航线信息包括：子航线的类型、子航线的航向角、相邻子航线之间的夹角和子航线的长度或弧度，所述子航线的类型包括：直线子航线和圆弧子航线。

实时采集无人机的当前飞行状态信息；所述当前飞行状态信息包括：已飞行距离或已转向的度数、当前飞行速度、当前飞行航线的类型、当前飞行航线的航向角、当前飞行航线的长度或弧度、当前飞行航线与预生成的新航线之间的夹角和当前飞行航线的末端航点坐标。

根据无人机的当前飞行状态信息，预评估无人机预生成的新航线信息；所述新航线信息包括：新航线的类型、新航线的航向角和新航线的长度或弧度。

根据无人机的当前飞行状态信息以及预生成的新航线信息，按照新航线动态生成规则，计算出新航线的末端航点坐标。

根据动态生成的新航线信息，按照航线段之间衔接的制导规则，对无人机的飞行进行制导。

在具体实施时，初始航线的航向角的确定如下：若初始航线为直线，则初始航线的航向角为该直线与正北方向的顺时针夹角，如图2a所示；若初始航线为圆弧，则初始航线的航向角为圆弧末端点的切线与正北方向的顺时针夹角，如图2b所示。

在具体实施时，新航线的航向角，应该满足如下关系：新航线的航向角＝当前飞行航线的航向角+新航线与当前飞行航线之间的夹角，其中，若新航线为直线，则上述夹角为当前飞行航线到新航线的角度，顺时针为正，逆时针为负；若新航线为圆弧，则上述夹角为当前飞行航线到新航线末端点切线的角度，顺时针为正，逆时针为负，如图3所示。

在具体实施时，若新航线为直线，则新航线的长度为新航线点距当前飞行航线末端的距离；若新航线为圆弧，则新航线的弧度为当前飞行航线到新航线末端点切线的角度，顺时针为正，逆时针为负。

在具体实施时，将整个航线划分为直线和圆弧两种类型的原因，是为了避免生成不规则航线，影响对无人机飞行的控制。

本实施例通过采集预先设定的初始航线的航点信息和航线信息，以航点为分界点，将整条初始航线划分为多段类型为圆弧或直线的子航线，获取每段子航线的航线信息，当无人机飞行时，实时采集无人机当前的飞行状态，根据该飞行状态预估出即将生成的新航线信息，以当前飞行状态和预生成的新航线信息为先验信息，按照给定的新航线动态生成规则，动态地生成横侧向的飞行航线，根据动态生成的新航线信息，按照航线段之间衔接的制导规则，对无人机的飞行进行制导。由于新航线动态生成之前，充分考虑了无人机的状态并预先评估了无人机的飞行能力，因此使得处于当前飞行状态的无人机总是能够按照生成的轨迹线飞行经过预定的航点，并合理切换下一条航线，精确地完成飞行任务。

具体地，所述新航线动态生成规则，具体可包括：

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-(1.7v^2/g)时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，g为重力加速度，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度。

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-r/2时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角。

在具体实施时，衔接段圆弧半径的大小与无人机当前的飞行速度有关，r＝tan30°·g/v²，其中，v为当前飞行速度，g为重力加速度。

本实施例中，动态生成的各子航线之间的衔接均采用圆弧轨迹，使无人机通过确定半径的圆弧飞行，避免了两条不同航向的航线相衔接时会出现较大飞行侧偏距的问题。

具体地，所述航线段之间衔接的制导规则，具体可包括：

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角为0时，新航线生成后，无人机的制导系统直接切换至新航线的直线航线跟踪。

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角不为0时，新航线生成后，无人机的制导系统先切换至航向角控制，待航向角等于新航线的航向角时，制导系统再切换至新航线的直线航线跟踪控制。

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的直线航线跟踪控制。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制。

本发明还提供了一种无人机飞行自动控制系统，包括：

获取模块101：用于获取预先设定的初始航线的航点信息和航线信息；所述初始航线的航点信息包括：初始航线的航点的经纬度和高度坐标，所述初始航线的航线信息包括：初始航线的航向角和初始航线的长度或弧度；

划分模块102：用于将整条初始航线划分为多段子航线，并获取每段子航线的航线信息，其中，每两个相邻航点之间的航线为一段子航线；所述子航线的航线信息包括：子航线的类型、子航线的航向角、相邻子航线之间的夹角和子航线的长度或弧度，所述子航线的类型包括：直线子航线和圆弧子航线；

采集模块103：用于实时采集无人机的当前飞行状态信息；所述当前飞行状态信息包括：已飞行距离或已转向的度数、当前飞行速度、当前飞行航线的类型、当前飞行航线的航向角、当前飞行航线的长度或弧度、当前飞行航线与预生成的新航线之间的夹角和当前飞行航线的末端航点坐标；

评估模块104：用于根据无人机的当前飞行状态信息，预评估无人机预生成的新航线信息；所述新航线信息包括：新航线的类型、新航线的航向角和新航线的长度或弧度；

计算模块105：用于根据无人机的当前飞行状态信息以及预生成的新航线信息，按照新航线动态生成规则，计算出新航线的末端航点坐标；

制导模块106：用于根据动态生成的新航线信息，按照航线段之间衔接的制导规则，对无人机的飞行进行制导。

本发明还提供了一种存储设备，其中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：

获取预先设定的初始航线的航点信息和航线信息；所述初始航线的航点信息包括：初始航线的航点的经纬度和高度坐标，所述初始航线的航线信息包括：初始航线的航向角和初始航线的长度或弧度。

将整条初始航线划分为多段子航线，并获取每段子航线的航线信息，其中，每两个相邻航点之间的航线为一段子航线；所述子航线的航线信息包括：子航线的类型、子航线的航向角、相邻子航线之间的夹角和子航线的长度或弧度，所述子航线的类型包括：直线子航线和圆弧子航线。

实时采集无人机的当前飞行状态信息；所述当前飞行状态信息包括：已飞行距离或已转向的度数、当前飞行速度、当前飞行航线的类型、当前飞行航线的航向角、当前飞行航线的长度或弧度、当前飞行航线与预生成的新航线之间的夹角和当前飞行航线的末端航点坐标。

根据无人机的当前飞行状态信息，预评估无人机预生成的新航线信息；所述新航线信息包括：新航线的类型、新航线的航向角和新航线的长度或弧度。

根据无人机的当前飞行状态信息以及预生成的新航线信息，按照新航线动态生成规则，计算出新航线的末端航点坐标。

根据动态生成的新航线信息，按照航线段之间衔接的制导规则，对无人机的飞行进行制导。

具体地，所述新航线动态生成规则，具体可包括：

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-(1.7v^2/g)时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，g为重力加速度，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度。

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-r/2时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角。

具体地，所述航线段之间衔接的制导规则，具体可包括：

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角为0时，新航线生成后，无人机的制导系统直接切换至新航线的直线航线跟踪。

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角不为0时，新航线生成后，无人机的制导系统先切换至航向角控制，待航向角等于新航线的航向角时，制导系统再切换至新航线的直线航线跟踪控制。

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的直线航线跟踪控制。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制。

本发明还提供了一种无人机，可包括：

处理器，适于实现各指令；以及

存储设备，其中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：

获取预先设定的初始航线的航点信息和航线信息；所述初始航线的航点信息包括：初始航线的航点的经纬度和高度坐标，所述初始航线的航线信息包括：初始航线的航向角和初始航线的长度或弧度。

将整条初始航线划分为多段子航线，并获取每段子航线的航线信息，其中，每两个相邻航点之间的航线为一段子航线；所述子航线的航线信息包括：子航线的类型、子航线的航向角、相邻子航线之间的夹角和子航线的长度或弧度，所述子航线的类型包括：直线子航线和圆弧子航线。

实时采集无人机的当前飞行状态信息；所述当前飞行状态信息包括：已飞行距离或已转向的度数、当前飞行速度、当前飞行航线的类型、当前飞行航线的航向角、当前飞行航线的长度或弧度、当前飞行航线与预生成的新航线之间的夹角和当前飞行航线的末端航点坐标。

根据无人机的当前飞行状态信息，预评估无人机预生成的新航线信息；所述新航线信息包括：新航线的类型、新航线的航向角和新航线的长度或弧度。

根据无人机的当前飞行状态信息以及预生成的新航线信息，按照新航线动态生成规则，计算出新航线的末端航点坐标。

根据动态生成的新航线信息，按照航线段之间衔接的制导规则，对无人机的飞行进行制导。

具体地，所述新航线动态生成规则，具体可包括：

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-(1.7v^2/g)时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，g为重力加速度，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度。

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，则当已飞行距离≥当前飞行航线的长度-r/2时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sinγ·l1，y＝y0+cosγ·l1；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，γ为新航线的航向角，l1为新航线的长度。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，则当已转向的度数≥当前飞行航线的圆心角-v/r时，新航线的末端航点坐标(x，y)为：x＝x0+sin(β+θ/2)·l2，y＝y0+cos(β+θ/2)·l2，l2＝θ/180°·r；其中，v为当前飞行速度，r为当前飞行航线与新航线的衔接段的圆弧半径，(x0，y0)为当前飞行航线的末端航点坐标，β为当前飞行航线的航向角，θ为新航线的圆心角。

具体地，所述航线段之间衔接的制导规则，具体可包括：

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角为0时，新航线生成后，无人机的制导系统直接切换至新航线的直线航线跟踪。

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为直线子航线，当当前飞行航线和新航线之间的夹角不为0时，新航线生成后，无人机的制导系统先切换至航向角控制，待航向角等于新航线的航向角时，制导系统再切换至新航线的直线航线跟踪控制。

若当前飞行航线为直线子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为直线子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的直线航线跟踪控制。

若当前飞行航线为圆弧子航线、新航线为圆弧子航线，新航线生成后，无人机的制导系统即刻切换至新航线的圆弧航线跟踪控制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。