飞行器降落方法、飞行器和计算机可读存储介质与流程

文档序号:13985163
飞行器降落方法、飞行器和计算机可读存储介质与流程

本发明涉及飞行器技术领域,特别是涉及一种飞行器降落方法、飞行器和计算机可读存储介质。



背景技术:

伴随着视觉算法的发展及该视觉算法在无人机(UAV,Unmanned Aerial Vehicle)平台上的应用,智能跟踪具备了良好的跟踪效果。而如何实现从跟踪到着陆的全程无人化是提高无人机智能化的重要方向。在现有的无人机技术中,一键返航能够仅根据用户的一次指令自主飞行至指定地点,飞行及着陆过程不再需要用户参与,但是该技术局限于固定位置的返航着陆。

目前,现有技术中的无人机已经能实现无人机精准着陆在汽车、轮船等持续运动着的特殊返航点上,但该技术需要通过外围测量装置(如GPS)获得移动目标的运动信息。另外,融合图像特征匹配从而获取精准落点的方法需要预先输入目标的图像信息,如果目标未搭载测量装置或飞行过程中发生返航目标变化,该方法便会失效。



技术实现要素:

基于此,有必要针对现有技术中的上述问题,提供一种对目标的运动形式、模式变化、是否搭载测量仪器件等不做要求,亦无需提前获取目标区域的特征图像的飞行器降落方法、飞行器和计算机可读存储介质。

一种飞行器降落方法,包括:

飞行器确定动态目标,所述动态目标为运动中的目标;

所述飞行器跟随所述动态目标;

当所述飞行器靠近所述动态目标时,所述飞行器降落在所述动态目标上或者所述动态目标附近。

在本发明的一实施例中,在所述飞行器确定动态目标之前,所述方法还包括:

所述飞行器接收控制器发送的信息,所述信息用于指示用户已选择的所述动态目标。

在本发明的一实施例中,在所述飞行器接收所述控制器发送的信息之前,所述方法还包括:

所述飞行器向控制器发送重新选择目标的指令。

在本发明的一实施例中,在所述飞行器确定动态目标之前,所述方法还包括:

所述飞行器接收所述动态目标发送的降落指令,所述降落指令用于指示所述飞行器降落在所述动态目标上或者所述动态目标附近。

在本发明的一实施例中,当所述飞行器靠近所述动态目标时,所述飞行器降落在所述动态目标上或者所述动态目标附近,包括:

当所述飞行器飞至所述动态目标上方时,所述飞行器降落在所述动态目标上。

在本发明的一实施例中,所述飞行器降落在所述动态目标上,包括:

当所述飞行器相对于所述动态目标的速度小于预设阈值时,所述飞行器降落在所述动态目标上。

在本发明的一实施例中,所述飞行器降落在所述动态目标上,包括:

当所述飞行器相对于所述动态目标静止时,所述飞行器降落在所述动态目标上。

在本发明的一实施例中,所述方法还包括:

所述飞行器保持其飞行高度不变直至所述飞行器飞至所述动态目标正上方;

所述飞行器调整其飞行速度,以便与所述动态目标保持相对静止。

在本发明的一实施例中,所述飞行器靠近所述动态目标是指所述飞行器位于所述动态目标的正上方。

在本发明的一实施例中,所述飞行器靠近所述动态目标是指所述飞行器与所述动态目标的距离小于预设阈值。

在本发明的一实施例中,所述飞行器降落在所述动态目标附近,包括:

所述飞行器降落在所述动态目标附近的地面上。

在本发明的一实施例中,所述飞行器降落在所述动态目标附近,包括:

所述飞行器降落在所述动态目标附近的水面上。

在本发明的一实施例中,所述飞行器降落在所述动态目标上或者所述动态目标附近,包括:

确定所述动态目标所属的类别;

若所述动态目标属于不适宜降落在所述动态目标上的类别,则在与所述动态目标的距离小于预设距离的位置处降落。

在本发明的一实施例中,所述不适宜降落在其上的动态目标包括人或其他动物。

在本发明的一实施例中,在所述飞行器确定所述动态目标之后,所述方法还包括:

判断所述飞行器的能量是否能够支持所述飞行器抵达所述动态目标附近区域;

若判断结果为否,则向控制器发送提示信息,所述提示信息用于提示用户重新选择动态目标,和/或提示用户所述飞行器的能量不足。

在本发明的一实施例中,判断所述飞行器的能量是否能够支持所述飞行器抵达所述动态目标附近区域,包括:

所述飞行器根据所述动态目标的当前运动状态,预测需要飞行的飞行距离;

所述飞行器确定按照所述飞行器的最大飞行速度飞行单位距离时所消耗的能量;

所述飞行器根据所述预测的飞行距离以及飞行单位距离时所消耗的能量,计算所述飞行器抵达所述动态目标附近区域所需的能量;

判断所述所需的能量是否小于所述飞行器的剩余能量,若否,则向所述控制器发送所述提示信息。

在本发明的一实施例中所述判断所述所需的能量是否小于所述飞行器的剩余能量,包括:

判断是否小于1,若否,则向所述控制器发送所述提示信息;

其中,Eleft为所述飞行器的剩余能量,Eneed为所述飞行器所需的能量;

其中,Eneed=LE*,L为所述飞行器根据所述动态目标的当前运动状态预测的飞行距离,其中da表示所述飞行器与所述动态目标当前的绝对距离,va为所述动态目标的移动速度,vr为所述飞行器的最大飞行速度;

E*为所述飞行器按照所述最大飞行速度飞行时单位距离飞行所消耗的能量;

η表示能量输出比,即最大实际输出能量与电池容量的比值。

在本发明的一实施例中,所述方法还包括:

当0.8<λ<1时,所述飞行器在跟踪所述动态目标的过程中,所述飞行器向控制器发送提示用户所述飞行器的能量不足的信息。

在本发明的一实施例中,在所述飞行器跟随所述动态目标的过程中,所述方法还包括:

所述飞行器保持所述动态目标位于所述飞行器所拍摄的图像的中心区域。

在本发明的一实施例中,在所述飞行器跟随所述动态目标的过程中,所述方法还包括:

所述飞行器保持所述动态目标的中心落在与所述飞行器视角中心的距离小于预设阈值的范围内。

在本发明的一实施例中,所述飞行器保持所述动态目标的中心落在与所述飞行器视角中心的距离小于预设阈值的范围内,包括:

所述飞行器保持自身的视角中心与所述动态目标的中心重合。

在本发明的一实施例中,所述飞行器保持自身的视角中心与所述动态目标的中心重合,包括:

所述飞行器通过调整以下参数中的至少一个,保持自身视角中心与所述动态目标的中心重合:

所述飞行器的飞行速度、飞行高度以及摄像头的角度。

在本发明的一实施例中,该方法还包括:

所述飞行器判断捕捉所述动态目标的视角α与摄像头的最大视角α*的比值是否超出安全视角比ε;

若结果为是,则所述飞行器调整其飞行高度,其中,ε<1。

一种飞行器,包括:

壳体;

与所述壳体相连的机臂;

设置在所述机臂上的动力装置;以及

设置在所述壳体内的处理器,所述处理器用于:

确定动态目标,所述动态目标为运动中的目标;

控制所述无人机跟随所述动态目标;以及

当所述飞行器靠近所述动态目标时,控制所述飞行器降落在所述动态目标上或者所述动态目标附近。

在本发明的一实施例中,所述飞行器还包括:

收发器,用于接收控制器发送的信息,所述信息用于指示用户已选择的所述动态目标。

在本发明的一实施例中,所述收发器还用于向所述控制器发送重新选择目标的指令。

在本发明的一实施例中,所述收发器还用于接收所述动态目标发送的降落指令,所述降落指令用于指示所述飞行器降落在所述动态目标上或者所述动态目标附近。

在本发明的一实施例中,当所述飞行器飞至所述动态目标上方时,所述处理器具体用于控制所述飞行器降落在所述动态目标上。

在本发明的一实施例中,所述处理器用于在所述飞行器相对于所述动态目标的速度小于预设阈值时,控制所述飞行器降落在所述动态目标上。

在本发明的一实施例中,所述处理器具体用于在所述飞行器相对于所述动态目标静止时,控制所述飞行器降落在所述动态目标上。

在本发明的一实施例中,所述处理器还用于控制所述飞行器的飞行高度不变直至所述飞行器飞至所述动态目标正上方;以及

调整所述飞行器的飞行速度,以便与所述动态目标保持相对静止。

在本发明的一实施例中,所述飞行器靠近所述动态目标是指所述飞行器位于所述动态目标的正上方。

在本发明的一实施例中,所述飞行器靠近所述动态目标是指所述飞行器与所述动态目标的距离小于预设阈值。

在本发明的一实施例中,所述处理器具体用于控制所述飞行器降落在所述动态目标附近的地面上。

在本发明的一实施例中,所述处理器具体用于控制所述飞行器降落在所述动态目标附近的水面上。

在本发明的一实施例中,所述处理器具体用于:

确定所述动态目标所属的类别;

若所述动态目标属于不适宜降落在所述动态目标上的类别,则控制所述飞行器在与所述动态目标的距离小于预设距离的位置处降落。

在本发明的一实施例中,所述不适宜降落在其上的动态目标包括人或其他动物。

在本发明的一实施例中,所述处理器还用于:

判断所述飞行器的能量是否能够支持所述飞行器抵达所述动态目标附近区域;

若判断结果为否,则向控制器发送提示信息,所述提示信息用于提示用户重新选择动态目标,和/或提示用户所述飞行器的能量不足。

在本发明的一实施例中,所述处理器具体用于:

根据所述动态目标的当前运动状态,预测需要飞行的飞行距离;

确定按照所述飞行器的最大飞行速度飞行单位距离时所消耗的能量;

根据所述预测的飞行距离以及飞行单位距离时所消耗的能量,计算所述飞行器抵达所述动态目标附近区域所需的能量;以及

判断所述所需的能量是否小于所述飞行器的剩余能量,若否,则通过所述飞行器的收发器向所述控制器发送所述提示信息。

在本发明的一实施例中,所述处理器具体用于:

判断是否小于1,若否,则通过所述收发器向所述控制器发送所述提示信息;

其中,Eleft为所述飞行器的剩余能量,Eneed为所述飞行器所需的能量;

其中,Eneed=LE*,L为所述飞行器根据所述动态目标的当前运动状态预测的飞行距离,其中da表示所述飞行器与所述动态目标当前的绝对距离,va为所述动态目标的移动速度,vr为所述飞行器的最大飞行速度;

E*为所述飞行器按照所述最大飞行速度飞行时单位距离飞行所消耗的能量;

η表示能量输出比,即最大实际输出能量与电池容量的比值。

在本发明的一实施例中,当0.8<λ<1时,在所述飞行器跟踪所述动态目标的过程中,所述收发器向控制器发送提示用户所述飞行器的能量不足的信息。

在本发明的一实施例中,在所述飞行器跟随所述动态目标的过程中,所述处理器还用于控制所述飞行器以使所述动态目标位于所述飞行器所拍摄的图像的中心区域。

在本发明的一实施例中,在所述飞行器跟随所述动态目标的过程中,所述处理器还用于控制所述飞行器以使所述动态目标的中心落在与所述飞行器视角中心的距离小于预设阈值的范围内。

在本发明的一实施例中,所述处理器具体用于控制所述飞行器的视角中心与所述动态目标的中心重合。

在本发明的一实施例中,所述处理器具体用于通过调整以下参数中的至少一个,控制所述飞行器的视角中心与所述动态目标的中心重合:

所述飞行器的飞行速度、飞行高度以及摄像头的角度。

在本发明的一实施例中,所述处理器还用于:

判断捕捉所述动态目标的视角α与摄像头的最大视角α*的比值是否超出安全视角比ε;

若结果为是,则调整所述飞行器的飞行高度,其中,ε<1。

一种飞行器,包括:

确定模块:用于确定动态目标,所述动态目标为运动中的目标;

跟随模块:用于跟随所述动态目标;以及

降落模块:用于当所述飞行器靠近所述动态目标时,控制所述飞行器降落在所述动态目标上或者所述动态目标附近。

在本发明的一实施例中,所述飞行器还包括接收模块,所述接收模块用于接收控制器发送的信息,所述信息用于指示用户已选择的所述动态目标。

在本发明的一实施例中,所述飞行器还包括发送模块,所述发送模块用于向所述控制器发送重新选择目标的指令。

在本发明的一实施例中,所述飞行器还包括接收模块,所述接收模块用于接收所述动态目标发送的降落指令,所述降落指令用于指示所述飞行器降落在所述动态目标上或者所述动态目标附近。

在本发明的一实施例中,当所述飞行器飞至所述动态目标上方时,所述降落模块具体用于控制所述飞行器降落在所述动态目标上。

在本发明的一实施例中,所述降落模块具体用于在所述飞行器相对于所述动态目标的速度小于预设阈值时,控制所述飞行器降落在所述动态目标上。

在本发明的一实施例中,所述降落模块具体用于在所述飞行器相对于所述动态目标静止时,控制所述飞行器降落在所述动态目标上。

在本发明的一实施例中,所述跟随模块还用于控制所述飞行器的飞行高度不变直至所述飞行器飞至所述动态目标正上方;以及

调整所述飞行器的飞行速度,以便与所述动态目标保持相对静止。

在本发明的一实施例中,所述飞行器靠近所述动态目标是指所述飞行器位于所述动态目标的正上方。

在本发明的一实施例中,所述飞行器靠近所述动态目标是指所述飞行器与所述动态目标的距离小于预设阈值。

在本发明的一实施例中,所述降落模块具体用于控制所述飞行器降落在所述动态目标附近的地面上。

在本发明的一实施例中,所述降落模块具体用于控制所述飞行器降落在所述动态目标附近的水面上。

在本发明的一实施例中,所述飞行器还包括目标类别确定模块,所述目标类别确定模块用于确定所述动态目标所属的类别;

当所述目标类别确定模块确定所述动态目标属于所述飞行器不适宜降落在其上的类别时,所述降落模块控制所述飞行器在与所述动态目标的距离小于预设距离的位置处降落。

在本发明的一实施例中,所述不适宜降落在其上的目标包括人或其他动物。

在本发明的一实施例中,所述飞行器还包括能量预估模块,所述能量预估模块用于判断所述飞行器的能量是否能够支持所述飞行器抵达所述动态目标附近区域;

若所述能量预估模块的判断结果为否,则所述飞行器的发送模块向控制器发送提示信息,所述提示信息用于提示用户重新选择动态目标,和/或提示用户所述飞行器的能量不足。

在本发明的一实施例中,所述能量预估模块包括:

距离计算模块,用于根据所述动态目标的当前运动状态,预测需要飞行的飞行距离;

能量计算及判断模块,用于:

计算所述飞行器按照所述飞行器的最大飞行速度飞行单位距离时所消耗的能量;

根据所述预测的飞行距离以及飞行单位距离时所消耗的能量,计算所述飞行器抵达所述动态目标附近区域所需的能量;以及

判断所述所需的能量是否小于所述飞行器的剩余能量,若否,则通过所述飞行器的发送模块向所述控制器发送所述提示信息。

在本发明的一实施例中,所述能量计算及判断模块用于判断是否小于1,若否,则通过所述发送模块向所述控制器发送所述提示信息;

其中,Eleft为所述飞行器的剩余能量,Eneed为所述飞行器所需的能量;

其中,Eneed=LE*,L为所述飞行器根据所述动态目标的当前运动状态预测的飞行距离,其中da表示所述飞行器与所述动态目标当前的绝对距离,va为所述动态目标的移动速度,vr为所述飞行器的最大飞行速度;

E*为所述飞行器按照所述最大飞行速度飞行时单位距离飞行所消耗的能量;

η表示能量输出比,即最大实际输出能量与电池容量的比值。

在本发明的一实施例中,当所述能量计算及判断模块判断0.8<λ<1时,所述发送模块向控制器发送提示用户所述飞行器的能量不足的信息。

在本发明的一实施例中,所述跟随模块具体用于控制所述飞行器以保持所述动态目标位于所述飞行器所拍摄的图像的中心区域。

在本发明的一实施例中,所述跟随模块具体用于控制所述飞行器以保持所述动态目标的中心落在与所述飞行器视角中心的距离小于预设阈值的范围内。

在本发明的一实施例中,所述跟随模块具体用于控制所述飞行器的视角中心与所述动态目标的中心重合。

在本发明的一实施例中,所述跟随模块通过调整以下参数中的至少一个,控制所述飞行器以保持自身视角中心与所述动态目标的中心重合:

所述飞行器的飞行速度、飞行高度以及摄像头的角度。

在本发明的一实施例中,所述飞行器还包括安全视角比计算模块,所述安全视角比计算模块用于计算捕捉所述动态目标的视角α与摄像头的最大视角α*的比值;

当该比值超过安全视角比ε时,调整所述飞行器的飞行高度,其中,ε<1。

一种飞行器,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行上述所述的飞行器跟踪方法。

一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行上述所述的飞行器跟踪方法。

本发明对动态目标的运动形式、飞行器是否搭载测量仪器等没有要求,亦无需提前获取目标的特征图像,而是利用机载影像设备良好的跟踪实时性获取目标的运动信息,保证飞行器能够抵达目标附近区域,且该过程允许动态目标具有复杂的运动形式。良好的跟踪实时性,允许飞行器在飞行的任意时间点更换目标,能够实现持续跟踪和精准着陆。

附图说明

图1为本发明一实施例中一种飞行器的结构示意图;

图2为本发明图1所示飞行器的应用环境图;

图3为图1所示飞行器利用双目摄像头计算飞行距离的示意图;

图4为图1所示飞行器利用平行四边形法则计算飞行距离的示意图;

图5为本发明的动态目标中心位于图1所示飞行器所捕获图像的中心区域内的示意图;

图6为图1所示飞行器为保证捕捉动态目标的视角半角不超过安全视角半角以升高其飞行高度的示意图;

图7为本发明另一实施例中一种飞行器降落方法的流程图;

图8为本发明另一实施例中一种飞行器降落方法的流程图;

图9为本发明另一实施例中一种飞行器的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

本发明提供了一种控制飞行器降落在动态目标上或者动态目标附近的方法、以及可以降落在动态目标上或者动态目标附近的飞行器。通过控制该飞行器,可以实现飞行器对指定动态目标的自主跟踪及飞行器自主降落于动态目标上或者动态目标附近。

如图1所示,飞行器10包括壳体11、与壳体11相连的机臂12、设置在机臂12一端的动力装置13、与壳体11相连的云台15、与云台13相连的影像设备14以及设置在壳体11内的处理器16和收发器17。

在本实施例中,机臂12的数量为4,即该飞行器为四旋翼飞行器,在其他可能的实施例中,机臂12的数量也可以为3、6、8、10等。飞行器10还可以是其他可移动物体,例如载人飞行器、航模、无人飞艇、固定翼无人机和无人热气球等。

动力装置13包括设置在机臂12一端的电机132以及与电机132的转轴相连的螺旋桨131。电机132的转轴转动以带动螺旋桨131旋转从而给飞行器10提供升力。

云台15用于减轻甚至消除动力装置13传递给影像设备14的振动,以保证影像设备14能够拍摄出稳定清晰的图像或视频。

影像设备14可以是双目摄像头、单目摄像头、红外线影像设备、紫外线影像设备、摄录机等类似的设备。影像设备14可以直接搭载在飞行器10上,也可以通过如本实施例所示的云台15搭载在飞行器10上,云台15允许影像设备14相对于飞行器10绕至少一个轴转动。

图2为本实施例的飞行器10的一种应用场景图。控制器20可以向飞行器10发送控制指令来控制飞行器10,飞行器10可以通过设于壳体11内部的收发器17接受控制器20发送的控制指令,处理器16控制飞行器10通过自身配备的视觉系统,例如相机,跟随动态目标30并降落在动态目标30上或者动态目标30的附近。

控制器20具体可以是遥控器、信号发射塔、卫星和智能终端等中的至少一种。

动态目标30是指运动中的目标,具体可以是运动中的轮船、汽车、火车、飞艇和热气球、人或其他动物等中的至少一种。

在本发明的一实施例中,收发器17可以是设置在飞行器10内部的WIFI(Wireless Fidelity)模块、LTE(Long Term Evolution)模块或者蓝牙模块等。

处理器16可以包括多个功能性单元,如,用于控制飞行器飞行姿态的飞行控制单元、用于识别目标的目标识别单元、用于跟踪特定目标的跟踪单元、用于导航飞行器的导航单元(例如GPS(Global Positioning System)、北斗)、以及用于处理相关机载设备(如,影像设备14)所获取的环境信息的数据处理单元等。

飞行器10通过收发器17将影像设备14捕获的图片或视频发送给控制器20,控制器20接收飞行器10传回的图片或视频并通过显示装置(例如显示屏)显示给用户,用户通过点击、画框、语音或其他可能的方式选择需要跟踪的动态目标,控制器20向飞行器10发送用于指示用户已经选择的动态目标的信息。飞行器10通过收发器17(例如WIFI模块)接收用户已经选择的动态目标的信息并确定该动态目标30。

在其他可能的实施例中,也可以是动态目标发送跟踪及降落指令给飞行器,飞行器通过收发器接收该跟踪及降落指令,并根据该跟踪及降落指令跟踪动态目标并降落在动态目标上或者动态目标附近。

在飞行器10确定了需要跟踪及降落的动态目标30后,处理器16会进一步判断飞行器10的能量是否能够支持飞行器10飞抵动态目标30的附近区域。飞行器10能量是指支持飞行器10完成飞行任务、跟踪任务、或降落动作等一系列操作的电量或燃油量。在本发明的一实施例中,处理器16可根据以下步骤判断飞行器10的能量是否能够支持飞行器飞抵动态目标30的附近区域:

S1、根据动态目标30的当前运动状态,预测需要飞行的距离。

如图3所示,飞行器10可以利用能够测距的影像设备(例如双目摄像头512,514)获取的目标的图像信息(例如,动态目标在影像设备捕获的连续两帧图像中的成像关系)求解得到动态目标30的中心位置。在捕获动态目标30的过程中,飞行器10本身的运动信息通过机载传感器获得,图像传输按照一定的帧率执行,这样,通过连续两帧之间的动态目标30的位置差,便能够计算得到动态目标30的移动速度信息,继而计算出需要飞行的距离。

参照图4,R表示飞行器10的当前位置,T表示动态目标30的当前位置,T’表示动态目标30下一时刻的位置,V1为水平面投影上动态目标30相对于飞行器10的速度,V2为飞行器10径直飞向动态目标30的速度,利用平行四边形法则可求解得到合速度V,继而计算出需要飞行的距离。

S2、根据计算得到的飞行距离以及飞行单位距离时所消耗的能量,计算飞行器10抵达动态目标30附近区域所需的能量;以及

S3、判断所需的能量是否小于飞行器10的剩余能量,若否,则通过飞行器10的收发器17向控制器20发送提示信息。该提示信息用于提示用户重新选择动态目标、或提示用户飞行器10的能量不足、或在提示用户飞行器10的能量不足的同时提示用户重新选择动态目标。

通过判断飞行器10是否有足够的能量飞抵动态目标30的附近区域能够避免飞行器10出现因为能量不足导致的炸机等问题。

鉴于此,本发明提出了用于表征所需能量与剩余能量关系的能量阈值因子λ,处理器16通过判断λ是否小于1来判断飞行器是否有足够的能量飞抵动态目标附近。本实施例中,其中,Eleft为飞行器10的剩余能量,Eneed为飞行器10所需的能量。

本实施例中,Eneed=LE*,L为飞行器10根据动态目标30的当前运动状态预测的飞行距离,其中da表示飞行器10与动态目标30当前的绝对距离,va为动态目标30的移动速度,vr为飞行器10的最大飞行速度。

E*为飞行器10按照最大飞行速度飞行时单位距离飞行所消耗的能量;η表示能量输出比,即电池最大实际输出能量与电池容量的比值。

当λ>1时,表明飞行器10没有足够的能量飞抵动态目标30的附近区域,此时飞行器10内部的处理器16通过收发器17向控制器20发送提示用户重新选择动态目标的提示信息、或提示用户飞行器10的能量不足的提示信息、或提示用户飞行器10的能量不足和提示用户重新选择动态目标的提示信息。

当λ<1时,表明飞行器10有足够的能量飞抵动态目标30附近,此时处理器16控制飞行器10跟随动态目标30。

此外,当处理器16判断0.8<λ<1时,表明飞行器10飞抵动态目标30的附近区域需要消耗的能量接近或者达到剩余能量的临界值,此时飞行器10仍然会跟随动态目标30,但会向控制器20持续发送飞行器10能量不足的提示或警告。

如图5所示,在飞行器10跟随动态目标30的过程中,处理器10还需要控制飞行器10以使动态目标30位于飞行器10所捕获图像的中心区域内。将动态目标30始终保持在飞行器10所捕获图像的中心区域内更加有利于飞行器10对动态目标30的跟踪。

在本发明的一实施例中,动态目标30的中心落在与飞行器10视角中心的距离小于预设阈值的范围内。

在本发明的一实施例中,飞行器10的视角中心与动态目标30的中心重合。在本发明的一实施例中,处理器16通过调整以下参数中的至少一个,控制飞行器10的视角中心与动态目标30的中心重合:

飞行器10的飞行速度、飞行高度以及机载摄像头的角度。

在飞行器10跟踪动态目标30的过程中,处理器16还需要持续判断捕捉动态目标30的视角α与飞行器10机载摄像头的最大视角α*的比值是否超出安全视角比ε,其中,ε<1,若结果为是,则处理器16调整飞行器的高度。本文提出安全视角比的概念是为了保证飞行器10追踪动态目标30的稳健性,避免动态目标30在拍摄图像中的尺寸超过摄像头的视角而造成动态目标30特征的丢失。

在飞行器10跟随动态目标30的过程中,处理器16控制飞行器10以保持飞行器10的视角中心始终与动态目标30的中心重合,当捕捉动态目标30图像的视角半角α与摄像头的最大视角半角α*超出安全视角比ε时,即α/α*>ε(ε<1),处理器16控制飞行器10在不改变水平运动状态的前提下调高飞行器10的高度,保证动态目标30边框始终位于摄像头的安全视角范围内。假设,机载摄像头的最大捕获视角为130°,取安全视角比为0.8,那么当目标捕获视角半角大于65°×0.8=52°时,则必须调高飞行器的高度。

如图6所示,α*为摄像头的最大视角半角,α'为安全视角半角,此时,α*同时也等于捕捉动态目标30图像的视角半角α,因此,α/α*=1,大于安全视角比,因此,处理器16需要控制飞行器10调高其飞行高度,也就是从图中的位置A调整到位置B。

若处理器16判断捕捉动态目标30的视角与飞行器10机载摄像头的最大视角的比值没有超出安全视角比,处理器16需要进一步确定该动态目标30所属的类别以判断该动态目标30是否属于不适宜飞行器10降落于其上的类别。不适宜飞行器10降落于其上的动态目标30通常为那些一旦飞行器降落在其上后会对该动态目标30造成严重损害或者对飞行器10本身会造成严重损害的目标,可以包括人或者其他动物。处理器16可以先对确定的动态目标30进行识别,并对该动态目标30进行归类,一旦该动态目标30被归为不适宜飞行器降落的类别,处理器16会控制飞行器10降落在动态目标30的附近区域,或通过收发器17发送重新选择目标的指令给控制器20,提示用户重新选择需要跟踪和降落的动态目标。

若动态目标30不属于不适宜飞行器降落的类别时,则当飞行器10靠近动态目标30时,控制飞行器10降落在动态目标30上。

在本发明的一实施例中,飞行器10靠近动态目标30包括飞行器10位于动态目标30的正上方或飞行器10与动态目标30的距离小于预设阈值。

在本发明的一实施例中,当动态目标30不属于不适宜飞行器10降落的目标时,处理器16可以控制飞行器10飞行至动态目标30的上方,然后再降落在动态目标30上。具体地,处理器16控制飞行器10的飞行高度不变直至飞行器10飞至动态目标30的正上方,且调整飞行器10的飞行速度,当飞行器10相对于动态目标30的速度小于预设阈值时,例如,飞行器10相对于动态目标30静止时,控制飞行器10降落在动态目标30上。

在本发明的一实施例中,当动态目标30属于不适宜飞行器10降落的目标时,处理器16控制飞行器10降落在动态目标30的附近区域。此时,处理器16可以控制飞行器10降落在动态目标30附近的地面上或水面上或其他合适的地方。

图7是本发明实施例中一种飞行器降落方法的流程图。该飞行器降落方法包括以下步骤:

S101、飞行器接收用户已选择的动态目标信息。

在其他可能的实施例中,也可以是动态目标发送跟踪及降落指令给飞行器。

S102、飞行器确定该动态目标。

S103、飞行器判断飞行器的能量是否能够支持飞行器飞抵动态目标的附近区域。

飞行器判断其能量是否能够支持飞行器飞抵动态目标的附近区域可以根据以下几个步骤进行判断:

根据动态目标的当前运动状态,预测需要飞行的距离;

根据计算得到的飞行距离以及飞行单位距离时所消耗的能量,计算飞行器抵达动态目标附近区域所需的能量;以及

判断所需的能量是否小于飞行器的剩余能量。

鉴于此,本发明提出了用于表征所需能量与剩余能量关系的能量阈值因子λ,飞行器通过判断λ是否小于1来判断飞行器是否有足够的能量飞抵动态目标附近。本实施例中,其中,Eleft为飞行器的剩余能量,Eneed为飞行器所需的能量。

本实施例中,Eneed=LE*,L为飞行器根据动态目标3当前运动状态预测的飞行距离,其中da表示飞行器与动态目标当前的绝对距离,va为动态目标的移动速度,vr为飞行器的最大飞行速度。

E*为飞行器按照所述最大飞行速度飞行时单位距离飞行所消耗的能量;η表示能量输出比,即最大实际输出能量与电池容量的比值。

当λ>1时,表明飞行器没有足够的能量飞抵动态目标附近,此时飞行器执行步骤S104,即飞行器向用户发送提示信息。该提示信息包括提示用户重新选择动态目标、或提示用户飞行器的能量不足、或提示用户飞行器的能量不足以及提示用户重新选择动态目标。

当λ<1时,表明飞行器有足够的能量飞抵动态目标附近,此时飞行器执行步骤S105,即飞行器跟随动态目标。

此外,当飞行器判断0.8<λ<1时,表明飞行器飞抵动态目标的附近区域需要消耗的能量接近或者达到剩余能量的临界值,此时飞行器仍然会跟随动态目标,但仍然会向用户发送飞行器能量不足的提示或警告。

S106、飞行器在跟随动态目标的过程中,飞行器会持续判断捕捉动态目标的视角与飞行器机载摄像头的最大视角的比值是否超出安全视角比。

若判断结果为是,则执行步骤S107,即飞行器调整其飞行高度,并再次执行步骤S105和步骤S106。

若判断结果为否,则执行步骤S108。

S108、飞行器判断该动态目标是否属于不适宜降落在其上的类别。

若判断结果为否,则执行步骤S109,即飞行器降落在动态目标上。

若判断结果为是,则执行步骤S110或步骤S104。

S110、飞行器降落在动态目标附近。

有关该方法中各步骤的详细内容可以参考前述的描述,在此不再赘述。

如图8所示,为本发明实施例提供的一种飞行器降落的方法,该方法由飞行器执行,该方法包括:

S201、飞行器确定动态目标,所述动态目标为运动中的目标。

飞行器确定动态目标,可以是通过远端的控制器发送用户已选择的动态目标信息来确定,也可以通过动态目标发送给飞行器的跟随及降落指令来确定。

S202、飞行器跟随动态目标。

S203、当飞行器靠近动态目标时,飞行器降落在动态目标上或者动态目标附近。

当该动态目标适合在其上降落时,该飞行器降落在动态目标上。当该动态目标不适合在其上降落时(例如,人或者动物),该飞行器降落在动态目标附近的地面或者水面上。

有关该方法中各步骤的详细内容可以参考前述的描述,在此不再赘述。

图9是本发明第三实施例中一种飞行器20的结构框图。

飞行器20包括:

确定模块203,用于确定动态目标;

跟随模块205,用于跟随所述动态目标;以及

降落模块208,用于当所述飞行器靠近所述动态目标时,控制所述飞行器降落在所述动态目标上或者所述动态目标附近。

可选地,跟随模块还用于控制飞行器的飞行高度不变直至飞行器飞至动态目标正上方;以及

调整飞行器的飞行速度,以便与动态目标保持相对静止。

可选地,跟随模块具体用于控制飞行器以保持动态目标位于飞行器所拍摄的图像的中心区域。

可选地,跟随模块具体用于控制飞行器以保持动态目标的中心落在与飞行器视角中心的距离小于预设阈值的范围内。

可选地,跟随模块具体用于控制飞行器的视角中心与动态目标的中心重合。

可选地,跟随模块通过调整以下参数中的至少一个,控制飞行器以保持自身视角中心与动态目标的中心重合:

飞行器的飞行速度、飞行高度以及摄像头的角度。

可选地,当飞行器飞至动态目标上方时,降落模块具体用于控制飞行器降落在动态目标上。

可选地,降落模块具体用于在飞行器相对于动态目标的速度小于预设阈值时,控制飞行器降落在动态目标上。

可选地,降落模块具体用于在飞行器相对于动态目标静止时,控制飞行器降落在动态目标上。

可选地,飞行器靠近动态目标是指飞行器位于动态目标的正上方。

可选地,飞行器靠近动态目标是指飞行器与动态目标的距离小于预设阈值。

可选地,飞行器20还可以包括:

接收模块201,用于接受控制器或动态目标发送的信息,所述信息用于指示用户已选择的所述动态目标,或用于接收动态目标发送的降落指令,所述降落指令用于指示飞行器降落在动态目标上或者动态目标附近;

发送模块202,用于向控制器发送重新选择目标的指令;

能量预估模块204,用于判断飞行器的能量是否能够支持飞行器抵达动态目标附近区域,若能量预估模块的判断结果为否,则飞行器的发送模块向控制器发送提示信息,提示信息用于提示用户重新选择动态目标,和/或提示用户飞行器的能量不足。

可选地,所述能量预估模块204包括:

距离计算模块204a,用于根据动态目标当前的运动状态,预测需要飞行的飞行距离;以及

能量计算及判断模块204b,用于计算飞行器按照飞行器的最大飞行速度飞行单位距离时所消耗的能量;

根据预测的飞行距离以及飞行单位距离时所消耗的能量,计算飞行器抵达动态目标附近区域所需的能量;以及

判断所需的能量是否小于飞行器的剩余能量,若否,则通过飞行器的发送模块向控制器发送提示信息;

跟随模块205,用于跟随动态目标。

可选地,能量计算及判断模块用于判断是否小于1,若否,则通过发送模块向控制器发送所述提示信息;

其中,Eleft为飞行器的剩余能量,Eneed为飞行器所需的能量;

其中,Eneed=LE*,L为飞行器根据动态目标的当前运动状态预测的飞行距离,其中da表示飞行器与动态目标当前的绝对距离,va为动态目标的移动速度,vr为飞行器的最大飞行速度;

E*为飞行器按照所述最大飞行速度飞行时单位距离飞行所消耗的能量;

η表示能量输出比,即最大实际输出能量与电池容量的比值。

可选地,当能量计算及判断模块判断0.8<λ<1时,发送模块向控制器发送提示用户飞行器的能量不足的信息。

安全视角比计算模块206,用于计算捕捉所述动态目标的视角α与摄像头的最大视角α*的比值,当该比值超过安全视角比ε时,调整所述飞行器的飞行高度,其中,ε<1;以及

目标类别确定模块207,用于确定动态目标所属的类别;当目标类别确定模块确定动态目标属于飞行器不适宜降落在其上的类别时,降落模块控制飞行器在与动态目标的距离小于预设距离的位置处降落。可选地,所述不适宜降落在其上的目标包括人或其他动物。

在本发明的实施例中,确定模块203、降落模块208、目标类别确定模块207、跟随模块205以及安全视角比计算模块206、能量预估模块204可以是飞行器上的处理器(processor)或者现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)。可选地,确定模块203、目标类别确定模块207、跟随模块205、安全视角比计算模块206都是该飞行器上的视觉芯片。接收模块201以及发送模块202可以是飞行器中的WIFI模块、蓝牙模块、LTE模块等,能量预估模块204可以是飞行器中的电池芯片。

本发明还提出了一种飞行器,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时,使得处理器执行在图7或图8所示的实施例中所描述的方法。

本发明还提出了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行在图7或图8所示的实施例中所描述的方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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