一种无人机及其控制方法、存储介质与流程

本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机及其控制方法、存储介质。

背景技术：

航拍因其独有的空中视角而被影像拍摄者所青睐，而无人机作为轻便高机动性的飞行器，无疑是理想的航拍相机搭载平台。事实上，目前无人机在消费级市场的主要应用场景即是航拍。

对于航拍应用而言，静态摄影关注的是飞机的悬停稳定性，而动态视频则需要利用无人机完成一系列稳定流畅的相对运动，才能实现可以表达拍摄者意图的运动镜头，如“刷锅”(无人机围绕拍摄对象匀速环绕的同时，保证机头及镜头始终对准拍摄对象)。通常这些复杂灵活的飞行轨迹及飞行动作严重依赖于飞手的经验和遥控操纵的精细程度，甚至是需要两名飞手同时配合，分别负责无人机运动及云台镜头控制，对于多数的普通玩家而言，门槛极高。后来，消费级无人机厂商开始为用户提供相对简单的自动飞行任务，如点到点的折线式航点自主飞行、水平面内的自主匀速环绕，以及一些直线轨迹式的渐近或渐远镜头短视频拍摄。这些运动镜头的运动形式及轨迹相对简单，相应的镜头拍摄效果也相对普通，并不具备特别的视觉表现力。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的无人机控制中飞行轨迹简单、拍摄效果不佳的问题，本发明的目的在于提供一种无人机及其控制方法、存储介质。

本发明提供一种无人机控制方法，包括：

获取用户发送的俯冲飞行指令，以获取无人机的飞行参数；

根据所述飞行参数生成飞行轨迹，其中，所述飞行轨迹包括位于同一平面内且依次连接的俯冲段、缓冲段和爬升段；

根据所述飞行轨迹获取所述无人机的位置与时间的对应关系；

根据所述无人机的位置与时间的对应关系计算出所述无人机各时刻的速度；

控制所述无人机按照所述各时刻的速度飞行。

优选的，所述位置与时间的对应关系包括第一方向上位置与时间的对应关系和第二方向上位置与时间的对应关系，其中，所述第一方向为水平方向或者竖直方向，所述第二方向与所述第一方向垂直；所述根据所述飞行轨迹获取所述无人机的位置与时间的对应关系，具体包括：

计算所述飞行轨迹的切线斜率；

根据所述飞行轨迹和预设边界条件获取所述第一方向上位置与时间的对应关系；

根据所述切线斜率和所述第一方向上位置与时间的对应关系计算出所述第二方向上位置与时间的对应关系。

优选的，所述根据所述无人机的位置与时间的对应关系计算出所述无人机各时刻的速度，具体包括：

根据所述第一方向上位置与时间的对应关系和所述第二方向上位置与时间的对应关系分别计算出所述第一方向的速度和所述第二方向的速度。

优选的，所述根据所述飞行轨迹和预设边界条件获取所述第一方向上位置与时间的对应关系，具体包括：

获取所述俯冲段、所述爬升段和所述缓冲段的在所述第一方向上的速度变化规律，根据所述预设边界条件和所述第一方向上的速度变化规律生成所述第一方向上位置与时间的对应关系。

优选的，所述飞行轨迹为抛物线。

优选的，所述飞行参数包括俯冲高度和所述抛物线的开口大小。

优选的，所述方法还包括：从存储器中获取飞行参数。

优选的，所述方法还包括：

在所述俯冲段控制所述无人机的云台镜头从水平方向调整至竖直方向；

在所述缓冲段和所述爬升段控制所述无人机的云台镜头从竖直方向调整至水平方向。

本发明还提供一种无人机，包括：

机身；

机臂，与所述机身相连；

动力装置，设于所述机臂，用于给所述无人机提供飞行的动力；以及

处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被配置成由所述处理器执行，所述计算机可读程序被所述处理器执行时实现上述的方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过俯冲飞行指令获取无人机的飞行参数，根据飞行参数生成飞行轨迹，飞行轨迹包括俯冲段、缓冲段和爬升段，根据飞行轨迹获取无人机的位置与时间的对应关系，根据无人机的位置与时间的对应关系计算无人机各时刻的速度，控制无人机按照各时刻的速度飞行，从而控制无人机在设定的飞行轨迹内进行俯冲和爬升飞行，使云台镜头拍摄的视频具有独特的俯冲镜头和强烈的视觉冲击效果，且降低用户操作复杂度，提升无人机的用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无人机控制方法的应用场景图；

图2为本发明实施例提供的无人机的内部结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的无人机控制方法流程图；

图4为本发明实施例提供的无人机的飞行轨迹示意图；

图5为本发明第一实施例提供的无人机控制方法的子步骤流程图；

图6为本发明实施例提供的无人机的速度关系示意图；

图7为本发明第二实施例提供的无人机控制方法流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，本发明实施例提供的无人机控制方法应用于无人机100，无人机100可以为合适的无人飞行器，包括固定翼无人飞行器和旋转翼无人飞行器，例如直升机、四旋翼机和具有其他数量的旋翼和/或旋翼配置的飞行器。无人机100还可以是其他可移动物体，例如载人飞行器、航模、无人飞艇和无人热气球等。

在一些实施例中，无人机100包括机身10、与机身10相连的机臂20和设于机臂20上的动力装置(图中未示出)，动力装置用于为无人机100提供飞行动力。如图2所示，无人机100的机身10内设置有处理器11和存储器12，存储器12中存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被配置成由处理器11执行，所述计算机可读程序被处理器11执行时实现下述的无人机控制方法。

如图3所示，本发明第一实施例提供的无人机控制方法，包括：

步骤s101：获取用户发送的俯冲飞行指令，以获取无人机的飞行参数。

其中，俯冲飞行指令为按照预设飞行参数飞行的指令，俯冲飞行指令可以由与无人机通讯连接的遥控器或者终端发送给无人机。例如，无人机的处理器获取到用户发送的俯冲飞行指令后，从存储器中调用与俯冲飞行指令对应的飞行参数，控制无人机按照设定的飞行参数飞行。

在非限制性实施例中，俯冲飞行指令中包括部分或者全部飞行参数，无人机的处理器从俯冲飞行指令中获取俯冲飞行指令参数以规划飞行轨迹，控制无人机按照设定的飞行轨迹飞行。

步骤s102：根据所述飞行参数生成飞行轨迹，所述飞行轨迹包括位于同一平面内且依次连接的俯冲段、缓冲段和爬升段。

如图4所示，飞行轨迹包括位于同一平面内的俯冲段1、缓冲段2和爬升段3，飞行轨迹可以为钟形曲线或者抛物线，在一种实施方式中，飞行轨迹为抛物线，飞行参数包括俯冲深度和抛物线开口大小，无人机根据俯冲深度和抛物线开口大小即可生成飞行轨迹。

步骤s103：根据所述飞行轨迹获取无人机的位置与时间的对应关系。

在一种实施方式中，位置与时间的对应关系包括第一方向上位置与时间的对应关系和第二方向上位置与时间的对应关系，其中，第一方向为水平方向或者竖直方向，第二方向与所述第一方向垂直；如图5所示，步骤s103包括下面步骤。

步骤s201：计算所述飞行轨迹的切线斜率。

具体的，飞行轨迹对应一个曲线的函数，或者对飞行轨迹进行分割，使得分割后的每段分别对应一个曲线的函数，对曲线的函数进行求导，即可计算出飞行轨迹的切线斜率。例如，若飞行轨迹为标准抛物线，则飞行轨迹对应一个函数，若飞行轨迹为不规则的曲线，则将飞行轨迹分割为多个规则的曲线，每个曲线对应一个函数。

步骤s202：根据所述飞行参数和预设边界条件获取第一方向上位置与时间的对应关系。

具体的，根据飞行轨迹计算出俯冲段、缓冲段和爬升段在第一方向的距离，根据设定的第一方向的速度变化规律和预设边界条件生成第一方向上位置与时间的对应关系。在一种实施方式中，以竖直方向为例，计算出俯冲段在竖直方向的距离，若设定俯冲段的飞行时间和俯冲段在竖直方向的速度变化规律为匀加速运动，则根据匀加速运动的公式，设定俯冲段在竖直方向上位置与时间的对应关系为y(t)＝1/2at²。计算出爬升段在竖直方向的距离，设定爬升段的飞行时间和爬升段在竖直方向的速度变化规律为匀速运动，则根据匀速运动的公式，设定爬升段在竖直方向上位置与时间的对应关系为y(t)＝vt。

步骤s203：根据所述切线斜率和所述第一方向上位置与时间的对应关系计算出第二方向上位置与时间的对应关系。

如图6所示，切线斜率为tanθ，则水平方向上位置与时间的对应关系x(t)满足x(t)*tanθ＝y(t)。

非限制性实施例中，无人机的位置与时间的对应关系也可以是无人机在飞行轨迹所在的平面内的坐标与时间的对应关系。

步骤s104：根据所述无人机的位置与时间的对应关系计算出无人机各时刻的速度。

在一种实施方式中，根据第一方向上位置与时间的对应关系和第二方向上位置与时间的对应关系分别计算出第一方向的速度和第二方向的速度，例如，对x(t)和y(t)分别求导，分别计算出第一方向的速度和第二方向的速度与时间的对应关系。

步骤s105：控制所述无人机按照所述各时刻的速度飞行。

具体的，处理器将各时刻无人机的水平方向速度和垂直方向速度发送至无人机的飞行控制设备，从而控制无人机按照设定的速度和俯冲、缓冲、爬升轨迹进行飞行，无人机上安装的云台镜头即可拍摄出具有俯冲镜头的视觉冲击效果。

上述实施例中，无人机获取飞行参数，根据飞行参数生成包括俯冲段、缓冲段和爬升段的飞行轨迹，获取无人机位置与时间的对应关系，计算出无人机各时刻的速度，控制无人机按照各时刻的速度飞行，无人机通过对速度的跟随即可形成对应的飞行轨迹，从而使无人机上的云台镜头拍摄出具有特殊视觉冲击力和效果的视频，且操作简单。

如图7所示，本发明第二实施例提供的无人机控制方法，其与第一实施例的区别在于，还包括：

步骤s301：在所述俯冲段控制所述无人机的云台镜头从水平方向调整至竖直方向。

具体的，在俯冲段，根据无人机的飞行轨迹控制无人机的云台镜头逐渐从水平方向调整至竖直方向，从而产生更好的视觉效果。

步骤s302：在所述缓冲段和所述爬升段控制所述无人机的云台镜头从竖直方向调整至水平方向。

具体的，由于大多数消费级无人机的云台镜头无法调整至竖直向上，在缓冲段和爬升段，将云台镜头调整至水平方向，从而产生更好的视觉效果。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。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。本发明还涉及一种计算机可读存储介质，如rom/ram、磁碟、光盘等，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

本发明提供的无人机及其控制方法、存储介质，通过俯冲飞行指令获取飞行参数，根据飞行参数生成飞行轨迹，飞行轨迹为包括俯冲段、缓冲段和爬升段的曲线，根据飞行轨迹获取无人机的位置与时间的对应关系，根据无人机的位置与时间的对应关系计算无人机各时刻的速度，控制无人机按照各时刻的速度飞行，从而控制无人机在设定的飞行轨迹内进行俯冲和爬升飞行，使云台镜头拍摄的视频具有独特的俯冲镜头和强烈的视觉冲击效果，且降低用户操作复杂度，提升无人机的用户体验。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。