本发明涉及无人机领域，具体涉及一种无人机的控制方法及控制系统。
背景技术：
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。
无人机起飞方式一般是将无人机平放于地面，启动无人机后让无人机自行起飞上升，其中存在一个问题就是当飞行出现使用发现不到的内部问题时，无人机起飞可能会出现异常的情况，在人群较密集的地域极易对旁观者造成人身伤害。
以及，当前市面存在的无人机在飞行前必须进行的步骤：开机、开遥控或app、对码、校准、起飞灯一系列步骤，无论是延时飞行还是普通消费者在使用时都要等待很长时间，不利于用户体验。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种无人机的控制方法及控制系统，解决现有无人机操作繁琐，不利于用户体验的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种无人机的控制方法，所述控制方法的步骤包括：获取无人机的高度位置信息，并设置一参考位置；获取无人机的状态信息，并在判断无人机处于抛飞状态时启动无人机；控制无人机悬停在参考位置。
其中，较佳方案是，所述控制方法的步骤还包括：进入抛飞模式；控制无人机的飞行翼电机怠速运转；待无人机处于抛飞状态时，控制无人机的飞行翼电机高速运转，实现无人机的启动。
其中，较佳方案是，所述获取无人机的高度位置信息的步骤包括：根据气压数据和光流传感数据获取无人机当前的高度位置信息；或者，根据加速度传感数据或/和气压数据获取无人机高度位置信息的变化，判断无人机是否处于静止状态，若是，根据当前高度位置信息设置一参考位置。
其中，较佳方案是，所述设置参考位置的步骤包括：当无人机处于静止状态时,记录无人机当前的高度h0；以及，清除光流位置积分，将坐标位置x0和y0均设置为0；将上述高度h0，坐标位置x0和y0设为参考位置。
其中，较佳方案是，所述获取无人机的状态信息并判断无人机处于抛飞状态的步骤包括：根据加速度传感数据和陀螺仪数据获取无人机的垂直方向加速度；当垂直方向加速度小于预设数值时，开始计时，并达到预设时间阈值时启动无人机；并控制无人机悬停在参考位置。
其中，较佳方案是，所述控制方法的步骤还包括：根据陀螺仪数据、气压数据和光流传感数据，调整无人机的飞行姿态。
其中，较佳方案是，所述控制方法的步骤还包括：当无人机悬停在参考位置后，持续检测控制信号的接入情况；当接入控制信号后，无人机通过控制信号控制。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种无人机的控制系统，所述控制系统包括：高度位置信息处理模块，获取无人机的高度位置信息，并设置一参考位置；状态信息处理模块，获取无人机的状态信息，并在判断无人机处于抛飞状态时启动无人机；抛飞处理模块，控制无人机悬停在参考位置。
其中，较佳方案是：所述控制系统还包括预启动控制模块，所述预启动控制模块控制无人机的飞行翼电机怠速运转，并等待无人机抛飞。
其中，较佳方案是：所述控制系统还包括设置在无人机上数据处理模块，以及均与数据处理模块连接的气压传感器、光流传感器、加速度传感器和陀螺仪传感器，所述数据处理模块获取气压数据、光流传感数据、加速度传感数据和陀螺仪数据；其中，所述高度位置信息处理模块根据气压数据和光流传感数据获取无人机的高度位置信息，或者所述高度位置信息处理模块根据气压数据和加速度传感数据获取无人机高度位置信息的变化；所述状态信息处理模块根据加速度传感数据和陀螺仪数据获取无人机的状态信息。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种无人机的控制方法及控制系统，通过抛飞实现无人机的定点起飞，简化开启步骤，避免无人机上升过程中出现乱飞伤人的情况，以及提高用户体验；同时，抛飞对于用户更具吸引力，特别是小孩子，激发小孩子的肢体行动能力。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明无人机的控制方法的流程示意图；
图2是本发明飞行翼电机控制方法的流程示意图；
图3是本发明设置参考位置的流程示意图；
图4是本发明获取无人机的状态信息并判断无人机处于抛飞状态的流程示意图；
图5是本发明基于控制信号接入的控制方法的流程示意图；
图6是本发明无人机的控制系统的结构框图；
图7是本发明预启动控制模块的结构框图；
图8是本发明数据处理模块的结构框图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种无人机的控制方法的优选实施例。
一种无人机的控制方法，所述控制方法的步骤包括：
步骤s11、获取无人机的高度位置信息，并设置一参考位置；
步骤s12、获取无人机的状态信息，并在判断无人机处于抛飞状态时启动无人机；
步骤s13、控制无人机悬停在参考位置。
在步骤s11中，所述获取无人机的高度位置信息的步骤包括：根据气压数据和光流传感数据获取无人机当前的高度位置信息；或者，根据加速度传感数据或/和气压数据获取无人机高度位置信息的变化，判断无人机是否处于静止状态，若是，根据当前高度位置信息设置一参考位置。
具体地，可通过气压传感器等测量气压的设备获取无人机的气压数据，以及，通过光流传感器获取无人机的光流传感数据；即通过气压传感器获取粗略信息，并悬停高度粗略控制，以及通过光流传感器获取精确的水平信息，并悬停水平位置精确确定，从而高精度的获得高度位置信息。
其中，关于光流传感器，通过光流法检测运动物体的基本原理是：给图像中的每一个像素点赋予一个速度矢量，这就形成了一个图像运动场，在运动的一个特定时刻，图像上的点与三维物体上的点一一对应，这种对应关系可由投影关系得到，根据各个像素点的速度矢量特征，可以对图像进行动态分析。如果图像中没有运动物体，则光流矢量在整个图像区域是连续变化的。当图像中有运动物体时，目标和图像背景存在相对运动，运动物体所形成的速度矢量必然和邻域背景速度矢量不同，从而检测出运动物体及位置。
在步骤s12中，无人机的状态信息包括静止、匀速、加速度等相关因素，通过状态信息可至无人机是否处于抛飞状态，及抛飞状态为加速度运动，受重力影响的上抛或静止下落运动，甚至是下抛运动，若是侧抛，仅考虑垂直方向上的运动路径及受力情况。
其中，当上抛时，无人机受到重力及向下的阻力影响，此时受力大于重力1g，直至最上端时，仅受重力影响，此时受力等于重力1g，然后进行自由落体运动，无人机受到重力及向上的阻力影响，此时受力小于重力1g。
而静止下落运动和下抛运动，无人机均受到重力及向上的阻力影响，此时受力小于重力1g。
关于根据气压数据和光流传感数据获取无人机当前的高度位置信息，优选算法是：当前高度h1＝44331*(1-(p0/101325^0.1903))，其中，p0为读取的气压传感器的气压值，因此当前位置(x,y)＝∑(δx,δy)，其中，δx,δy为光流输出的x轴和y轴速度。
关于根据加速度传感数据或/和气压数据获取无人机高度位置信息的变化，判断无人机是否处于静止状态，优选算法是，静止时，加速度传感数据的加速度输出值满足条件：(x^2+y^2+z^2)≈1g^2；以及，上升时，加速度传感数据的加速度输出值满足条件：(x^2+y^2+z^2)>1g^2；下降时，加速度传感数据的加速度输出值满足条件：(x^2+y^2+z^2)<1g^2；以及，通过加速度传感数据的加速度输出值获取高度变化的方式是：δh＝(vz-1g)*δt^2，其中，vz为垂直方向加速度值，δt为加速度值的采样时间间隔。
进一步地，可根据气压数据先获取一大概高度位置，获取无人机高度位置信息。在通过气压数据的变化获取高度位置的粗变化。
在本实施例中，并参考图2，所述控制方法的步骤还包括：
步骤s21、进入抛飞模式；
步骤s22、控制无人机的飞行翼电机怠速运转；
步骤s23、待无人机处于抛飞状态时，控制无人机的飞行翼电机高速运转，实现无人机的启动。
在步骤s21中，无人机在开机时自动进入抛飞模式，或者设有一抛飞模式开启按钮或相关控制按钮及对应的点击方法，点击或正确点击进入抛飞模式，或者通过遥控器或移动终端的控制，进入抛飞模式；或者，通过相关设置，可实现开机自动进入抛飞模式或不进入抛飞模式。
在步骤s22和步骤s23中，无人机通过飞行翼电机控制飞行翼转动，实现无人机的飞行，在进入抛飞模式后，控制无人机的飞行翼电机怠速运转，即慢速转动，可减小突然起飞的电流冲击；待无人机处于抛飞状态时，或者是待无人机处于抛飞状态后并回到参考位置时控制无人机的飞行翼电机高速运转，实现控制无人机悬停在参考位置。
具体地，控制无人机的飞行翼电机怠速运转，是以无人机的10％左右的输出功率控制的，此时飞行翼电机的转速约为100-200rpm；其中，上述10％是指一优选数值，但是其范围可以5-50％，能够使飞行翼电机实现怠速运转均属于本发明的保护范围。同时，飞行翼电机高速运转一般是以无人机80-100％的输出功率控制的，此时飞行翼电机的转速约为8000-15000rpm。
或者，也可设置一飞行功率，即可使无人机飞行的控制功率，若飞行翼电机怠速运转，则输出的控制功率低于飞行功率，反之高于飞行功率。
如图3所示，本发明提供一种设置参考位置的较佳实施例。
所述设置参考位置的步骤包括：
步骤s31、当无人机处于静止状态时,记录无人机当前的高度h0；
步骤s33、以及，清除光流位置积分，将坐标位置x0和y0均设置为0；
步骤s33、将上述高度h0，坐标位置x0和y0设为参考位置。
具体地，可以利用加速度传感器和气压传感器结合来检测飞机是否处于静止状态，并在无人机处于静止状态时,通过气压传感器记录无人机当前的高度h0。同理，通过光流传感器获取无人机的水平位置，并通过坐标位置x0和y0作为参考。
如图4所示，本发明提供一种获取无人机的状态信息并判断无人机处于抛飞状态的较佳实施例。
所述获取无人机的状态信息并判断无人机处于抛飞状态的步骤包括：
步骤s41、根据加速度传感数据和陀螺仪数据获取无人机的垂直方向加速度；
步骤s42、当垂直方向加速度小于预设数值时，开始计时，并达到预设时间阈值时启动无人机；
步骤s43、并控制无人机悬停在参考位置。
具体地，正如上文所述，当上抛时，无人机受到重力及向下的阻力影响，此时受力大于重力1g，直至最上端时，仅受重力影响，此时受力等于重力1g，然后进行自由落体运动，无人机受到重力及向上的阻力影响，此时受力小于重力1。因此，在检测到无人机的垂直方向加速度小于预设数值时，预设数值优选小于1g的加速度值，即表明无人机处于自由落体运动状态，开始计时，预设时间阈值是通过多次试验得出的下降到参考位置的最佳时间，即计时达到预设时间阈值时，可判断无人机处于参考位置上。
其中，若“抛飞”不上“上抛”，而是如上述的静止下落运动或下抛运动，可根据无人机受力情况，获取对应状态，并不需要经过计时过程，直接启动无人机。
在步骤s41中，关于根据加速度传感数据和陀螺仪数据获取无人机的垂直方向加速度的方式是：通过四元数融合陀螺仪数据和加速度传感数据，从中提取垂直方向的加速度值：vz＝q0q0-q1q1-q2q2+q3q3；其中，q表示加速度传感数据，q表示陀螺仪数据。
在本实施例中，所述控制方法的步骤还包括：根据陀螺仪数据、气压数据和光流传感数据，调整无人机的飞行姿态。
具体地，通过该陀螺仪对飞行姿态感知，通过气压传感器实现悬停高度粗略控制，通过光流传感器对悬停水平位置精确确定，也可通过gps模块对水平位置高度粗略定位，以及通过控制电路，整合所有数据，自动保持飞机的正常飞行姿态。
其中，关于根据陀螺仪数据、气压数据和光流传感数据，调整无人机的飞行姿态的方式是：通过pid闭环控制：输出值ss＝kp*p+ki*i+kd*d，其中，kp,ki,kd为控制参数，p为期望值与测量值的误差，i为误差的积分，d为当前误差与上次误差的差值。
如图5所示，本发明提供一种控制方法的较佳实施例。
所述控制方法的步骤还包括：
步骤s51、当无人机悬停在参考位置后，持续检测控制信号的接入情况；
步骤s52、当接入控制信号后，无人机通过控制信号控制。
解决现有无人机开机、开遥控或app、对码、校准、起飞灯一系列步骤，无论是延时飞行还是普通消费者在使用时都要等待很长时间的问题，以及，通过本发明独特的“抛飞”方案，使用者可以先让无人机飞起，再进行对码连接，提高用户体验，便于操作。
其中，在步骤s51中，控制信号可通过遥控、或移动终端发出，并被无人机所接收。优选地，移动终端包括安装有对应控制程序的手机、平板甚至穿戴式设备。
如图6、图7和图8所示，本发明提供一种无人机的控制系统的优选实施例。
一种无人机的控制系统100，所述控制系统100包括高度位置信息处理模块110、状态信息处理模块120和抛飞处理模块130，以及还包括一主控单元，所述主控单元分别与高度位置信息处理模块110、状态信息处理模块120和抛飞处理模块130连接，当然，主控单元可以为一处理芯片，高度位置信息处理模块110、状态信息处理模块120和抛飞处理模块130可以包括处理芯片内的处理功能模块，也可以包括外围的检测设备或检测元器件。
所述高度位置信息处理模块110获取无人机的高度位置信息，并设置一参考位置；所述状态信息处理模块120获取无人机的状态信息，并在判断无人机处于抛飞状态时启动无人机；所述抛飞处理模块130控制无人机悬停在参考位置。
在本实施例中，并参考图7，所述控制系统100还包括预启动控制模块140，所述预启动控制模块140控制无人机的飞行翼电机怠速运转，并等待无人机抛飞。
在本实施例中，并参考图8，所述控制系统100还包括设置在无人机上数据处理模块150，以及均与数据处理模块150连接的气压传感器161、光流传感器162、加速度传感器163和陀螺仪传感器164，所述数据处理模块150获取气压数据、光流传感数据、加速度传感数据和陀螺仪数据；其中，所述高度位置信息处理模块110根据气压数据和光流传感数据获取无人机的高度位置信息，或者所述高度位置信息处理模块110根据气压数据和加速度传感数据获取无人机高度位置信息的变化；所述状态信息处理模块120根据加速度传感数据和陀螺仪数据获取无人机的状态信息。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。