无人机增程控制系统和方法与流程

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机增程控制系统和方法。

背景技术：

目前，随着无人机技术的发展，无人机代替传统人力从事高风险，高难度的工作已经成为趋势，目前无人机已广泛应用到航拍、遥感测绘、电力巡线、农业喷洒防治、搜索营救等领域。

民用无人机的飞行控制距离等于遥控与无人机的无线射频通信距离，控制距离极为有限，大大限制了无人机的作业半径。目前有技术利用在地面段安装多个通信基站的方法来扩展无人机的控制距离，但需要在飞行作业前人工安装基站和作业完成后回收基站，且该方法容易受限于复杂地形。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种无人机增程控制方法，用于增加对无人机的控制距离，且能够在较为复杂地形下对无人机进行控制。

一种无人机增程控制系统，包括控制终端、第一无人机和第二无人机；所述控制终端能够与所述第一无人机和所述第二无人机通信连接，并能够控制所述第一无人机和所述第二无人机；所述第一无人机与所述控制终端和所述第二无人机通信连接；

所述第二无人机与所述控制终端之间的最大直接通信距离为第一距离；所述第一无人机与所述控制终端之间的最大通信距离为第二距离；所述第一无人机与所述第二无人机之间的最大通信距离为第三距离；

在所述第二无人机与所述控制终端之间的距离大于第一距离时，所述控制终端与所述第二无人机之间通过所述第一无人机通信连接；

在所述第二无人机与所述控制终端之间的距离小于或等于所述第一距离时，所述控制终端与所述第二无人机之间直接通信连接；

在所述第二无人机与所述控制终端之间的距离大于第一距离时，所述第一无人机与所述控制终端之间的距离小于或等于所述第二距离，所述第一无人机与所述第二无人机之间的距离小于或等于所述第三距离。

在其中一个实施例中，所述第一无人机的个数为一个，所述第二无人机的个数为两个以上；

满足第一条件的第二无人机通过所述第一无人机与所述控制终端通信连接；所述满足第一条件的第二无人机为与所述控制终端之间的距离大于所述第一距离的第二无人机；

满足第二条件的第二无人机直接与所述控制终端通信连接；所述满足第二条件的第二无人机为与所述控制终端之间的距离小于或等于所述第一距离的第二无人机。

在其中一个实施例中，所述第一无人机的个数为两个以上，所述第二无人机的个数为两个以上；每个所述第二无人机对应一个所述第一无人机；

满足第一条件的第二无人机通过对应的第一无人机与所述控制终端通信连接；所述满足第一条件的第二无人机为与所述控制终端之间的距离大于所述第一距离的第二无人机；

满足第二条件的第二无人机直接与所述控制终端通信连接；所述满足第二条件的第二无人机为与所述控制终端之间的距离小于或等于所述第一距离的第二无人机。

在其中一个实施例中，所述控制终端包括第一控制终端和第二控制终端；

所述第一控制终端通过所述第一无人机与所述第二无人机通信连接，并控制所述第二无人机的飞行作业状态；

所述第二控制终端与所述第一无人机通信连接，用于获取所述第一无人机的第一位置环境信息和所述第二无人机的第二地理环境信息，并根据所述第一位置环境信息和所述第二位置环境信息控制所述第一无人机的飞行状态，使得在所述第一控制终端与所述第二无人机之间的距离大于所述第一距离时，所述第一控制终端与所述第二无人机之间通过所述第一无人机通信连接。

在其中一个实施例中，所述第二控制终端间隔预设时长获取一次所述第一位置环境信息和所述第二位置环境信息。

一种无人机增程控制方法，用于控制终端、第一无人机和第二无人机之间的增程控制，包括以下步骤：

建立所述控制终端与所述第一无人机之间的通信连接、所述控制终端与所述第二无人机之间的通信连接以及所述第一无人机与所述第二无人机之间的通信连接；

在所述第二无人机与所述控制终端之间的距离大于第一距离时，通过所述第一无人机建立所述控制终端与所述第二无人机之间的通信连接，并通过所述控制终端控制所述第二无人机的飞行作业状态；在所述第二无人机与所述控制终端之间的距离小于或等于所述第一距离时，通过所述控制终端直接控制所述第二无人机的飞行作业状态；

所述第二无人机与所述控制终端之间的最大直接通信距离为第一距离；所述第一无人机与所述控制终端之间的最大通信距离为第二距离；所述第一无人机与所述第二无人机之间的最大通信距离为第三距离；且所述第二无人机与所述控制终端之间的距离大于第一距离时，所述第一无人机与所述控制终端之间的距离小于或等于所述第二距离，所述第一无人机与所述第二无人机之间的距离小于或等于所述第三距离。

在其中一个实施例中，所述第一无人机的个数为一个，所述第二无人机的个数为两个以上；

通过所述第一无人机建立所述控制终端和满足第一条件的第二无人机之间的通信连接；所述满足第一条件的第二无人机为与所述控制终端之间的距离大于所述第一距离的第二无人机；

直接建立满足第二条件的第二无人机直接和所述控制终端之间的通信连接；所述满足第二条件的第二无人机为与所述控制终端之间的距离小于或等于所述第一距离的第二无人机。

在其中一个实施例中，所述第一无人机的个数为两个以上，所述第二无人机的个数为两个以上；每个所述第二无人机对应至少一个所述第一无人机；

通过对应的第一无人机，建立所述控制终端和满足第一条件的第二无人机之间的通信连接；所述满足第一条件的第二无人机为与所述控制终端之间的距离大于所述第一距离的第二无人机；

直接建立满足第二条件的第二无人机和所述控制终端之间的通信连接；所述满足第二条件的第二无人机为与所述控制终端之间的距离小于或等于所述第一距离的第二无人机。

在其中一个实施例中，所述控制终端包括第一控制终端和第二控制终端；所述通过所述第一无人机建立所述控制终端与所述第二无人机之间的通信连接，并通过所述控制终端控制所述第二无人机的飞行作业状态步骤包括：

通过所述第一无人机建立所述第一控制终端与所述第二无人机之间的通信连接，并通过所述第一控制终端控制所述第二无人机的飞行作业状态；

建立所述第二控制终端与所述第一无人机之间的通信连接，并通过所述第二控制终端获取所述第一无人机的第一位置环境信息和所述第二无人机的第二地理环境信息，以及通过所述第二控制终端根据所述第一位置环境信息和所述第二位置环境信息控制所述第一无人机的飞行状态，使得在所述第一控制终端与所述第二无人机之间的距离大于所述第一距离时，所述第一控制终端与所述第二无人机之间通过所述第一无人机通信连接。

在其中一个实施例中，所述第二控制终端间隔预设时长获取一次所述第一位置环境信息和所述第二位置环境信息。

上述无人机增程控制系统和方法，在第二无人机与控制终端之间的距离大于第一距离时，控制终端与第二无人机之间通过第一无人机通信连接，控制终端控制第二无人机的飞行作业状态；在第二无人机与控制终端之间的距离小于或等于第一距离时，控制终端与第二无人机之间直接通信连接，控制终端直接控制第二无人机的飞行作业状态。因此，在第二无人机与控制终端之间的距离大于第一距离时，上述无人机增程控制系统通过第一无人机能够实现对第二无人机的增程控制，控制终端与第二无人机之间的控制距离可大大增加，而且便捷可靠，对复杂地形适应性强。

附图说明

图1为本发明无人机增程控制系统一个实施例中第二无人机与控制终端之间的距离小于或等于第一距离时的通信示意图；

图2为本发明无人机增程控制系统一个实施例中第二无人机与控制终端之间的距离大于第一距离时的通信示意图；

图3为本发明无人机增程控制系统一个实施例中双人协助飞行模式的通信示意图；

图4为本发明无人机增程控制系统一个实施例中复杂地形的通信示意图；

图5为本发明无人机增程控制方法一个实施例的流程示意图；

图6为图5中步骤S200一个实施例中的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明无人机增程控制系统和方法的具体实施方式进行说明。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。

参见图1至图4，以下各个实施例中，无人机增程控制系统可以包括控制终100、第一无人机200和第二无人机300。控制终端100能够直接与第一无人机200通信连接。控制终端100能够直接与第二无人机300通信连接。控制终端100能够控制第一无人机200的飞行状态和第二无人机300的飞行状态。第一无人机200与控制终端100和第二无人机200通信连接。

其中，在第二无人机300与控制终端100之间的距离大于第一距离时，控制终端100与第二无人机300之间通过第一无人机200通信连接。即，控制终端100通过第一无人机200向第二无人机300发送控制信号，控制第二无人机300的飞行作业状态；第二无人机300通过第一无人机200向控制终端100反馈飞行作业状态。在第二无人机300与控制终端100之间的距离小于或等于第一距离时，控制终端100与第二无人机300之间直接通信连接。即，控制终端100直接向第二无人机300发送控制信号，控制第二无人机300的飞行作业状态；第二无人机300直接向控制终端100反馈飞行作业状态。其中，第一距离为第二无人机300与控制终端100之间的最大直接通信距离。

另外，第一无人机200与控制终端100之间的最大通信距离为第二距离。第一无人机200与第二无人机300之间的最大通信距离为第三距离。在第二无人机300与控制终端100之间的距离大于第一距离时，第一无人机200与控制终端300之间的距离小于或等于第二距离，第一无人机200与第二无人机300之间的距离小于或等于第三距离。

参见图1，一个实施例中，第一无人机200和第二无人机300可以采用同一类型的无人机。第一距离与第二距离可以相等，均设定为N，单位为米。本实施例中，控制终端100、第一无人机200和第二无人机300同时两两建立无线通信连接。控制终端100与第一无人机200和第二无人机300之间的距离小于或等于第一距离。此时，控制终端100通过遥控可配置第一无人机200工作于中继模式(中继机)以及第二无人机300工作于作业模式(作业机)。

在区域一范围内，控制终端100的控制信息通过无线射频直接发射至第二无人机300，第二无人机300状态信息也直接通过无线射频传送回控制终端100。第一无人机200进入自动飞行模式，在区域1范围内与控制终端100能保持正常通信，并实时检测控制终端100和第二无人机300的位置信息和无线网络信号强度信息，自动调整自己的飞行位置，确保与控制终端100和第二无人机300都能保持良好的无线通信连接。其中，区域一为以控制终端100所处的地理位置为中心，到控制终端100的距离为N的点构成的闭合曲线或曲面。图1中内部虚线闭合曲线对应的区域。本实施例中，区域一对应图1中位于内部的闭合曲线对应的区域。

参见图2，当第二无人机300飞行超出区域一进入区域二时，此时控制终端100与第二无人机之间的空间距离已经超出了两者的直接通信距离N，即第一距离。这时控制终端100与第二无人机300之间的通信都将通过第一无人机200进行转发通信。具体的，控制终端100的控制信号先发射至第一无人机200。第一无人机200接收到控制信号后，把控制信号转发射至第二无人机300，从而实现控制终端100对第二无人机300的控制。同理，第二无人机300的飞行作业信息也先发射至第一无人机200，再由第一无人机200把作业信息转发给控制终端100，从而实现控制终端100实时监测第二无人机300的作业情况。本实施例中，区域二为以控制终端100所处的地理位置为中心，到控制终端100的距离为N至N+M的区域。通过本实施例中的技术方案可将第二无人机300的作业范围由区域一扩大至区域二，从而实现对无人机的增程控制。

本实施例中，第一无人机200的飞行模式可以为自动飞行模式，可以不需要控制终端100对第一无人机200进行控制。进一步的，当面对作业环境复杂的情况时，第一无人机200的自动飞行可能满足不了实际作业的要求，针对此又提出双人协助飞行的实施方案。

参见图3，一个实施例中，控制终端100可以包括第一控制终端110和第二控制终端120。第一控制终端110通过第一无人机200与第二无人机300通信连接，并控制第二无人机300的飞行作业状态。第二控制终端120与第一无人机200通信连接，用于获取第一无人机200的第一位置环境信息和第二无人机300的第二地理环境信息，并根据第一位置环境信息和第二位置环境信息控制第一无人机200的飞行状态，使得在第一控制终端100与第二无人机300之间的距离大于第一距离时，第一控制终端110与第二无人机300之间通过第一无人机200通信连接。本实施例中，第一位置环境信息可以包括表示第一无人机200当前位置的信息和表示第一无人机200当前环境的信息。例如，经纬度、环境温度、环境湿度、空气情况等。第二位置环境信息也可以包括表示第二无人机300当前位置的信息和表示第二无人机300当前环境的信息。例如，经纬度、环境温度、环境湿度、空气情况等。

具体的，第二控制终端120可获取第一无人机200的位置环境信息、第一控制终端100的位置环境信息、第二无人机300的位置环境信息以及第一控制终端100和第二无人机300之间的无线通信信号强度信息。控制者可根据第二控制终端120获取到的上述信息，精准地控制第一无人机200的飞行状态，使得第一控制终端110、第二控制终端120、第一无人机200和第二无人机300之间的位置关系最优化，使得第一控制终端110能够更佳地控制第二无人机300的飞行作业情况。

优选的，第二控制终端120可以间隔预设时长获取一次第一位置环境信息和第二位置环境信息。其中，预设时长可以根据实际需要设定。例如，根据控制精度要求可以将预设时长设定为十秒、半分钟、1分钟或几分钟等，但并不限于此。

进一步的，由于无线射频通信的距离会受到障碍物的阻挡影响，在空旷环境下，无人机的通信飞行距离为N；当受到障碍物阻挡时，受控距离将会小于N。因此，面对障碍物阻挡地形，需要对第一无人机200所处的地理位置进行控制。参见图4，一个实施例中，当第二无人机300要飞跃障碍物作业时，由于控制终端100与第二无人机300之间的通信是需要通过第一无人机200转发的，因此可先控制第一无人机200飞到障碍物的上方或者侧边。此时，控制终端100和第二无人机300之间能够通过位于障碍物的上方或者侧边的第一无人机200进行正常通信，从而实现位于障碍物两侧的控制终端100与第二无人机300之间的通信连接。即使目标地点与控制终端100之间受到大型障碍物阻隔，也能保证第二无人机300飞达目标地点正常作业。

优选的，第一无人机200的个数可以为一个，第二无人机300的个数可以为一个或两个以上。每个第二无人机300对应一个第一无人机200。其中，满足第一条件的第二无人机300通过第一无人机200与控制终端100通信连接。满足第二条件的第二无人机300直接与控制终端100通信连接。本实施例中，满足第一条件的第二无人机300为与控制终端100之间的距离大于第一距离的第二无人机200。满足第二条件的第二无人机300为与控制终端100之间的距离小于或等于第一距离的第二无人机300。实际情况中，满足第一条件的第二无人机300的个数可以为零，也可以为一个或两个以上。同样的，满足第二条件的第二无人机300的个数可以为零，也可以为一个或两个以上。

作为一种可实施方式，第一无人机200的个数可以为两个以上，第二无人机300的个数可以为两个以上。每个第二无人机300对应一个第一无人机200。其中，满足第一条件的第二无人机300通过对应的第一无人机200与控制终端100通信连接。满足第二条件的第二无人机300直接与控制终端100通信连接。本实施例中，满足第一条件的第二无人机300为与控制终端100之间的距离大于第一距离的第二无人机200。满足第二条件的第二无人机300为与控制终端100之间的距离小于或等于第一距离的第二无人机300。

另外，在其他实施例中，第一无人机200的个数可以为两个以上，第二无人机300的个数可以为一个。第二无人机300与某一个第一无人机200对应。满足第一条件的第二无人机300通过对应的第一无人机200与控制终端100通信连接。满足第二条件的第二无人机300直接与控制终端100通信连接。

上述无人机增程控制系统，包括控制终端100、第一无人机200和第二无人机300，在第二无人机300与控制终端100之间的距离大于第一距离时，控制终端100与第二无人机300之间通过第一无人机200通信连接，控制终端100控制第二无人机300的飞行作业状态；在第二无人机300与控制终端100之间的距离小于或等于第一距离时，控制终端100与第二无人机300之间直接通信连接，控制终端100直接控制第二无人机300的飞行作业状态。因此，在第二无人机300与控制终端100之间的距离大于第一距离时，上述无人机增程控制系统通过第一无人机200能够实现对第二无人机300的增程控制，控制终端100与第二无人机300之间的控制距离可大大增加，而且便捷可靠，对复杂地形适应性强。

基于同一发明构思，本发明还提出一种无人机增程控制方法。该方法可通过前述无人机增程控制系统实现，故重复之处不再赘述。

参见图5，一个实施例中，无人机增程控制方法用于控制终端、第一无人机和第二无人机之间的控制，可以包括以下步骤：

S100，建立控制终端与第一无人机之间的通信连接、控制终端与第二无人机之间的通信连接以及第一无人机与第二无人机之间的通信连接。

其中，建立上述通信连接后，控制终端可以向第一无人机发射控制信号以控制第一无人机的飞行状态。控制终端可以向第二无人机直接发射控制信号以控制第二无人机的飞行作业状态。控制终端还可以通过第一无人机向第二无人机发射控制信号以控制第二无人机的飞行作业状态。第二无人机可以向控制终端发送飞行作业状态的反馈信号。第二无人机还可以通过第一无人机向控制终端发送飞行作业状态的反馈信号。

S200，在第二无人机与控制终端之间的距离大于第一距离时，通过第一无人机建立控制终端与第二无人机之间的通信连接，并通过控制终端控制第二无人机的飞行作业状态。

其中，第一距离为第二无人机与控制终端之间的最大直接通信距离。控制终端可通过第二无人机的位置信息和控制终端的位置信息判断第二无人机与控制终端之间的距离与第一距离的大小关系。

第一无人机与控制终端之间的最大通信距离为第二距离。第一无人机与第二无人机之间的最大通信距离为第三距离。在第二无人机与控制终端之间的距离大于第一距离时，控制第一无人机与控制终端之间的距离小于或等于第二距离，控制第一无人机与第二无人机之间的距离小于或等于第三距离。

参见图6，一个实施例中，控制终端包括第一控制终端和第二控制终端，本步骤可以包括以下步骤：

S210，通过第一无人机建立第一控制终端与第二无人机之间的通信连接，并通过第一控制终端控制第二无人机的飞行作业状态。

其中，在第二无人机与控制终端之间的距离大于第一距离时，第二无人机与控制终端之间不能够直接建立通信连接，而需要通过位于两者之间的第一无人机建立通信连接。其中，第一控制终端的控制信号先发射至第一无人机。第一无人机接收到控制信号后，把控制信号转发射至第二无人机，从而实现第一控制终端对第二无人机的控制。另外，第二无人机也可以通过第一无人机将飞行作业状态反馈给第一控制终端。

S220，建立第二控制终端与第一无人机之间的通信连接，并通过第二控制终端获取第一无人机的第一位置环境信息和第二无人机的第二地理环境信息，以及通过第二控制终端根据第一位置环境信息和第二位置环境信息控制第一无人机的飞行状态，使得在第一控制终端与第二无人机之间的距离大于第一距离时，第一控制终端与第二无人机之间通过第一无人机通信连接。

本实施例中，第一位置环境信息可以包括表示第一无人机当前位置的信息和表示第一无人机当前环境的信息。例如，经纬度、环境温度、环境湿度、空气情况等。第二位置环境信息也可以包括表示第二无人机当前位置的信息和表示第二无人机当前环境的信息。例如，经纬度、环境温度、环境湿度、空气情况等。

其中，第二控制终端与第一无人机建立通信连接以后，可以获取第一无人机的第一位置环境信息。而第二无人机也会将第二无人机的第二位置环境信息通过第一无人机发送给第一控制终端。因此，第二控制终端也可以从第一无人机获取第二位置环境信息。在获取到第一位置环境信息和第二位置环境信息以后，第二控制终端可以根据第一位置环境信息和第二位置环境信息控制第一无人机的飞行状态，以保证第一控制终端与第二无人机之间的距离大于第一距离时，第一控制终端与第二无人机之间通过第一无人机通信连接。

需要说明的是，步骤S210和S220之间没有先后顺序，可以S210在前S220在后，也可以S210在后S220在前，对此不做限制。

优选的，第二控制终端可以间隔预设时长获取一次第一位置环境信息和第二位置环境信息。其中，预设时长可以根据实际需要设定。例如，根据控制精度要求可以将预设时长设定为十秒、半分钟、1分钟或几分钟等，但并不限于此。

S300，在第二无人机与控制终端之间的距离小于或等于第一距离时，通过控制终端直接控制第二无人机的飞行作业状态。

其中，在第二无人机与控制终端之间的距离小于或等于第一距离时，不再需要通过第一无人机与控制终端建立通信连接，第二无人机能够与控制终端直接建立通信连接。需要说明的是，步骤S200和S300之间不存在先后顺序关系。S200可位于S300之前、之后或同时进行，对此不作限制。

优选的，第一无人机的个数可以为一个，第二无人机的个数可以为一个或两个以上。通过第一无人机建立控制终端和满足第一条件的第二无人机之间的通信连接，以及直接建立满足第二条件的第二无人机直接和控制终端之间的通信连接。其中，满足第一条件的第二无人机为与控制终端之间的距离大于第一距离的第二无人机。满足第二条件的第二无人机为与控制终端之间的距离小于或等于第一距离的第二无人机。

优选的，第一无人机的个数为两个以上，第二无人机的个数为两个以上；每个第二无人机对应至少一个第一无人机。通过对应的第一无人机，建立控制终端和满足第一条件的第二无人机之间的通信连接，以及直接建立满足第二条件的第二无人机和所述控制终端之间的通信连接。

另外，在其他实施例中，第一无人机的个数可以为两个以上，第二无人机的个数可以为一个。第二无人机与某一个第一无人机对应。通过对应的第一无人机建立满足第一条件的第二无人机与控制终端之间的通信连接，以及直接建立满足第二条件的第二无人机与控制终端之间的通信连接。

上述无人机增程控制方法，用于控制终端、第一无人机和第二无人机之间的增程控制，在第二无人机与控制终端之间的距离大于第一距离时，通过第一无人机建立控制终端与第二无人机之间的通信连接，并通过控制终端控制第二无人机的飞行作业状态；在第二无人机与控制终端之间的距离小于或等于第一距离时，通过控制终端直接控制第二无人机的飞行作业状态。因此，在第二无人机与控制终端之间的距离大于第一距离时，上述无人机增程控制方法能够实现对第二无人机的增程控制，控制终端与第二无人机之间的控制距离可大大增加，而且便捷可靠，对于复杂地形适应性强。

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本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。