无人机失步处理方法、无人机以及无人机系统与流程

本发明涉及无人机技术，尤其涉及一种无人机失步处理方法、无人机以及无人机系统。

背景技术

随着无人机技术的发展，无人机可以应用在越来越多的领域。在一些应用场景下，无人机的组网方式为多无人机协同组网的方式，例如，在农业无人机领域，由一个控制台控制多台飞机以提高作业效率。

在多无人机协同组网的方式中，如果某台无人机出现失步，则无人机无法获取到基站的定位信息以及无人机的高精度定位信息，从而可能出现无人机偏离预设航线等问题。

技术实现要素：

本发明提供一种无人机失步处理方法、无人机以及无人机系统，用于解决现有技术中无人机在失步之后无法获得高精度定位信息的问题。

本发明第一方面提供一种无人机失步处理方法，所述方法应用于无人机系统，所述无人机系统中包括基站以及至少两个无人机，所述方法包括：

第一无人机在确认所述第一无人机失步后，获取第二无人机所发送的所述基站的定位信息，其中，所述第二无人机为所述无人机系统中除所述第一无人机之外的任意一个无人机，所述基站的定位信息由所述第二无人机以广播形式进行发送；

所述第一无人机根据所述基站的定位信息，确定所述第一无人机的定位信息。

本发明第二方面提供一种第一无人机，所述第一无人机为无人机系统中的无人机，所述无人机系统中包括基站以及至少两个无人机，所述第一无人机包括：

获取模块，用于在确认所述第一无人机失步后，获取第二无人机所发送的所述基站的定位信息，其中，所述第二无人机为所述无人机系统中除所述第一无人机之外的任意一个无人机，所述基站的定位信息由所述第二无人机以广播形式进行发送；

第一确定模块，用于根据所述基站的定位信息，确定所述第一无人机的定位信息。

本发明第三方面提供一种无人机系统，所述无人机系统包括基站，所述无人机系统至少还包括上述第二方面所述的第一无人机以及第二无人机。

本发明所提供的无人机失步处理方法、无人机以及无人机系统，第一无人机通过在失步时从第二无人机所广播的信息中获取基站的定位信息，进而根据所获取的基站的定位信息确定高精度的自身定位信息，从而使得第一无人机在失步时也可以确定出高精度的自身定位信息，进而使得第一无人机可以确定正确的返航线路或航向，从而避免出现由于偏离预设航线而导致与其他无人机发生碰撞等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明提供的无人机失步处理方法对应的系统架构图；

图2为现有技术中无人机确定作业路径的流程示意图；

图3为本发明提供的无人机失步处理方法实施例一的流程示意图；

图4为本发明提供的无人机失步处理方法的子帧发送示意图；

图5为本发明提供的无人机失步处理方法的rtk子帧结构示意图；

图6为本发明提供的无人机失步处理方法实施例二的流程示意图；

图7为本发明提供的无人机失步处理方法实施例三的流程示意图；

图8为本发明提供的第一无人机实施例一的模块结构图；

图9为本发明提供的第一无人机实施例二的模块结构图；

图10为本发明提供的第一无人机实施例三的模块结构图；

图11为本发明提供的第一无人机实施例四的模块结构图；

图12为本发明提供的第一无人机实施例五的模块结构图；

图13为本发明提供的第一无人机实施例六的模块结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

图1为本发明提供的无人机失步处理方法对应的系统架构图，如图1所示，该方法适用于无人机系统，该无人机系统中包括基站、至少一个控制台以及至少两个无人机。其中，基站与每个控制台之间存在双向通信链路，基站可以控制多个控制台。每个控制台分别与多个无人机之间存在双向通信链路，每个控制台分别控制多个无人机。

图2为现有技术中无人机确定作业路径的流程示意图，如图2所示，该流程包括：

s201、基站获取自身的实时动态差分(realtimekinetics，简称rtk)观测值和观测站坐标信息。

s202、基站通过从基站到控制台的无线链路将自身的rtk观测值和观测站坐标信息发送给控制台。

s203、控制台将rtk观测值和观测站坐标信息转发给无人机。

s204、无人机结合从控制台接收到的基站的rtk观测值和观测站坐标信息，以及自身的全球定位系统(globalpositionsystem，简称gps)观测值，计算出高精度的自身定位信息。

s205、无人机根据高精度的自身定位信息，实现高精度的路线规划作业。

在上述过程中，无人机需要根据基站的rtk观测值和观测站坐标信息，自己自身的gps观测值，来确定高精度的自身定位信息，进而实现高精度的路线规划作业。而无人机在工作时可能由于一些特殊原因而出现失步，例如当无人机逐步飞走远离控制台，或者当无人机和控制台之间有遮挡，导致信号太弱的时候，都可能出现失步，即无法和其对应的控制台正常通信。在这种情况下，无人机就无法从控制台获取到基站的rtk观测值和观测站坐标信息，进而无法确定出高精度的自身定位信息。而在图1所示的无人机系统中，基站与多个控制台通信，每个控制台又分别控制多个无人机，即为一种多无人机协同组网的系统，在这种系统中，如果某个无人机出现失步，在其返航以期与其父节点(即控制该无人机的控制台)重新同步的过程中，由于该无人机不能确定出高精度的自身定位信息，因此有可能逐步偏离预设的航线而与其它正在作业的无人机发生碰撞。

本发明基于上述问题，提出一种无人机失步处理方法，在无人机失步时也能获取到基站的rtk观测值和观测站坐标信息，从而保证无人机在失步时也能获取到高精度的自身定位信息。

图3为本发明提供的无人机失步处理方法实施例一的流程示意图，如图3所示，该方法包括：

s301、第一无人机在确认第一无人机失步后，获取第二无人机所发送的所述基站的定位信息。

其中，上述第一无人机为无人机系统中的任意一个无人机，上述第二无人机为无人机系统中除上述第一无人机之外的任意一个无人机。

上述基站的定位信息由第二无人机以广播形式进行发送。

可选地，基站可以通过其所控制的控制台向无人机广播基站的定位信息，进而，获取到基站的定位信息的各无人机可以按照一定的原则向周围广播基站的定位信息，例如，各无人机可以按照一定的周期进行广播。

当第一无人机出现失步后，第一无人机可以通过周围的某个第二无人机所广播的信息来获取基站的定位信息。

s302、第一无人机根据上述基站的定位信息，确定第一无人机的定位信息。

具体地，当第一无人机从其周围的第二无人机所广播的信息中获取到基站的定位信息后，可以结合基站的定位信息以及无人机自身的gps观测值，确定出高精度的无人机自身定位信息。

在此基础上，第一无人机基于高精度的自身定位信息，可以准确地确定自身的返航线路，并按照返航线路返航，以期与其父节点重新同步上，或者准确确定自身的航向，从而保证第一无人机在返航或按航向行驶时不会同周围的其他无人机发生碰撞。进一步地，第一无人机基于高精度的自身定位信息，也可以执行自身的工作任务，从而保证工作任务的正常完成。

本实施例中，第一无人机通过在失步时从第二无人机所广播的信息中获取基站的定位信息，进而根据所获取的基站的定位信息确定高精度的自身定位信息，从而使得第一无人机在失步时也可以确定出高精度的自身定位信息，进而使得第一无人机可以确定正确的返航线路或航向，从而避免出现由于偏离预设航线而导致与其他无人机发生碰撞等问题。

在上述实施例的基础上，本实施例涉及第一无人机从第二无人机广播的信息中获取基站的定位信息的具体方法。

即，在一种可选的实施方式中，上述基站的定位信息具体包括：基站的rtk观测值和观测站坐标信息。

相应地，上述步骤s301具体包括：

第一无人机在确认第一无人机失步后，从第二无人机所发送的rtk子帧中获取基站的rtk观测值和观测站坐标信息。

对于与父节点(即控制一个特定无人机的控制台)正常通信的每个第二无人机，当从父节点接收到基站的rtk观测值和观测站坐标信息后，第二无人机周期性地广播基站的rtk观测值和观测站坐标信息。

可选地，第二无人机通过特定的rtk子帧来发送基站的rtk观测值和观测站坐标信息。具体地，该rtk子帧由第二无人机在预设位置上周期性地进行发送，该预设位置由第二无人机在无人机系统中的位置确定。以下结合图示进行说明。

图4为本发明提供的无人机失步处理方法的子帧发送示意图，如图4所示，无人机1和无人机2都为无人机系统中的无人机，对应于本实施例，无人机1和无人机2都可以看作第二无人机。以无人机1为例，在其每发送的t个子帧中，t-1个子帧用于同控制台进行通信，剩余的1个子帧用于广播基站的rtk观测值和观测站坐标信息。其中，t满足如下公式(1)：

t≥n*m(1)

其中，n是无人机系统中支持的控制台的最大个数，m是每个控制台支持的无人机的最大个数。

t满足如上公式之后，能够保证t个子帧内能够支持无人机系统中所有的无人机的rtk子帧的发送而不会发生冲突。

进一步地，参照图4，无人机1和无人机2发送rtk子帧的位置不同，每个无人机发送rtk子帧的位置由该无人机在无人机系统中的位置确定，以避免不同的无人机发送rtk子帧时发生相互冲突。具体地，假设某个无人机对应的控制台(即父节点)对无人机系统中的第n个控制台，该无人机为该控制台下的第k个无人机，则无人机发送rtk子帧的位置l可以通过如下公式(2)计算：

l＝n*m+k(2)

即该无人机在发送的t个子帧中的第l个子帧上发送rtk子帧。

其中，上述m是每个gs最多能够支持的无人机的个数，n、k、l为大于0的整数。

具体地，每个无人机由于其顺序不同，则根据上述公式计算出的l不同，从而保证在每t个子帧中不同无人机发送rtk子帧的位置不同，避免了不同无人机发送rtk子帧时产生冲突。

进一步地，图5为本发明提供的无人机失步处理方法的rtk子帧结构示意图，如图5所示，rtk子帧包含导频信号以及数据符号两部分，其中，在rtk子帧中加入导频符号能够保证失步之后的无人机能够同步上该rtk子帧。rtk子帧的数据符号部分用于承载基站的rtk观测值和观测站坐标信息。

在上述实施例的基础上，本实施例涉及第一无人机从rtk子帧中获取基站的rtk观测值和观测站坐标信息的方法。即，图6为本发明提供的无人机失步处理方法实施例二的流程示意图，如图6所示，第一无人机从rtk子帧中获取基站的rtk观测值和观测站坐标信息的具体过程为：

s601、第一无人机从上述第二无人机所广播的子帧中搜索上述rtk子帧。

s602、第一无人机从搜索出的上述rtk子帧中解调上述rtk观测值以及观测站坐标信息。

具体地，参照前述图3，无人机在每发送的t个子帧中使用1个子帧来广播rtk子帧。当第一无人机失步之后，第一无人机主动从周围的无人机所广播的信息中搜索rtk子帧。当搜索出rtk之后，第一无人机按照rtk子帧的结构从rtk子帧中解调出rtk观测值和观测站坐标信息。

在一种可选的实施方式中，上述步骤s601中第一无人机在从第二无人机广播的子帧中搜索rtk子帧时，可以按照预设条件进行循环搜索，并且，第一无人机还可以通过搜索第一无人机对应的控制台的导频信号来与控制台进行同步。

具体地，图7为本发明提供的无人机失步处理方法实施例三的流程示意图，如图7所示，上述步骤s601的具体执行过程为：

s701、第一无人机从第二无人机所广播的子帧中搜索上述rtk子帧。

s702、如果第一无人机未从第二无人机所广播的子帧中搜索出rtk子帧，则循环执行s701，直至搜索的子帧数量达到预设数量。

如果在某次循环时第一无人机搜索到rtk子帧，则按照前述实施例的方法获取基站的rtk观测值和观测站坐标信息，进而根据这些信息确定高精度的自身定位信息，进而根据高精度的自身定位信息确定返航线路或航向。

其中，第一无人机循环搜索rtk子帧的预设数量大于上述公式(1)中的t，即保证第一无人机在搜索的时间内能够碰到第二无人机的至少一个rtk子帧。

s703、如果第一无人机在搜索的子帧数量达到上述预设数量之后未搜索到rtk子帧，则第一无人机搜索第一无人机对应的控制台的导频信号。

s704、如果第一无人机未搜索到控制台的导频信号，则循环执行s703，直至搜索的子帧数量达到预设值。

如果在某次循环时第一无人机搜索到控制台的导频信号，则第一无人机可以根据导频信号与控制台同步，进而从控制台获取控制信息，以调整自己的姿态/作业点等，以使得无人机恢复正常状态。

而如果第一无人机在搜索的子帧数量达到预设值后未搜索到导频信号，则继续执行s701。

另一实施例中，在上述步骤s302之后，无人机根据基站的定位信息确定返航线路时，可以通过以下过程确定：

第一无人机根据上述定位信息，以及无人机系统中除第一无人机之外的无人机的作业路径信息，确定第一无人机的返航线路，以使得第一无人机的返航线路与其他无人机的作业路径不相交。尤其地，保证第一无人机的返航线路和其他无人机的作业路径不重合；或者，保证第一无人机在返航过程中经过某个无人机的作业线路时不与该作业线路上的无人机相撞。

具体地，第一无人机需要预先获取到其他无人机的作业路径信息。

在一种可选的方式中，第一无人机在于控制台建立通信连接时，可以接收控制台发送的至少一个第三无人机的作业路径信息，其中，第三无人机为除第一无人机外与控制台建立通信连接的无人机。具体地，无人机系统中各无人机的路径预先已经进行了规划，并通过广播的形式告知各控制台，因此，当第一无人机与控制台建立通信连接后，控制会将已经获取到的其他无人机的作业路径发送给第一无人机。

在另一种可选的方式中，第一无人机还可以接收控制台发送的无人机系统中除第一无人机外的无人机所周期性广播的作业路径信息。

具体地，无人机系统中的无人机会周期性地广播自己的作业路径。在第一无人机与控制台建立连接之后，如果控制台接收到某个无人机广播的作业路径，并确定该无人机的作业路径发生变化，则控制台会将该无人机的新的作业路径发送给第一无人机，当第一无人机需要确定返航线路或航向时，根据新的作业路径来确定，可以进一步避免第一无人机与其他无人机发生碰撞。

图8为本发明提供的第一无人机实施例一的模块结构图，该第一无人机为无人机系统中的无人机，该无人机系统中包括基站以及至少两个无人机，如图8所示，该无人机包括：

获取模块801，用于在确认所述第一无人机失步后，获取第二无人机所发送的所述基站的定位信息，其中，所述第二无人机为所述无人机系统中除所述第一无人机之外的任意一个无人机，所述基站的定位信息由所述第二无人机以广播形式进行发送。

第一确定模块802，用于根据所述基站的定位信息，确定所述第一无人机的定位信息。

该无人机用于实现前述的方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图9为本发明提供的第一无人机实施例二的模块结构图，如图9所示，所述基站的定位信息包括所述基站的实时动态差分rtk观测值和观测站坐标信息，获取模块801包括：

获取单元8011，用于在确认所述第一无人机失步后，从所述第二无人机所发送的rtk子帧中获取所述基站的rtk观测值和观测站坐标信息。

另一实施例中，所述rtk子帧中包括导频信号，以及，所述rtk观测值和观测站坐标信息。

另一实施例中，所述rtk子帧由所述第二无人机在预设位置上周期性进行发送，所述预设位置由所述第二无人机在所述无人机系统中的位置确定。

另一实施例中，所述获取单元具体用于：

从所述第二无人机所广播的子帧中搜索所述rtk子帧；以及，

从搜索出的所述rtk子帧中解调所述rtk观测值和观测站坐标信息。

另一实施例中，所述获取单元具体还用于：

a、第一无人机从所述第二无人机所广播的子帧中搜索所述rtk子帧；

b、若所述第一无人机未从所述第二无人机所广播的子帧中搜索出所述rtk子帧，则循环执行a，直至所述第一无人机搜索的子帧数量达到预设数量。

图10为本发明提供的第一无人机实施例三的模块结构图，如图10所示，还包括：

搜索模块803，用于在所述第一无人机搜索的子帧数量达到所述预设数量之后未搜索到所述rtk子帧时，搜索所述第一无人机对应的所述控制台的导频信号。

图11为本发明提供的第一无人机实施例四的模块结构图，如图11所示，还包括：

第二确定模块804，用于根据所述定位信息，确定所述第一无人机的返航线路。

另一实施例中，第二确定模块804具体用于：

根据所述定位信息，以及所述无人机系统中除所述第一无人机之外的无人机的作业路径信息，确定所述第一无人机的返航线路，以使得所述第一无人机的返航线路与所述作业路径不相交。尤其地，保证第一无人机的返航线路和其他无人机的作业路径不重合；或者，保证第一无人机在返航过程中经过某个无人机的作业线路时不与该作业线路上的无人机相撞。

图12为本发明提供的第一无人机实施例五的模块结构图，如图12所示，所述无人机系统还包括：至少一个控制台；所述第一无人机还包括：

连接模块805，用于与所述控制台建立通信连接.

第一接收模块806，用于接收所述控制台发送的至少一个第三无人机的作业路径信息，所述第三无人机为除所述第一无人机外与所述控制台建立通信连接的无人机。

图13为本发明提供的第一无人机实施例六的模块结构图，如图13所示，还包括：

第二接收模块807，用于接收控制台发送的所述无人机系统中除所述第一无人机外的无人机所周期性广播的作业路径信息。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。