无人机飞行控制方法和系统与流程

本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种无人机飞行控制方法和系统。

背景技术：

目前针对于各个领域使用的无人机，其终端操控方式基本都是遥控器或操控台，需要人工使用相应控制器进行控制。随着技术的发展和需求的产生，无人机在各个领域中的应用场景越来越丰富，使用频率越来越高。目前常用的应用领域主要包括：警用、能源、国土资源、娱乐、商业、农业、电力巡线、物流和防灾救灾等，其中物流领域的市场规模占比较大。无人机快递运输的试产参与者主要是全球的电商巨头、零售业巨头和物流企业，包括google、amazon、阿里等。

此外，据国家邮政局公布的数据，2015年全国快递年业务量累计完成206.7亿件。从100亿件到200亿件，仅仅用了432天。由北京交通大学、阿里研究院和菜鸟网络联合发布的《全国社会化电商物流从业人员研究报告》显示，承担了其中主要递送业务的电商物流从业人员达到203.3万人。可见，快递运输服务已经不能再仅依靠人的力量，也需要新的技术、数据等智能服务系统进行支持。由于小型快递无人机具有成本低、效率高、可以实现货物投送自动化、信息化的多重优势，因此能够降低物流的人工成本、运营成本，缩短快件的配送时间，减少延误率和丢失率。

现在的技术下，如上所述，针对于各个领域使用的无人机，其终端操控方式基本都是遥控器或操控台，需要人工使用相应控制器进行控制。对于小重量、时效性要求高的物流运输使用场景，复杂的操作设备影响了用户的操作效率，无法为用户提供高效、低成本、自动的快递运输服务。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种无人机飞行控制方法和系统，以提供对无人机飞行更加高效、低成本的控制方案。

一种无人机飞行控制方法，包括：

根据用户选定的无人机起飞降落地点，将所述起飞降落地点的位置信息录入移动智能终端并保存；

读取用户在移动智能终端上输入的无人机飞行的起降点，获取所述起降点的位置信息，根据所述位置信息在电子地图上生成从起飞点到目的地的航线；

通过移动智能终端至无人机控制系统的控制数据链路将所述航线导入所述无人机控制系统，控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落点。

一种无人机飞行控制方法，包括：

通过移动智能终端至无人机控制系统的控制数据链路将飞行任务的航线导入所述无人机控制系统；

所述无人机控制系统根据所述航线的起降点的位置信息，控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落点；

在无人机飞行过程中，基于所述无人机控制系统至移动智能终端的回传数据链，无人机控制系统将无人机的实时飞行参数返回至所述移动智能终端。

一种无人机飞行控制系统，包括：移动智能终端和设于无人机的无人机控制系统；

所述移动智能终端与无人机控制系统通过无线网络进行连接，包括控制数据链路和回传数据链；

所述移动智能终端根据用户选定的无人机起飞降落地点，录入所述起飞降落地点的位置信息并保存；根据用户输入的无人机飞行的起降点确定当前飞行任务，获取飞行任务的起降点的位置信息，根据所述位置信息在电子地图上生成从起飞点到目的地的航线；利用所述控制数据链路将所述航线导入所述无人机控制系统，控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落点；

所述无人机控制系统根据所述航线的起降点的位置信息，控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落点；在无人机飞行过程中，基于所述无人机控制系统至移动智能终端的回传数据链，将无人机的实时飞行参数返回至所述移动智能终端。

上述无人机飞行控制方法和系统，结合移动智能终端的功能，利用移动智能终端生成航线，导入无人机控制系统进行自动飞行，通过构建控制数据链对无人机飞行进行控制，降低无人机操控的复杂度；特别是用在快递运输服务中，能够明显提高快递运输服务的效率、降低成本。

附图说明

图1为一个实施例的无人机飞行控制方法流程图；

图2是移动智能终端与无人机之间数据传输示意图；

图3为另一个实施例的无人机飞行控制方法流程图；

图4是无人机避障飞行示意图；

图5是无人机投递货物示意图；

图6为一个实施例的无人机飞行控制系统结构示意图；

图7是无人机飞行控制系统的基础功能流程图。

具体实施方式

下面结合附图阐述本发明的无人机飞行控制方法和系统的实施例。

参考图1，图1为一个实施例的无人机飞行控制方法流程图，包括：

s101，根据用户选定的无人机起飞降落地点，将所述起飞降落地点的位置信息录入移动智能终端并保存；

本实施例中，可以利用安装在移动智能终端上的app客户端实现人机交互功能，对于无人机的用户，根据使用需要选定无人机的起飞降落地点，利用移动智能终端的gps模块功能，可以测量到这些地点的位置信息，然后将这些信息录入并保存到移动智能终端中。

在一个实施例中，位置信息可以包括起飞点与降落点的经纬度坐标，起飞点与降落点的高度；利用起降点的高度计算高度差，利用起降点的坐标和高度差，可以确定航线路径。

s102，读取用户在移动智能终端上输入的无人机飞行的起降点，获取所述起降点的位置信息，根据所述位置信息在电子地图上生成从起飞点到目的地的航线；

选择起飞降落地点后，勘察航线，在app客户端录入无人机的飞行航线，然后将航线导入到无人机控制系统中，写入航线任务。

s103，通过移动智能终端至无人机控制系统的控制数据链路将所述航线导入所述无人机控制系统，控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落点；其中，无人机控制系统可以是无人机自带的系统。

此过程中，无人机控制系统在移动智能终端将所述航线导入后，自主控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落点；

在首次设置航线后，如果不需要更换起降点，后续的飞行就无需重新通过移动智能终端设置相关航线参数。

移动智能终端需要建立无人机控制系统之间的控制数据链路，可以采用4g网络/wi-fi等通信方式，将航线导入无人机控制系统，无人机控制系统利用该航线从起飞点自动飞行至降落点。

进一步地，在采用4g网络通信的方案中，无人机控制系统通过4g网络将实时飞行参数返回至移动智能终端界面上进行显示；在采用wi-fi通信的方案中，无人机控制系统在起飞和降落点附近wi-fi信号覆盖范围内将实时飞行参数在移动智能终端界面上进行显示。由此，用户可以实时监测到无人机的飞行状态。

对于上述实时飞行参数，可以包括无人机当前位置信息、高度信息、gps卫星数、飞行速度、飞行路径、电量和姿态信息等，通过上述参数信息，用户可以全面了解到无人机的飞行状态。

另外，在显示无人机的相关信息时，可以利用vr眼镜进行观看；首先建立移动智能终端与vr眼镜之间的数据连接，将移动智能终端的界面实时在vr眼镜上进行显示。

参考图2所示，图2是移动智能终端与无人机之间数据传输示意图，通过控制数据链路写入航线，通过回传数据链路回传飞行参数，在vr眼镜上实时显示飞行参数。

上述实施例的方案，充分利用了移动智能终端(智能手机/平板)的操控便利性和功能多样性，无需为无人机配置遥控器，在进行起飞降落地点选择时，可以利用移动智能终端测量数据，相关数据测试后可以保存在移动智能终端中，通过app客户端的形式，便于人机交互，在使用时，用户只需要在app客户端上选择起降点，即可通过移动智能终端将航线写入到无人机控制系统中，无人机控制系统后续就可以根据该航线执行飞行任务。

在实际应用中，一个移动智能终端可以为多个无人机规划航线，而且多个移动智能终端可以利用app客户端控制一架无人机，用户通过app客户端实时查看到无人机的实时飞行信息。

根据实际应用需要，创建航线库，然后在执行飞行任务时，从航线库中选择相应的航线导入到无人机控制系统。

本发明实施例的无人机飞行控制方法，特别适合于小重量、时效性要求高的物流运输的使用场景，如短距离送餐、快递等业务，提供自动的快递运输服务，降低无人机操控的复杂度，提高快递服务的效率。通过app客户端来给无人机自动预设航线任务，使无人机自主按照航线执行运送货物的任务。

参考图3，图3为另一个实施例的无人机飞行控制方法流程图，包括：

s201，通过移动智能终端至无人机控制系统的控制数据链路将飞行任务的航线导入所述无人机控制系统；

首先建立移动智能终端至无人机控制系统的控制数据链路，利用移动智能终端可以进行航线起降点选点，航线勘察，然后生成航线导入到无人机控制系统。

s202，所述无人机控制系统根据所述航线的起降点的位置信息，控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落点；

无人机控制系统接收飞行任务后，可以根据航线的位置信息进行飞行，自动从起飞点飞行至降落点。

另外，为了确保每次飞行安全，无人机在每次执行飞行任务之前，需要用户在app客户端中确认当前起降点是否正确，如果正确，输入确认后启动无人机自动执行任务，如果不正确，app客户端引导用户重新设置起降点。

在一个实施例中，所述无人机控制系统控制无人机飞行过程中，通过无人机的gps模块获取实时位置信息，将所述实时位置信息与航线上目标航点(航线上的坐标点)的坐标信息进行对比，控制无人机沿着所述航线进行飞行。

进一步地，所述无人机控制系统还通过安装在无人机上的探测器探测障碍物，在探测到障碍物时，根据无人机当前的实时位置与障碍物边缘位置的相对位置，控制无人机在距障碍物边缘设定安全距离，环绕障碍物飞行或者控制无人机爬升飞行，绕过所述障碍物，并在绕过所述障碍物后，控制无人机继续飞往目标航点。

参考图4所示，图4是无人机避障飞行示意图，当无人机遇到障碍物时，通过环绕障碍物飞行进行避开障碍，也可以提升飞行高度进行避障。

s203，在无人机飞行过程中，基于所述无人机控制系统至移动智能终端的回传数据链，无人机控制系统将无人机的实时飞行参数返回至所述移动智能终端；

在无人机飞行过程中，无人机控制系统实时监测无人机的飞行状态，将飞行参数实时回传至移动智能终端，移动智能终端可以通过app客户端的形式进行人机交互，在使用时，用户在app客户端上进行操作，完成对无人机的控制。可以利用多个移动智能终端的app客户端，查看同一个无人机的飞行状态；也可以利用一个移动智能终端的app客户端，查看同多个无人机的飞行状态。这样在进行货物运输时，收发双方都能够查看到无人机的状态信息。

在一个实施例中，在无人机起飞前，通过移动智能终端触发无人机控制系统的自动模式，启动无人机的gps模块搜索gps信号，并在gps信号稳定后进行解锁；从而避免在起飞过程中gps定位错误，提高飞行安全性。

在一个实施例中，所述无人机设有带电子锁结构的载物盒子(装载货物)；当需要开锁或闭锁所述载物盒子时，所述无人机控制系统通过所述控制数据链路接收相应的开锁指令或闭锁指令，控制电子锁结构开锁或闭锁；

在飞行过程中或在降落后，无人机控制系统实时监测载物盒子的状态，并回传至收发双方的移动智能终端，及时了解货物状态，避免丢失。

在一个实施例中，在无人机起飞前，所述无人机控制系统根据所述航线的距离、当前载物盒子的承载重量以及当前天气状况影响参数计算电量能否完成当前飞行任务，当无人机的电量不足时进行警告提示，并停止无人机起飞；

通过电量告警提示，避免在飞行过程中电量不足的情况，确保飞行任务完成。

考虑到实际航线和航点设置，可以在航线一定区域范围内设置多个驿站，作为无人机停靠站点，货物送到指定驿站进行投放。

在一个实施例中，在无人机飞行过程中，所述无人机控制系统根据所述航线的剩余距离、载物盒子的承载重量以及当前天气状况影响参数实时计算飞行耗电量，并计算剩余电量能否完成当前飞行任务，当无人机的电量不足时，根据预存驿站的位置信息以及当前无人机的实时位置信息，重新规划航线，控制无人机飞往最近的驿站；

通过在飞行过程中实时计算电量消耗，预判飞行任务能否完成，选择最近的驿站进行货物投递，确保了飞行安全和货物投递安全。

在一个实施例中，在驿站进行投递货物时，所述无人机控制系统在无人机到达目标位置的驿站后，通过wi-fi方式与驿站建立通信连接；控制驿站的储物模块开启并进行投递货物，并在投递完成后控制驿站的储物模块将关闭上锁；在储物模块关闭后，控制载物盒子关闭，并进入返回流程。

在一个实施例中，在投递货物过程，所述无人机控制系统利用安装在无人机底部的超声波装置进行测距，根据无人机与储物模块的距离，实时控制无人机的下降速度；

在无人机降落时，超声波装置向下发射超声波，接收超声波反射波，飞行控制系统依据超声波在空气中的传播特性，换算出距离数据，从而实现测量距离的目的。根据测量到的无人机和地面之间的距离，控制飞机在接近地面时缓慢下降，从而避免下降速度过快，损坏无人机。

进一步地，在投递完货物后，无人机飞控系统计算剩余电量是否足够返回起飞点，如果足够，无人机将在投递完成后自动返回起飞点，如果电量不足，在驿站对无人机进行充电，直至电量足够支持无人机完成返航，重启无人机按航线进行返航。

移动智能终端通过无人机控制系统发送指令，控制无人机在指定经纬度和高度定点投放货物，并自动返航，如果用户需要主动取出相应货物，则取出货物后，重启飞机电源，控制无人机按原航线飞回起飞点。

参考图5，图5是无人机投递货物示意图，无人机降落时，超声波装置向下发射超声波测距，降低下降速度，通过wi-fi控制驿站的储物模块开启，在一定高度进行投递货物，在投递完成后，控制储物模块将关闭上锁，在储物模块关闭后，控制载物盒子关闭，上升高度返回起飞点。

后续使用过程当中，无人机可以根据导入的航线进行货物投递，如果需要对航线进行变更，则再次进行航线勘察，录入起降点位置信息，生成新航线导入无人机控制系统，完成航线更新设置。

参考图6所示，图6为一个实施例的无人机飞行控制系统结构示意图，包括：移动智能终端和设于无人机的无人机控制系统；

所述移动智能终端与无人机控制系统通过无线网络进行连接，包括控制数据链路和回传数据链；

所述移动智能终端根据用户选定的无人机起飞降落地点，录入所述起飞降落地点的位置信息并保存；在勘察航线中根据用户输入的无人机飞行的起降点确定当前飞行任务，获取飞行任务的起降点的位置信息，根据所述位置信息在电子地图上生成从起飞点到目的地的航线；利用所述控制数据链路将所述航线导入所述无人机控制系统，控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落点；

所述无人机控制系统根据所述航线的起降点的位置信息，控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落点；在无人机飞行过程中，基于所述无人机控制系统至移动智能终端的回传数据链，将无人机的实时飞行参数返回至所述移动智能终端。

对于所述移动智能终端的功能，可以通过app客户端实现，用户通过app客户端能够方便地控制无人机的飞行。同时，还可以结合vr眼镜的使用，便于用户查看相关信息。

参考图7所示，图7是无人机飞行控制系统的基础功能流程图，用户通过aap客户端进行操作，与无人机控制系统进行通信，用户完成起飞降落点的选取，录入到app客户端中，然后将勘察航线的信息录入，在确认开始派送飞行任务后，向无人机写入航线任务，无人机解锁后进行自动飞行，app客户端实时显示无人机控制系统回传的无人机实时飞行状态。

采用本发明实施例的无人机飞行控制系统，可以使用智能移动终端即可操控无人机；可以按用户勘察好的航线自动进行快递运输服务；飞行时遇到障碍物自动避障(爬升或绕行)；根据情况，预先设定安全降落高度；可在起降点安全垂直起降；记录无人机飞行的各种信息(包括飞行路径、海拔、电量等)，并创建航线库；无人机的飞行实况与所搭载货物情况也可通过vr眼镜进行监测；无人机设有带电子锁结构的智能载物盒子，可自动开启和关闭仓门；无人机可根据实际情况在驿站投放和收取货物，并在驿站进行无线充电；实时进行无人机的电量计算与评估，并采取相应安全措施；无人机投放完毕货物时，可自动返航；或者无人机到达收货地点时，用户取出货物，重启飞机电源，无人机自动返航。

当多架无人机同时占用相同航线时，多架无人机通过中心调度系统调度，所述中心调度系统调度多架无人机分别处于不同的高度从起飞点飞行到降落点，所述中心调度系统也可以分配不同的时间段分别给多架无人机，使得多架无人机在不同的时间段从起飞点起飞。

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。