无人机避障控制方法、飞行控制器及无人飞行器与流程

本发明实施例涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机避障控制方法、飞行控制器及无人飞行器。

背景技术：

现有技术中无人飞行器通常设置有雷达，对于农业植保无人机，其作业高度通常在4m以下，并且农田间作业环境复杂，避障雷达成为了农业植保无人机的必须设备。

但是，农业植保无人机有时工作在丘陵、坡地、梯田等环境，由于丘陵、坡地、梯田等地形的复杂性，导致农业植保无人机在同一高度向前飞行时，雷达远距离探测到的无人机前方的障碍物可能是较高处的丘陵、坡地或梯田的地面，若将农业植保无人机前方的地面作为障碍物触发无人机的避障功能，例如停止向前飞行，则导致农业植保无人机无法在丘陵、坡地、梯田等环境正常作业。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种无人机避障控制方法、飞行控制器及无人飞行器，以使农业无人飞行器可以在丘陵、坡地、梯田等环境正常作业。

本发明实施例的一个方面是提供一种无人机避障控制方法，包括：

获取无人飞行器与所述无人飞行器的飞行方向上的前方物体之间的距离；

根据所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离，控制所述无人飞行器的飞行高度。

本发明实施例的另一个方面是提供一种飞行控制器，包括一个或多个处理器，单独或协同工作，所述处理器用于：

获取无人飞行器与所述无人飞行器的飞行方向上的前方物体之间的距离；

根据所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离，控制所述无人飞行器的飞行高度。

本发明实施例的另一个方面是提供一种无人飞行器，包括：

机身；

动力系统，安装在所述机身，用于提供飞行动力；

飞行控制器，与所述动力系统通讯连接，用于控制所述无人飞行器飞行；所述飞行控制器包括一个或多个处理器，单独或协同工作，所述处理器用于：

获取无人飞行器与所述无人飞行器的飞行方向上的前方物体之间的距离；

根据所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离，控制所述无人飞行器的飞行高度。

本实施例提供的无人机避障控制方法、飞行控制器及无人飞行器，通过无人飞行器与前方物体之间的距离，控制无人飞行器的飞行高度，随着无人飞行器的飞行高度的增加，无人飞行器与前方物体之间的距离随之增大，随着无人飞行器向前飞行，当无人飞行器与前方物体之间的距离小于安全距离时，提高无人飞行器的飞行高度，使得农业无人飞行器在丘陵、坡地、梯田等环境，可以随着地形升高而增加飞行高度，保证了农业无人飞行器可以正常作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的无人机避障控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的无人机避障控制方法适用的应用场景；

图3为本发明实施例提供的无人机避障控制方法适用的应用场景；

图4为本发明实施例提供的无人机避障控制方法适用的应用场景；

图5为本发明实施例提供的无人机避障控制方法适用的应用场景；

图6为本发明实施例提供的无人机避障控制方法适用的另一应用场景；

图7为本发明实施例提供的调整飞行方向的示意图；

图8为本发明实施例提供的无人机避障控制方法适用的另一应用场景；

图9为本发明实施例提供的无人机避障控制方法适用的又一应用场景；

图10为本发明实施例提供的无人飞行器的结构图；

图11为本发明另一实施例提供的无人飞行器的结构图。

附图标记说明：

1-飞行方向；2-调整之前的飞行方向；3-调整之后的飞行方向；

21-探测设备；22-障碍物；30-当前位置；

31-飞行轨迹；100-无人飞行器；

107-电机；106-螺旋桨；117-电子调速器；

118-飞行控制器；110-通信系统；

102-支撑设备；104-拍摄设备；112-地面站；

114-天线；116-电磁波；211-避障传感器；

212-高度传感器。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种无人机避障控制方法。图1为本发明实施例提供的无人机避障控制方法的流程图。如图1所示，本实施例中的方法，可以包括：

步骤s101、获取无人飞行器与所述无人飞行器的飞行方向上的前方物体之间的距离。

在本实施例中，无人飞行器搭载有探测设备，该探测设备用于探测无人飞行器的周围的物体，具体的，该探测设备可以探测该无人飞行器距离其下方地面的高度，也可以探测该无人飞行器距离其斜前方地面的高度和距离，在本实施例中，该探测设备具体用于探测无人飞行器与所述无人飞行器的飞行方向上的前方物体之间的距离，如图2所示，21表示无人飞行器上搭载的探测设备，无人飞行器下方的地面是斜坡，无人飞行器沿着水平方向向前飞行，如箭头飞行方向1所示的方向，在本实施例中，并不限定无人飞行器的具体飞行方向，探测设备21可探测到水平方向上探测设备前方的地面与该探测设备的距离是d，以及垂直方向上探测设备距离下方的地面的高度是h。在本实施例中，以探测设备前方的地面与该探测设备的距离d表示无人飞行器的飞行方向上的前方地面与该无人飞行器的距离，以垂直方向上探测设备距离下方地面的高度h表示无人飞行器距离下方地面的高度。

探测设备具体可以是如下至少一种：雷达传感器、超声波传感器、tof测距传感器、视觉传感器、激光传感器。

本实施例方法的执行主体可以是无人飞行器上的飞行控制器，飞行控制器从探测设备获取无人飞行器的飞行方向上的前方地面与该无人飞行器的距离。

步骤s102、根据所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离，控制所述无人飞行器的飞行高度。

如图2所示，随着无人飞行器向前飞行，例如，无人飞行器从位置a飞到位置b，其与前方地面之间的距离d不断减小，若在位置b时，无人飞行器与前方地面之间的距离d小于预设的第一安全距离，且大于预设的第二安全距离，则在位置b提高所述无人飞行器的飞行高度，到达如图3所示的位置c；其中，所述第一安全距离大于所述第二安全距离。

如图3所示，随着所述无人飞行器的飞行高度的增加，所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离随之增大，无人飞行器在位置b提高飞行高度后到达位置c，无人飞行器在位置c与前方地面的距离d1相比于在位置b无人飞行器与前方地面的距离大，并且无人飞行器在位置b上升的高度越大，即位置c和位置b之间的高度差越大，无人飞行器到达位置c时，无人飞行器与前方地面的距离d1越大，在本实施例中，飞行控制器控制无人飞行器在位置b提高到使d1大于或等于所述第一安全距离的飞行高度。

如图4所示，无人飞行器下方的地面是梯田，无人飞行器沿着水平方向向前飞行，如箭头1所示的方向，在位置a探测设备21探测到水平方向上探测设备前方的地面与该探测设备的距离是d，以及垂直方向上探测设备距离下方的地面的高度是h。随着无人飞行器向前飞行，例如，无人飞行器从位置a飞到位置b，其与前方地面之间的距离d不断减小，若在位置b时，无人飞行器与前方地面之间的距离d小于预设的第一安全距离，且大于预设的第二安全距离，则在位置b提高所述无人飞行器的飞行高度，到达如图5所示的位置c；其中，所述第一安全距离大于所述第二安全距离。

如图5所示，随着所述无人飞行器的飞行高度的增加，所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离随之增大，无人飞行器在位置b提高飞行高度后到达位置c，无人飞行器在位置c与前方地面的距离d1相比于在位置b无人飞行器与前方地面的距离大，并且无人飞行器在位置b上升的高度越大，即位置c和位置b之间的高度差越大，无人飞行器到达位置c时，无人飞行器与前方地面的距离d1越大，在本实施例中，飞行控制器控制无人飞行器在位置b提高到使d1大于或等于所述第一安全距离的飞行高度。

另外，本实施例中的无人飞行器具体可以是农业无人飞行器。

本实施例通过无人飞行器与前方物体之间的距离，控制无人飞行器的飞行高度，随着无人飞行器的飞行高度的增加，无人飞行器与前方物体之间的距离随之增大，随着无人飞行器向前飞行，当无人飞行器与前方物体之间的距离小于安全距离时，提高无人飞行器的飞行高度，使得农业无人飞行器在丘陵、坡地、梯田等环境，可以随着地形升高而增加飞行高度，保证了农业无人飞行器可以正常作业。

本发明实施例提供一种无人机避障控制方法。在图1所示实施例的基础上，若所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离小于所述第二安全距离，则调整所述无人飞行器的飞行轨迹或控制所述无人飞行器停止沿原飞行方向继续飞行。如图2所示，若在位置a或位置b时，无人飞行器与前方地面之间的距离小于第二安全距离，则飞行控制器调整所述无人飞行器的飞行轨迹或控制所述无人飞行器停止沿原飞行方向继续飞行。如图6所示，在图3的基础上，假设无人飞行器的飞行方向的前方地面存在障碍物例如树木、铁塔等，这类障碍物的高度通常大于8米，本实施例以树木作为障碍物22，若在位置b时，无人飞行器与障碍物22之间距离d小于预设的第一安全距离，且大于预设的第二安全距离，则在位置b提高所述无人飞行器的飞行高度，到达如图6所示的位置c，无人飞行器在位置c与障碍物22之间的距离d1相比于在位置b无人飞行器与前方地面的距离小，若d1小于所述第二安全距离，则调整所述无人飞行器的飞行轨迹或控制所述无人飞行器停止沿原飞行方向继续飞行。

在本实施例中，飞行控制器调整所述无人飞行器的飞行轨迹，可通过如下两种方式实现：

第一种：

调整所述无人飞行器的航向角度，以使所述无人飞行器的飞行轨迹绕开所述前方物体；如图7所示，30为无人飞行器当前的位置，飞行方向2表示无人飞行器当前的飞行方向，若当前位置30与前方障碍物22之间的距离d1小于所述第二安全距离，则调整无人飞行器的航向角度，例如偏离当前的飞行方向，如飞行方向3所示，使得无人飞行器按照如箭头3所示的方向飞行，以使无人飞行器的飞行轨迹31绕开障碍物22。

第二种：

继续提高所述无人飞行器的高度，使所述无人飞行器的飞行轨迹越过所述前方物体。

如图8所示，在图7的基础上，在位置c继续提高无人飞行器的高度，到达位置d，在位置d，探测设备21的探测方向不受障碍物22影响，即在位置c进一步提高无人飞行器的高度时，应使得障碍物22不在探测设备21的探测方向上，无人飞行器从位置d继续向前飞行，其飞行轨迹将越过障碍物22。

如图8所示，无人飞行器从位置b上升到位置c，以及从位置c上升到位置d，其飞行方向没有改变，始终保持箭头1的方向向前飞行，即飞行控制器在提高所述无人飞行器的飞行高度时，同时控制所述无人飞行器沿着原飞行方向继续飞行。

或者，在一些实施例中，飞行控制器还可以在提高所述无人飞行器的飞行高度时，控制所述无人飞行器停止沿原飞行方向继续飞行。例如在位置b或位置c，飞行控制器控制所述无人飞行器停止沿原飞行方向继续飞行，例如，控制所述无人飞行器处于悬停状态。

另外，如图9所示，无人飞行器下方的地面是梯田，在图5的基础上，假设无人飞行器的飞行方向的前方地面存在障碍物22例如树木，若无人飞行器上升到位置c时，与障碍物22之间距离d1小于第二安全距离，则飞行控制器可以控制无人飞行器悬停在位置c，也可以调整所述无人飞行器的航向角度，如图7所示，还可以继续提高无人飞行器的高度，到达位置d，使得障碍物22不在探测设备21的探测方向上。

本实施例中，当无人飞行器与前方物体之间的距离小于第二安全距离时，通过调整无人飞行器的飞行轨迹或控制无人飞行器停止沿原飞行方向继续飞行，避免无人飞行器与前方物体碰撞，提高了无人飞行器在飞行时的安全性，尤其是在低空飞行时的安全性。

本发明实施例提供一种飞行控制器。本实施例提供的飞行控制器包括一个或多个处理器，单独或协同工作，所述处理器用于：获取无人飞行器与所述无人飞行器的飞行方向上的前方物体之间的距离；根据所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离，控制所述无人飞行器的飞行高度。

所述处理器根据所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离，控制所述无人飞行器的飞行高度时具体用于：判断所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离是否小于预设的第一安全距离，且大于预设的第二安全距离；若所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离小于预设的第一安全距离，且大于预设的第二安全距离，则控制所述无人飞行器提高飞行高度，以使所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离增大；其中，所述第一安全距离大于所述第二安全距离。

随着所述无人飞行器的飞行高度的增加，所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离随之增大，使所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离大于或等于所述第一安全距离。

本发明实施例提供的飞行控制器的具体原理和实现方式均与图1所示实施例类似，此处不再赘述。

本实施例通过无人飞行器与前方物体之间的距离，控制无人飞行器的飞行高度，随着无人飞行器的飞行高度的增加，无人飞行器与前方物体之间的距离随之增大，随着无人飞行器向前飞行，当无人飞行器与前方物体之间的距离小于安全距离时，提高无人飞行器的飞行高度，使得农业无人飞行器在丘陵、坡地、梯田等环境，可以随着地形升高而增加飞行高度，保证了农业无人飞行器可以正常作业。

本发明实施例提供一种飞行控制器。在上述实施例的基础上，若所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离小于所述第二安全距离，则所述处理器调整所述无人飞行器的飞行轨迹或控制所述无人飞行器停止沿原飞行方向继续飞行。

所述处理器控制所述无人飞行器提高飞行高度的同时控制所述无人飞行器沿着原飞行方向继续飞行；或者，所述处理器控制所述无人飞行器提高飞行高度时，控制所述无人飞行器停止沿原飞行方向继续飞行。

所述处理器调整所述无人飞行器的飞行轨迹的可实现方式有两种：

第一种：

调整所述无人飞行器的航向角度，以使所述无人飞行器的飞行轨迹绕开所述前方物体。

第二种：

继续提高所述无人飞行器的高度，使所述无人飞行器的飞行轨迹越过所述前方物体。

所述处理器控制所述无人飞行器停止沿原飞行方向继续飞行的可实现方式是：控制所述无人飞行器处于悬停状态。

另外，所述处理器获取无人飞行器与所述无人飞行器的飞行方向上的前方物体之间的距离时具体用于：通过所述无人飞行器搭载的探测设备探测所述无人飞行器与所述无人飞行器的飞行方向上的前方物体之间的距离。所述探测设备包括如下至少一种：雷达传感器、超声波传感器、tof测距传感器、视觉传感器、激光传感器。

本发明实施例提供的飞行控制器的具体原理和实现方式均与图2所示实施例类似，此处不再赘述。

本实施例中，当无人飞行器与前方物体之间的距离小于第二安全距离时，通过调整无人飞行器的飞行轨迹或控制无人飞行器停止沿原飞行方向继续飞行，避免无人飞行器与前方物体碰撞，提高了无人飞行器在飞行时的安全性，尤其是在低空飞行时的安全性。

本发明实施例提供一种无人飞行器。图10为本发明实施例提供的无人飞行器的结构图，如图10所示，无人飞行器100包括：机身、动力系统、探测设备21和飞行控制器118，所述动力系统包括如下至少一种：电机107、螺旋桨106和电子调速器117，动力系统安装在所述机身，用于提供飞行动力；探测设备21安装在所述机身，与所述飞行控制器通信连接，用于探测无人飞行器的周围的物体，具体用于探测无人飞行器与所述无人飞行器的飞行方向上的前方物体之间的距离，以及垂直方向上探测设备距离下方的地面的高度。

飞行控制器118与所述动力系统通讯连接，用于控制所述无人飞行器飞行；其中，飞行控制器118包括惯性测量单元及陀螺仪。所述惯性测量单元及所述陀螺仪用于检测所述无人机的加速度、俯仰角、横滚角及偏航角等。

另外，如图10所示，无人飞行器100还包括：通信系统110、支撑设备102、拍摄设备104，其中，支撑设备102具体可以是云台，通信系统110具体可以包括接收机，接收机用于接收地面站112的天线114发送的无线信号，116表示接收机和天线114通信过程中产生的电磁波116。

本发明实施例提供的飞行控制器的具体原理和实现方式均与上述实施例类似，此处不再赘述。

本实施例通过无人飞行器与前方物体之间的距离，控制无人飞行器的飞行高度，随着无人飞行器的飞行高度的增加，无人飞行器与前方物体之间的距离随之增大，随着无人飞行器向前飞行，当无人飞行器与前方物体之间的距离小于安全距离时，提高无人飞行器的飞行高度，使得农业无人飞行器在丘陵、坡地、梯田等环境，可以随着地形升高而增加飞行高度，保证了农业无人飞行器可以正常作业。

本发明实施例提供一种无人飞行器。图11为本发明另一实施例提供的无人飞行器的结构图，如图11所示，在图10的基础上，探测设备21包括避障传感器211和高度传感器212，避障传感器211与飞行控制器118通信连接，用于感测所述无人飞行器与所述前方物体之间的距离；高度传感器212与飞行控制器118通信连接，用于感测所述无人机距离地面的相对高度。

本发明实施例提供的飞行控制器的具体原理和实现方式均与上述实施例类似，此处不再赘述。

本实施例通过避障传感器检测无人飞行器与前方物体之间的距离，以及通过高度传感器检测无人机距离地面的相对高度，相比于一个探测设备同时检测无人飞行器与前方物体之间的距离和无人机距离地面的相对高度，提高了检测精度。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

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。