本公开一般无人机技术领域，尤其涉及一种无人机起落状态检测方法及系统。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。无人机在军用、民用方面均有广泛的应用，例如广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。
地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。为了控制无人机稳定飞行、降落，需能够随时获取无人机的飞行状态(起落状态)。
现有无人机落地状态检测方法大致分三类，一是测高类，根据无人机自带的测高模块间接判断无人机是否落地，但是测高类容易因为复杂的降落地形带来一定程度的误判；二是冲击检测类，根据无人机自带的传感器检测当前的加速度以及姿态的角加速度间接判断落地的冲击来实现落地检测，但冲击检测类容易因为复杂的气候环境以及不同机种的震动强度的差异带来一定程度的误判是；三是视觉感知类，根据无人机对地的视觉图像来感知检测是否落地，但是视觉感知类容易因为设计复杂使得检测的可靠性降低，增加构建检测系统的成本等。
技术实现要素：
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种无人机起落状态检测方法及系统。
第一方面，本发明提供一种无人机起落状态检测方法，包括：
通过无人机脚架底部的压力传感器测得无人机的重量值；
在预设时长内定期获取多个重量值，根据多个重量值构建重量值序列；
根据所述重量值序列及预设时长计算生成所述重量值的变化率；
比较所述变化率与第一预设变化率阈值、第二预设变化率阈值的大小，并比较所述重量值序列中的各重量值与第一预设重量阈值、第二预设重量阈值的大小，所述第一预设变化率阈值小于所述第二预设变化率阈值，所述第一预设重量阈值大于所述第二预设重量阈值；基于比较结果确定无人机处于落地状态、空中状态或跺地状态。
优选的，所述基于比较结果确定无人机处于落地状态、空中状态或跺地状态包括：
当所述变化率不超过所述第一预设变化率阈值且所述重量值序列中各重量值均大于所述第一预设压力阈值时，确定所述无人机处于落地状态；
当所述变化率不超过所述第二预设变化率阈值且所述重量值序列中各重量值均不超过所述第二预设压力阈值时，确定所述无人机处于空中状态；
当所述变化率超过所述第二预设变化率阈值时，确定所述无人机处于跺地状态。
优选的，所述通过无人机脚架底部的压力传感器测得无人机的重量值包括：
通过无人机脚架底部的压力传感器对各脚架分别采集多个压力值，每个脚架对应有一个包含多个压力值的压力值集合；
将所述压力值集合中的多个压力值的平均值作为相应脚架的压力测量值；
确定所述压力测量值为压力采样值；
对所述压力采样值求和平均得重量平均值，根据所述重量平均值及脚架数量计算得到无人机的重量值。
优选的，在所述将所述压力值集合中的多个压力值的平均值作为相应脚架的压力测量值之前，还包括：筛选出正常的压力值集合。
优选的，所述筛选出正常的压力值集合包括：
判断所述压力值集合中的多个压力值是否相同，若是，则确定相应的压力传感器异常并舍弃该压力值集合；若否，则确定相应的压力传感器正常且该压力值集合正常。
优选的，在所述筛选出正常的压力值集合之后，还包括：
对所述压力值集合中的多个压力值进行过滤处理，滤除所述压力值集合中的最大值及最小值。
优选的，所述确定所述压力测量值为压力采样值包括：筛选出正常的压力测量值，将正常的压力测量值作为压力采样值。
优选的，在筛选出正常的压力测量值之前，对所述压力测量值求和平均得压力平均值；
所述筛选出正常的压力测量值包括：将所述压力平均值的一半作为第一压力阈值，将所述压力平均值的两倍作为第二压力阈值，若所述压力测量值在所述第一压力阈值与所述第二压力阈值之间，则确定该压力测量值正常。
优选的，无人机起落状态检测方法还包括：
对各个压力传感器的工作时长进行统计；
判断所述工作时长是否达到预设工作时长，若是，则生成停用相应压力传感器的信息。
优选的，无人机起落状态检测方法还包括：
存储所述压力值集合、所述无人机的状态、参与确定无人机状态的压力传感器的数量以及各压力传感器的工作时长；
接收读取无人机状态的指令；以及，
响应于所述指令，向无人机的控制单元上传所所述无人机的状态、参与确定无人机状态的压力传感器的数量以及停用相应压力传感器的信息。
第二方面，本发明提供一种无人机起落状态检测系统，包括：
重量值获取单元，用于通过无人机脚架底部的压力传感器测得无人机的重量值；
序列构建模块，用于在预设时长内通过所述重量值获取单元在预设时长内定期获取多个重量值，根据多个重量值构建重量值序列；
数据处理模块，用于根据所述重量值序列及预设时长计算生成所述重量值的变化率；
状态判断模块，用于比较所述变化率与第一预设变化率阈值、第二预设变化率阈值的大小，并比较所述重量值序列中的各重量值与第一预设重量阈值、第二预设重量阈值的大小，所述第一预设变化率阈值小于所述第二预设变化率阈值，所述第一预设重量阈值大于所述第二预设重量阈值，基于比较结果确定无人机处于落地状态、空中状态或跺地状态。
优选的，所述基于比较结果确定无人机处于落地状态、空中状态或跺地状态包括：
当所述变化率不超过所述第一预设变化率阈值且所述重量值序列中各重量值均大于所述第一预设压力阈值时，确定所述无人机处于落地状态；
当所述变化率不超过所述第二预设变化率阈值且所述重量值序列中各重量值均不超过所述第二预设压力阈值时，确定所述无人机处于空中状态；
当所述变化率超过所述第二预设变化率阈值时，确定所述无人机处于跺地状态。
优选的，所述重量值获取单元包括：
压力获取模块，用于通过无人机脚架底部的压力传感器对各脚架分别采集多个压力值，每个脚架对应有一个包含多个压力值的压力值集合；
第一计算模块，用于将所述压力值集合中的多个压力值的平均值作为相应脚架的压力测量值；
分析模块，用于确定所述压力测量值为压力采样值；
第二计算模块，用于对所述压力采样值求和平均得重量平均值，根据所述重量平均值及脚架数量计算得到无人机的重量值。
优选的，所述重量值获取单元还包括：第一判断模块，用于筛选出正常的压力值集合，并将正常的压力值集合传输给所述第一计算模块。
优选的，所述筛选出正常的压力值集合包括：判断所述压力值集合中的多个压力值是否相同，若是，则确定相应的压力传感器异常并舍弃该压力值集合；若否，则确定相应的压力传感器正常且该压力值集合正常。
优选的，所述重量值获取单元还包括：过滤模块，用于对正常的压力值集合中的多个压力值进行过滤处理，滤除所述压力值集合中的最大值及最小值。
优选的，所述分析模块具体用于筛选出正常的压力测量值，将正常的压力测量值作为压力采样值。
优选的，所述第一计算模块还用于对所述压力测量值求和平均得压力平均值；
所述筛选出正常的压力测量值包括：将所述压力平均值的一半作为第一压力阈值，将所述压力平均值的两倍作为第二压力阈值，若所述压力测量值在所述第一压力阈值与所述第二压力阈值之间，则确定该压力测量值正常。
优选的，无人机起落状态检测系统还包括：
计时模块，用于对各个压力传感器的工作时长进行统计；以及，
第二判断模块，用于判断所述工作时长是否达到预设工作时长，若是，则生成停用相应压力传感器的信息。
优选的，无人机起落状态检测系统还包括：
存储模块，用于存储所述压力值集合、所述无人机的状态、参与确定无人机状态的压力传感器的数量以及各压力传感器的工作时长；
接收模块，用于接收读取无人机状态的指令；以及，
发送模块，用于响应于所述指令，向无人机的控制单元上传所所述无人机的状态、参与确定无人机状态的压力传感器的数量以及停用相应压力传感器的信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的检测无人机起落状态的方案，通过直接在脚架安装压力传感器获取无人机的重量值，根据一段时间内重量值的变化率判断无人机的状态(空中、落地或跺地状态)，解决了不同机种的震动强度的差异带来的误判，同时也不受环境因素的影响，系统构建简单、成本低，判断结果高可靠；
2、对多个脚架上压力传感器采集的压力值进行比对分析，获得高可靠的重量值，用于确定重量值的变化率；
3、所确定的无人机的状态可上传给无人机的控制单元，便于无人机的控制单元根据当前状态调整控制飞行姿态。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的无人机起落状态检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的通过无人机脚架底部的压力传感器测得无人机的重量值的流程图；
图3为本发明实施例提供的无人机起落状态检测系统的结构示意图；
图4为图3所示系统中重量值获取单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1为本发明实施例提供的无人机起落状态检测方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的无人机起落状态检测方法，包括如下步骤：
s1：通过无人机脚架底部的压力传感器测得无人机的重量值；
s2：在预设时长内定期获取多个重量值，根据多个重量值构建重量值序列；
s3：根据重量值序列及采集时长计算生成重量值的变化率；
s4：比较变化率与第一预设变化率阈值、第二预设变化率阈值的大小，并比较重量值序列中的各重量值与第一预设重量阈值、第二预设重量阈值的大小，第一预设变化率阈值小于第二预设变化率阈值，第一预设重量阈值大于第二预设重量阈值；基于比较结果确定无人机处于落地状态、空中状态或跺地状态。
进一步地，基于比较结果确定无人机处于落地状态、空中状态或跺地状态包括：
当变化率不超过第一预设变化率阈值且重量值序列中各重量值均大于第一预设压力阈值时，确定无人机处于落地状态；
当变化率不超过第二预设变化率阈值且重量值序列中各重量值均不超过第二预设压力阈值时，确定无人机处于空中状态；
当变化率超过第二预设变化率阈值时，确定无人机处于跺地状态。
作为一种可选的实施方式，如图2所示，步骤s1包括：
s100：通过无人机脚架底部的压力传感器对各脚架分别采集多个压力值，每个脚架对应有一个包含多个压力值的压力值集合；
s110：将压力值集合中的多个压力值的平均值作为相应脚架的压力测量值；
s120：确定压力测量值为压力采样值；
s130：对压力采样值求和平均得重量平均值，根据重量平均值及脚架数量计算得到无人机的重量值。
进一步地，在步骤s110之前还包括步骤s101：筛选出正常的压力值集合。
步骤s101具体包括：判断压力值集合中的多个压力值是否相同，若是，则确定相应的压力传感器异常并舍弃该压力值集合；若否，则确定相应的压力传感器正常且该压力值集合正常。通过该步骤，剔除损坏的压力传感器所测得的压力值，保证后续计算的重量值的准确性。
进一步地，在步骤s101之后，还包括步骤s102：对压力值集合中的多个压力值进行过滤处理，滤除压力值集合中的最大值及最小值。
进一步地，步骤s120具体包括：筛选出正常的压力测量值，将正常的压力测量值作为压力采样值。
进一步地，在筛选出正常的压力测量值之前，对压力测量值求和平均得压力平均值；
筛选出正常的压力测量值包括：将压力平均值的一半作为第一压力阈值，将压力平均值的两倍作为第二压力阈值，若压力测量值在第一压力阈值与第二压力阈值之间，则确定该压力测量值正常。
为更好的理解如何通过s1无人机的重量值，进行如下示例说明：
例如：无人机包括4个脚架，每个脚架底部安装一个压力传感器。压力传感器称重时，一般在一秒内连续多次(例如8次或10次)采集压力值，此处以10次为例，即单个压力传感器进行一回测量(1秒内采集10次)时，输出10个压力值。
通过步骤s100，每个脚架对应有一个压力值集合，示例为：脚架一的压力值集合为e1＝{e10，e11，e12，……，e18，e19}，脚架二的压力值集合为e2＝{e20，e21，e22，……，e28，e29}，脚架三的压力值集合为e3＝{e30，e31，e32，……，e38，e39}，脚架四的压力值集合为e4＝{e40，e41，e42，……，e48，e49}。
接着，进行步骤s101，选出正常的压力值集合。对e1、e2、e3、e4进行筛选分析，其中e4＝{e40，e41，e42，……，e49}中的e40，e41，e42，……，e49均相同，则确定安装在脚架四底部的压力传感器损坏，去除e4；e1、e2、e3不存在e4的问题，e1、e2、e3为正常的压力值集合。
接着，实施步骤s102，对正常的压力值集合进行过滤处理。例如，假设e1中最小值为e10、最大值为e19，e2中最小值为e20、最大值为e21，e3中最小值为e30、最大值为e39，按照步骤s203，分别对e1、e2、e3进行过滤处理，去除正常的压力值集合中的最大值、最小值，得e1’＝{e10，e11，e12，……，e19}、e2’＝{e21，e22，……，e28}、e3’＝{e31，e32，……，e38}。
然后，实施步骤s110，分别对e1’、e2’、e3’中的多个压力值求和平均，脚架一的压力测量值为
接着，执行步骤s120，将
然后实施步骤s130，将
实施步骤s2，在预设时长内定期获取多个重量值，构建重量值序列。
例如，预设时长为1分钟，每回采集1秒，在1秒采集10次；相邻两回采集的间隔为9秒，则1分钟内采集6回。相应的，类似于g1的获取方式获得g2、g3、g4、g5和g6。重量值序列为(g1，g2，g3，g4，g5，g6)。
实施步骤s3，根据重量值序列为(g1，g2，g3，g4，g5，g6)以及采集时长(示例1分钟)，计算得重量值的变化率gδ。
实施步骤s4，判断无人机的状态。
例如以某款无人机为示例，设定第一预设变化率阈值为10％，第二预设变化率阈值为20％，第一预设重量阈值为10kg，第二预设重量阈值为5kg。
当gδ不超过10％，重量值序列中各重量值均大于10kg时，确定无人机处于落地状态；
当gδ不超过20％，重量值序列中各重量值均不超过5kg时，确定无人机处于空中状态；
当gδ超过20％，确定无人机处于跺地状态(即将触地)。
进一步地，该无人机起落状态检测方法还包括：
对各个压力传感器的工作时长进行统计；
判断工作时长是否达到预设工作时长，若是，则生成停用相应压力传感器的信息。
当压力传感器通电，进入工作状态，为保证压力传感器正常，需要对各个压力传感器的工作时长进行统计；将各压力传感器的工作时长与预设工作时长比较，若压力传感器的工作时长达到预设工作时长，则生成停用相应压力传感器的信息，提醒更换该压力传感器。
进一步地，该无人机起落状态检测方法还包括：
存储压力值集合、无人机的状态、参与确定无人机状态的压力传感器的数量以及各压力传感器的工作时长。无人机内部有一定存储空间，可以存储一定时间段内测量的压力值集合、无人机的状态、与确定无人机状态的压力传感器的数量以及各压力传感器的工作时长，供维护使用；
接收读取无人机状态的指令；以及，
响应于指令，向无人机的控制单元上传所无人机的状态、参与确定无人机状态的压力传感器的数量以及停用相应压力传感器的信息。便于无人机的控制单元根据当前状态调整控制飞行姿态；另外，无人机的控制单元与地面控制站之间通讯连接，操作人员通过与无人机的控制单元相通讯的地面控制站，掌握无人机的状态以及需维护的压力传感器的信息。
图3为本发明的实施例提供的无人机起落状态检测系统的结构示意图。本实施例提供的无人机起落状态检测系统包括重量值获取单元1、序列构建模块2和数据处理模块3、状态判断模块4。
重量值获取单元1用于通过无人机脚架底部的压力传感器测得无人机的重量值；
序列构建模块2用于在预设时长内通过重量值获取单元在预设时长内定期获取多个重量值，根据多个重量值构建重量值序列；
数据处理模块3用于根据重量值序列及预设时长计算生成重量值的变化率；
状态判断模块4用于比较变化率与第一预设变化率阈值、第二预设变化率阈值的大小，并比较重量值序列中的各重量值与第一预设重量阈值、第二预设重量阈值的大小，第一预设变化率阈值小于第二预设变化率阈值，第一预设重量阈值大于第二预设重量阈值；基于比较结果确定无人机处于落地状态、空中状态或跺地状态。
进一步地，基于比较结果确定无人机处于落地状态、空中状态或跺地状态包括：
当变化率不超过第一预设变化率阈值且重量值序列中各重量值均大于第一预设压力阈值时，确定无人机处于落地状态；
当变化率不超过第二预设变化率阈值且重量值序列中各重量值均不超过第二预设压力阈值时，确定无人机处于空中状态；
当变化率超过第二预设变化率阈值时，确定无人机处于跺地状态。
作为一种可选的实施方式，如图4所示，重量值获取单元1包括压力获取模块11、第一计算模块12、分析模块13、第二计算模块14。
压力获取模块11用于通过无人机脚架底部的压力传感器对各脚架分别采集多个压力值，每个脚架对应有一个包含多个压力值的压力值集合；
第一计算模块12用于将压力值集合中的多个压力值的平均值作为相应脚架的压力测量值；
分析模块13用于确定压力测量值为压力采样值；
第二计算模块14用于对压力采样值求和平均得重量平均值，根据重量平均值及脚架数量计算得到无人机的重量值。
进一步地，重量值获取单元1还包括：
第一判断模块15，用于筛选出正常的压力值集合，并将正常的压力值集合传输给第一计算模块11，确保去除异常的压力传感器所测得压力值。
进一步地，筛选出正常的压力值集合包括：判断压力值集合中的多个压力值是否相同，若是，则确定相应的压力传感器异常并舍弃该压力值集合；若否，则确定相应的压力传感器正常且该压力值集合正常。
进一步地，重量值获取单元1还包括：
过滤模块16，其与第一判断模块15、第一计算模块12相连，用于对正常的压力值集合中的多个压力值进行过滤处理，滤除压力值集合中的最大值及最小值。
进一步地，分析模块13具体用于筛选出正常的压力测量值，将正常的压力测量值作为压力采样值。
进一步地，第一计算模块11还用于对压力测量值求和平均得压力平均值；
筛选出正常的压力测量值包括：将压力平均值的一半作为第一压力阈值，将压力平均值的两倍作为第二压力阈值，若压力测量值在第一压力阈值与第二压力阈值之间，则确定该压力测量值正常。
为更好得理解重量值获取单元1的功能，进行如下示例说明：
例如：无人机包括4个脚架，每个脚架底部安装一个压力传感器。压力传感器称重时，一般在一秒内连续多次(例如8次或10次)采集压力值，此处以10次为例，即单个压力传感器进行一回测量(1秒内采集10次)时，输出10个压力值。
通过压力获取模块对各个脚架采集多个压力值，每个脚架对应有一个压力值集合，示例为：脚架一的压力值集合为e1＝{e10，e11，e12，……，e18，e19}，脚架二的压力值集合为e2＝{e20，e21，e22，……，e28，e29}，脚架三的压力值集合为e3＝{e30，e31，e32，……，e38，e39}，脚架四的压力值集合为e4＝{e40，e41，e42，……，e48，e49}。
通过第一判断模块15选出正常的压力值集合。对e1、e2、e3、e4进行筛选分析，其中e4＝{e40，e41，e42，……，e49}中的e40，e41，e42，……，e49均相同，则确定安装在脚架四底部的压力传感器损坏，去除e4；e1、e2、e3不存在e4的问题，e1、e2、e3为正常的压力值集合。
通过过滤模块16对正常的压力值集合进行过滤处理。例如，假设e1中最小值为e10、最大值为e19，e2中最小值为e20、最大值为e21，e3中最小值为e30、最大值为e39，按照步骤s203，分别对e1、e2、e3进行过滤处理，去除正常的压力值集合中的最大值、最小值，得e1’＝{e10，e11，e12，……，e19}、e2’＝{e21，e22，……，e28}、e3’＝{e31，e32，……，e38}。
通过第一计算模块12分别对e1’、e2’、e3’中的多个压力值求和平均，脚架一的压力测量值为
通过第一计算模块12将
通过分析模块13，将
通过第二计算模块14对
继续对整个检测系统模块功能进行示例。
序列构建模块2，在预设时长内定期获取多个重量值，构建重量值序列。例如，预设时长为1分钟，每回采集1秒，在1秒采集10次；相邻两回采集的间隔为9秒，则1分钟内采集6回。相应的，类似于g1的获取方式获得g2、g3、g4、g5和g6。重量值序列为(g1，g2，g3，g4，g5，g6)。
数据处理模块3根据重量值序列以及预设时长计算求得重量值的变化率gδ
状态判断模块4判断无人机的状态。例如以某款无人机为示例，设定第一预设变化率阈值为10％，第二预设变化率阈值为20％，第一预设重量阈值为10kg，第二预设重量阈值为5kg。
当gδ不超过10％，重量值序列中各重量值均大于10kg时，确定无人机处于落地状态；
当gδ不超过20％，重量值序列中各重量值均不超过5kg时，确定无人机处于空中状态；
当gδ超过20％，确定无人机处于跺地状态。
进一步地，无人机起落状态检测系统还包括：
计时模块5，用于对各个压力传感器的工作时长进行统计；以及，
第二判断模块6，用于判断工作时长是否达到预设工作时长，若是，则生成停用相应压力传感器的信息。
当压力传感器通电，进入工作状态，为保证压力传感器正常，通过计时模块对各个压力传感器的工作时长进行统计；将各压力传感器的工作时长与预设工作时长比较，若压力传感器的工作时长达到预设工作时长，则生成停用相应压力传感器的信息，提醒更换该压力传感器。
进一步地，无人机起落状态检测系统还包括：
存储模块7，用于存储压力值集合、无人机的状态、参与确定无人机状态的压力传感器的数量以及各压力传感器的工作时长。无人机内部有一定存储空间，可以存储一定时间段内测量的压力值集合、无人机的状态、与确定无人机状态的压力传感器的数量以及各压力传感器的工作时长，供维护使用；
接收模块8，用于接收读取无人机状态的指令；以及，
发送模块9，用于响应于指令，向无人机的控制单元上传无人机的状态、参与确定无人机状态的压力传感器的数量以及停用相应压力传感器的信息。便于无人机的控制单元根据当前状态调整控制飞行姿态；另外，无人机的控制单元与地面控制站之间通讯连接，操作人员通过与无人机的控制单元相通讯的地面控制站，掌握无人机的状态以及需维护的压力传感器的信息。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。