飞行控制方法和装置与流程

文档序号:25541658发布日期:2021-06-18 20:37阅读:69来源:国知局
飞行控制方法和装置与流程

本申请是向中国专利局提交的申请号为201680076224.8,申请日为2016年12月22日,发明创造名称为“飞行控制方法和装置”的发明专利申请的分案申请。

本发明实施例涉及无人机技术领域,尤其涉及一种飞行控制方法和装置。



背景技术:

现有的无人机通过设置于其上的摄像装置拍摄画面,并将画面通过显示界面实时展示给用户,若用户对画面中的某一对象感兴趣,则可以控制无人机进入指点飞行模式,即用户在画面上指定一个位置,飞机朝着该位置飞行。但是,当拍摄装置朝向地面时,处于安全考虑,飞机无法进入指点飞行模式。



技术实现要素:

本发明实施例提供一种飞行控制方法和装置,用于使无人机不会轻易触碰到障碍物,保证无人机飞行安全,扩大无人机指点飞行的目标位置范围。

第一方面,本发明实施例提供一种飞行控制方法,包括:

根据在图像中的指定位置确定第一目标;

当所述第一目标和所述无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度时,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式;

根据所述确定的飞行模式控制所述无人机飞行至第二目标,其中,所述第二目标与所述第一目标之间的距离不小于预置距离。

第二方面,本发明实施例提供一种飞行控制装置,包括:

目标确定模块,用于根据在图像中的指定位置确定第一目标;

飞行模式确定模块,用于当所述第一目标和所述无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度时,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式;

控制模块,用于根据所述确定的飞行模式控制所述无人机飞行至第二目标,其中,所述第二目标与所述第一目标之间的距离不小于预置距离。

第三方面,本发明实施例提供一种飞行控制装置,包括:存储器和处理器;

所述存储器,用于存储执行飞行控制方法的代码;

所述处理器,用于调用所述存储器中存储的所述代码,执行:根据在图像中的指定位置确定第一目标;以及当所述第一目标和所述无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度时,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式;根据所述确定的飞行模式控制所述无人机飞行至第二目标,其中,所述第二目标与所述第一目标之间的距离不小于预置距离。

第四方面,本发明实施例提供一种无人机的飞行控制系统,包括:无人机;以及如本发明第二方面或者第三方面提供的飞行控制装置。

本发明实施例提供的飞行控制方法和装置,以及无人机的飞行控制系统中,当根据在图像中的指定位置确定的第一目标与无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度时,控制所述无人机朝第二目标飞行,使得无人机飞行至距离第一目标预置距离的第二目标,这样无人机不会轻易触碰到障碍物,保证了无人机飞行安全,也扩大了无人机指点飞行的目标位置范围。

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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的实施例的无人飞行系统100的示意性架构图;

图2为本发明实施例提供的飞行控制方法的流程图;

图3为本发明实施例提供的使用多个成像装置来确定第一目标的一种示意图;

图4为本发明实施例提供的第一目标和无人机的当前位置的连线与水平面的夹角的示意图;

图5为本发明实施例提供的第一目标和无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度的示意图;

图6为本发明实施例提供的无人机的飞行模式的一种示意图;

图7为本发明实施例提供的无人机的飞行模式的一种示意图;

图8为本发明实施例提供的第一目标和无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度且小于第二预置角度的示意图;

图9为本发明实施例提供的无人机的飞行模式的一种示意图;

图10为本发明实施例提供的无人机的飞行模式的一种示意图;

图11为本发明实施例提供的第一目标和无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第二预置角度的示意图;

图12为本发明实施例提供的无人机的飞行模式的一种示意图;

图13为本发明实施例提供的地面控制设备控制无人机飞行的一种示意图;

图14为本发明实施例提供的显示预置图标的一种示意图;

图15为本发明实施例提供的显示预置图标的一种示意图;

图16为本发明实施例一提供的飞行控制装置的结构示意图;

图17为本发明实施例二提供的飞行控制装置的结构示意图;

图18为本发明实施例提供的一种无人机的飞行控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、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。

本发明的实施例提供了飞行控制方法和装置,以及无人机的飞行控制系统。以下对本发明的描述使用无人机作为无人机的示例。对于本领域技术人员将会显而易见的是,可以不受限制地使用其他类型的无人机,本发明的实施例可以应用于各种类型的无人机。例如,无人机可以是小型或大型的无人机。在某些实施例中,无人机可以是旋翼无人机(rotorcraft),例如,由多个推动装置通过空气推动的多旋翼无人机,本发明的实施例并不限于此,无人机也可以是其它类型的无人机。

图1是根据本发明的实施例的无人飞行系统100的示意性架构图。本实施例以旋翼无人机为例进行说明。

无人飞行系统100可以包括无人机110、云台120、显示设备130和操纵设备140。其中,无人机110可以包括动力系统150、飞行控制系统160和机架170。无人机110可以与地面控制设备进行无线通信,其中,该地面控制设备可以包括操纵设备140和/或显示设备130。

机架170可以包括机身和脚架(也称为起落架)。机身可以包括中心架以及与中心架连接的一个或多个机臂,一个或多个机臂呈辐射状从中心架延伸出。脚架与机身连接,用于在无人机110着陆时起支撑作用。

动力系统150可以包括电子调速器(简称为电调)151、一个或多个螺旋桨153以及与一个或多个螺旋桨153相对应的一个或多个电机152,其中电机152连接在电子调速器151与螺旋桨153之间,电机152和螺旋桨153设置在对应的机臂上;电子调速器151用于接收飞行控制系统160产生的驱动信号,并根据驱动信号提供驱动电流给电机152,以控制电机152的转速。电机152用于驱动螺旋桨旋转,从而为无人机110的飞行提供动力,该动力使得无人机110能够实现一个或多个自由度的运动。在某些实施例中,无人机110可以围绕一个或多个旋转轴旋转。例如,上述旋转轴可以包括横滚轴、平移轴和俯仰轴。应理解,电机152可以是直流电机,也可以交流电机。另外,电机152可以是无刷电机,也可以有刷电机。

飞行控制系统160可以包括飞行控制器161和传感系统162。传感系统162用于测量无人机的姿态信息,即无人机110在空间的位置信息和状态信息,例如,三维位置、三维角度、三维速度、三维加速度和三维角速度等。传感系统162例如可以包括陀螺仪、电子罗盘、惯性测量单元(英文:inertialmeasurementunit,简称:imu)、视觉传感器、全球导航卫星系统和气压计等传感器中的至少一种。例如,全球导航卫星系统可以是全球定位系统(英文:globalpositioningsystem,简称:gps)或者。飞行控制器161用于控制无人机110的飞行,例如,可以根据传感系统162测量的姿态信息控制无人机110的飞行。应理解,飞行控制器161可以按照预先编好的程序指令对无人机110进行控制,也可以通过响应来自操纵设备140的一个或多个控制指令对无人机110进行控制。

云台120可以包括电调121和电机122。云台用于携带拍摄装置123。飞行控制器161可以通过电调121和电机122控制云台120的运动。可选地,作为另一实施例,云台120还可以包括控制器,用于通过控制电调121和电机122来控制云台120的运动。应理解,云台120可以独立于无人机110,也可以为无人机110的一部分。应理解,电机122可以是直流电机,也可以交流电机。另外,电机122可以是无刷电机,也可以有刷电机。还应理解,云台可以位于无人机的顶部,也可以位于无人机的底部。

拍摄装置123例如可以是照相机或摄像机等用于捕获图像的设备,拍摄装置123可以与飞行控制器通信,并在飞行控制器的控制下进行拍摄。

显示设备130可以通过无线方式与无人机110进行通信,并且可以用于显示无人机110的姿态信息。另外,还可以在显示设备130上显示拍摄装置拍摄的图像。应理解,显示设备130可以是独立的设备,也可以设置在操纵设备140中。

该显示设备可以包括屏幕。该屏幕可以是或者可以不是触摸屏。该屏幕可以是发光二极管(led)屏幕、oled屏幕、液晶显示器(lcd)屏幕、等离子体屏幕、或任何其他类型的屏幕。该显示设备可以被配置成用于显示一个图形用户界面(gui)。该gui可以显示出可以允许用户控制uav的动作的图像。例如,用户可以从该图像中选择目标。该目标可以是静止的目标或移动的目标。用户可以从该图像中选择行进方向。用户可以选择该图像的一部分(例如,点、区域、和/或物体)来限定该目标和/或方向。用户可以通过直接触摸屏幕(例如,触摸屏)来选择该目标和/或方向。用户可以触摸屏幕的一部分。用户可以通过触摸屏幕上的一个点来触摸屏幕的该部分。替代地,用户可以在屏幕上从预先存在的区域集合中选择一个区域、或者可以针对一个区域绘出边界、或者以任何其他方式指定该平面的一部分。用户可以通过借助于用户交互装置(例如,鼠标、操纵杆、键盘、跟踪球、触式控制板、按钮、口头命令、手势识别、姿态传感器、热学传感器、触碰式电容性传感器、或任何其他装置)选择图像的该部分来选择目标和/或方向。触摸屏可以被配置成用于检测用户的触摸位置、触摸时长、触摸压力、和/或触摸运动,其中上述触摸方式中的每一种都可以指明用户的特定输入命令。

该显示设备上的图像可以显示出借助于可移动物体的有效载荷所收集到的视图。例如,可以将成像装置收集的图像显示在该显示设备上。这可以被视为第一人称视像(fpv)。在一些情形下,可以提供单一的成像装置并且可以提供单一的fpv。替代地,可以提供具有不同视野的多个成像装置。可以在这多个fpv之间转换视像,或者可以同时显示出这多个fpv。这多个fpv可以对应于可以具有不同视野的不同成像装置(或由其产生)。用户终端处的用户可以选择该成像装置所收集的图像的一部分来指定可移动物体的目标和/或运动方向。

在另一个实例中,该显示设备上的图像可以显示出可以借助于来自可移动物体的有效载荷的信息而生成的图谱。这个图谱可以可选地是借助于多个成像装置(例如,右相机、左相机、或更多相机)生成的,这可以利用立体映射技术。在一些情形下,这个图可以是基于关于uav相对于环境的、成像装置相对于环境的、和/或uav相对于成像装置的位置信息而生成的。位置信息可以包括姿势信息、空间位置信息、角速度、线速度、角加速度、和/或线加速度。这种图谱可以可选地是借助于一个或多个额外传感器而生成的,例如在本文其他地方更详细描述的。这种图谱可以是二维图谱或三维图谱。可以在二维图谱视像与三维图谱视像之间转换,或者可以同时显示二维图谱视像和三维图谱视像。用户终端处的用户可以选择这个图谱的一部分来指定可移动物体的目标和/或运动方向。可以在一个或多个fpv与一个或多个图谱视像之间转换视像,或者可以同时显示该一个或多个fpv和一个或多个图谱视像。用户可以使用这些视像中的任一个来对目标或方向进行选择。用户选择的部分可以包括目标和/或方向。用户可以使用所描述的任一选择技术来选择该部分。

在一些实施例中,该图像可以是以显示于用户终端(例如,虚拟现实系统或增强现实系统)上的3d虚拟环境来提供的。该3d虚拟环境可以可选地对应于一个3d图谱。该虚拟环境可以包括可以由用户操纵的多个点或物体。用户可以通过在该虚拟环境中的多种不同动作来操纵这些点或物体。这些动作的实例可以包括:选择一个或多个点或物体、拖放、平移、旋转、自旋、推、拉、放大、缩小等。可以想到在三维虚拟空间中对这些点或物体的任何类型的移动动作。用户终端处的用户可以操纵虚拟环境中的这些点或物体以控制uav的飞行路径和/或uav的运动特性。

操纵设备140可以通过无线方式与无人机110进行通信,用于对无人机110进行远程操纵。操纵设备例如可以是遥控器或者安装有控制无人机的应用程序(英文:application,简称:app)的用户终端,由于是配置有触摸屏的终端设备,用户可以通过对终端设备的触摸屏对无人机输出飞行控制指令或者拍摄装置指令,例如遥控器、膝上型电脑、智能手机、平板电脑、地面控制站、智能手表、智能手环等中的一种或多种。本发明的实施例中,通过操纵设备接收用户的输入,可以指通过遥控器上的拔轮、按钮、按键、摇杆等输入装置或者用户终端上的用户界面(ui)对无人机进行操控。

应理解,上述对于无人飞行系统各组成部分的命名仅是出于标识的目的,并不应理解为对本发明的实施例的限制。

本发明的飞行控制方法的执行主体可以是无人飞行系统中的无人机,也可以是无人飞行系统中的地面控制设备,在此不做限制。

图2为本发明实施例提供的飞行控制方法的流程图,如图2所示,本实施例的方法可以包括:

s201、根据在图像中的指定位置确定第一目标。

本实施例中,图像例如可以是交互界面中显示的图像,该指定位置可以是通过交互界面的操作来确定。例如:图像中显示有地面或者天花板等障碍面,当用户想要控制无人机朝着地面的某一点或者天花板上的某一方向指点飞行时,用户通过交互界面对图像中的地面的某一位置或者天花板上的某一位置进行触点操作,相应地,本实施例将该触点操作对应的位置作为指点位置。

指定位置可以是基于该一个或多个图像中的选定点来获取的。这些图像可以是由该无人机上的成像装置在该当前位置处捕捉的。当用户在该显示器上的图像中选择一个或多个点时,就可以选定显示在该图像中的指定位置的至少一部分。在一些情况下,选择该一个或多个点可以致使选定显示在该图像中的整个指定位置。

在该一个或多个图像中的该选定点可以是与一组图像坐标相关联的。目标可以位于与一组世界目标相关联的第二目标位置处。可以生成从该组图像坐标到该组世界坐标的变换。基于该变换可以计算出从该当前位置到该第二目标位置的方向向量。基于该方向向量可以生成供控制无人机飞行的路径。

在一些实施例中,可以从用户接收初始化图像中的选定点。该初始化图像可以被包括在该一个或多个图像内。可以提供多个物体候选项供该用户选择,其中每个物体候选项可以是使用边界框指代的。当用户选择与选定的目标候选项相关联的边界框时,可以接收该选定的目标候选项作为目标。

在一些实施例中,基于该成像装置的状态信息可以获得该第一目标在该一个或多个图像中的投影变换。该成像装置的状态信息可以是基于无人机的位置和姿态信息以及该成像装置的姿态信息来确定的。

在一些实施例中,可以从用户接收初始化图像中的选定点。该初始化图像可以被包括在该一个或多个图像内。

根据在图像中的指定位置确定第一目标,具体的,可以是确定第一目标在真实世界中的位置(即,世界坐标),或者,也可以是确定第一目标在真实世界中相对无人机的方位。

其中,在确定第一目标在真实世界中的位置时,可以使用单一成像装置、或多个成像装置来确定。

当是使用单一成像装置确定出该第一目标时,可以使用三角测量方法来确定。首先,可以使该成像装置相对于该目标以横向方式、并且垂直于从该成像装置到该第一目标方向进行平移(通过移动该可移动物体)。在这个横向平移过程中,该成像装置可以捕捉多个图像。可以将该多个图像提供给该图像分析器,该图像分析器接着基于以下各项来计算从该第一目标到可移动物体的距离:(1)在该多个图像中该第一目标变化、以及(2)在该横向平移过程中该可移动物体的行进距离。在该横向平移过程中所覆盖的距离可以由该成像装置和/或可移动物体上的imu进行记录。替代地,在该横向平移过程中所覆盖的距离可以从一个或多个全球导航卫星系统(gnss)来获得。例如,该成像装置和/或可移动物体上的gnss接收器可以通过处理这些卫星所广播的信号来确定估算位置、速度和准确时间(pvt)。该pvt信息可以用来计算在该横向平移过程中所覆盖的距离。

该imu可以是被配置成使用多个加速度计与多个陀螺仪的组合来测量并报告uav的速度、取向和重力的电子装置。可以可选地包括磁强计。该imu可以使用一个或多个加速度计来检测当前加速速率、并且使用一个或多个陀螺仪来检测旋转属性(像俯仰、横滚和偏航)的变化。可以包括磁强计来辅助针对取向偏离进行校准。

在一些实施例中,可以使用单个成像装置来确定第一目标,该成像装置为飞行时间(tof)相机。在这些实施例中,可以在不移动该tof相机的情况下确定第一目标。飞行时间相机(tof相机)可以是能通过针对图像的每个点测量该相机与对象之间的光信号的飞行时间、基于已知的光速而解析距离的范围成像相机系统。在一些情况下,使用tof相机可以改善跟踪精度。

在一些其他实施例中,可以使用多个成像装置来确定第一目标。图3示出了可以使用多个成像装置来确定第一目标的实例。可以提供第一成像装置304和第二成像装置306。该第一成像装置和第二成像装置可以布置在不同位置处。例如,第一成像装置可以是可移动物体302搭载的有效载荷,而第二成像装置可以位于该可移动物体上或之内。在一些实施例中,第一成像装置可以是相机并且第二成像装置可以是双目视觉传感器。在一些实施例中,该第一成像装置和第二成像装置可以是同一双目相机的一部分。第一imu可以布置在有效载荷上、例如第一成像装置自身上、或者将有效载荷联接到可移动物体的载具上。第二imu可以位于该可移动物体的本体内。该第一成像装置和第二成像装置可以具有不同的光学轴线。例如,第一成像装置可以具有第一光学轴线305而第二成像装置可以具有第二光学轴线307。该第一成像装置和第二成像装置可以属于彼此独立移动的不同惯性参照系。替代地,该第一成像装置和第二成像装置可以属于同一惯性参照系。该第一成像装置可以被配置成用于捕捉图像310,该图像被显示在用户终端的输出装置上。该第二成像装置可以被配置成用于捕捉包括左眼图像314-1和右眼图像314-2的双目图像314。如图3所示,该第一成像装置和第二成像装置可以捕捉一个目标308的多个图像。然而,第一目标在所捕捉的这些图像中的位置可以不同,因为第一成像装置和第二成像装置是在不同的位置处。例如在图3中,目标在图像310中的位置308’可以位于该图像的右底拐角处。相反,该目标在左眼图像314-1中的位置308-1’和该目标在右眼图像314-2中的位置308-2’可以位于对应的左眼和右眼图像的左部分中。在左眼和右眼图像中的位置308-1’和308-2’也可能由于双目视觉而略微不同。

该第一成像装置与第二成像装置之间的位置差异可以是基于从该第一imu和第二imu获得的实时位置信息来确定的。来自第一imu的实时位置信息可以指示第一成像装置的实际位置,因为该第一imu是安装在该有效载荷上的。同样地,来自第二imu的实时位置信息可以指示第二成像装置的实际位置,因为该第二imu是安装在该可移动物体的本体上在该第二成像装置处。在一些情形下,该飞行控制器可以基于所计算出的位置差异来调整该可移动物体和/或有效载荷的姿态。该图像分析器可以被配置成基于所计算出的位置差异来将该第二成像装置所获得的这些图像与该第一成像装置所获得的这些图像进行关联。可以基于该第一与第二成像装置的图像之间的关联、以及该第一与第二成像装置在不同时刻的位置差异来确定第一目标。

在一些实施例中,第一目标的实际位置是不需要知道的。跟踪可以主要基于图像中第一目标的大小和/或位置。例如,该可移动物体可以被配置成朝向该目标移动到在该图像内该第一目标的大小达到预定阈值。替代地,该可移动物体的成像装置可以镜头拉近到该第一目标上,而无需可移动物体,直到在该图像内该第一目标的大小达到预定阈值。可选地,该成像装置可以拉近镜头,并且可移动物体可以同时朝向目标物体移动,直到在该图像内该目标的大小达到预定阈值。在一些实施例中,第一目标的实际位置可以是已知的。在该图像内该第一目标的大小包括该图像内该第一目标的特征长度。该图像内该第一目标的特征长度可以是基于该第一目标的最显著尺寸标度。该目标的最显著尺寸标度可以是用该第一目标的显著部分的长度、宽度、高度、厚度、弧度、和/或圆周表示的。该预定阈值可以是基于该图像的宽度限定的。在一些实施例中,该可移动物体可以被配置成朝向第一目标移动和/或可以致动该成像装置直到图像内的第一目标被显示在目标区域中。该目标区域可以是该图像的中央部分、以及该图像的任何其他部分。该成像装置以n个自由度的这种致动可以是使用载具(例如,云台)来实现的。

该可移动物体可以被配置成沿着该路径从该第一位置移动到该第二位置。对于许多真实世界的应用而言,仅已知第一目标和可移动物体的位置可能不足以进行实时跟踪。例如,周围环境可能在可移动物体与第一目标之间的路径中包括障碍物。这些障碍物可能是静止的、能够移动的、或在运动中的。这样,关于外部环境的信息对于通过实时地重新规划路径来使可移动物体规避此类障碍物是必须的。在一些实施例中,关于外部环境的信息可以提供成基于一个或多个成像装置所捕捉的一个或多个图像的3d图谱。该可移动物体的飞行路径可以是通过使用该3d图谱来生成的。

s202、当所述第一目标和所述无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度时,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式。

s203、根据所述确定的飞行模式控制所述无人机飞行至第二目标,其中,所述第二目标与所述第一目标之间的距离不小于预置距离。

本实施例中,在确定第一目标之后,可以获取第一目标与无人机的当前位置的连线与水平面的夹角,图4为本发明实施例提供的第一目标和无人机的当前位置的连线与水平面的夹角的示意图,如图4所示,指点位置(即第一目标)位于一障碍面上,该障碍面可以是位于无人机下方的地面,也可以是位于无人机上方的天花板,本实施例并不以此为限。本实施例判断该夹角是否大于第一预置角度。现有技术中为了保证无人机的飞行安全,在前方预设有一避障范围,只是当指点位置位于该避障范围之内时,无人机根据指点飞行模式朝该指点位置飞行;而当指点位置超过这个避障范围时,无人机无法朝该指点位置飞行。在一些实施例中,该第一预置角度是根据无人机的避障范围来确定的,这样使得当第一目标与无人机的当前位置的连线性与水平面的夹角大于第一预置角度时,该第一目标不属于该无人机的避障范围。

因此,当确定上述的夹角大于第一预置角度时,根据该夹角的大小来确定无人机的飞行模式,并根据确定的无人机的飞行模式,控制所述无人机飞行至第二目标,该第二目标与第一目标之间的距离不小于预置距离。

例如,一种方式为,计算获取第二目标的坐标,根据当前位置的坐标与第二目标的坐标生成当前位置到第二目标的路径,然后控制无人机按照这种路径飞行至第二目标。例如,在图像中确定出指点位置之后,根据图像中的地理环境(三维环境),可以计算出指点位置在地理环境中的地理坐标。或者,获取图像中的指点位置的方向向量,确定该方向向量与图像中的障碍面(例如地面或者天花板)之间的交叉点,将该交叉点的地理坐标作为指定位置的地理坐标。

又例如,一种方式为:基于在图像中的指定位置来确定供无人机移动的目标方向,当无人机沿该目标方向飞行至距离障碍面(即第一目标所在的平面)预置距离时改变飞行方向,直至飞行至第二目标,该第二目标可以是位于第一目标上方的目标。这样使得无人机最终飞行至距离第一目标不小于预置距离的第二目标,这样无人机不会轻易触碰到障碍物,保证了无人机飞行安全。

在一些实施例中,可以动态地调整无人机的目标方向,使得无人机规避在该目标方向上的一个或多个障碍物。可以调整该成像装置和/或uav的姿态以便当该无人机规避该一个或多个障碍物时将该第一目标维持在该成像装置的视野内。例如,可以控制无人机的偏航角移动和平移移动以便将第一目标维持在视野内。

在一些实施例中,当目标(可以是第一目标或第二目标)不再存在于该一个或多个图像中和/或该成像装置的视野内时,可以确定发生了朝向目标飞行失败。在此类情形下,可以调整该可移动物体的位置和姿态和/或该成像装置的姿态以便在一个或多个后续图像中重新捕捉到该目标。可以分析该一个或多个后续图像以检测目标,并且一旦检测到就可以朝向该目标飞行。

在一些实施例中,可以获得目标相对于无人机的距离和/或速度。可以基于目标相对于uav的距离和/或速度来朝向该目标飞行。

在一些实施例中,无人机的飞行路径可以是当前位置(与无人机相关联)与目标(与第一目标或第二目标相关联)之间的优化路线。该路径可以基于一个或多个参数来优化,包括飞行距离、飞行时间、能量消耗、海拔、包括风向和风速的天气影响、和/或对目标的跟踪(例如,目标的速率和方向)。该路径也可以被优化来使无人机在该当前位置与该目标之间规避一个或多个障碍物。该路径可以包括多条直线和/或多条曲线。

例如,该路径可以被配置成在无人机从该当前位置移动到目标时使得该无人机的能量消耗最小化。该路径可以被配置成用于使得天气对无人机移动的影响最小化。该路径可以基于风速和风向来优化。该路径可以被配置成用于减小无人机在逆风中的移动。该路径可以被配置成考虑当无人机朝向目标移动时海拔和压力的改变。该路径可以基于该当前位置与该第二目标之间的周围景观来配置。例如,该路径可以被配置成考虑在该周围景观中存在的人造结构和自然地形。例如,该路径可以被配置成在该当前位置与该第二目标之间的路径中的障碍物例如人造结构和自然地形的周围/上方/下方经过。

在一些实施例中,可以基于以下各项来获得周围景观的3d模型:(1)由该无人机上的一个或多个成像装置所捕捉的一个或多个图像,以及(2)从全球定位系统(gps)数据获得的地形图。该gps数据可以从服务器被提供到用来控制无人机的用户终端。该路径可以被配置成使得,当无人机在从当前位置移动到目标时,兴趣点维持在该无人机的成像装置的视野内,其中该兴趣点可以是目标和/或其他物体。

当确定上述的该夹角小于或等于第一预置角度时,该第一目标属于该无人机的避障范围,可以按现有技术的方案,确定无人机的飞行模式为指点飞行模式,并根据该指点飞行模式,朝第一目标飞行。

综上所述,通过本发明实施例的上述方案,即使第一目标与无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度时,本实施例也可以控制所述无人机朝该第二目标飞行,使得无人机飞行至距离第一目标预置距离的第二目标,这样无人机不会轻易触碰到障碍物,保证了无人机飞行安全,同时相对于现有技术而言扩大了无人机指点飞行的目标位置范围。

当无人机采用以下方式飞行至第二目标时:基于在图像中的指定位置来确定供无人机移动的目标方向,当无人机沿该目标方向飞行至距离障碍面(即第一目标所在的平面)预置距离或者接近预置距离时改变飞行方向,直至飞行至第二目标;无人机的飞行路径有多种方式。下面进行举例说明。

可选地,所述第二目标位于第一水平面上,所述第一水平面是与所述第一目标的距离为所述预置距离的水平面。相应地,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式的一种实现方式为:当所述夹角大于所述第一预置角度时(如图5所示);确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标;例如可以参见如图6所示。相应地,上述s203的一种可行的实现方式为:控制无人机从当前位置朝第一水平面飞行至第一水平面上,在无人机到达第一水平面时无人机的垂直方向的速度降为0,然后再控制无人机沿着第一水平面飞行至第二目标,在无人机到达第二目标时无人机的水平方向的速度也降为0。

可选地,所述第二目标位于第一水平面上,所述第一水平面是与所述第一目标的距离为所述预置距离的水平面。相应地,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式的一种实现方式为:当所述夹角大于所述第一预置角度时(如图5所示);确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置朝着所述第一目标的方向飞行至第一位置,所述第一位置位于所述第一水平面背向所述第一目标的一侧,按照弧形轨迹从所述第一位置飞行至所述第二目标;例如可以参见图7所示,其中,无人机朝第一目标的方向飞行可以是沿着当前位置与第一目标的连线朝第一目标的方向,也可以不沿着该连线飞行,只要飞行的过程使得无人机与第一目标的距离更近均属于本发明实施例的方案。相应地,上述s203的一种可行的实现方式为:控制无人机从当前位置朝第一目标的方向飞行至第三位置,其中,第一位置与第一目标在垂直方向上的距离大于第一水平面与第一目标在垂直方向上的距离,然后再控制无人机按照弧形轨迹从第一位置朝着第二目标飞行至第二目标。

可选地,所述第二目标位于第一水平面上,所述第一水平面是与所述第一目标的距离为所述预置距离的水平面。相应地,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式的一种实现方式为:当所述夹角大于所述第一预置角度且小于第二预置角度时,所述第二预置角度大于所述第一预置角度,(如图8所示);确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标;例如可以参见如图6所示。

可选地,所述第二目标位于第一水平面上,所述第一水平面是与所述第一目标的距离为所述预置距离的水平面。相应地,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式的一种实现方式为:当所述夹角大于所述第一预置角度且小于第二预置角度时,所述第二预置角度大于所述第一预置角度,(如图8所示);确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置朝着所述第一目标的方向飞行至第一位置,所述第一位置位于所述第一水平面背向所述第一目标的一侧,按照弧形轨迹从所述第一位置飞行至所述第二目标;例如可以参见图7所示,其中,无人机朝第一目标的方向飞行可以是沿着当前位置与第一目标的连线朝第一目标的方向,也可以不沿着该连线飞行,只要飞行的过程使得无人机与第一目标的距离更近均属于本发明实施例的方案。

可选地,当确定所述无人机的飞行模式为从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标时,所述从所述当前位置飞行至所述第一水平面,包括:从所述当前位置飞行至所述第一水平面上的第二位置,所述第二位置为所述第一目标与所述当前位置之间的连线与所述第一水平面的交点位置。例如如图9所示,沿着当前位置与第二目标之间的连线的方向朝第一水平面飞行,到达第一水平面的位置为第二位置,即为当前位置与第二目标之间的连线与第一水平面的交点位置,在控制无人机飞行至第一水平面的第二位置时,无人机的垂直方向的速度降为0。

可选地,当确定所述无人机的飞行模式为从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标时,所述从所述当前位置飞行至第一水平面,包括:从所述当前位置朝着所述第一目标的方向飞行至第三位置,所述第三位置位于所述第一水平面背向所述第一目标的一侧;按照弧形轨迹从所述第三位置飞行至所述第一水平面上。例如如图10所示,示出的是沿着当前位置与第一目标之间的连线的方向朝第一水平面飞行,在飞行至第三位置时,但本实施例不限于只根据当前位置与第一目标之间的连线的方向飞行,例如也可以沿着当前位置与第二目标之间的连线的方向朝第一水平面飞行。该第三位置与第一目标在垂直方向的距离大于第一水平面与第一目标在垂直方向的距离,然后再按照弧形轨迹飞行至第一水平面上,在控制无人机飞行至第一水平面的第二位置时,无人机的垂直方向的速度降为0。

可选地,所述根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式的一种实现方式为:当所述夹角大于或等于第二预置角度(如图11所示)时,所述第二预置角度大于所述第一预置角度,确定所述无人机的飞行模式为:沿着所述当前位置所在的水平面从所述当前位置飞行至所述第二目标,所述第二目标与所述当前位置位于同一水平面,且所述第二目标和所述第一目标的连线垂直于水平面;例如如图12所示。相应地,上述s203的一种可行的实现方式为:控制无人机从当前位置开始(此时无人机的垂直方向的速度降为0)沿着当前位置所在的水平面飞行至第二目标(此时无人机的水平方向的速度降为0),该第二目标位于第一目标的垂直方向上,而且第二目标与第一目标的垂直方向的距离等于当前位置与第一目标的垂直方向的距离。

在一些实施例中,所述方法的执行主体是地面控制设备,所述将在图像中的指定位置确定为第一目标,包括:通过交互界面获取画框操作;当所述画框操作框选的所述图像中的对象不属于预设类型时,确定所述画框操作框选的位置为所述第一目标。例如如图13所示,无人机通过拍摄装置拍到的图像通过交互界面来显示,当要控制无人机根据用户选择的对象飞行时,用户可以通过交互界面对该对象进行画框操作,相应地,本实施例的地面控制设备通过交互界面获取该画框操作,获取该画操作框选的该图像中的对象,然后判断该图像中的对象是否属于预设类型(例如人、汽车等),当该图像中的对象不属于预设类型时,确定该画框操作框选的图像中的对象的位置(即指定位置)为第一目标,然后当所述第一目标和所述无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度时,执行上述s202和s203所示的方案;当所述第一目标和所述无人机的当前位置的连线与水平面的夹角小于等于第一预置角度时,根据指点飞行模式控制无人机飞行。当该图像中的对象不是预设跟随对象时,根据跟踪飞行模式控制无人机飞行。

可选地,当所述画框操作框选的所述图像中的对象属于预设类型时,确定所述对象为目标跟随对象;根据所述对象为目标跟随对象,控制所述无人机跟随所述对象飞行。其中,如何跟随对象飞行的实现方式可以参见现有技术中的相关描述,此处不再赘述。

在一些实施例中,所述方法的执行主体是地面控制设备,所述方法还包括:在所述图像中的所述指点位置处显示预置图标;所述根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式之后,还包括:将所述图像中的所述指点位置处显示的预置图标移动到所述图像中对应所述第二目标的位置处。本实施例中,在将图像中的指定位置确定为第一目标后,在图像中的指定位置处显示预置图标,如图14所示,以指示用户在图像中成功指定位置。当所述第一目标和所述无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度时,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式,根据无人机的飞行模式确定出第二目标之后,将图像中指定位置处显示的该预置图标由该指定位置处移动到图像中对应第二目标的位置处,以指示无人机将飞行到该第二目标处。如图15所示,用于指示在指定位置在第一目标时控制无人机飞行至第二目标,用于避免触碰到障碍物,保证飞行安全。

图16为本发明实施例一提供的飞行控制装置的结构示意图,如图16所示,本实施例的飞行控制装置400可以包括:目标确定模块401、飞行模式确定模块402和控制模块403。

目标确定模块401,用于根据在图像中的指定位置确定第一目标;

飞行模式确定模块402,用于当所述第一目标和所述无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度时,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式;

控制模块403,用于根据所述确定的飞行模式控制所述无人机飞行至第二目标,其中,所述第二目标与所述第一目标之间的距离不小于预置距离。

可选地,所述飞行模式确定模块402,具体用于:当所述夹角大于所述第一预置角度时,确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标;或者,确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置朝着所述第一目标的方向飞行至第一位置,所述第一位置位于所述第一水平面背向所述第一目标的一侧,按照弧形轨迹从所述第一位置飞行至所述第二目标;

其中,所述第二目标位于第一水平面上,所述第一水平面是与所述第一目标的距离为所述预置距离的水平面。

可选地,所述飞行模式确定模块402,具体用于:当所述夹角大于所述第一预置角度且小于第二预置角度时,所述第二预置角度大于所述第一预置角度,确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标;或者,确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置朝着所述第一目标的方向飞行至第一位置,所述第一位置位于所述第一水平面背向所述第一目标的一侧,按照弧形轨迹从所述第一位置飞行至所述第二目标;

其中,所述第二目标位于第一水平面上,所述第一水平面是与所述第一目标的距离为所述预置距离的水平面。

可选地,当所述飞行模式确定模块402确定所述无人机的飞行模式为从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标时,所述从所述当前位置飞行至所述第一水平面,包括:从所述当前位置飞行至所述第一水平面上的第二位置,所述第二位置为所述第一目标与所述当前位置之间的连线与所述第一水平面的交点位置。

可选地,当所述飞行模式确定模块402确定所述无人机的飞行模式为从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标时,所述从所述当前位置飞行至第一水平面,包括:从所述当前位置朝着所述第一目标的方向飞行至第三位置,所述第三位置位于所述第一水平面背向所述第一目标的一侧;按照弧形轨迹从所述第三位置飞行至所述第一水平面上。

可选地,所述飞行模块确定模块402,具体用于:当所述夹角不小于所述第二预置角度时,确定所述无人机的飞行模式为:沿着所述当前位置所在的水平面从所述当前位置飞行至所述第二目标,所述第二目标与所述当前位置位于同一水平面,且所述第二目标和所述第一目标的连线垂直于水平面。

可选地,所述目标确定模块401,具体用于:通过交互界面获取画框操作;当所述画框操作框选的所述图像中的对象不属于预设类型时,确定所述画框操作框选的位置为所述第一目标。

可选地,所述目标确定模块401,还用于当所述画框操作框选的所述图像中的对象属于预设类型时,确定所述对象为目标跟随对象;

所述控制模块403,还用于根据所述对象为目标跟随对象,控制所述无人机跟随所述对象飞行。

可选地,本实施例的飞行控制装置400还包括:显示模块404。

显示模块404,用于在所述图像中的所述指定位置处显示预置图标;以及在所述飞行模式确定模块402根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式之后,将所述图像中的所述指点位置处显示的预置图标移动到所述图像中对应所述第二目标的位置处。

本实施例的装置,可以用于执行本发明上述各方法实施例的技术方案,其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。

图17为本发明实施例二提供的飞行控制装置的结构示意图,如图17所示,本实施例的飞行控制装置500可以包括:存储器501和处理器502。存储器501与处理器502通过总线连接。

上述处理器502可以是中央处理单元(英文:centralprocessingunit,cpu),该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文:digitalsignalprocessor,dsp)、专用集成电路(英文:applicationspecificintegratedcircuit,asic)、现成可编程门阵列(英文:field-programmablegatearray,fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器501,用于存储执行飞行控制方法的代码;

所述处理器502,用于调用所述存储器501中存储的所述代码,执行:根据在图像中的指定位置确定第一目标;以及当所述第一目标和所述无人机的当前位置的连线与水平面的夹角大于第一预置角度时,根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式;根据所述确定的飞行模式控制所述无人机飞行至第二目标,其中,所述第二目标与所述第一目标之间的距离不小于预置距离。

可选地,所述处理器502,具体用于:当所述夹角大于所述第一预置角度时,确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标;或者,确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置朝着所述第一目标的方向飞行至第一位置,所述第一位置位于所述第一水平面背向所述第一目标的一侧,按照弧形轨迹从所述第一位置飞行至所述第二目标;

其中,所述第二目标位于第一水平面上,所述第一水平面是与所述第一目标的距离为所述预置距离的水平面。

可选地,所述处理器502,具体用于:当所述夹角大于所述第一预置角度且小于第二预置角度时,所述第二预置角度大于所述第一预置角度,确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标;或者,确定所述无人机的飞行模式为:从所述当前位置朝着所述第一目标的方向飞行至第一位置,所述第一位置位于所述第一水平面背向所述第一目标的一侧,按照弧形轨迹从所述第一位置飞行至所述第二目标;

其中,所述第二目标位于第一水平面上,所述第一水平面是与所述第一目标的距离为所述预置距离的水平面。

可选地,当所述处理器502确定所述无人机的飞行模式为从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标时,所述从所述当前位置飞行至所述第一水平面,包括:从所述当前位置飞行至所述第一水平面上的第二位置,所述第二位置为所述第一目标与所述当前位置之间的连线与所述第一水平面的交点位置。

可选地,当所述处理器502确定所述无人机的飞行模式为从所述当前位置飞行至所述第一水平面,再沿着所述第一水平面飞行至所述第二目标时,所述从所述当前位置飞行至第一水平面,包括:从所述当前位置朝着所述第一目标的方向飞行至第三位置,所述第三位置位于所述第一水平面背向所述第一目标的一侧;按照弧形轨迹从所述第三位置飞行至所述第一水平面上。

可选地,所述处理器502,具体用于:当所述夹角不小于所述第二预置角度时,确定所述无人机的飞行模式为:沿着所述当前位置所在的水平面从所述当前位置飞行至所述第二目标,所述第二目标与所述当前位置位于同一水平面,且所述第二目标和所述第一目标的连线垂直于水平面。

可选地,上述实施例中的飞行控制装置500可以为无人机,或者可以为地面控制设备。

可选地,本实施例的飞行控制装置500为地面控制设备,该飞行控制装置500还包括:交互界面503。交互界面503与处理器502通过总线连接。

可选地,交互界面503,用于检测画框操作。

所述处理器502,具体用于:通过所述交互界面503获取所述画框操作;当所述画框操作框选的所述图像中的对象不属于预设类型时,确定所述画框操作框选的位置为所述第一目标。

可选地,所述处理器502,还用于当所述画框操作框选的所述图像中的对象属于预设类型时,确定所述对象为目标跟随对象;根据所述对象为目标跟随对象,控制所述无人机跟随所述对象飞行。

可选地,交互界面503,用于在所述图像中的所述指点位置处显示预置图标;以及在所述处理器502根据所述夹角的大小确定所述无人机的飞行模式之后,将所述图像中的所述指点位置处显示的预置图标移动到所述图像中对应所述第二目标的位置处。

本实施例的装置,可以用于执行本发明上述各方法实施例的技术方案,其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。

图18为本发明实施例提供的一种无人机的飞行控制系统的结构示意图,如图18所示,本实施例的无人机的飞行控制系统800包括:飞行控制装置600和无人机700。其中,飞行控制装置600可以采用图16或图17所示装置实施例的结构,其对应地,可以执行本发明上述各方法实施例的技术方案,其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解:实现上述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,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:只读内存(英文:read-onlymemory,简称:rom)、随机存取存储器(英文:randomaccessmemory,简称: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。

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