控制无人机返航方法和装置与流程

本公开涉及无人机技术领域，尤其是涉及控制无人机返航方法和装置。

背景技术

无人机在作业时，一般先获取所在位置的地理信息，再根据用户设置的参数进行航线规划，作业过程中根据规划的航线自动执行任务。在自动飞行过程中，遇到紧急状况(如电池电量过低、传感器异常等)，需要返航，返回到无人机起飞位置。

在返航的路径上有可能有障碍物，现有技术一般在无人机上携带避障传感器(如雷达、超声波传感器、红外线传感器等)，在避障传感器检测到障碍物时，无人机悬停等待地面控制指令以避免撞到障碍物。

由于现有技术中无人机必须携带高成本的避障传感器，增加了无人机的作业成本；并且无人机遇到障碍物时的处理方式是悬停在半空中，需要人工干预返回起飞位置，也降低了返航的效率

技术实现要素：

有鉴于此，本公开的目的在于提供一种无人机返航方法和装置，可以节省无人机的作业成本，返航之前规避障碍物，提高返航效率。

为了实现上述目的，本公开采用的技术方案如下：

第一方面，本公开提供了一种控制无人机返航方法，应用于地面的无人机控制站，该无人机控制站存储有电子地图；该方法包括：

如果启动无人机从起飞位置起飞开始作业，监控该无人机的飞行状态，飞行状态包括正常作业飞行状态和故障悬停状态；

当该无人机处于故障悬停状态时，在上述电子地图上获取该无人机当前悬停位置和上述起飞位置间的路径；

在上述电子地图上获取所述悬停位置对应的障碍物的位置坐标；

根据上述障碍物的位置坐标判断所述路径上是否有障碍物；

如果有障碍物，控制上述无人机调整所在位置，以控制上述无人机沿适合返航的路径返航。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该方法还包括：如果没有障碍物，控制所述无人机沿所述路径返航。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，控制该无人机调整所在位置的步骤，包括：基于上述悬停位置选择至少一个候选位置；根据上述电子地图计算上述候选位置和上述悬停位置之间的第一路径；根据上述电子地图计算上述候选位置和上述起飞位置之间的第二路径；如果上述第一路径和上述第二路径上均没有障碍物，控制该无人机沿着上述第一路径调整至上述候选位置。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，控制该无人机调整所在位置的步骤，包括：控制该无人机沿着指定方向移动后悬停在新位置；根据电子地图计算上述新位置和上述起飞位置之间的第三路径；判断该第三路径上是否有障碍物；如果有障碍物，则控制无人机继续调整位置；如果没有障碍物，将上述新位置作为调整后的位置。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该电子地图上标示有障碍物的位置坐标；根据该障碍物的位置坐标判断该路径上是否有障碍物的步骤，包括：在该电子地图上查找上述路径上是否包含障碍物的位置坐标，确定上述路径上有障碍物。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述监控所述无人机的飞行状态的步骤，包括：接收上述无人机通过无线网络发送的飞行状态信息；如果接收到的上述飞行状态信息包含故障类型信息，判断上述故障类型信息是否属于返航类故障；如果是，控制上述无人机切换至故障悬停状态，以使该无人机悬停在空中。

结合第一方面的第一种可能的实施方式到第五种可能的实施方式中的任何一种实施方式，，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，

上述障碍物为以下至少之一：树木、楼宇、信号塔和山体。

第二方面，本公开提供了一种控制无人机返航装置，应用于地面的无人机控制站，该无人机控制站存储有电子地图；该装置包括：

监控模块，用于如果启动无人机从起飞位置起飞开始作业，监控该无人机的飞行状态，该飞行状态包括正常作业飞行状态和故障悬停状态；

获取模块，用于当上述无人机处于故障悬停状态时，在上述电子地图上获取该无人机当前悬停位置和上述起飞位置间的路径；

在该电子地图上获取该悬停位置对应的障碍物的位置坐标；

控制模块，用于根据上述障碍物的位置坐标判断上述路径上是否有障碍物；

如果有障碍物，控制该无人机调整所在位置，以控制该无人机沿适合返航的路径返航。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述控制模块还用于基于上述悬停位置选择至少一个候选位置；

根据上述电子地图计算上述候选位置和上述悬停位置之间的第一路径；

根据上述电子地图计算上述候选位置和上述起飞位置之间的第二路径；

如果上述第一路径和上述第二路径上均没有障碍物，控制上述无人机沿着上述第一路径调整至上述候选位置。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，该控制模块还用于控制所述无人机沿着指定方向移动后悬停在新位置；根据电子地图计算所述新位置和所述起飞位置之间的第三路径；判断该第三路径上是否有障碍物；如果有障碍物，则控制无人机继续调整位置；如果没有障碍物，将所述新位置作为调整后的位置。

本申请控制无人机返航方法和装置，在上述电子地图上获取该无人机当前悬停位置和上述起飞位置间的路径；在该电子地图上获取上述悬停位置对应的障碍物的位置坐标；根据该障碍物的位置坐标判断该路径上是否有障碍物；如果有障碍物，控制该无人机调整所在位置，以控制该无人机沿适合返航的路径返航。避免了无人机上设置返航用的传感器，节省了制造成本，无人机在返航之前选好了规避障碍物的路径，提高了返航效率。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施方式提供的无人机返航场景示意图；

图2为本公开实施方式提供的控制无人机返航方法的流程图；

图3为本公开实施方式提供的控制无人机调整所在位置的流程图；

图4为本公开实施方式提供的控制无人机返航装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，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方式，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，上述各方法实施方式均采用递进的方式描述，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可。

无人机在作业过程中发生故障会返航，在返航的途中难免会遇到障碍物。举例说明，图1为本公开实施方式提供的无人机返航场景示意图；障碍物为大树，无人机飞到大树附近时，无人机进行悬停以避免撞到障碍物。无人机要想返回起飞位置，需要地面人工干预，向无人机发送控制指令以控制无人机返回起飞位置，这无疑降低了返航效率，如果无人机长时间悬停而地面人员不及时处理，也增加了无人机坠机的风险。

基于此，本公开实施方式提出了一种控制无人机返航方法。可以节省无人机的制造成本，返航之前规避障碍物，提高返航效率。下面通过具体实施方式进行描述。

参见图2所示的控制无人机返航方法的流程图，该方法应用于地面的无人机控制站，该无人机控制站存储有电子地图；该方法包括以下步骤：

步骤s202，如果启动无人机从起飞位置起飞开始作业，监控该无人机的飞行状态，飞行状态包括正常作业飞行状态和故障悬停状态；

地面的无人机控制站对作业的无人机的飞行状态进行监控，控制站与无人机建立了无线网络的通信连接。无人机向控制站发送信息以使控制站监控无人机的状态。

其中，上述监控所述无人机的飞行状态的步骤，包括：接收上述无人机通过无线网络发送的飞行状态信息；如果接收到的上述飞行状态信息包含故障类型信息，判断上述故障类型信息是否属于返航类故障；如果是，控制上述无人机切换至故障悬停状态，以使该无人机悬停在空中。

步骤s204，当该无人机处于故障悬停状态时，在电子地图上获取该无人机当前悬停位置和上述起飞位置间的路径；

其中，无人机悬停时，无人机上的gps模块将该悬停点的经纬度信息发送给地面的控制站。在电子地图中查到无人机的起飞位置。控制站根据电子地图计算出两个点之间的路径。

步骤s206，在上述电子地图上获取所述悬停位置对应的障碍物的位置坐标；

其中，悬停位置对应的障碍物的位置坐标是指：悬停位置和起飞位置之间的一定矩形区域范围之内的障碍物位置坐标。因为电子地图覆盖的区域比较大，不需要获取地图上所有的障碍物的坐标，只需要获取返航路径周围的障碍物。

步骤s208，根据上述障碍物的位置坐标判断上述路径上是否有障碍物；

如果有障碍物，控制该无人机调整所在位置，以控制该无人机沿适合返航的路径返航。

在广阔的无人机的农田作业范围中，树木、楼宇、信号塔和山体等都会成为潜在的威胁，成为返航路径上的障碍物。

如果路径上有障碍物，则说明该路径不适合返航。地面控制站向无人机发送指令，命令无人机调整位置，重新计算新的位置和起飞位置之间的新的路径，如果新的路径上又有障碍物，则再令无人机调整位置，直到找到合适的路径为止，控制无人机沿着合适的路径返航。

本申请控制无人机返航方法，在上述电子地图上获取该无人机当前悬停位置和上述起飞位置间的路径；在该电子地图上获取上述悬停位置对应的障碍物的位置坐标；根据上述障碍物的位置坐标判断所述路径上是否有障碍物；如果有障碍物，控制上述无人机调整所在位置，以控制上述无人机沿适合返航的路径返航。避免了无人机上设置返航用的传感器，节省了制造成本，无人机在返航之前选好了规避障碍物的路径，提高返航效率。

如果返航的路径上没有障碍物，在一种可能的实施方式中，方法还包括：如果没有障碍物，控制该无人机沿上述路径返航。

如果路径上没有障碍物，控制无人机从悬停的位置沿着路径直接飞回起飞位置。

为了避开障碍物，在一种可能的实施方式中，参见图3所示的本公开实施方式提供的控制该无人机调整所在位置的流程图；上述步骤s208中的控制该无人机调整所在位置的步骤，包括：

步骤s302，基于上述悬停位置选择至少一个候选位置；

其中，候选位置为本实施方式中为了避开障碍物而选择的第三位置。候选位置可以由控制站自动选择，也可以由用户选择，用户可以在电子地图的屏幕上点击自己选择的位置作为候选位置，控制站接收并获得点击的候选位置的坐标。

步骤s304，根据上述电子地图计算上述候选位置和上述悬停位置之间的第一路径；

步骤s306，根据上述电子地图计算上述候选位置和上述起飞位置之间的第二路径；

步骤s308，如果上述第一路径和上述第二路径上均没有障碍物，控制该无人机沿着上述第一路径调整至上述候选位置。

如果两条路径上都没有障碍物，则控制无人机先沿着第一路径返航到上述候选位置，再控制无人机沿着第二路径从候选位置返航到起飞位置。

为了避开障碍物，还可以采用另一种实施方式，上述步骤s208中的控制该无人机调整所在位置的步骤，包括：控制该无人机沿着指定方向移动后悬停在新位置；根据电子地图计算上述新位置和上述起飞位置之间的第三路径；判断该第三路径上是否有障碍物；如果有障碍物，则控制无人机继续调整位置；如果没有障碍物，将上述新位置作为调整后的位置。本实施方式通过调整无人机的悬停位置来实现路径的更新，包括以下方式：

方式一、控制站向处于悬停位置的无人机发送指令，可以是继续向前飞行的指令，无人机向前飞行一段时间比如10秒钟，再向无人机发送悬停的指令，无人机悬停在新的位置。

方式二、控制站还可以向处于悬停位置的无人机发送上升指令，指定无人机上升比如20米的高度，使得无人机超越障碍物的高度，障碍物的高度，宽度信息事先存储在电子地图的数据库中。无人机悬停于新的位置，在三维的电子地图中，计算无人机悬停的新的位置和起飞位置之间的路径，判断障碍物是否在路径上。

方式三、控制站还可以向处于悬停位置的无人机发送转航的指令，无人机转航一定的角度之后飞行一段时间比如10秒钟之后，悬停在新的位置。

为了能够确认返航路径上是否有障碍物，在一种可能的实施方式中，上述步骤s208中的根据该障碍物的位置坐标判断该路径上是否有障碍物的步骤，包括：在该电子地图上查找上述路径上是否包含障碍物的位置坐标，确定上述路径上有障碍物。

其中，路径的获取是利用悬停的位置和起飞位置，确定两个点之间的路径方程来实现的。根据障碍物的位置坐标，包括障碍物的经纬度，可以判断路径上是否有该障碍物。将障碍物的坐标中的x值带入路径方程，判断路径方程的y值是否与障碍物的坐标y相等。如果相等，则说明障碍物在路径上。如果不相等，则说明障碍物不在路径上。

为了能够全面掌握无人机的飞行状态，在一种可能的实施方式中，上述步骤s202中的监控该无人机的飞行状态的步骤，包括：接收上述无人机通过无线网络发送的飞行状态信息；如果接收到的上述飞行状态信息包含故障类型信息，判断上述故障类型信息是否属于返航类故障；如果是，控制上述无人机切换至故障悬停状态，以使该无人机悬停在空中。

其中，故障类型是返航类故障类型，因为无人机为精密器械，设置有大量的精密电子器件。受到飞行过程中的大气扰动等因素的影响，零件故障在所难免。有的故障比如药液泵故障必须返航处理。无人机内的药液泵由直流无刷电机驱动，如果直流无刷电机故障，药液泵不能正常工作，出水口的流量计的读数为零。无人机向控制站发送飞行状态信息包含了该故障信息。控制站判断该类故障属于返航类故障，控制无人机悬停准备返航。

因为传统的电子地图，比如高德地图、百度地图等不能够按需及时更新，地图显示的并不详细。为了对控制站的电子地图进行更新，用户在作业之前先用无人机对作业区域进行详细的探测，探测疑似障碍物比如树木的高度范围，树冠的宽度范围、信号塔的高度和宽度范围等，将探测到的信息输入电子地图数据库中以更新电子地图，使得电子地图更完善地，更有针对性地显示作业区域中的障碍物信息。

对应于上述方法，本公开实施方式提供了一种控制无人机返航装置，应用于地面的无人机控制站，该无人机控制站存储有电子地图；参见图4所示的一种控制无人机返航装置的结构示意图，该装置包括：

监控模块401，用于如果启动无人机从起飞位置起飞开始作业，监控该无人机的飞行状态，该飞行状态包括正常作业飞行状态和故障悬停状态；

获取模块402，用于当上述无人机处于故障悬停状态时，在上述电子地图上获取该无人机当前悬停位置和上述起飞位置间的路径；

在该电子地图上获取该悬停位置对应的障碍物的位置坐标；

控制模块403，用于根据上述障碍物的位置坐标判断上述路径上是否有障碍物；如果有障碍物，控制该无人机调整所在位置，以控制该无人机沿适合返航的路径返航。

如果返航的路径上没有障碍物，在一种可能的实施方式中，控制模块403用于如果没有障碍物，控制该无人机沿上述路径返航。如果路径上没有障碍物，控制模块403用于控制无人机从悬停的位置沿着路径直接飞回起飞位置。

为了避开障碍物，在一个实施方式中，可以利用第三位置点进行返航。上述控制模块403还用于基于上述悬停位置选择至少一个候选位置；根据上述电子地图计算上述候选位置和上述悬停位置之间的第一路径；根据上述电子地图计算上述候选位置和上述起飞位置之间的第二路径；如果上述第一路径和上述第二路径上均没有障碍物，控制上述无人机沿着上述第一路径调整至上述候选位置，再控制无人机沿着第二路径从候选位置返航到起飞位置。

为了避开障碍物，在另一个实施方式中，控制无人机在悬停位置附近调整位置以找到合适返航的路径。控制模块403还用于控制该无人机沿着指定方向移动后悬停在新位置；根据电子地图计算上述新位置和上述起飞位置之间的第三路径；判断该第三路径上是否有障碍物；如果有障碍物，则控制无人机继续调整位置；如果没有障碍物，将该新位置作为调整后的位置。

本申请控制无人机返航装置，控制模块403用于根据上述障碍物的位置坐标判断上述路径上是否有障碍物；如果有障碍物，控制该无人机调整所在位置，以控制该无人机沿适合返航的路径返航。避免了无人机上设置返航用的传感器，节省了制造成本，无人机在返航之前选好了规避障碍物的路径，提高返航效率。

在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施方式中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

最后应说明的是：以上所述实施方式，仅为本公开的具体实施方式，用以说明本公开的技术方案，而非对其限制，本公开的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施方式对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开实施方式技术方案的精神和范围，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。