一种无人机着陆的控制方法及无人机与流程

本发明涉及无人机控制领域，尤其涉及一种无人机着陆的控制方法及无人机。

背景技术：

相比于起飞，无人机回收是一个更为复杂、也更容易出现故障的阶段，能否安全着陆已经成为评价无人机性能的一项重要指标。目前无人机的回收方式主要有伞降回收、撞网回收、起落架滑轮着陆、空中勾取等。

其中，无人机撞网回收方式是一种理想的精确定点回收方式，这种方式特别适合小型固定翼无人机在狭窄回收场地中使用，例如在舰船上就经常使用这种方式。

但发明人发现，目前现有技术中，无人机缺少精确高效的减速方法，回收控制距离长，降低了引导无人机飞向捕捉网的精确性，现有技术缺乏高效、平稳、准确地实现撞网回收的具体方法。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种无人机着陆的控制方法及无人机，能够实现无人机的自动回收，并且能够通过对无人机回收过程中的相应控制操作，提高回收精准度。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种无人机着陆的控制方法，包括：无人机获取回收指令，并根据所述回收指令确定指定着陆点；检测所述无人机与所述指定着陆点的水平距离；在确定所述无人机与所述指定着陆点的水平距离满足预设条件后，执行减速操作；在确定所述无人机的飞行速度降低至预设速度范围内的情况下，控制所述无人机的发动机反转以对所述无人机提供反推力；在所述无人机进入所述预设区域后，判断所述无人机的飞行参数是否符合回收要求；所述无人机在确定所述飞行参数符合回收要求后，执行着陆操作。

可选的，所述回收指令包括：编码便签；所述无人机获取回收指令，根据所述回收指令确定指定着陆点，包括：所述无人机获取回收指令，包括：获取所述无人机下方预设范围内的地面图像；识别所述地面图像中的编码标签；根据所述回收指令确定指定着陆点，包括：根据所述编码便签所在位置，确定所述指定着陆点；其中，所述编码标签设置在所述指定着陆点的位置上。

可选的，所述预设速度范围中的最小值大于所述无人机在失速状态的临界点时的飞行速度。

可选的，所述预设区域包括：与所述指定着陆点的水平距离小于或者等于第一阈值距离的区域；所述判断所述无人机的飞行参数是否符合回收要求，包括：判断所述无人机的飞行高度是否处于预设高度范围之内；或者，所述预设区域包括：距离地面的高度小于或者等于第二阈值距离的区域；所述判断所述无人机的飞行参数是否符合回收要求，包括：判断所述无人机与所述指定着陆点的水平距离是否处于预设长度范围之内。

可选的，在所述执行着陆操作之前，所述方法还包括：控制所述无人机腹部靠近指定着陆点处的无人机捕捉网，直至所述无人机完成着陆操作。

可选的，该方法还包括：所述无人机在确认所述无人机的飞行参数不符合回收要求后，执行复飞操作。

第二方面，本发明实施例提供一种无人机，包括：导航模块，用于获取回收指令，并根据所述回收指令确定指定着陆点；距离检测模块，用于检测所述无人机与所述指定着陆点的水平距离；飞行控制模块，用于在确定所述无人机与所述指定着陆点的水平距离满足预设条件后执行减速操作；所述飞行控制模块，还用于在确定所述无人机的飞行速度降低至预设速度范围内的情况下，控制所述无人机的发动机反转以对所述无人机提供反推力判断模块，用于在所述无人机进入所述预设区域后，判断所述无人机的飞行参数是否符合回收要求；所述飞行控制模块，还用于在确定所述飞行参数符合回收要求后，执行着陆操作。

可选的，所述回收指令包括：编码便签；所述导航模块具体包括：识别单元以及确定单元；所述识别单元，用于获取所述无人机下方预设范围内的地面图像；识别所述地面图像中的编码标签；所述确定单元，根据所述编码便签所在位置，确定所述指定着陆点；其中，所述编码标签设置在所述指定着陆点的位置上。

可选的，所述预设速度范围中的最小值大于所述无人机在失速状态的临界点时的飞行速度。

可选的，所述预设区域包括：与所述指定着陆点的水平距离小于或者等于第一阈值距离的区域；所述判断模块，具体用于判断所述无人机的飞行高度是否处于预设高度范围之内；或者，所述预设区域包括：距离地面的高度小于或者等于第二阈值距离的区域；所述判断模块，具体用于判断所述无人机与所述指定着陆点的水平距离是否处于预设长度范围之内。

可选的，所述飞行控制单元，还用于在所述执行着陆操作之前，控制所述无人机腹部靠近指定着陆点处的无人机捕捉网，直至所述无人机完成着陆操作。

可选的，所述飞行控制模块，还用于在确认所述无人机的飞行参数不符合回收要求后，执行复飞操作。

本发明实施例所提供的无人机着陆的控制方法中，首先无人机通过获取回收指令的方式，能够自主获取指定着陆点的位置。之后，在无人机与指定着陆点间的水平距离满足预设条件后，开始控制无人机减速，并在无人机飞行速度减至预设速度后，控制无人机发动机反转，进而使无人机的飞行高度下降，同时降低无人机的飞行速度，进而对无人机的航道进行修正，使无人机在进入预设区域之前调整至合适的飞行速度和飞行高度。之后，在无人机进入预设区域后，通过判断无人机的飞行速度、飞行高度、与指定着陆点的距离等飞行参数是否符合回收要求，并在确定无人机的飞行参数符合回收要求后，执行着陆操作。最终实现无人机的安全回收。

上述第二方面所提供的无人机所解决的技术问题以及所实现的技术效果，可参见上述对第一方面所提供的数据传输方法的描述，重复之处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍。

图1为本发明的实施例提供的无人机着陆的控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种无人机的飞行路径示意图；

图3为本发明实施例提供的一种无人机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施例进行描述。

实施例一：

本发明实施例提供一种无人机着陆的控制方法，能够应用于固定翼无人机的着陆回收。本发明所提供的无人机着陆的控制方法通过对无人机回收过程中的相应控制操作，提高回收精准度。

如图1所示，本发明实施例所提供的无人机着陆的控制方法，包括：

s101、无人机获取回收指令，并根据回收指令确定指定着陆点。

在一种实现方式中，无人机获取回收指令，具体包括：获取无人机下方预设范围内的地面图像，识别地面图像中的编码标签。

其中，编码标签设置在所述指定着陆点的位置上。

示例性的，可以在无人机上安装高清摄像头或者红外摄像头，用于采集无人机下方预设范围内的地面图像。其中，编码标签具体可以是设置在指定着陆点的位置上的二维码图像。

根据回收指令确定指定着陆点，具体包括：根据编码便签所在位置，确定所述指定着陆点。

在另一种实现方式中，步骤s101还可以具体包括无人机接收地面设备发送的用于确定指定着陆点位置的电磁波信号，进而确定指定着陆点。本发明中还可以根据实际需要，采用其他确定指定着陆点的方法。

s102、无人机在确定指定着陆点后，向指定着陆点方向飞行。

s103、无人机检测无人机与指定着陆点的水平距离。

示例性的，无人机可以利用采集到的地面图像，通过判断指定着陆点在图像中的位置确定与指定着陆点的距离。再例如，还可以在无人机上安装雷达，通过雷达检测域指定着陆点的距离。

在一种实现方式中，无人机可以根据近大远小的原理，利用飞行过程中采集到的地面图像，通过地面图像中编码标签的大小变化情况，确定与指定着陆点的水平距离。

s104、无人机在确定无人机与指定着陆点的水平距离满足预设条件后，执行减速操作。

具体的，无人机在确定无人机与指定着陆点的水平距离小于一定距离后，无人机中央处理器发出减速指令，使无人机执行减速操作，以便准备执行着陆操作。其中，无人机执行减速操作包括：无人机通过改变桨叶角度以及发动机输出功率等参数的方式进行减速。

s105、无人机在确认无人机的飞行速度降低至预设速度范围内的情况下，控制无人机的发动机反转，以对所述无人机提供反推力。

本发明中，在无人机飞行速度减至预设速度后，控制无人机发动机反转，产生反推力，使无人机的飞行高度下降并且进一步降低无人机的飞行速度，进而对无人机的航道进行修正，使无人机在进入预设区域之前调整至合适的飞行速度和飞行高度。

在一种实现方式中，预设速度范围中的最小值大于无人机在失速状态的临界点时的飞行速度。

本发明实施例中，考虑到当无人机速度较高的情况下发动机反转，可能会导致发动机负载过大。而若等无人机速度过低再控制发动机反转，则可能使无人机进入失速状态，进而可能导致无人机失控。进而本发明中通过使无人机先减速至临近失速状态时的飞行速度，然后控制无人机发动机反转，能够在保证无人机的有效控制的情况下，提高飞控减速效率，缩短飞行距离，降低发动机反转时的负载，延长发动机使用寿命。

s106、控制无人机腹部靠近指定着陆点处的无人机捕捉网，直至所述无人机完成着陆操作。

为了保证无人机的无损回收，因此在对无人机的飞行速度和高度进行调整时，可以同时对无人机的飞行姿态进行调整，以使无人机在着陆时采用合适的姿态触网，避免各部件的损坏。

本发明实施例中，通过控制无人机腹部靠近指定着陆点处的无人机捕捉网，从而使无人机着陆时接触面更大，降低撞击捕捉网时的冲击。其中，无人机腹部靠近指定着陆点处的无人机捕捉网具体指：无人机腹部上的/或与其相切的某条线或某个面与捕捉网上确定的某条线或某个面保持平行，对此本发明不作限制。

s107、无人机在进入预设区域后，判断无人机的飞行参数是否符合回收要求。

具体的，在一种实现方式中，其中预设区域包括与指定着陆点的水平距离小于或等于第一阈值距离l的区域。进而，步骤s107包括：

s107a、判断无人机的飞行高度是否处于预设高度h范围内。

示例性的，其中预设高度h可以设置为无人机进行复飞操作时所要求的最低高度。第一阈值距离l则利用以下公式计算得出：

其中，v表示无人机的飞行速度，t表示无人机从预设高度h自由落体至地面所需要的时间。

在另一种实现方式中，其中预设区域包括距离地面的高度小于或等于第二阈值距离的区域。进而，步骤s107包括：

s107b、判断无人机与指定着陆点的水平距离是否处于预设长度范围内。

与上述实例同理，本实现方式中，第二阈值距离可以设置为无人机进行复飞操作时所要求的最低高度。预设长度可利用公式计算得出。其中，v表示无人机的飞行速度，t表示无人机从预设高度h自由落体至地面所需要的时间。

s108、在确定飞行参数符合回收要求后，执行着陆操作。

本发明中，通过设置一个预设区域作为临界区域，当无人机进入该临界区域后，对无人机的飞行参数进行判断，在确认此时无人机的飞行参数满足回收要求后，则可以知道无人机最终可以降落至指定着陆点处，进而开始执行着陆操作。从而完成无人机的安全着陆。

之后在无人机降落后，无人机到达指定着陆点，无人机撞在水平拦截网上，能量吸收装置和弹力阻尼装置吸收无人机撞网能量，避免无人机损伤，无人机成功回收。

在一种实现方式中，在确认无人机的飞行参数不符合回收要求后，本发明实施例提供的方法还包括：

s109、在确定飞行参数不符合回收要求后，无人机执行复飞操作。

本发明实施例中，在无人机进入预设区域后，通过判断无人机的飞行参数是否符合回收要求，并在确定无人机的飞行参数不符合回收要求后，及时控制无人机进行复飞操作，避免无人机损伤，并且便于重新执行着陆操作。

以下结合具体应用场景，对本发明实施例所提供的无人机着陆的控制方法进行说明，如图2所示：

首先，在回收开始前，控制无人机按照一定高度飞行。在飞行过程中无人机通过高清摄像头搜索指定着陆点处的标记等方式获取回收指令。在无人机获取到回收指令后，根据回收指令确认指定着陆点后向指定着陆点方向飞行。

然后在无人机与指定着陆点的水平距离小于一定距离后，即无人机与指定着陆点的水平距离满足预设条件后，即无人机经过图2中的监控起点位置后，开启进行减速。

之后，当无人机的飞行速度降低至预设速度后，即无人机经过图2中的反推启动点后，控制无人机的发动机反转，产生反推力，使无人机的飞行高度降低。在无人机的发动机反转后的航迹修正阶段，还可以对无人机的姿态进行控制，使无人机保持特定的姿态轨迹。

然后，在无人机进入预设区域后，即无人机经过图2中的确认点后，判断无人机的飞行参数是否符合回收要求。在确认满足要求后，控制无人机执行着陆操作。若不满足要求，则控制无人机复飞。

本发明所提供的无人机着陆的控制方法中，首先无人机通过获取回收指令的方式，能够自主获取指定着陆点的位置。之后，在无人机与指定着陆点间的水平距离满足预设条件后，开始控制无人机减速，并在无人机飞行速度减至预设速度后，控制无人机发动机反转，进而使无人机的飞行高度下降，对无人机的航道进行修正，使无人机在进入预设区域之前调整至合适的飞行速度和飞行高度。之后，在无人机进入预设区域后，通过判断无人机的飞行速度、飞行高度、与指定着陆点的距离等飞行参数是否符合回收要求，并在确定无人机的飞行参数符合回收要求后，执行着陆操作。最终实现无人机的安全回收。

实施例二：

基于上述无人机着陆的控制方法，本发明实施例提供一种无人机30。如图3所示，该无人机30包括：导航模块301、距离检测模块302、飞行控制模块303、判断模块304，其中：

导航模块301，用于获取回收指令，并根据所述回收指令确定指定着陆点；

距离检测模块302，用于检测所述无人机与所述指定着陆点的水平距离；

飞行控制模块303，还用于在确定所述无人机与所述指定着陆点的水平距离满足预设条件后执行减速操作；

飞行控制模块303，还用于在确定所述无人机的飞行速度降低至预设速度范围内的情况下，控制所述无人机的发动机反转以对所述无人机提供反推力；

判断模块304，用于在所述无人机进入所述预设区域后，判断所述无人机的飞行参数是否符合回收要求；

飞行控制模块303，还用于在确定飞行参数符合回收要求后，执行着陆操作。

在一种实现方式中，回收指令包括：编码便签。所述导航模块301具体包括：识别单元3011以及确定单元3012；

所述识别单元3011，用于获取所述无人机下方预设范围内的地面图像；识别所述地面图像中的编码标签；

所述确定单元3012，根据所述编码便签所在位置，确定所述指定着陆点；其中，所述编码标签设置在所述指定着陆点的位置上。

所述编码标签的一个实施例为光学二维码，该光学二维码是由发光或反光材料拼接而成的二维码图形，识别精确高效；另一个实施例为，该编码标签为地理标签，将航向上的地理标志进行参数化处理，并分成若干个显著的地理标签，预存在存储单元中，识别单元3011将获取的图形数据与地理标签对比，也能有效地对位置进行定位。

在一种实现方式中，预设速度范围中的最小值大于无人机在失速状态的临界点时的飞行速度。

在一种实现方式中，预设区域包括：与指定着陆点的水平距离小于或者等于第一阈值距离的区域；

判断模块304，具体用于判断无人机的飞行高度是否处于预设高度范围之内；

或者，

预设区域包括：距离地面的高度小于或者等于第二阈值距离的区域；

判断模块304，具体用于判断无人机与指定着陆点的水平距离是否处于预设长度范围之内。

在一种实现方式中，飞行控制单元303，还用于在执行着陆操作之前，控制无人机腹部靠近指定着陆点处的无人机捕捉网，直至无人机完成着陆操作。

在一种实现方式中，飞行控制模块303，还用于在确认无人机的飞行参数不符合回收要求后，执行复飞操作。

由于本发明实施例中的无人机可以应用于实施上述方法实施例，因此，其所能获得的技术效果也可参考上述方法实施例，本发明实施例在此不再赘述。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

此外，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如，可以对应各功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

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，可轻易想到变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。