一種無人機的高精度跟隨方法及其系統與流程
2023-06-08 12:39:51 2
本發明涉及無人機控制技術領域，尤其涉及一種無人機的高精度跟隨方法及其系統。
背景技術：
市面上現有的無人機大多採用遙控器為操作終端或採用手機、iPad等行動裝置作為操作終端。
但無論採用上述哪一種操作終端，都無法為操作者很好的展現航拍的效果，不能帶來新的操作體驗。
技術實現要素：
本發明的主要目的在於提出一種無人機的高精度跟隨方法及其系統，旨在引入VR眼鏡實現對無人機的高精度追隨，同時能以第一視角沉浸式的體驗航拍畫面。
為實現上述目的，本發明提出一種無人機的高精度跟隨方法，應用於無人機的高精度跟隨系統，其特徵在於，所述無人機的高精度跟隨系統包括無人機與VR眼鏡；所述方法包括以下步驟：
所述VR眼鏡向所述無人機發送初始位置信息，所述初始位置信息中包括初始經緯度和初始海拔高度；
所述無人機獲取自身的起始位置信息並計算所述起始位置信息與所述VR眼鏡的初始位置信息的相對位置關係；其中，所述起始位置信息包括起始經緯度和起始海拔高度；所述相對位置關係包括經緯度差值與海拔高度差值；
所述VR眼鏡實時向所述無人機發送當前位置信息，所述當前位置信息中包括當前經緯度和當前海拔高度；
所述無人機計算目標位置信息併到達所述目標位置信息對應的位置；其中，所述目標位置信息與所述當前位置信息滿足所述相對位置關係，從而使所述無人機在飛行過程能與所述VR眼鏡保持所述相對位置關係。
可選地，所述VR眼鏡實時向所述無人機發送當前位置信息包括：
所述VR眼鏡每秒向所述無人機發送8至10次當前位置信息。
可選地，計算所述無人機的起始位置信息與所述VR眼鏡的初始位置信息的相對位置關係包括：
將所述初始經緯度和初始海拔高度轉換為三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的第一數值；
將所述起始經緯度和起始海拔高度轉換為三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的第二數值；
計算所述x軸對應的第二數值與第一數值之差，記作水平距離差；計算所述y軸對應的第二數值與第一數值之差，記作垂直距離差；所述經緯度差值包括所述水平距離差與垂直距離差；計算所述z軸對應的第二數值與第一數值之差，記作所述海拔高度差值。
可選地，所述目標位置信息的計算包括：
將所述當前經緯度和當前海拔高度轉換為三維坐標，三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的第三數值；
將所述x軸對應的第三數值與所述水平距離差之和作為x軸對應的第四數值；將所述y軸對應的第三數值與所述垂直距離差之和作為y軸對應的第四數值；將所述z軸對應的第三數值與所述海拔高度差值之和作為z軸對應的第四數值；
將由所述x軸對應的第四數值、y軸對應的第四數值和z軸對應的第四數值組成的三維坐標轉換為目標經緯度和目標海拔高度；所述目標位置信息包括所述目標經緯度和目標海拔高度。
此外，為實現上述目的，本發明還提供一種無人機的高精度跟隨系統，其特徵在於，包括VR眼鏡及無人機；所述無人機包括：
接收模塊，用於接收所述VR眼鏡實時發出的初始位置信息，所述初始位置信息中包括初始經緯度和初始海拔高度；
位置傳感模塊，用於獲取所述無人機的起始位置信息，所述起始位置信息包括起始經緯度和起始海拔高度；
相對位置計算模塊，用於計算所述起始位置信息與所述VR眼鏡的初始位置信息的相對位置關係；所述相對位置關係包括經緯度差值與海拔高度差值；
所述接收模塊還用於接收所述VR眼鏡發出的當前位置信息，所述當前位置信息中包括當前經緯度和當前海拔高度；
目標位置控制模塊，用於計算目標位置信息並使所述無人機到達所述目標位置信息對應的位置；其中，所述目標位置信息與所述當前位置信息滿足所述相對位置關係，從而使所述無人機在飛行過程能與所述VR眼鏡保持所述相對位置關係。
可選地，所述相對位置計算模塊用於：
將所述初始經緯度和初始海拔高度轉換為三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的第一數值；
將所述起始經緯度和起始海拔高度轉換為三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的第二數值；
計算所述x軸對應的第二數值與第一數值之差，記作水平距離差；計算所述y軸對應的第二數值與第一數值之差，記作垂直距離差；所述經緯度差值包括所述水平距離差與垂直距離差；計算所述z軸對應的第二數值與第一數值之差，記作所述海拔高度差值。
可選地，所述目標位置控制模塊用於：
將所述當前經緯度和當前海拔高度轉換為三維坐標，三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的第三數值；
將所述x軸對應的第三數值與所述水平距離差之和作為x軸對應的第四數值；將所述y軸對應的第三數值與所述垂直距離差之和作為y軸對應的第四數值；將所述z軸對應的第三數值與所述海拔高度差值之和作為z軸對應的第四數值；
將由所述x軸對應的第四數值、y軸對應的第四數值和z軸對應的第四數值組成的三維坐標轉換為目標經緯度和目標海拔高度；所述目標位置信息包括所述目標經緯度和目標海拔高度。
可選地，所述VR眼鏡包括：
GPS模塊，用於獲取所述VR眼鏡的初始位置信息及當前位置信息；其中，所述初始位置信息中包括初始經緯度和初始海拔高度；所述當前位置信息中包括當前經緯度和當前海拔高度；
發送模塊，用於向所述無人機發送所述初始位置信息及當前位置信息。
可選地，所述發送模塊，用於每秒向所述無人機發送8至10次當前位置信息。
可選地，所述VR眼鏡還包括氣壓高度計，用於測量VR眼鏡的初始海拔高度與當前海拔高度。
本發明提出的無人機的高精度跟隨方法及移動終端，引入VR眼鏡實現對無人機的高精度追隨，同時能以第一視角沉浸式的體驗航拍畫面。
附圖說明
圖1為本發明實施例的無人機的高精度跟隨方法的流程示意圖；
圖2為本發明實施例的無人機的高精度跟隨系統的結構示意圖；
圖3為本發明實施例的無人機的結構示意圖；
圖4為本發明實施例的VR眼鏡的結構示意圖；
本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
如圖1所示，本發明提供一種無人機的高精度跟隨方法，應用於無人機的高精度跟隨系統，無人機的高精度跟隨系統如圖2所示包括無人機與VR眼鏡；方法包括以下步驟：
S11、VR眼鏡向無人機發送初始位置信息；
上述初始位置信息中包括初始經緯度和初始海拔高度；該初始位置信息的初始經緯度例如從內置在VR眼鏡中的GPS模塊獲取，初始海拔高度通過設置在VR眼鏡上的氣壓高度計測量獲得，當然，該氣壓高度計可以直接集成在GPS模塊中；
S12、無人機獲取自身的起始位置信息並計算起始位置信息與VR眼鏡的初始位置信息的相對位置關係；
其中，起始位置信息包括起始經緯度和起始海拔高度；相對位置關係包括經緯度差值與海拔高度差值；
S13、VR眼鏡實時向無人機發送當前位置信息；
上述當前位置信息中包括當前經緯度和當前海拔高度，該當前位置信息例如從內置在VR眼鏡中的GPS模塊獲取，當前海拔高度通過設置在VR眼鏡上的氣壓高度計測量獲得，當然，該氣壓高度計可以直接集成在GPS模塊中；在具體實施時，VR眼鏡可以每秒向無人機發送8至10次當前位置信息，例如是9次；
S14、無人機計算目標位置信息併到達目標位置信息對應的位置；
其中，目標位置信息與當前位置信息滿足相對位置關係，從而使所述無人機在飛行過程能與所述VR眼鏡保持所述相對位置關係。如此，能使無人機的移動在與VR眼鏡的相對位置不變的情況下能完全複製VR眼鏡的移動過程，即當VR眼鏡往東移動1米時，無人機也往東移動1米，在具體實施時，若水平方向的定位精度範圍為±1米，則無人機向東飛行0至2米都是滿足水平方向上的定位精度需求的；VR眼鏡海拔高度往上升高1米時，無人機也往上移動飛行1米，在具體實施時，若垂直方向的定位精度範圍為±0.2米，則無人機向上飛行0.8至1.2米都是滿足垂直方向上的定位精度需求的；VR眼鏡位置不變時，無人機位置也不變。
需要說明的是，在步驟S12中計算起始位置信息與VR眼鏡的初始位置信息的相對位置關係可以包括以下步驟：
將所述初始經緯度和初始海拔高度轉換為三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的三個第一數值；
將所述起始經緯度和起始海拔高度轉換為三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的三個第二數值；
計算所述x軸對應的第二數值與第一數值之差，記作水平距離差；計算所述y軸對應的第二數值與第一數值之差，記作垂直距離差；所述經緯度差值包括所述水平距離差與垂直距離差；計算所述z軸對應的第二數值與第一數值之差，記作所述海拔高度差值。也就是說：
水平距離差＝x軸對應的第二數值-x軸對應的第一數值；
垂直距離差＝y軸對應的第二數值-y軸對應的第一數值；
海拔高度差值＝z軸對應的第二數值-z軸對應的第一數值。
在步驟S14中，目標位置信息的計算包括：
將所述當前經緯度和當前海拔高度轉換為三維坐標，三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的第三數值；
將所述x軸對應的第三數值與所述水平距離差之和作為x軸對應的第四數值；將所述y軸對應的第三數值與所述垂直距離差之和作為y軸對應的第四數值；將所述z軸對應的第三數值與所述海拔高度差值之和作為z軸對應的第四數值；也就是說：
x軸對應的第四數值＝x軸對應的第三數值+水平距離差；
y軸對應的第四數值＝y軸對應的第三數值+垂直距離差；
z軸對應的第四數值＝z軸對應的第三數值+海拔高度差值；
將由所述x軸對應的第四數值、y軸對應的第四數值和z軸對應的第四數值組成的三維坐標轉換為目標經緯度和目標海拔高度；所述目標位置信息包括所述目標經緯度和目標海拔高度。
如圖2所示，本發明還提供一種無人機的高精度跟隨系統，包括VR眼鏡10及無人機20。
如圖3所示，該無人機20包括：
接收模塊21，用於接收所述VR眼鏡實時發出的初始位置信息，所述初始位置信息中包括初始經緯度和初始海拔高度；
位置傳感模塊22，用於獲取所述無人機的起始位置信息，所述起始位置信息包括起始經緯度和起始海拔高度；
相對位置計算模塊23，用於計算所述起始位置信息與所述VR眼鏡的初始位置信息的相對位置關係；所述相對位置關係包括經緯度差值與海拔高度差值；
所述接收模塊21還用於接收所述VR眼鏡發出的當前位置信息，所述當前位置信息中包括當前經緯度和當前海拔高度；
目標位置控制模塊24，用於計算目標位置信息並使所述無人機到達所述目標位置信息對應的位置；其中，所述目標位置信息與所述當前位置信息滿足所述相對位置關係，從而使所述無人機在飛行過程能與所述VR眼鏡保持所述相對位置關係。如此，能使無人機的移動在與VR眼鏡的相對位置不變的情況下能完全複製VR眼鏡的移動過程，即當VR眼鏡往東移動1米時，無人機也往東移動1米；VR眼鏡海拔高度往上升高1米時，無人機也往上移動飛行1米；VR眼鏡位置不變時，無人機位置也不變。
在本發明的一個實施例中，上述相對位置計算模塊23具體用於：
將所述初始經緯度和初始海拔高度轉換為三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的第一數值；
將所述起始經緯度和起始海拔高度轉換為三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的第二數值；
計算所述x軸對應的第二數值與第一數值之差，記作水平距離差；計算所述y軸對應的第二數值與第一數值之差，記作垂直距離差；所述經緯度差值包括所述水平距離差與垂直距離差；計算所述z軸對應的第二數值與第一數值之差，記作所述海拔高度差值。也就是說：
水平距離差＝x軸對應的第二數值-x軸對應的第一數值；
垂直距離差＝y軸對應的第二數值-y軸對應的第一數值；
海拔高度差值＝z軸對應的第二數值-z軸對應的第一數值。
目標位置控制模塊24在進行目標位置信息的計算時，具體用於：
將所述當前經緯度和當前海拔高度轉換為三維坐標，三維坐標，獲取x軸、y軸和z軸對應的第三數值；
將所述x軸對應的第三數值與所述水平距離差之和作為x軸對應的第四數值；將所述y軸對應的第三數值與所述垂直距離差之和作為y軸對應的第四數值；將所述z軸對應的第三數值與所述海拔高度差值之和作為z軸對應的第四數值；也就是說：
x軸對應的第四數值＝x軸對應的第三數值+水平距離差；
y軸對應的第四數值＝y軸對應的第三數值+垂直距離差；
z軸對應的第四數值＝z軸對應的第三數值+海拔高度差值；
將由所述x軸對應的第四數值、y軸對應的第四數值和z軸對應的第四數值組成的三維坐標轉換為目標經緯度和目標海拔高度；所述目標位置信息包括所述目標經緯度和目標海拔高度。
如圖4所示，VR眼鏡10包括：
GPS模塊11，用於獲取所述VR眼鏡的初始位置信息及當前位置信息；其中，所述初始位置信息中包括初始經緯度和初始海拔高度；所述當前位置信息中包括當前經緯度和當前海拔高度；
發送模塊12，用於實時向所述無人機發送所述初始位置信息及當前位置信息。
在本實施例中，該發送模塊12可以用於每秒向所述無人機發送8至10次當前位置信息，例如是8次、9次或10次。
此外，VR眼鏡10還包括氣壓高度計，用於測量VR眼鏡的初始海拔高度與當前海拔高度；上述氣壓高度計可以集成在GPS模塊中。
本發明提出的無人機的高精度跟隨方法其系統，結構簡單，通過內置於VR眼鏡內的GPS模塊實現精準的三模定位，從而為無人機的精準跟隨提供前提條件，從而使用戶能以第一視角沉浸式的體驗航拍畫面，為無人機航拍提供了全新的操作方式，帶來全新操作體驗。
需要說明的是，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。
通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到上述實施例方法可藉助軟體加必需的通用硬體平臺的方式來實現，當然也可以通過硬體，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質(如ROM/RAM、磁碟、光碟)中，包括若干指令用以使得一臺終端設備(可以是手機，計算機，伺服器，空調器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述的方法。
以上僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。