一种无人机的高精度跟随方法及其系统与流程

本发明涉及无人机控制技术领域，尤其涉及一种无人机的高精度跟随方法及其系统。

背景技术：

市面上现有的无人机大多采用遥控器为操作终端或采用手机、iPad等移动设备作为操作终端。

但无论采用上述哪一种操作终端，都无法为操作者很好的展现航拍的效果，不能带来新的操作体验。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种无人机的高精度跟随方法及其系统，旨在引入VR眼镜实现对无人机的高精度追随，同时能以第一视角沉浸式的体验航拍画面。

为实现上述目的，本发明提出一种无人机的高精度跟随方法，应用于无人机的高精度跟随系统，其特征在于，所述无人机的高精度跟随系统包括无人机与VR眼镜；所述方法包括以下步骤：

所述VR眼镜向所述无人机发送初始位置信息，所述初始位置信息中包括初始经纬度和初始海拔高度；

所述无人机获取自身的起始位置信息并计算所述起始位置信息与所述VR眼镜的初始位置信息的相对位置关系；其中，所述起始位置信息包括起始经纬度和起始海拔高度；所述相对位置关系包括经纬度差值与海拔高度差值；

所述VR眼镜实时向所述无人机发送当前位置信息，所述当前位置信息中包括当前经纬度和当前海拔高度；

所述无人机计算目标位置信息并到达所述目标位置信息对应的位置；其中，所述目标位置信息与所述当前位置信息满足所述相对位置关系，从而使所述无人机在飞行过程能与所述VR眼镜保持所述相对位置关系。

可选地，所述VR眼镜实时向所述无人机发送当前位置信息包括：

所述VR眼镜每秒向所述无人机发送8至10次当前位置信息。

可选地，计算所述无人机的起始位置信息与所述VR眼镜的初始位置信息的相对位置关系包括：

将所述初始经纬度和初始海拔高度转换为三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的第一数值；

将所述起始经纬度和起始海拔高度转换为三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的第二数值；

计算所述x轴对应的第二数值与第一数值之差，记作水平距离差；计算所述y轴对应的第二数值与第一数值之差，记作垂直距离差；所述经纬度差值包括所述水平距离差与垂直距离差；计算所述z轴对应的第二数值与第一数值之差，记作所述海拔高度差值。

可选地，所述目标位置信息的计算包括：

将所述当前经纬度和当前海拔高度转换为三维坐标，三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的第三数值；

将所述x轴对应的第三数值与所述水平距离差之和作为x轴对应的第四数值；将所述y轴对应的第三数值与所述垂直距离差之和作为y轴对应的第四数值；将所述z轴对应的第三数值与所述海拔高度差值之和作为z轴对应的第四数值；

将由所述x轴对应的第四数值、y轴对应的第四数值和z轴对应的第四数值组成的三维坐标转换为目标经纬度和目标海拔高度；所述目标位置信息包括所述目标经纬度和目标海拔高度。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无人机的高精度跟随系统，其特征在于，包括VR眼镜及无人机；所述无人机包括：

接收模块，用于接收所述VR眼镜实时发出的初始位置信息，所述初始位置信息中包括初始经纬度和初始海拔高度；

位置传感模块，用于获取所述无人机的起始位置信息，所述起始位置信息包括起始经纬度和起始海拔高度；

相对位置计算模块，用于计算所述起始位置信息与所述VR眼镜的初始位置信息的相对位置关系；所述相对位置关系包括经纬度差值与海拔高度差值；

所述接收模块还用于接收所述VR眼镜发出的当前位置信息，所述当前位置信息中包括当前经纬度和当前海拔高度；

目标位置控制模块，用于计算目标位置信息并使所述无人机到达所述目标位置信息对应的位置；其中，所述目标位置信息与所述当前位置信息满足所述相对位置关系，从而使所述无人机在飞行过程能与所述VR眼镜保持所述相对位置关系。

可选地，所述相对位置计算模块用于：

将所述初始经纬度和初始海拔高度转换为三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的第一数值；

将所述起始经纬度和起始海拔高度转换为三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的第二数值；

计算所述x轴对应的第二数值与第一数值之差，记作水平距离差；计算所述y轴对应的第二数值与第一数值之差，记作垂直距离差；所述经纬度差值包括所述水平距离差与垂直距离差；计算所述z轴对应的第二数值与第一数值之差，记作所述海拔高度差值。

可选地，所述目标位置控制模块用于：

将所述当前经纬度和当前海拔高度转换为三维坐标，三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的第三数值；

将所述x轴对应的第三数值与所述水平距离差之和作为x轴对应的第四数值；将所述y轴对应的第三数值与所述垂直距离差之和作为y轴对应的第四数值；将所述z轴对应的第三数值与所述海拔高度差值之和作为z轴对应的第四数值；

将由所述x轴对应的第四数值、y轴对应的第四数值和z轴对应的第四数值组成的三维坐标转换为目标经纬度和目标海拔高度；所述目标位置信息包括所述目标经纬度和目标海拔高度。

可选地，所述VR眼镜包括：

GPS模块，用于获取所述VR眼镜的初始位置信息及当前位置信息；其中，所述初始位置信息中包括初始经纬度和初始海拔高度；所述当前位置信息中包括当前经纬度和当前海拔高度；

发送模块，用于向所述无人机发送所述初始位置信息及当前位置信息。

可选地，所述发送模块，用于每秒向所述无人机发送8至10次当前位置信息。

可选地，所述VR眼镜还包括气压高度计，用于测量VR眼镜的初始海拔高度与当前海拔高度。

本发明提出的无人机的高精度跟随方法及移动终端，引入VR眼镜实现对无人机的高精度追随，同时能以第一视角沉浸式的体验航拍画面。

附图说明

图1为本发明实施例的无人机的高精度跟随方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的无人机的高精度跟随系统的结构示意图；

图3为本发明实施例的无人机的结构示意图；

图4为本发明实施例的VR眼镜的结构示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

如图1所示，本发明提供一种无人机的高精度跟随方法，应用于无人机的高精度跟随系统，无人机的高精度跟随系统如图2所示包括无人机与VR眼镜；方法包括以下步骤：

S11、VR眼镜向无人机发送初始位置信息；

上述初始位置信息中包括初始经纬度和初始海拔高度；该初始位置信息的初始经纬度例如从内置在VR眼镜中的GPS模块获取，初始海拔高度通过设置在VR眼镜上的气压高度计测量获得，当然，该气压高度计可以直接集成在GPS模块中；

S12、无人机获取自身的起始位置信息并计算起始位置信息与VR眼镜的初始位置信息的相对位置关系；

其中，起始位置信息包括起始经纬度和起始海拔高度；相对位置关系包括经纬度差值与海拔高度差值；

S13、VR眼镜实时向无人机发送当前位置信息；

上述当前位置信息中包括当前经纬度和当前海拔高度，该当前位置信息例如从内置在VR眼镜中的GPS模块获取，当前海拔高度通过设置在VR眼镜上的气压高度计测量获得，当然，该气压高度计可以直接集成在GPS模块中；在具体实施时，VR眼镜可以每秒向无人机发送8至10次当前位置信息，例如是9次；

S14、无人机计算目标位置信息并到达目标位置信息对应的位置；

其中，目标位置信息与当前位置信息满足相对位置关系，从而使所述无人机在飞行过程能与所述VR眼镜保持所述相对位置关系。如此，能使无人机的移动在与VR眼镜的相对位置不变的情况下能完全复制VR眼镜的移动过程，即当VR眼镜往东移动1米时，无人机也往东移动1米，在具体实施时，若水平方向的定位精度范围为±1米，则无人机向东飞行0至2米都是满足水平方向上的定位精度需求的；VR眼镜海拔高度往上升高1米时，无人机也往上移动飞行1米，在具体实施时，若垂直方向的定位精度范围为±0.2米，则无人机向上飞行0.8至1.2米都是满足垂直方向上的定位精度需求的；VR眼镜位置不变时，无人机位置也不变。

需要说明的是，在步骤S12中计算起始位置信息与VR眼镜的初始位置信息的相对位置关系可以包括以下步骤：

将所述初始经纬度和初始海拔高度转换为三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的三个第一数值；

将所述起始经纬度和起始海拔高度转换为三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的三个第二数值；

计算所述x轴对应的第二数值与第一数值之差，记作水平距离差；计算所述y轴对应的第二数值与第一数值之差，记作垂直距离差；所述经纬度差值包括所述水平距离差与垂直距离差；计算所述z轴对应的第二数值与第一数值之差，记作所述海拔高度差值。也就是说：

水平距离差＝x轴对应的第二数值-x轴对应的第一数值；

垂直距离差＝y轴对应的第二数值-y轴对应的第一数值；

海拔高度差值＝z轴对应的第二数值-z轴对应的第一数值。

在步骤S14中，目标位置信息的计算包括：

将所述当前经纬度和当前海拔高度转换为三维坐标，三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的第三数值；

将所述x轴对应的第三数值与所述水平距离差之和作为x轴对应的第四数值；将所述y轴对应的第三数值与所述垂直距离差之和作为y轴对应的第四数值；将所述z轴对应的第三数值与所述海拔高度差值之和作为z轴对应的第四数值；也就是说：

x轴对应的第四数值＝x轴对应的第三数值+水平距离差；

y轴对应的第四数值＝y轴对应的第三数值+垂直距离差；

z轴对应的第四数值＝z轴对应的第三数值+海拔高度差值；

将由所述x轴对应的第四数值、y轴对应的第四数值和z轴对应的第四数值组成的三维坐标转换为目标经纬度和目标海拔高度；所述目标位置信息包括所述目标经纬度和目标海拔高度。

如图2所示，本发明还提供一种无人机的高精度跟随系统，包括VR眼镜10及无人机20。

如图3所示，该无人机20包括：

接收模块21，用于接收所述VR眼镜实时发出的初始位置信息，所述初始位置信息中包括初始经纬度和初始海拔高度；

位置传感模块22，用于获取所述无人机的起始位置信息，所述起始位置信息包括起始经纬度和起始海拔高度；

相对位置计算模块23，用于计算所述起始位置信息与所述VR眼镜的初始位置信息的相对位置关系；所述相对位置关系包括经纬度差值与海拔高度差值；

所述接收模块21还用于接收所述VR眼镜发出的当前位置信息，所述当前位置信息中包括当前经纬度和当前海拔高度；

目标位置控制模块24，用于计算目标位置信息并使所述无人机到达所述目标位置信息对应的位置；其中，所述目标位置信息与所述当前位置信息满足所述相对位置关系，从而使所述无人机在飞行过程能与所述VR眼镜保持所述相对位置关系。如此，能使无人机的移动在与VR眼镜的相对位置不变的情况下能完全复制VR眼镜的移动过程，即当VR眼镜往东移动1米时，无人机也往东移动1米；VR眼镜海拔高度往上升高1米时，无人机也往上移动飞行1米；VR眼镜位置不变时，无人机位置也不变。

在本发明的一个实施例中，上述相对位置计算模块23具体用于：

将所述初始经纬度和初始海拔高度转换为三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的第一数值；

将所述起始经纬度和起始海拔高度转换为三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的第二数值；

计算所述x轴对应的第二数值与第一数值之差，记作水平距离差；计算所述y轴对应的第二数值与第一数值之差，记作垂直距离差；所述经纬度差值包括所述水平距离差与垂直距离差；计算所述z轴对应的第二数值与第一数值之差，记作所述海拔高度差值。也就是说：

水平距离差＝x轴对应的第二数值-x轴对应的第一数值；

垂直距离差＝y轴对应的第二数值-y轴对应的第一数值；

海拔高度差值＝z轴对应的第二数值-z轴对应的第一数值。

目标位置控制模块24在进行目标位置信息的计算时，具体用于：

将所述当前经纬度和当前海拔高度转换为三维坐标，三维坐标，获取x轴、y轴和z轴对应的第三数值；

将所述x轴对应的第三数值与所述水平距离差之和作为x轴对应的第四数值；将所述y轴对应的第三数值与所述垂直距离差之和作为y轴对应的第四数值；将所述z轴对应的第三数值与所述海拔高度差值之和作为z轴对应的第四数值；也就是说：

x轴对应的第四数值＝x轴对应的第三数值+水平距离差；

y轴对应的第四数值＝y轴对应的第三数值+垂直距离差；

z轴对应的第四数值＝z轴对应的第三数值+海拔高度差值；

将由所述x轴对应的第四数值、y轴对应的第四数值和z轴对应的第四数值组成的三维坐标转换为目标经纬度和目标海拔高度；所述目标位置信息包括所述目标经纬度和目标海拔高度。

如图4所示，VR眼镜10包括：

GPS模块11，用于获取所述VR眼镜的初始位置信息及当前位置信息；其中，所述初始位置信息中包括初始经纬度和初始海拔高度；所述当前位置信息中包括当前经纬度和当前海拔高度；

发送模块12，用于实时向所述无人机发送所述初始位置信息及当前位置信息。

在本实施例中，该发送模块12可以用于每秒向所述无人机发送8至10次当前位置信息，例如是8次、9次或10次。

此外，VR眼镜10还包括气压高度计，用于测量VR眼镜的初始海拔高度与当前海拔高度；上述气压高度计可以集成在GPS模块中。

本发明提出的无人机的高精度跟随方法其系统，结构简单，通过内置于VR眼镜内的GPS模块实现精准的三模定位，从而为无人机的精准跟随提供前提条件，从而使用户能以第一视角沉浸式的体验航拍画面，为无人机航拍提供了全新的操作方式，带来全新操作体验。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。