一种无人机的控制方法及装置与流程

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机的控制方法及装置。

背景技术：

随着无人机技术的不断发展，无人机广泛应用于植保领域、航测、航拍领域，对无人机的控制通常通过遥控器获取用户无人机的控制操作并生成相应的无人机控制指令，然后通过无线信号传输的方式将控制指令发送至无人机，以控制无人机执行相应的动作。现有技术中，还存在通过体感传感器控制无人机的方法，即体感传感器采集无人机控制者的手势或动作，并生成相应的无人机控制指令，然后通过无线信号传输的方式将控制指令发送至无人机，以控制无人机执行相应的动作。现有技术中对于无人机的这种控制方法，需要无人机控制者具备良好的操作技术，不适用于普通用户操控无人机。

可见，现有技术中的无人机控制方法，至少存在控制技术门槛高，无法广泛适用于普通用户的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种无人机的控制方法，解决现有技术中无人机控制技术门槛高，无法广泛适用于普通用户的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种无人机的控制方法，包括：

实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息；

基于所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令；

根据所述至少一条无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无人机的控制装置，包括：

运动状态信息获取模块，用于实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息；

控制指令生成模块，用于基于所述运动状态信息获取模块获取的运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令；

飞行控制模块，用于根据所述控制指令生成模块生成的至少一条无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作。

这样，本发明实施例公开的无人机的控制方法，通过实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息；基于所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令；然后，根据所述至少一条无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作，解决了现有技术中无人机控制技术门槛高，无法广泛适用于普通用户的问题。用户对无人机施加外力后，无人机在外力作用下开始运动，通过本发明公开的控制方法，进一步控制无人机根据当前的运动趋势执行相应的飞行动作，不需要用户掌握复杂的控制技术，降低了无人机的控制难度，使得无人机的适用性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述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是本发明实施例一的无人机的控制方法的流程图；

图2是本发明实施例二的无人机的控制方法的流程图；

图3是本发明实施例三的无人机的控制装置结构示意图之一；

图4是本发明实施例三的无人机的控制装置结构示意图之二；

图5是本发明实施例三的无人机的控制装置结构示意图之三。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例公开了一种无人机的控制方法，包括：步骤100至步骤120。

步骤100，实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息。

其中，所述无人机的运动状态信息包括：无人机的线加速度、角速度、角加速度中的至少一项。所述用户外力为用户对无人机执行触碰操作时施加在无人机上的力，如用户推拉无人机的力、旋转无人机的力、抓握无人机的力等。具体实施时，无人机的线加速度的方向为用户外力的方向，可以为空间中任意方向，即线加速度包括但不限于水平方向线加速度、竖直方向线加速度。获取到的无人机的运动状态信息反映了控制者施加在无人机上的外力的大小和方向。例如：当用户旋转无人机时，施加在无人机上的外力导致无人机由悬停状态开始转动，安装在无人机上的陀螺仪等角速度传感器将获取到无人机旋转的实时角速度和/或角加速度；当用户向某个方向推拉无人机时，无人机会沿着用户施加在无人机上的推力或拉力的方向直线运动，设置在无人机上的加速度传感器将获取到无人机的水平方向线加速度和竖直方向线加速度；如果当用户向某个方向推动无人机时同时转动无人机，施加在无人机上的外力导致无人机由悬停状态开始转动，同时无人机会沿着用户施加在无人机上的推力的方向直线运动，此时，设置在无人机上的加速度传感器将获取到无人机的水平方向线加速度、竖直方向线加速度，设置在无人机上的陀螺仪等角速度传感器将获取到无人机旋转的实时角速度和/或角加速度。并且，用户施加在无人机上的外力的大小会直接影响无人机初始运动的速度。可见，用户施加在无人机上的外力的方向和大小不同，导致无人机的运动状态不同，获取的无人机的运动状态信息也不同。具体实施时，当用户在无人机上施加外力导致无人机开始运动后，获取到的无人机的运动状态信息可能有以下几种情况：只有角速度和角加速度；只有水平方向线加速度；只有竖直方向线加速度；既有角速度和角加速度又有水平方向线加速度；既有角速度和角加速度又有竖直方向线加速度；只有水平方向线加速度和竖直方向线加速度；既有角速度和角加速度，又有水平方向线加速度和竖直方向线加速度。具体实施时，水平方向线加速度和竖直方向线加速度构成无人机的线加速度。

无人机在用户外力作用下开始运动之后，所述无人机的运动状态信息还包括：无人机的线速度。无人机的线速度的方向为用户外力的方向，可以为空间中任意方向，即线速度包括但不限于水平方向线速度、竖直方向线速度。

实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息包括：按照预设周期获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息。通常预设周期设置为很短，如30ms，因此，每隔预设周期获取无人机的运动状态信息，可以认为是实时获取无人机的运动状态信息。

步骤110，基于所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令。

基于获取到的不同运动状态信息，将生成不同的无人机控制指令。本发明实施例生成的无人机控制指令包括现有技术中所有无人机遥控器生成的控制无人机的指令。如控制无人机飞到指定位置的指令、控制无人机按照指定线速度飞行的指令、控制无人机飞至指定高度的指令、控制无人机悬停在指定高度的指令、控制无人机按照指定角速度旋转的指令，以及控制无人机机头锁定在指定方向的指令等。其中，指定位置为空间中的任意位置，可以采用世界坐标系中的坐标表示；也可以将无人机作为坐标原点，以相对坐标表示。具体实施时，可以根据实时获取的无人机的线加速度、线速度、角加速度和角速度中的任意一项或多项的变化趋势，生成控制无人机的控制指令。如根据无人机的水平方向线加速度的变化趋势生成控制无人机飞回初始位置的指令；根据角速度或角加速度的变化趋势，生成控制无人机锁头或者旋转的指令。

步骤120，根据所述至少一条无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作。

由于用户施加在无人机上的外力的方向和大小不同，在外力作用下，无人机产生的运动趋势也不同，因此基于无人机的所述运动状态信息，可以生成至少一条无人机控制指令。通过前述步骤中生成的无人机控制指令，可以控制无人机根据外力的作用执行相应的飞行动作，如悬停、旋转、上升、下降、水平飞行、水平旋转飞行等。根据所述至少一条无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作的具体实施方式参见现有技术，此处不再赘述。

本发明实施例公开的无人机的控制方法，实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息；基于所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令；然后，根据所述至少一条无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作，解决了现有技术中无人机控制技术门槛高，无法广泛适用于普通用户的问题。用户对无人机施加外力后，无人机在外力作用下开始运动，通过本发明公开的控制方法，进一步控制无人机根据当前的运动趋势执行相应的飞行动作，不需要用户掌握复杂的控制技术，降低了无人机的控制难度，使得无人机的适用性更强。

实施例二：

如图2所示，本发明实施例公开了一种无人机的控制方法，包括：步骤200至步骤230。

步骤200，获取无人机的悬停状态信息。

所述悬停状态信息包括：无人机的初始位置和机头初始方向，其中，无人机的初始位置包括无人机的初始水平位置、初始高度。通过所述初始水平位置和初始高度可以确定唯一的初始水平位置，所述机头初始方向为无人机悬停时的机头方向。

当没有任何人为外力作用下时，无人机将处于悬停状态，即无人机机头方向保持不变，停在指定的高度，保持在初始水平位置。具体实施时，通过无人机上设置的GPS定位模块、摄像头、激光传感器等装置可以获得无人机的当前位置，如无人机的水平位置、高度等信息，并可以进一步测量得到无人机运动过程中的线速度。通过设置在无人机上的陀螺仪、磁力计、加速度计等可以测量无人机的角速度、加速度。具体实施时，无人机的初始位置可以通过GPS定位系统的坐标表示。

获取无人机的悬停状态信息的具体实施方式参见现有技术，此处不再赘述。

步骤210，实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息。

其中，所述无人机的运动状态信息包括：无人机的线加速度、角速度中的至少一项。具体实施时，无人机的线加速度的方向为用户外力的方向，可以为空间中任意方向。无人机的线加速度可以直接通过线加速度值和方向表示；也可以通过水平方向线加速度值及水平方向、竖直方向线加速度值及竖直方向表示；还可以通过空间坐标系中X轴方向线加速度值，Y轴方向线加速度值，和Z轴方向线加速度值表示。本发明对线加速度的具体表示方式不作限定，具体实施时，本发明时实例中的线加速度可以为以任何方式表示的线加速度，本实施例中，为了便于理解，以线加速度为水平方向线加速度和竖直方向线加速度为例，对无人机的控制方法进行详细说明。获取到的无人机的运动状态信息反映了用户施加在无人机上的外力的大小和方向，具体实施时，根据获取到的无人机的运动状态信息的变化趋势，生成无人机的控制指令。

用户施加在无人机上的外力的方向和大小不同，导致无人机的运动状态不同，获取的无人机的运动状态信息也不同。具体实施时，当控制者在无人机上施加外力导致无人机开始运动后，获取到的无人机的运动状态信息可能有以下几种情况：只有角速度；只有水平方向线加速度；只有竖直方向线加速度；既有角速度又有水平方向线加速度；既有角速度又有竖直方向线加速度；只有水平方向线加速度和竖直方向线加速度；既有角速度，又有水平方向线加速度和竖直方向线加速度。

具体实施时，可以通过安装在无人机上的陀螺仪可以获得无人机的角速度，可以通过安装在无人机上的加速度传感器可以获得无人机的加速度。无人机的线加速度包括：水平方向线加速度和竖直方向线加速度。其中，水平方向的线加速度包括水平面内两个维度的加速度值，具体实施时，为了控制方便，可以根据获得的水平面内两个维度的加速度值综合生成为水平方向线加速度。生成的水平方向的线加速度具有加速度值和加速度方向两个属性。

步骤220，基于所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令。

基于获取到的不同运动状态信息，将生成不同的无人机控制指令。本发明实施例生成的无人机控制指令包括现有技术中所有无人机遥控器生成的控制无人机的指令。下面将详细说明基于所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令的具体实施方法。本实施例中以获取的所述运动状态信息包括：无人机的水平方向线加速度、竖直方向线加速度以及角速度中的一项或多项。本发明实施例中，将所述运动状态信息基于直线运动和旋转运动两种不同方式，分别进行描述。无人机做直线运动时的运动状态信息包括：线加速度、线速度；无人机做旋转运动时的运动状态信息包括：角速度、角加速度。当无人机既做直线运动又做旋转运动时，无人机的运动状态信息包括：线加速度、线速度、角加速度和角速度。具体实施过程中，可以通过分别生成直线运动控制指令和旋转运动控制指令控制无人机做相应飞行动作。为了便于理解，以下将无人机的运动状态信息分类进行描述。

第一种：无人机的运动状态信息包括线速度和线加速度。

所述基于所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令，包括：根据实时获取的线加速度的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力；若所述用户外力为干扰外力，则生成控制无人机飞回初始位置的第一指令；若所述用户外力非干扰外力，则根据所述实时获取的线速度生成无人机控制指令。

以所述运动状态信息为所述无人机的水平方向线加速度为例，根据实时获取的线加速度的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力，包括：若所述水平方向线加速度增加至第一加速度阈值的第一时间点，与所述水平方向线加速度增加至峰值后衰减至所述第一加速度阈值的第二时间点之间的时间间隔小于第一时间阈值，则确定使无人机运动的用户外力为干扰外力；若所述水平方向线加速度增加至第一加速度阈值的第一时间点，与所述水平方向线加速度增加至峰值后衰减至所述第一加速度阈值的第二时间点之间的时间间隔大于或等于第一时间阈值，则确定使无人机运动的用户外力非干扰外力。

当无人机处于悬停状态时，无人机的水平方向线加速度几乎为零。当用户沿水平方向推动处于悬停状态的无人机时，无人机在水平方向推力的作用下开始运动，无人机在水平方向获得一个较大的加速度，水平方向线加速度由零迅速增加，当外力撤销后水平方向线加速度逐渐衰减。具体实施时，在无人机因外力作用而运动过程中，实时获得无人机的水平方向线加速度。首先，当水平方向线加速度增加至第一加速度阈值时，标记此时的时间点为T1；无人机的水平方向线加速度会逐渐增加，当外力撤销时，无人机的水平方向线加速度增加达到峰值，然后开始衰减；当获得无人机的水平方向线加速度衰减至所述第一加速度阈值时，标记此时的时间点为T2；最后，根据无人机的水平方向线加速度的变化趋势生成无人机控制指令。例如：当T2-T1小于第一时间阈值时，认为此时的外力为干扰外力，当T2-T1大于等于第一时间阈值时，认为此时的外力非干扰外力。若所述用户外力为干扰外力，则生成控制无人机飞回初始位置的第一指令，即生成控制所述无人机飞回初始水平位置的指令，控制无人机飞回初始水平位置。若所述用户外力非干扰外力，则根据所述实时获取的线速度生成无人机控制指令，例如生成控制无人机停止沿水平方向飞行的指令、生成控制无人机按照当前线速度飞行的指令。通过设置水平方向线加速度的变化趋势的条件，可以有效去除外力干扰或者加速度测量带来的干扰和误差。具体实施时，可以通过无人机上设置的GPS定位模块、摄像头、激光传感器等装置测量无人机运动过程中的线速度。获得无人机当前线速度的具体方法参见现有技术此处不再赘述。

以所述运动状态信息为所述无人机的竖直方向线加速度为例，根据实时获取的线加速度的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力，包括：若所述竖直方向线加速度增加至第二加速度阈值的第三时间点，与所述竖直方向线加速度增加至峰值后衰减至所述第二加速度阈值的第四时间点之间的时间间隔小于第二时间阈值，则确定使无人机运动的用户外力为干扰外力；若所述竖直方向线加速度增加至第二加速度阈值的第三时间点，与所述竖直方向线加速度增加至峰值后衰减至所述第二加速度阈值的第四时间点之间的时间间隔大于或等于第二时间阈值，则确定使无人机运动的用户外力非干扰外力。本实施例中所述无人机的竖直方向线加速度为用户外力产生的线加速度，不包括重力加速度。具体实施时，若无人机的加速度传感器测量得到的竖直方向线加速度包括重力加速度，可以根据竖直方向线加速度的方向对加速度传感器测量得到的竖直方向线加速度值加上或者减去重力加速度值，从而得到用户外力产生的竖直方向线加速度值。

当无人机处于悬停状态时，无人机的竖直方向线加速度为0，因为，无人机的飞行控制系统对无人机产生一个与重力大小相等、方向相反的力，以平衡重力。当用户沿竖直方向推拉处于悬停状态的无人机时，无人机在竖直方向推力或拉力的作用下开始运动，无人机在竖直方向获得一个除重力加速度之外的加速度，用户外力在竖直方向加速度由零逐渐增加，当外力撤销后竖直方向加速度逐渐衰减。具体实施时，在无人机因外力作用而运动过程中，实时获得无人机的竖直方向线加速度。首先，当竖直方向线加速度增加至第二加速度阈值时，标记此时的时间点为T3；无人机的竖直方向线加速度会逐渐增加，当外力撤销时，无人机的竖直方向线加速度逐渐增加达到峰值，然后开始衰减；当获得无人机的竖直方向线加速度衰减至所述第二加速度阈值时，标记此时的时间点为T4；最后，根据无人机的竖直方向线加速度的变化趋势生成无人机控制指令。例如：当T4-T3小于第二时间阈值时，认为此时的用户外力为干扰外力，生成控制所述无人机飞回初始高度的指令，控制无人机飞回初始高度；当T4-T3大于等于第二时间阈值时，认为此时的用户外力非干扰外力。若所述用户外力非干扰外力，则根据所述实时获取的线速度生成无人机控制指令，例如，生成控制无人机停止上升或下降的指令，生成控制无人机按照当前线速度飞行的指令。通过设置竖直方向线加速度的变化趋势的条件，可以有效去除外力干扰或者加速度测量带来的干扰和误差。具体实施时，可以通过无人机上安装的GPS定位模块、摄像头、激光传感器等装置测量无人机运动过程中的高度。获得无人机当前高度的具体方法参见现有技术此处不再赘述。

具体实施时，所述根据所述实时获取的线速度生成无人机控制指令，包括：若所述实时获取的线速度大于预设线速度阈值，则生成控制无人机按照所述实时获取的线速度飞行的第二指令；若所述实时获取的线速度小于或等于预设线速度阈值，则生成控制无人机停止沿当前线速度方向飞行的第三指令。在无人机处于悬停状态，以及由悬停状态在用户外力的作用下开始运动的过程中，实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息。若实时获取到的运动状态信息包括线速度，本实施例中以所述实时获取的线速度包括无人机的水平方向线速度为例，当确认所述用户外力非干扰外力之后，根据实时获取的无人机的线速度生成无人机控制指令。例如，若无人机在第二时间点的水平方向线速度大于预设线速度阈值，则生成控制无人机按照在第二时间点的水平方向线速度飞行的指令；若无人机在第二时间点的水平方向线速度小于或等于预设线速度阈值，则生成控制停止沿当前线速度方向飞行的第三指令，控制无人机保持在当前水平位置。当所述实时获取的线加速度以线加速度值和线加速度方向表示时，也可以直接根据线加速度值的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力；若使无人机运动的用户外力为干扰外力，则生成控制无人机飞回所述线速度方向的初始位置；若使无人机运动的用户外力非干扰外力，则根据实时获取的线速度值生成无人机的控制指令。在根据实时获取的线速度值生成无人机的控制指令时，如果实时获取的线速度值小于或等于预设速度阈值，则生成控制无人机停止沿当前线速度方向飞行的第三指令；如果实时获取的线速度值大于预设速度阈值，则生成控制无人机按照所述实时获取的线速度值及其方向飞行的指令。

第二种：无人机的运动状态信息包括角速度和角加速度。

若所述运动状态信息包括：所述无人机的角速度和角加速度，所述基于所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令，包括：根据实时获取的角速度或角加速度的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力；若所述用户外力为干扰外力，则生成控制无人机的机头锁定在机头初始方向的第四指令；若所述用户外力非干扰外力，则根据所述实时获取的角速度生成无人机控制指令。

以所述运动状态信息包括：所述无人机的角速度为例，根据实时获取的角速度的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力，包括：当若所述角速度增加至第一角速度阈值的第五时间点，与角速度增加至峰值的第六时间点之间的时间间隔小于第三时间阈值，则确定使无人机运动的用户外力为干扰外力；若所述角速度增加至第一角速度阈值的第五时间点，与角速度增加至峰值的第六时间点之间的时间间隔大于或等于第三时间阈值，则确定使无人机运动的用户外力非干扰外力。

当无人机处于悬停状态时，无人机的角速度为零。当用户旋转无人机时，无人机在用户外力作用下开始旋转运动，无人机的旋转速度逐渐增加，用户外力撤销时，无人机旋转速度达到峰值，然后开始衰减。在无人机旋转过程中，通过设置在无人机上的陀螺仪等角速度传感器可以获得无人机的实时角速度。在无人机有悬停到开始旋转运动的过程中，实时获取无人机的角速度。首先，当角速度增加至第一角速度阈值时，标记此时的时间点为T5；无人机的角速度会逐渐增加，当用户外力撤销后，无人机的角速度会逐渐增加到峰值，然后开始衰减；当获得无人机的角速度达到峰值时，即无人机的角速度开始衰减时，标记此时的时间点为T6；最后，根据无人机的角速度的变化趋势生成无人机控制指令。例如：当T6-T5小于第三时间阈值时，确定此时的用户外力为干扰外力；当T6-T5大于等于第三时间阈值时，确定此时的用户外力非干扰外力。若所述用户外力为干扰外力，则生成控制所述无人机机头锁定在初始机头方向的第四指令，控制无人机处于锁头模式；若用户外力非干扰外力，则生成控制所述无人机按照实时获取的角速度旋转的第六指令，控制无人机沿用户外力方向旋转。

在无人机处于悬停状态，以及由悬停状态在用户外力的作用下开始旋转运动的过程中，实时获取无人机在用户外力作用下运动时的角速度。当确认所述用户外力非干扰外力之后，所述根据所述实时获取的角速度生成无人机控制指令，包括：若所述实时获取的角速度小于或等于预设角速度阈值，则生成控制无人机的机头锁定在当前方向的第五指令；若所述实时获取的角速度大于预设角速度阈值，则生成控制无人机按照所述实时获取的角速度旋转的第六指令。例如：实时获取无人机在第六时间点的旋转角速度后，生成控制所述无人机按照在第六时间点对应的角速度旋转的指令。通过设置角速度的变化趋势的条件，可以有效去除外力干扰或者角速度测量带来的干扰和误差。具体实施时，实时获得无人机角速度的具体方法参见现有技术此处不再赘述。

当所述运动状态信息包括：所述无人机的角加速度时，根据实时获取的角加速度的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力，包括：当若所述角加速度增加至第一角加速度阈值的第七时间点，与角加速度增加至峰值后衰减至第一角加速度阈值的第八时间点之间的时间间隔小于第四时间阈值，则确定使无人机运动的用户外力为干扰外力；否则，确定使无人机运动的用户外力非干扰外力。根据角加速度的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力的具体实施方式参见根据线加速度的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力的部分，此处不再赘述。

具体实施时，第一时间阈值、第二时间阈值可以根据用户期望的控制灵敏度设定。第一加速度阈值、第二加速度阈值和角度阈值也可以根据用户期望的控制灵敏度设定。例如：第一时间阈值可以设置为大于200ms，第一加速度阈值可是设置为0.2g，g为重力加速度。预设线速度阈值可以为零，或者大于零的值，根据控制灵敏度的需要设定。

步骤230，根据所述至少一条无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作。

由于用户施加在无人机上的外力的方向和大小不同，在外力作用下，无人机产生的运动趋势也不同，因此基于无人机的所述运动状态信息，可以生成至少一条无人机控制指令。本实施例中，通过前述步骤中，生成的无人机控制指令包括但不限于以下至少一条：控制无人机飞回初始位置的第一指令、控制无人机按照某一线速度飞行的指令、控制无人机停止沿某一线速度方向飞行的指令、控制无人机悬停的指令、控制无人机保持在当前位置的指令、控制无人机的机头锁定在初始机头方向的指令、控制无人机按照某一角速度旋转的指令。

具体实施时，将每一条指令发送至设置在无人机上的飞行控制模块，以控制无人机根据用户外力的作用执行相应的飞行动作。根据无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作的具体实施方式参见现有技术，此处不再赘述。

根据步骤220中生成的飞行控制指令，无人机将实现与用户外力对应的飞行动作，例如：当只有水平方向的推拉外力时，无人机将沿着外力的方向水平飞行；当只有旋转外力时，无人机将沿外力方向旋转飞行；当只有竖直方向的外力时，无人机将沿外力方向上升或下降到某一高度；当既有水平方向的推拉外力又有旋转外力时，无人机将沿着水平外力的方向水平旋转飞行。

当无人机在用户外力的作用下飞行的过程中，不断执行实时获取无人机的飞行状态信息的操作，以获取无人机的实时线速度和实时角速度、线加速度、当前位置等飞行状态信息，并基于实时获取的所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令。具体实施时，获取无人机的飞行状态信息可以采用现有技术中的方法，此处不再赘述。

控制无人机在用户外力作用下执行相应的飞行动作，可以实现更丰富的控制方式，例如，可以控制无人机响应用户的外力，按照逐渐衰减的线速度飞行；或者，可以控制无人机按照逐渐衰减的角速度旋转；再或者，可以控制无人机按照逐渐衰减的线速度和角速度旋转飞行。具体实施时，在无人机按照所述实时获取的线速度飞行的第二指令飞行的过程中，所述方法还包括：按照预设周期，根据第一衰减因子对实时获取的无人机的线速度进行衰减；生成控制无人机按照衰减后的线速度飞行的第二指令。具体实施时，预设周期可以设置为30ms，即每30ms对实时获取的无人机的线速度进行一次衰减。当实时获取的所述线速度大于第一线速度阈值时，按照第一衰减因子对获取的线速度进行衰减，生成控制无人机按照衰减后的线速度飞行的第二指令；否则，生成控制无人机停止沿当前线速度方向飞行的第三指令。

具体实施时，线速度衰减的速度由用户设置或预先设置为固定值，衰减因子越大，线速度衰减越快；衰减因子越小，线速度衰减越慢。用户施加的外力越大，无人机飞行的距离越远，用户施加的外力越小，无人机飞行的距离越近。当无人机在用户外力作用下飞行的过程中，实时获取无人机的线速度V，当无人机的线速度V大于预设第一线速度阈值V_th时，根据预设的第一衰减因子对获取的线速度进行衰减。以获取的实时线速度为V为例，设第一衰减因子为a₁，则衰减后的线速度可以为(V-a₁*t)，,其中，t为预设周期。然后，控制无人机按照(V-a₁*t)的速度飞行。当无人机的线速度V小于或等于预设第一线速度阈值V_th时，控制无人机保持在当前位置。所述第一线速度阈值V_th可以为10cm/s。当无人机的线速度小于或等于第一线速度阈值时，说明无人机遇到障碍物或被用户抓住，或者线速度已经衰减至最低。

在无人机按照所述实时获取的角速度旋转的第六指令旋转的过程中，所述方法还包括：按照预设周期，根据第二衰减因子对实时获取的无人机的角速度进行衰减；生成控制无人机按照衰减后的角速度旋转的第六指令。具体实施时，预设周期可以设置为30ms，即每30ms对实时获取的无人机的角速度进行一次衰减。当实时获取的角速度大于第二角速度阈值时，按照第二衰减因子对获取的角速度进行衰减，生成控制无人机按照衰减后的角速度飞行的指令；否则，生成控制所述无人机的机头锁定在初始机头方向的指令，或生成控制所述无人机的机头锁定在当前方向的第五指令。

同样，角速度衰减的速度也可以由用户设置或预先设置为固定值，衰减因子越大，角速度衰减越快；衰减因子越小，角速度衰减越慢。当无人机在用户外力作用下旋转飞行的过程中，实时获取无人机的角速度ω，当无人机的角速度ω大于预设第二角速度阈值ω_th时，根据预设的第二衰减因子a₂对获取的角速度ω进行衰减，则衰减后的角速度可以为(ω-a₂*t)，然后，控制无人机按照(ω-a₂*t)的速度旋转飞行。当无人机的角速度ω小于或等于预设第二角速度阈值ω_th时，控制无人机停止旋转。所述第二角速度阈值ω_th可以为3°/s。当无人机的角速度小于或等于第二角速度阈值时，说明无人机遇到障碍物或被用户抓住，或者角速度已经衰减至最低。

具体实施时，当无人机既按照一定的线速度做直线飞行，同时又按照一定的角速度旋转飞行时，角速度的衰减速度可以根据初始线速度的大小和线速度衰减的速度确定，使得当线速度衰减为零时角速度同时衰减为零。例如，根据无人机水平方向线加速度衰减至所述第一加速度阈值的第二时间点对应的无人机的线速度、第一衰减因子和所述角速度增加至峰值的第四时间点对应的无人机的角速度，确定第二衰减因子。假设无人机的始线速度为V₀，第一衰减因子为a₀，则无人机的线速度从初始值V₀衰减到零所用的时间t＝V₀/a₀；假设无人机初始旋转的角速度为ω₀，则第二衰减因子为ω₀/t,在这种情况下，无人机线速度衰减为零时，角速度也衰减为零。

控制无人机在用户外力作用下执行相应的飞行动作，可以实现多人控制同一台无人机，例如，当第一用户将无人机推向第二用户后，当无人机的线速度衰减第一线速度阈值时，无人机悬停。然后，又在第二用户施加的外力作用下执行相应的飞行动作。具体实施时，在无人机飞行过程中，在线速度没有衰减至第一线速度阈值时，如果第二用户对无人机施加外力，无人机将在第二用户施加的外力作用下执行相应的飞行动作。或者，当第一用户将无人机推向第二用户，当无人机速度没有衰减到第一线速度阈值时，即在无人运动过程中，如果第二用户抓住无人机，无人机的速度将变为零，当获取到无人机的速度为零后，将生成控制无人机悬停的指令，使无人机悬停在当前位置；如果第二用户对无人机施加一个垂直与无人机运动方向的外力，无人机在第二用户的外力作用下沿第二用户施加的外力的方向运动，此时将获取到与第二用户施加的外力方向相同的加速度和线速度，然后，将生成控制无人机按照当前线速度飞行的指令。

在本发明的另一实施例中，还可以控制无人机执行模拟回旋镖的飞行动作。在实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息的步骤之前，还包括：设置无人机的飞行模式为回旋镖模式。所述回旋镖模式为无人机在用户外力作用下，由初始位置沿用户外力方向减速飞行，当速度减小至预设阈值时，飞回至所述初始位置的一种飞行模式。所述根据所述实时获取的线速度生成无人机控制指令的步骤，还包括：若所述实时获取的线速度小于或等于预设线速度阈值，且所述无人机的飞行模式为回旋镖模式，则生成控制无人机飞回初始位置的第一指令。具体实施时，在无人机根据按照所述实时获取的线速度飞行的第二指令飞行的过程中，按照预设周期，根据第一衰减因子对实时获取的无人机的线速度进行衰减。然后，对衰减后无人机的线速度进行判断，若衰减后无人机的线速度小于或等于预设线速度阈值，并且，此时无人机的飞行模式为回旋镖模式，则生成控制无人机飞回初始位置的第一指令，所述初始位置为无人机前一次悬停的位置；若衰减后无人机的线速度小于或等于预设线速度阈值，并且，此时无人机的飞行模式非回旋镖模式，则生成控制无人机停止沿当前线速度方向飞行的第三指令；若衰减后无人机的线速度大于预设线速度阈值，则生成控制无人机按照衰减后的线速度飞行的第二指令。若无人机在当前线速度飞行的过程中同时按照一定角速度旋转，则实时获取无人机的角速度之后，当所述角速度大于第二角速度阈值时，按照第三衰减因子对获取的角速度进行衰减，生成控制无人机按照衰减后的角速度飞行的指令；否则，生成控制所述无人机的机头锁定在初始机头方向或当前方向的指令。

例如，当用户对悬停状态的无人机施加一个水平方向的外力的同时，旋转无人机，则无人机在用户水平外力的作用下沿用户外力方向迅速运动，同时按照一定的角速度旋转。当无人机在用户外力作用下飞行的过程中，实时获取无人机的线速度V，当无人机的线速度V大于预设第一线速度阈值V_th时，根据预设的第一衰减因子对获取的线速度进行衰减。以获取的实时线速度为V为例，设第一衰减因子为a₁，则衰减后的线速度可以为(V-a₁*t)，然后，控制无人机按照(V-a₁*t)的速度飞行。当无人机的线速度V小于或等于预设第一线速度阈值V_th时，控制无人机飞回初始位置，即控制无人机沿相反方向飞回前一次悬停的位置。在无人机飞回初始位置的过程中，可以控制无人机匀速飞行，或者按照无人机的水平方向线加速度衰减至第一加速度阈值时无人机的线速度的值作为起始线速度值，以按照第一衰减因子逐渐衰减的线速度，向初始位置飞行。同时，实时获取无人机的角速度ω，当无人机的角速度ω大于预设第二角速度阈值ω_th时，根据预设的第三衰减因子a₃对获取的角速度ω进行衰减，则衰减后的角速度可以为(ω-a₃*t)，然后，控制无人机按照(ω-a₃*t)的速度旋转飞行，直至角速度小于第二角速度阈值。具体实施时，第三衰减因子可以根据无人机水平方向线加速度衰减至所述第一加速度阈值的时间点对应的无人机的线速度、第一衰减因子和所述角速度增加至峰值的时间点对应的无人机的角速度、无人机返回初始位置的线速度确定第三衰减因子。具体实施时，第一衰减因子小于外力撤销时无人机的初始线速度，第二衰减因子小于外力撤销时无人机的初始线加速度。本申请对无人机飞行过程中线速度和角速度的衰减因子的确定方式不做限定。

具体实施时，可以通过设置无人机的飞行模式以控制无人机在用户外力的作用下所执行的飞行动作。例如，当设置无人机的飞行模式为回旋镖模式，则当用户对无人机施加一个较大的外力时，无人机将在用户施加的外力作用减速飞行，直至速度衰减至第一线速度阈值；然后，无人机按照逐渐递增的线速度或匀速飞回初始位置。当设置无人机的飞行模式为漂移模式，则当用户对无人机施加一个较大的外力时，无人机将在用户施加的外力作用减速飞行，直至速度衰减至第一线速度阈值；然后，无人机悬停在当前位置。即，在无人机在用户施加的外力作用下飞行的过程中，根据设置的无人机的飞行模式，实时控制无人机的飞行线速度和角速度，以使得无人机执行与所述外力相应的飞行动作。

在无人机的控制过程中，无人机在用户外力作用下运动，通过实时获取无人机的线加速度、线速度及角速度等运动状态信息，并根据获取的根据运动状态信息，生成无人机的控制指令。

本发明实施例中预设周期和预设的速度阈值、加速度阈值以及时间阈值，可以根据经验，在控制程序中预先设定；也可以通过无人机的操控界面根据用户的控制需求，由用户在控制无人机执行相应的飞行动作之前设定，本发明对各种阈值和周期的设定方式不作限定。

本发明实施例公开的无人机的控制方法，实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息；基于所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令；然后，根据所述至少一条无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作，解决了现有技术中无人机控制技术门槛高，无法广泛适用于普通用户的问题。用户对无人机施加外力后，无人机在外力作用下开始运动，通过本发明公开的控制方法，进一步控制无人机根据当前的运动趋势执行相应的飞行动作，不需要用户掌握复杂的控制技术，降低了无人机的控制难度，使无人机的适用性更强。并且可以实现多人控制同一台无人机，无人机的可操控性更强。

实施例三：

如图3所示，本发明实施例公开了一种无人机的控制装置，包括：

运动状态信息获取模块310，用于实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息；

控制指令生成模块320，用于基于所述运动状态信息获取模块310获取的运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令；

飞行控制模块330，用于根据所述控制指令生成模块320生成的至少一条无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作。

可选的，如图4所示，所述无人机的控制装置还包括：

悬停状态信息获取模块300，用于获取无人机的悬停状态信息；

所述悬停状态信息包括：无人机的初始位置和机头初始方向，其中，无人机的初始位置包括无人机的初始位置、初始高度。通过所述初始水平位置和初始高度可以确定唯一的初始水平位置，所述机头初始方向为无人机悬停时的机头方向。具体实施时，无人机的初始位置可以通过GPS定位系统的坐标表示。

可选的，所述运动状态信息包括：无人机的线加速度和线速度，如图4所示，所述控制指令生成模块320包括：

第一用户外力确定单元3201，用于根据实时获取的线加速度的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力；

第一干扰处理单元3202，用于若所述用户外力为干扰外力，则生成控制无人机飞回初始位置的第一指令；

第一外力响应单元3203，用于若所述用户外力非干扰外力，则根据所述实时获取的线速度生成无人机控制指令。

通过设置线加速度的变化趋势的条件，可以有效去除外力干扰或者加速度测量带来的干扰和误差。

可选的，如图4所示，所述第一外力响应单元3203包括：

第一控制指令生成子单元32031，用于若所述实时获取的线速度大于预设线速度阈值，则生成控制无人机按照所述实时获取的线速度飞行的第二指令；

第二控制指令生成子单元32032，用于若所述实时获取的线速度小于或等于预设线速度阈值，则生成控制无人机停止沿当前线速度方向飞行的第三指令。

可选的，在无人机根据第二控制指令生成子单元32032生成的指令飞行的过程中，所述第一外力响应单元3203还包括：

线速度衰减子单元32033，用于按照预设周期，根据第一衰减因子对所述运动状态信息获取模块310实时获取的无人机的线速度进行衰减；

第三控制指令生成子单元32034，用于生成控制无人机按照衰减后的线速度飞行的第二指令。

可选的，若所述运动状态信息包括：所述无人机的角速度和角加速度，如图4所示，所述控制指令生成模块320还包括：

第二用户外力确定单元3204，用于根据实时获取的角速度或角加速度的变化趋势确定使无人机运动的用户外力是否为干扰外力；

第二干扰处理单元3205，用于若所述用户外力为干扰外力，则生成控制无人机的机头锁定在机头初始方向的第四指令；

第二外力响应单元3206，用于若所述用户外力非干扰外力，则根据所述实时获取的角速度生成无人机控制指令。

通过设置线角速度的变化趋势的条件，可以有效去除外力干扰或者加速度测量带来的干扰和误差。

可选的，如图4所示，所述第二外力响应单元3206包括：

第五控制指令生成子单元32061，用于若所述实时获取的角速度小于或等于预设角速度阈值，则生成控制无人机的机头锁定在当前方向的第五指令；

第六控制指令生成子单元32062，用于若所述实时获取的角速度大于预设角速度阈值，则生成控制无人机按照所述实时获取的角速度旋转的第六指令。

可选的，在无人机按照所述实时获取的角速度旋转的第六指令旋转的过程中，所述第二外力响应单元3206还包括：

角速度衰减子单元32063，用于按照预设周期，根据第二衰减因子对所述运动状态信息获取模块310实时获取的无人机的角速度进行衰减；

第七控制指令生成子单元32064，用于生成控制无人机以衰减后的角速度旋转的第六指令。

本发明实施例中，将所述运动状态信息基于直线运动和旋转运动两种不同方式，分别进行描述。无人机做直线运动时的运动状态信息包括：线加速度、线速度，以及无人机的实时位置；无人机做旋转运动时的运动状态信息包括：角加速度、角速度以及无人机的当前机头方向。当无人机既做直线运动又做旋转运动时，无人机的运动状态信息包括：线加速度、线速度、角加速度和角速度，无人机的实时位置和当前机头方向。具体实施过程中，可以通过第一用户外力确定单元3201、第一干扰处理单元3202和第一外力响应单元3203对获取的直线运动的相关运动信息进行处理，以生成直线运动控制指令；通过第二用户外力确定单元3204、第二干扰处理单元3205和第二外力响应单元3206对获取的旋转运动的相关运动信息进行处理，以生成旋转运动控制指令。

可选的，如图5所示，所述无人机的控制装置还包括：

飞行模式设置模块340，用于设置无人机的飞行模式为回旋镖模式；

所述第一外力响应单元3203还包括：

第四控制指令生成子单元32035，用于若所述实时获取的线速度小于或等于预设线速度阈值，且所述无人机的飞行模式为回旋镖模式，则生成控制无人机飞回初始位置的第一指令。具体实施时，可以通过设置无人机的飞行模式以控制无人机在用户外力的作用下所执行的飞行动作。例如，当设置无人机的飞行模式为回旋镖模式，则当用户对无人机施加一个较大的外力时，无人机将在用户施加的外力作用减速飞行，直至速度衰减至第一线速度阈值；然后，无人机按照逐渐递增的线速度或匀速飞回初始位置。当设置无人机的飞行模式为漂移模式，则当用户对无人机施加一个较大的外力时，无人机将在用户施加的外力作用减速飞行，直至速度衰减至第一线速度阈值；然后，无人机停止沿当前速度方向飞行。即，在无人机在用户施加的外力作用下飞行的过程中，根据设置的无人机的飞行模式，实时控制无人机的飞行线速度和角速度，以使得无人机执行与所述外力相应的飞行动作。

本发明实施例公开的无人机的控制装置，通过实时获取无人机在用户外力作用下运动时的运动状态信息；基于所述运动状态信息，生成至少一条无人机控制指令；然后，根据所述至少一条无人机控制指令，控制所述无人机执行相应的飞行动作，解决了现有技术中无人机控制技术门槛高，无法广泛适用于普通用户的问题。用户对无人机施加外力后，无人机在外力作用下开始运动，通过本发明公开的控制方法，进一步控制无人机根据当前的运动趋势执行相应的飞行动作，不需要用户掌握复杂的控制技术，降低了无人机的控制难度，使无人机的适用性更强。并且可以实现多人控制同一台无人机，无人机的可操控性更强。

本发明的装置实施例与方法相对应，装置实施例中各模块的具体实现方式参见方法是实施例，此处不再赘述。

相应的，本发明还公开了一种无人机，所述无人机设置有至少一种加速度测量组件，如加速度传感器、陀螺仪；至少一个速度测量组件，如GPS定位模块；所述无人机还设置有飞行控制模块和中央处理器和存储器，所述存储器用于存储实施例一和实施例二所述的无人机的控制方法的程序，所述中央处理器包括前速实施例三所述的各模块和单元，用于执行存储器中存储的程序，以执行实施例一和实施例二所述的无人机的控制方法的各步骤。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本领域普通技术人员可以理解，在本申请所提供的实施例中，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，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，不经过创造性劳动想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。