返航控制方法、飞行控制装置及无人机与流程

文档序号：20957170发布日期：2020-06-02 20:28阅读：503来源：国知局

本申请涉及控制技术领域，尤其涉及一种返航控制方法、飞行控制装置及无人机。

背景技术：

自动返航是无人机飞行控制系统中的常见功能之一，其目的是控制无人机从任意位置自动返回至用户设定的返回位置(即home点)。在实际应用中，已有的无人机自动返航功能均是单独针对旋翼无人机或者固定翼无人机设计的。对于同时具有旋翼飞行模式和固定翼飞行模式的无人机来说，并没有充分发挥其两种飞行模式各自的优点，因此不能在返航时间、返航能量消耗等方面达到较好的性能。

技术实现要素：

本申请公开了一种返航控制方法、飞行控制装置及无人机，有利于提升无人机的返航性能。

第一方面，本申请提供了一种无人机的返航控制方法，所述无人机具有固定翼飞行模式和旋翼飞行模式，所述方法包括：

若所述无人机满足返航条件，则获取所述无人机当前的飞行模式、所述无人机的飞行高度以及所述无人机与返回位置之间的水平距离；

根据所述飞行模式、所述水平距离和所述飞行高度确定返航策略；

根据所述返航策略，控制所述无人机进行返航。

第二方面，本申请提供了一种飞行控制装置，所述飞行控制装置应用于无人机，所述无人机具有固定翼飞行模式和旋翼飞行模式，所述飞行控制装置包括：存储器、处理器，其中：

所述存储器，用于存储程序指令；

所述处理器，调用所述程序指令以用于：

若所述无人机满足返航条件，则获取所述无人机当前的飞行模式、所述无人机的飞行高度以及所述无人机与返回位置之间的水平距离；

根据所述飞行模式、所述水平距离和所述飞行高度确定返航策略；

根据所述返航策略，控制所述无人机进行返航。

第三方面，本申请提供了一种无人机，该无人机包括：

机身；

通信装置，用于与控制终端进行通信；

如第二方面所述的飞行控制装置。

本申请实施例中提供的返航控制方法、飞行控制装置及无人机，若所述无人机满足返航条件，则获取所述无人机当前的飞行模式、所述无人机的飞行高度以及所述无人机与返回位置之间的水平距离。然后，根据所述飞行模式、所述水平距离和所述飞行高度确定返航策略，并根据所述返航策略，控制所述无人机进行返航。通过这种方式，考虑了无人机的飞行模式以及飞行高度和水平距离，有利于提升无人机的返航性能，减少无人机返航所需要的时间，降低无人机返航的能量消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种系统架构的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种无人机的返航控制方法的流程示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种无人机的返航控制方法的流程示意图；

图4是本申请实施例提供的一种返航策略的示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种返航策略的示意图；

图6是本申请实施例提供的另一种返航策略的示意图；

图7是本申请实施例提供的一种第一固定翼盘旋上升航线的示意图；

图8是本申请实施例提供的一种计算第一航迹倾角和第一上升圈数方法的示意图；

图9是本申请实施例提供的一种第一固定翼盘旋下降航线的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种固定翼返航的轨迹的示意图；

图11是本申请实施例提供的一种计算第三航迹倾角和第二上升圈数方法的示意图；

图12是本申请实施例提供的另一种固定翼返航的轨迹的示意图；

图13是本申请实施例提供的一种飞行控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行描述。

为了清楚地描述本申请实施例的方案，下面结合附图1对本申请实施例可能应用的系统架构进行说明。

具体请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种无人机的返航控制系统的结构示意图。所述无人机的返航控制系统包括：无人机11和控制终端12。飞行控制装置110包括于无人机11中。所述飞行控制装置110可以为飞行控制器。其中，无人机11和飞行控制装置110之间可以通过无线通信连接方式建立通信连接，所述无人机11和飞行控制装置110之间也可以通过有线通信连接方式建立通信连接。

在某些实施例中，所述无人机11还包括动力系统111，所述动力系统111用于为无人机11提供移动的动力。所述无人机11包括旋翼组件和固定翼组件，对应的，所述无人机11具有旋翼飞行模式和固定翼飞行模式，在旋翼飞行模式下，旋翼组件提供无人机的飞行动力，在固定翼模式下，固定翼组件提供无人机的飞行动力。

在某些实施例中，所述无人机11还包括通信装置，用于与控制终端12进行通信。控制终端12用于对无人机11进行控制。该控制终端12可以为手机、平板电脑、遥控器或其他穿戴式设备(手表或手环)等，本申请实施例不做限定。需要说明的是，飞行控制装置110还可包括于控制终端12中，图中以飞行控制装置110包括于无人机11为例。

对于具有固定翼飞行模式和旋翼飞行模式的无人机来说，在返航过程中，若考虑无人机的飞行模式，可提升无人机的返航性能。例如：固定翼飞行模式相对于旋翼飞行模式耗能低，若将其中的一段航线转换为固定翼飞行模式飞行，则可节省整个航线的能量消耗。

在描述具体的实施例之前，先介绍本申请实施例涉及的预设参数，其中：

固定翼安全高度，是指为了保证飞行安全，在固定翼飞行模式下允许的最低飞行高度。

固定翼返航高度，是指在固定翼飞行模式下飞向返回位置(即home点)时航线的最低高度。

旋翼返航高度，是指在旋翼飞行模式下飞向返回位置时航线的最低高度。

节能阈值，是指从旋翼飞行模式切换到固定翼飞行模式时，上升或下降的高度差的最小值。可以理解，如果试图通过将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式再上升或下降以节省功耗时，上升或下降的高度差需大于该节能阈值。

节能下降高度，等于目标值与节能阈值之间的和值，其中，目标值为固定翼安全高度与旋翼返航高度之间的最大值。

节能上升高度，等于旋翼返航高度与节能阈值之间的差值。

旋翼返航范围，是指距离返回位置的水平距离小于旋翼返航距离的区域。

固定翼返航范围，是指距离返回位置的水平距离大于旋翼返航距离且小于固定翼返航距离的区域。

超过固定翼返航范围，是指距离返回位置的水平距离大于固定翼返航距离的区域。可选的，固定翼返航范围大于旋翼返航范围，超过固定翼返航范围大于固定翼返航范围。

预设盘旋半径，是指在固定翼飞行模式下盘旋上升或下降对应的圆的半径。

最大航迹倾角，是指在固定翼飞行模式下盘旋上升或下降对应的姿态角度的最大值。

需要说明的是，本领域技术人员可根据实际应用场景对上述预设参数进行设定。

下面对本申请实施例提供的无人机的返航控制方法的具体流程进一步进行说明。

请参阅图2，图2为本申请实施例公开的一种无人机的返航控制方法的流程示意图。如图2所示，该方法可包括步骤201～203，上述步骤201-203可以由无人机执行，也可以由控制终端执行。可选的，具体可以由无人机或控制终端的飞行控制装置执行。其中：

201、若无人机满足返航条件，则获取该无人机当前的飞行模式、该无人机的飞行高度以及该无人机与返回位置之间的水平距离。

其中，无人机当前的飞行模式包括固定翼飞行模式或旋翼飞行模式。

其中，返航条件为触发无人机进行返航的条件。

可选的，无人机满足返航条件，包括：无人机的电池的剩余电量与该无人机返航所需电量之差小于或等于预设电量阈值。

其中，无人机返航所需电量可根据该无人机当前的飞行模式、该无人机的飞行高度以及该无人机与返回位置之间的水平距离进行计算。

可以理解，在无人机的电池的剩余电量与无人机返航所需电量之差小于或等于预设电量阈值时，确定该无人机的剩余电量可以支撑无人机返航至返回位置，然而此时无人机不执行返航操作，可能导致最终无法返回至返回位置，因此确定该无人机满足返航条件。示例的，该预设电量阈值可以是电池电量的10％。需要说明的是，本申请实施例不限定预设电量阈值的具体数值，本领域技术人员可根据实际情况对预设电量阈值进行设定。

可选的，无人机满足返航条件，包括：无人机与控制终端断开连接的时间大于时间阈值；获取到控制终端发送的返航指令。

可以理解，在无人机与控制终端断开连接的时间大于时间阈值时，表示该无人机与控制终端之中的至少一个设备断开连接，可确定该无人机满足返航条件，从而避免无人机失去控制，以免丢失。此外，在无人机接收到控制终端发送的返航指令时，表示控制终端对应的用户通过该控制终端向无人机发送返航指令，可确定该无人机满足返航条件，从而响应用户操作。

可选的，无人机满足返航条件，包括：无人机的硬件设备出现故障。

其中，硬件设备包括磁罗盘、云台、相机等不影响无人机基础飞行的硬件。该硬件设备的检测方法可通过定时获取其检测数据，若获取失败，则确定该硬件设备出现故障，或者在该检测数据异常时，则确定该硬件设备出现故障。

可以理解，在上述硬件设备故障时，可确定该无人机满足返航条件，以控制无人机返回至返回位置，从而避免无人机产生较大的故障。

可选的，无人机满足返航条件，包括：当前风速大于无人机安全飞行的预设风速阈值。

其中，当前风速可通过风速检测器进行检测得到。在当前风速大于无人机安全飞行的预设风速阈值时，表示当前无人机的飞行存在一定安全隐患，则确定该无人机满足返航条件。

202、根据该飞行模式、该水平距离和该飞行高度确定返航策略。

可选的，返航策略包括：控制无人机的飞行模式在固定翼飞行模式和旋翼飞行模式之间切换。

在返航过程中，若考虑无人机的飞行模式，例如：固定翼飞行模式相对于旋翼飞行模式耗能低，若将其中的一段航线转换为固定翼飞行模式飞行，则可节省整个航线的能量消耗；旋翼飞行模式相对于固定翼飞行模式控制方便，且旋翼飞行模式可实现定点定高悬停和垂直起降，若将其中的一段航线转换为旋翼飞行模式飞行，则可减少无人机返航所需要的时间。而水平距离和飞行高度本身影响航线的规划，且水平距离和飞行高度还影响飞行模式的选择，在本申请中，根据飞行模式、水平距离和飞行高度确定返航策略，有利于提升无人机的返航性能，减少无人机返航所需要的时间，降低无人机返航的能量消耗。

203、根据该返航策略，控制该无人机进行返航。

可选的，根据该返航策略，控制该无人机进行返航包括：调用与该返航策略对应的返航模式以控制该无人机进行返航。其中，返航模式可以包括前向过渡模式，后向过渡模式，固定翼强切旋翼模式，固定翼返航模式，旋翼返航模式，旋翼降落模式。

在一些实施例中，前向过渡模式用于指示无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式，且切换过程中无人机的飞行高度不变。在某些实施例中，无人机从旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式是指无人机在预设距离范围内自动关闭旋翼飞行模式以及开启固定翼飞行模式，实现从旋翼飞行模式平滑转变成固定翼飞行模式，以确保无人机在飞行模式切换过程中的平稳性。示例的，该预设距离范围可以为50m。

在一些实施例中，后向过渡模式用于指示无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式，且切换过程中无人机的飞行高度不变。在某些实施例中，无人机从固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式是指无人机在预设距离范围内自动关闭固定翼飞行模式并开启旋翼飞行模式，实现从固定翼飞行模式平滑转变成旋翼飞行模式，以确保无人机在飞行模式切换过程中的平稳性。示例的，该预设距离范围可以为50m。

在一些实施例中，固定翼强切旋翼模式用于指示无人机的飞行模式由固定翼飞行模式直接切换为旋翼飞行模式，且切换过程中无人机的飞行高度不变。在某些实施例中，无人机从固定翼飞行模式直接切换为旋翼飞行模式是指在无人机的当前高度直接关闭无人机的固定翼飞行模式，并开启旋翼飞行模式，没有过渡的过程，以使无人机快速切换飞行模式。

在一些实施例中，固定翼返航模式用于指示无人机以固定翼飞行模式飞向返回位置。可选的，在以固定翼飞行模式飞向返回位置的过程中可以包括无人机盘旋上升、盘旋下降、或者在同一高度下盘旋平飞。其中，盘旋平飞是指无人机在固定翼飞行模式下以横滚角为0度飞行，且飞行过程中无人机的飞行高度不变。可选的，还可以包括在固定翼飞行模式下沿直线轨迹飞行。

在一些实施例中，旋翼返航模式用于指示无人机以旋翼飞行模式飞向返回位置，并降落在该返回位置上。可选的，在以旋翼飞行模式飞向返回位置的过程中可以包括以旋翼飞行模式上升，以避免返航时高度过低，遇到障碍物。可选的，还可以包括在无人机前方遇到障碍物时，根据障碍物的位置确定避障航线以绕过障碍物。可选的，还可以包括将无人机的航向调整至指向返回位置的方向或预设方向，示例的，该预设方向可以是无人机起飞时无人机的航向。可选的，还可以包括在旋翼飞行模式下沿直线轨迹飞行。

在一些实施例中，旋翼降落模式用于指示无人机保持当前水平位置，以旋翼飞行模式降低高度直到落地。

需要说明的是，本领域技术人员可根据返航策略设定对应的返航模式，以在根据该返航策略，控制该无人机进行返航时，可以调用与该返航策略对应的返航模式以控制该无人机进行返航，提高无人机返航的控制效率。

通过实施图2所描述的方法，若无人机满足返航条件，则获取该无人机所使用的飞行模式、该无人机的飞行高度以及该无人机与返回位置之间的水平距离。然后，根据该飞行模式、该水平距离和该飞行高度确定返航策略。然后，根据该返航策略以及返航参数，控制无人机进行返航。通过这种方式，考虑了无人机的飞行模式以及飞行高度和水平距离，有利于提升无人机的返航性能，减少无人机返航所需要的时间，降低无人机返航的能量消耗。

请参阅图3，图3为本申请实施例公开的另一种无人机的返航控制方法的流程示意图。其中，302和303为202的具体实施方式。如图3所示，该方法可包括步骤301～304。上述步骤301～304可以由无人机执行，也可以由控制终端执行。可选的，具体可以由无人机或控制终端的飞行控制装置执行。其中：

301、若无人机满足返航条件，则获取该无人机所使用的飞行模式、该无人机的飞行高度以及该无人机与返回位置之间的水平距离。

其中，301的具体实施方式与201的具体实施方式相同，具体可参见201对应的描述，在此不赘述。

302、确定该水平距离对应的返航范围。

其中，返航范围可包括旋翼返航范围、固定翼返航范围和超过固定翼返航范围，如前，可选的，确定该水平距离对应的返航范围，包括：若该水平距离小于旋翼返航距离，则确定该返航范围为旋翼返航范围；若该水平距离大于或等于旋翼返航距离，且小于固定翼返航距离，则确定该返航范围为固定翼返航范围；若该水平距离大于或等于固定翼返航距离，则确定该返航范围为超过固定翼返航范围。

可以理解，根据水平距离与预先设置的旋翼返航距离和固定翼返航距离进行对比，可得到无人机对应的返航范围。

303、根据该返航范围、该飞行模式以及该飞行高度确定返航策略。

请参照图4，图4描述了在返航范围为旋翼返航范围时的返航策略。

可选的，如图4所示，若返航范围为旋翼返航范围，飞行模式为固定翼飞行模式，飞行高度小于固定翼安全高度，且飞行高度小于旋翼返航高度，则返航策略包括：将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式直接切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下上升至旋翼返航高度、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，在返航范围为旋翼返航范围时，无人机需要进行旋翼返航。由于无人机当前的飞行模式为固定翼飞行模式，飞行高度小于固定翼安全高度。为了保证无人机的安全，首先需要将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式直接切换为旋翼飞行模式。由于飞行高度小于旋翼返航高度，为保证无人机的飞行安全，在切换为旋翼飞行模式之后，还需要在旋翼飞行模式下上升至旋翼返航高度，再以旋翼飞行模式进行返航。

可选的，如图4所示，若返航范围为旋翼返航范围，飞行模式为固定翼飞行模式，飞行高度小于固定翼安全高度，且飞行高度大于或等于旋翼返航高度，则返航策略包括：将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式直接切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，由于无人机当前的飞行模式为固定翼飞行模式，飞行高度小于固定翼安全高度，为了保证无人机的安全，首先需要将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式直接切换为旋翼飞行模式。由于当前的飞行高度大于或等于旋翼返航高度，在切换为旋翼飞行模式之后，可直接以旋翼飞行模式进行返航。

可选的，如图4所示，若返航范围为旋翼返航范围，飞行模式为固定翼飞行模式，飞行高度大于或等于固定翼安全高度，且飞行高度小于或等于节能上升高度，则返航策略包括控制无人机在固定翼飞行模式下上升至旋翼返航高度、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，飞行高度小于或等于节能上升高度时，控制无人机在固定翼飞行模式下上升至旋翼返航高度，可以达到节能的效果。

可选的，如图4所示，若返航范围为旋翼返航范围，飞行模式为固定翼飞行模式，飞行高度大于或等于固定翼安全高度，飞行高度小于节能下降高度，且飞行高度大于节能上升高度，则返航策略包括：将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

可选的，如图4所示，若返航范围为旋翼返航范围，飞行模式为固定翼飞行模式，飞行高度大于或等于固定翼安全高度，且飞行高度大于或等于节能下降高度，则返航策略包括：控制无人机在固定翼飞行模式下下降至目标值、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，飞行高度大于或等于节能下降高度时，控制无人机在固定翼飞行模式下下降至目标值，可以达到节能的效果。

可选的，如图4所示，若返航范围为旋翼返航范围，飞行模式为旋翼飞行模式，飞行高度小于固定翼安全高度，且飞行高度小于旋翼返航高度，则返航策略包括：控制无人机在旋翼飞行模式下上升至旋翼返航高度、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，由于飞行模式为旋翼飞行模式，并且无人机的飞行高度小于旋翼返航高度，因此可先控制无人机在旋翼飞行模式下上升至旋翼返航高度，再控制无人机在旋翼飞行模式下返航，使得无人机返航至返回位置。

可选的，如图4所示，若返航范围为旋翼返航范围，飞行模式为旋翼飞行模式，飞行高度小于固定翼安全高度，且飞行高度大于或等于旋翼返航高度，则返航策略包括：控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，由于飞行模式为旋翼飞行模式，并且飞行高度大于或等于旋翼返航高度，因此可控制无人机在旋翼飞行模式下返航，使得无人机返航至返回位置。

可选的，如图4所示，若返航范围为旋翼返航范围，飞行模式为旋翼飞行模式，飞行高度大于或等于固定翼安全高度，且飞行高度小于或等于节能上升高度，则返航策略包括：将无人机的航向对准返回位置、将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式、控制无人机在固定翼飞行模式下上升至旋翼返航高度、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，先将无人机的航向对准返回位置，可减少飞向返回位置的距离。在航向对准返回位置之后，可控制无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式，再控制无人机在固定翼飞行模式下上升至旋翼返航高度，使得无人机满足旋翼飞行模式的飞行高度。在执行上升至旋翼返航高度之后，将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式切换为旋翼飞行模式，最后控制无人机在旋翼飞行模式下返航，使得无人机返航至返回位置。该可选方式在飞行高度小于或等于节能上升高度时，控制无人机在固定翼飞行模式下上升至旋翼返航高度，可以达到节能的效果。

可选的，如图4所示，若返航范围为旋翼返航范围，飞行模式为旋翼飞行模式，飞行高度大于或等于固定翼安全高度，飞行高度小于节能下降高度，且飞行高度大于节能上升高度，则返航策略包括：控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

可选的，如图4所示，若返航范围为旋翼返航范围，飞行模式为旋翼飞行模式，飞行高度大于或等于固定翼安全高度，飞行高度大于或等于节能下降高度，则该返航策略包括：将无人机的航向对准返回位置、将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式、控制无人机在固定翼飞行模式下下降至目标值、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，先将无人机的航向对准返回位置，可减少飞向返回位置的距离。在航向对准返回位置之后，可将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式，再控制无人机在固定翼飞行模式下下降至目标值，在无人机下降至目标值之后，将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式，最后控制无人机在旋翼飞行模式下返航，使得无人机返航至返回位置。该可选方式在飞行高度大于节能下降高度时，控制无人机在固定翼飞行模式下下降至目标值，可以达到节能的效果。

请参照图5，图5描述了在返航范围为固定翼返航范围时的返航步骤。

可选的，如图5所示，若返航范围为固定翼返航范围，飞行模式为固定翼飞行模式，且飞行高度小于固定翼安全高度，则返航策略包括：将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式直接切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下上升至固定翼安全高度、控制无人机的航向对准返回位置、将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式、控制无人机在固定翼飞行模式下返航、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，在返航范围为固定翼返航范围时，可先采用固定翼飞行模式返航，再采用旋翼飞行模式返航。由于飞行模式为固定翼飞行模式，并且飞行高度小于固定翼安全高度，为保障无人机的安全，需要及时将固定翼飞行模式切换为旋翼飞行模式，因此需要先将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式直接切换为旋翼飞行模式。在切换为固定翼至旋翼之后，再控制无人机在旋翼飞行模式下上升至固定翼安全高度，再控制无人机的航向对准返回位置，可减少飞向返回位置的距离。再将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式。再控制无人机在固定翼飞行模式下返航，再将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式，最后控制无人机在旋翼飞行模式下返航，使得无人机返航至返回位置。通过旋翼返航回到返回位置降低了对返回位置场地的要求。

可选的，如图5所示，若返航范围为固定翼返航范围，飞行模式为固定翼飞行模式，且飞行高度大于或等于固定翼安全高度，则返航策略包括：控制无人机在固定翼飞行模式下返航、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，由于飞行模式为固定翼飞行模式，并且飞行高度大于或等于固定翼安全高度。因此，可直接控制无人机在固定翼飞行模式下返航，再将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式。最后控制无人机在旋翼飞行模式下返航，使得无人机返航至返回位置。

可选的，如图5所示，若返航范围为固定翼返航范围，飞行模式为旋翼飞行模式，且飞行高度小于固定翼安全高度，则返航策略包括：控制无人机在旋翼飞行模式下上升至固定翼安全高度、将无人机的航向对准返回位置、将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式、控制无人机在固定翼飞行模式下返航、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，由于飞行模式为旋翼飞行模式，并且飞行高度小于固定翼安全高度。为保障无人机的安全，需控制无人机在旋翼飞行模式下上升至固定翼安全高度，在上升至固定翼安全高度之后，再将无人机的航向对准返回位置，可减少飞向返回位置的距离。在航向对准返回位置之后，再将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式，控制无人机在固定翼飞行模式下返航、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式，使得无人机从固定翼飞行模式切换至旋翼飞行模式。最后控制无人机在旋翼飞行模式下返航，使得无人机返航至返回位置。

可选的，如图5所示，若返航范围为固定翼返航范围，飞行模式为旋翼飞行模式，且飞行高度大于或等于固定翼安全高度，则返航策略包括：将无人机的航向对准返回位置、将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式、控制无人机在固定翼飞行模式下返航、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下返航。

在该可选的方式中，先将无人机的航向对准返回位置，可减少飞向返回位置的距离。再将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式，再控制无人机在固定翼飞行模式下返航，再将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式。最后执行控制无人机在旋翼飞行模式下返航，使得无人机返航至返回位置。

请参照图6，图6描述了在返航范围为超过固定翼返航范围时的返航步骤。

可选的，如图6所示，若返航范围为超过固定翼返航范围，飞行模式为固定翼飞行模式，且飞行高度小于固定翼安全高度，则返航策略包括：将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式直接切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下降落。

在该可选的方式中，由于飞行高度小于固定翼安全高度，为了保障无人机的安全，可先将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式直接切换为旋翼飞行模式。当返航范围为超过固定翼返航范围时，此时可能由于无人机距离返回位置太远，无人机的剩余电量不足以支持无人机返航至返回位置。因此在切换为旋翼飞行模式之后，可控制无人机在旋翼飞行模式下降落，以实现无人机就近降落。

可选的，如图6所示，若返航范围为超过固定翼返航范围，飞行模式为固定翼飞行模式，飞行高度大于或等于固定翼安全高度，且飞行高度小于节能下降高度，则返航策略包括：将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下降落。

可选的，如图6所示，若返航范围为超过固定翼返航范围，飞行模式为固定翼飞行模式，飞行高度大于或等于固定翼安全高度，且飞行高度大于或等于节能下降高度，则返航策略包括：控制无人机在固定翼飞行模式下下降至目标值、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下降落。

在该可选的方式中，飞行高度大于或等于节能下降高度时，控制无人机在固定翼飞行模式下下降至目标值，能达到节能的效果。

可选的，如图6所示，若返航范围为超过固定翼返航范围，飞行模式为旋翼飞行模式，飞行高度小于节能下降高度，则返航策略包括：控制无人机在旋翼飞行模式下降落。

可选的，如图6所示，若返航范围为超过固定翼返航范围，飞行模式为旋翼飞行模式，飞行高度大于或等于节能下降高度，则返航策略包括：将无人机的航向对准返回位置、将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式、控制无人机在固定翼飞行模式下下降至目标值、将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式、控制无人机在旋翼飞行模式下降落。

在该可选的方式中，先将无人机的航向对准返回位置，可减少无人机飞向返回位置的距离。再将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式。在飞行高度大于或等于节能下降高度时，控制无人机在固定翼飞行模式下下降至目标值，能达到节能的效果。再将无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式，最后控制无人机在旋翼飞行模式下降落。

本申请对于返航策略对应的返航路径不做限定，可选的，当所述返航策略包括控制所述无人机在所述固定翼飞行模式下上升至旋翼返航高度时，控制所述无人机沿第一固定翼盘旋上升航线上升至所述旋翼返航高度。

例如，图7为本申请实施例公开的一种第一固定翼盘旋上升航线的示意图。如图7所示，无人机从a点沿着第一固定翼盘旋上升航线l1盘旋上升至b点，其中，b点的高度为旋翼返航高度。

在一种可能的示例中，第一固定翼盘旋上升航线是根据第一航迹倾角和第一上升圈数，以及预设盘旋半径确定的；该第一航迹倾角和该第一上升圈数是根据旋翼返航高度与飞行高度之间的差值，预设盘旋半径以及最大航迹倾角确定的。

其中，第一上升圈数为以固定翼飞行模式进行盘旋，上升至旋翼返航高度的圈数。第一航迹倾角为每盘旋一圈无人机的姿态角度。

可以理解，无人机可根据第一航迹倾角、第一上升圈数以及预设盘旋半径进行盘旋，以使无人机上升至旋翼返航高度。如此，在无人机上升至旋翼返航高度之后，可提高以旋翼飞行模式返航至返回位置的安全性。

本申请对于确定第一航迹倾角和第一上升圈数的方法不做限定，例如，图8为本申请实施例公开的一种计算第一航迹倾角和第一上升圈数的示意图。如图8所示，第一直角边h1的长度为盘旋上升的垂直高度，由于预设盘旋半径r是固定的，则每盘旋一圈，水平距离即增加2πr的长度，则盘旋第一圈可得到由第一直角边h1和第二直角边h2和第一斜边t1组成的第一垂直三角形，该第二直角边h2的长度为2πr。盘旋第二圈可得到由第一直角边h1，第三直角边h3和第二斜边t2组成的第二垂直三角形，该第三直角边h3的长度为4πr，以此类推。在第一垂直三角形中，根据该第一直角边h1和第二直角边h2计算第一夹角θ1。若第一夹角小于或等于最大航迹倾角，则确定该第一航迹倾角为第一夹角θ1，第一上升圈数为1；否则，根据该第一直角边h1和第三直角边h3计算第二夹角θ2。若第二夹角θ2小于或等于最大航迹倾角，则确定该第一航迹倾角为第二夹角，第一上升圈数为2，以此类推，使得最后得到的夹角小于或等于最大航迹倾角，从而根据盘旋上升的垂直高度、预设盘旋半径r和最大航迹倾角进行计算，以得到第一航迹倾角和第一上升圈数。在该实施例中，盘旋上升的垂直高度为旋翼返航高度与飞行高度之间的差值。如此，根据旋翼返航高度与飞行高度之间的差值，预设盘旋半径以及最大航迹倾角确定第一航迹倾角和第一上升圈数。

可选的，当所述返航策略包括控制所述无人机在所述固定翼飞行模式下下降至目标值时，控制所述无人机沿第一固定翼盘旋下降航线下降至目标值。

例如，图9为本申请实施例公开的一种第一固定翼盘旋下降航线的示意图。如图9所示，无人机从c点沿着第一固定翼盘旋下降航线l2盘旋下降至d点，其中，d点的高度为目标值，即固定翼安全高度与旋翼返航高度之间的最大值。

在一种可能的示例中，第一固定翼盘旋下降航线是根据第二航迹倾角和第一下降圈数，以及预设盘旋半径确定的，该第二航迹倾角和该第一下降圈数是根据飞行高度与目标值之间的差值，预设盘旋半径以及最大航迹倾角确定的。

其中，第一下降圈数为以固定翼飞行模式进行盘旋，下降至目标值的圈数。第二航迹倾角为每盘旋一圈无人机的姿态角度。可以理解，无人机可根据第二航迹倾角、第一下降圈数以及预设盘旋半径进行盘旋，以使无人机下降至目标值的圈数。如此，在无人机下降至目标值之后，可在保证以旋翼飞行模式飞行的安全性的基础上，节省功耗。

具体的确定第二航迹倾角和第一下降圈数的方法可参照图8的描述，在此不再赘述。即根据盘旋下降的垂直高度，预设盘旋半径和最大航迹倾角进行计算，以得到第二航迹倾角和第一下降圈数。在该实施例中，盘旋下降的垂直高度为飞行高度与目标值之间的差值。如此，根据飞行高度与目标值之间的差值，预设盘旋半径以及最大航迹倾角确定第二航迹倾角和第一下降圈数。

可选的，当所述返航策略包括控制所述无人机在所述固定翼飞行模式下返航时，控制所述无人机沿第二固定翼盘旋上升航线上升、沿固定翼水平航线飞行、沿第二固定翼盘旋下降航线下降。

可选的，可通过dubins曲线的规划算法确定固定翼水平航线，或通过其他算法确定固定翼水平航线，本申请实施例不做限定。

可选的，固定翼水平航线包括初始圆、结束圆和目标切线，该目标切线与该初始圆相切于第一切点，该目标切线与该结束圆相切于第二切点，该初始圆是根据无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的结束点，预设盘旋半径和无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的起始点与返回位置之间的连线确定的，该结束圆是根据无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式的起始点、预设盘旋半径和连线确定的，该结束圆的圆心在连线上。

请参照图10，图10为固定翼返航的轨迹的示意图。如图10所示，固定翼水平航线包括初始圆c1、结束圆c2和目标切线ij。其中，目标切线ij与初始圆c1相切于第一切点i，目标切线ij与结束圆c2相切于第二切点j。o点为返回位置，e点为无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的起始点。f点为无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的结束点，且f点为初始圆c1与连线eo相切的点。g点为无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式的起始点，且g点为结束圆c2与连线go相切的点。q点为结束圆c2的圆心，且q点在连线eo上。

在可选实施例中，在已知e点和o点的位置之后，可确定连线eo。而f点在连线eo上，无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的距离(即连线ef之间的距离)是固定的，因此，可确定点f的位置。又因为初始圆c1与连线eo相切于f点，因此，根据点f、预设盘旋半径r和连线eo确定初始圆c1。

在可选实施例中，结束圆c2的半径为预设盘旋半径r，无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式的距离(即连线go点之间的距离)是固定的，结束圆c2的圆心q处于连线eo上。因此，在已知o点的位置和连线go的距离，以及预设盘旋半径r之后，可确定圆心q的位置。再根据圆心q的位置以及预设盘旋半径r，可确定结束圆c2。因此，根据g点、预设盘旋半径r和连线eo确定结束圆c2。

可选的，第二固定翼盘旋上升航线是根据第二上升圈数和第三航迹倾角以及预设盘旋半径确定的，该第二上升圈数和该第三航迹倾角是根据第一投影点与无人机由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的结束点之间的弧长、固定翼返航高度与固定翼安全高度之间的差值，预设盘旋半径以及最大航迹倾角确定的，该第一投影点为第一切点投影至无人机由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的结束点所在平面的点。

本申请对于确定第三航迹倾角和第二上升圈数的方法不做限定，例如，如图11所示，盘旋上升的垂直距离为第四直角边h4的长度，盘旋第一圈可得到由第四直角边h4，第五直角边h5和第三斜边t3组成的第三垂直三角形，该第五直角边h5的长度为初始水平距离w与2πr之间的和值。盘旋第二圈可得到由第四直角边h4，第六直角边h6和第四斜边t4组成的第四垂直三角形，该第六直角边h6的长度为初始水平距离w与4πr之间的和值，以此类推。在第三垂直三角形中，根据该第四直角边h4和第五直角边h5可计算第三夹角θ3。若第三夹角θ3小于或等于最大航迹倾角，则确定该第三航迹倾角为第三夹角θ3，第二上升圈数为1；否则，在第四垂直三角形中，根据该第四直角边h4和第六直角边h6可计算第四夹角θ4。若第四夹角θ4小于或等于最大航迹倾角，则确定该第三航迹倾角为第四夹角θ4，第二上升圈数为2，以此类推，使得最后得到的夹角小于或等于最大航迹倾角，从而根据盘旋上升的垂直高度，初始水平距离w，预设盘旋半径r和最大航迹倾角进行计算，以得到第三航迹倾角和第二上升圈数。

基于此，在该实施例中，初始水平距离w为第一切点与无人机由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的结束点所在平面的点之间的弧长。盘旋上升的垂直高度为固定翼返航高度与固定翼安全高度之间的差值，如此，根据固定翼返航高度与固定翼安全高度之间的差值，第一投影点与无人机由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的结束点之间的弧长，预设盘旋半径r和最大航迹倾角确定第三航迹倾角和第二上升圈数，再根据第二上升圈数和第三航迹倾角以及预设盘旋半径r确定第二固定翼盘旋上升航线。

可选的，第二固定翼盘旋下降航线是根据第二下降圈数和第四航迹倾角、以及预设盘旋半径确定的，该第二下降圈数和该第四航迹倾角是根据第二投影点与无人机由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式的起始点之间的弧长、固定翼返航高度与目标值之间的差值、预设盘旋半径以及最大航迹倾角确定的，该目标值为固定翼安全高度与旋翼返航高度之间的最大值，该第二投影点为第二切点投影至无人机由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式的起始点所在平面的点。

同理，对于规划第二固定翼盘旋下降航线的方法可参照图11的描述，在该实施例中，根据盘旋下降的垂直高度(目标值与固定翼返航高度之间的差值)、第二投影点与无人机由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式的起始点之间的弧长、预设盘旋半径和最大航迹倾角确定第四航迹倾角和第二下降圈数，再根据第二下降圈数和第四航迹倾角、以及预设盘旋半径确定第二固定翼盘旋下降航线。

举例来说，图12为本申请实施例提供的另一种固定翼返航的轨迹的示意图。在图12中，点f为无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的结束点。点g为无人机的飞行模式由固定翼飞行模式平滑切换为旋翼飞行模式的起始点。点i为第一切点，点j为第二切点。点i、点j的高度为固定翼返航高度，点g的高度为目标值。如图8所示，无人机从点f沿着第二固定翼盘旋上升航线l3盘旋上升至点i。再从该第一切点i水平直线飞行至第二切点j，然后从该j点沿着第二固定翼盘旋下降航线l4盘旋下降至起始点g。可选的，为进一步提高飞行稳定性，无人机到达i点后可沿直线ij所确定的平面进行盘旋平飞，在盘旋平飞后沿ij所确定的航线飞行。可选的，无人机到达j点后可沿直线ij所确定的平面进行盘旋平飞，在盘旋平飞后沿着第二固定翼盘旋下降航线l4盘旋下降至起始点g。

需要说明的是，若控制所述无人机在所述固定翼飞行模式下返航的前一个步骤不是将无人机的飞行模式由旋翼飞行模式平滑切换为固定翼飞行模式的步骤，则第二上升圈数和第三航迹倾角是根据固定翼返航高度与固定翼安全高度之间的差值，预设盘旋半径以及最大航迹倾角确定的。

304、根据该返航策略，控制该无人机进行返航。

可选的，根据该返航策略，控制该无人机进行返航包括：调用与该返航策略对应的返航模式以控制该无人机进行返航。

其中，304的具体实施方式与203的具体实施方式相同，具体可参见203对应的描述，在此不赘述。

通过实施图3所描述的方法，若无人机满足返航条件，则获取该无人机所使用的飞行模式、该无人机的飞行高度以及该无人机与返回位置之间的水平距离。然后，确定该水平距离对应的返航范围，根据该返航范围、该飞行模式以及该飞行高度确定返航策略。然后，根据该返航策略，控制无人机进行返航。通过这种方式，考虑了无人机的飞行模式以及飞行高度和水平距离，有利于提升无人机的返航性能。

请参见图13，图13为本申请实施例中提供的一种飞行控制装置的结构示意图，该飞行控制装置应用于无人机，无人机具有固定翼飞行模式和旋翼飞行模式，该飞行控制装置包括存储器1301和处理器1302。可选的，存储器1301和处理器1302可通过总线系统1303相连。

存储器1301，用于存储程序指令。存储器1301可以包括易失性存储器(volatilememory)，例如随机存取存储器(random-accessmemory，ram)；存储器1301也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如快闪存储器(flashmemory)，固态硬盘(solid-statedrive，ssd)等；存储器1301还可以包括上述种类的存储器的组合。

处理器1302可以包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)。处理器1302还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specificintegratedcircuit，asic)，可编程逻辑器件(programmablelogicdevice，pld)等。上述pld可以是现场可编程逻辑门阵列(field-programmablegatearray，fpga)，通用阵列逻辑(genericarraylogic，gal)等。其中，处理器1302调用存储器1301中的程序指令用于执行以下步骤：

若无人机满足返航条件，则获取无人机当前的飞行模式、无人机的飞行高度以及无人机与返回位置之间的水平距离；

根据飞行模式、水平距离和飞行高度确定返航策略；

根据返航策略，控制无人机进行返航。

可选的，所述返航策略包括：控制所述无人机的飞行模式在所述固定翼飞行模式和所述旋翼飞行模式之间切换。

可选的，处理器1302根据飞行模式、水平距离和飞行高度确定返航策略的方式具体为：

确定水平距离对应的返航范围；

根据返航范围、飞行模式以及飞行高度确定返航策略。

可选的，处理器1302确定水平距离对应的返航范围的方式具体为：

若水平距离小于旋翼返航距离，则确定返航范围为旋翼返航范围；

若水平距离大于或等于旋翼返航距离，且小于固定翼返航距离，则确定返航范围为固定翼返航范围；

若水平距离大于或等于固定翼返航距离，则确定返航范围为超过固定翼返航范围。