無人機飛行控制方法、裝置及無人機與流程
2023-07-03 02:14:11 2
本發明涉及無人機控制領域，特別涉及一種無人機飛行控制方法、裝置及無人機。
背景技術：
：隨著網絡的蓬勃發展，通過網絡購物已得到消費者的青睞，特別是在一線、二線城市已經非常普遍，同時網絡購物也正在向三線、四線城市和鄉鎮農村地區擴展。但在廣大鄉鎮農村地區，由於電子商務剛剛起步，人們通過網絡購物的習慣還未養成，因此訂單量還比較少，從而提高了包裹的配送成本。為了克服這一缺陷，目前出現了通過無人機配送包裹的方式，以完成鄉村的貨物運輸。為了確保無人機的飛行正常，需要為無人機配置相應的飛行姿態控制參數。然而，由於無人機在飛行過程中無法對飛行姿態控制參數進行自動調整，因此通常以無人機的最大有效載荷量為基礎對無人機配置飛行姿態控制參數。顯然，單一的參數配置並不能適用於不同的有效載荷，因此無法使無人機在任何載荷狀態下都能達到最優的溫度狀態，無人機的抗幹擾能力及適應性均顯著降低。技術實現要素：本發明實施例提供一種無人機飛行控制方法、裝置及無人機，根據無人機起飛前確定的飛行質量選擇相對應的控制參數，由於該控制參數與無人機實際的飛行質量相匹配，因此可使無人機達到最優的穩定狀態，並有效提高無人機的抗幹擾能力及適應性。根據本發明的一個方面，提供一種無人機飛行控制方法，包括：接收地面站上報的無人機飛行質量；從控制參數列表中提取出與無人機飛行質量對應的控制參數以作為當前飛行姿態控制參數；利用當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制。在一個實施例中，從控制參數列表中提取出與無人機飛行質量對應的控制參數包括：若控制參數列表中包括無人機飛行質量，則從控制參數列表中直接提取出與無人機飛行質量對應的控制參數。在一個實施例中，若控制參數列表中不包括無人機飛行質量，則利用無人機飛行質量在控制參數列表中所屬的質量區間，通過插值處理提取出與無人機飛行質量對應的控制參數。在一個實施例中，接收地面站上報的無人機在指定位置卸貨後的飛行質量。在一個實施例中，根據卸貨後的飛行質量，從控制參數列表中提取出卸貨後飛行姿態控制參數；根據當前飛行姿態控制參數和卸貨後飛行姿態控制參數，確定出在指定的卸貨時間間隔內隨時間變化的控制參數；在無人機開始卸貨時，使用隨時間變化的控制參數對無人機的飛行進行控制。在一個實施例中，在指定的卸貨時間間隔內，隨時間變化的控制參數在當前飛行姿態控制參數和卸貨後飛行姿態控制參數之間線性變化。在一個實施例中，在指定的卸貨時間間隔後，將卸貨後飛行姿態控制參數作為當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制。根據本發明的另一方面，提供一種無人機飛行控制裝置，包括接收模塊、參數提取模塊和飛行控制模塊，其中：接收模塊，用於接收地面站上報的無人機飛行質量；參數提取模塊，用於從控制參數列表中提取出與無人機飛行質量對應的控制參數以作為當前飛行姿態控制參數；飛行控制模塊，用於利用當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制。在一個實施例中，參數提取模塊具體在控制參數列表中包括無人機飛行質量的情況下，從控制參數列表中直接提取出與無人機飛行質量對應的控制參數。在一個實施例中，參數提取模塊還用於在控制參數列表中不包括無人機飛行質量的情況下，利用無人機飛行質量在控制參數列表中所屬的質量區間，通過插值處理提取出與無人機飛行質量對應的控制參數。在一個實施例中，接收模塊還用於接收地面站上報的無人機在指定位置卸貨後的飛行質量。在一個實施例中，上述裝置還包括過渡參數確定模塊，其中：參數提取模塊還用於根據卸貨後的飛行質量，從控制參數列表中提取出卸貨後飛行姿態控制參數；過渡參數確定模塊，用於根據當前飛行姿態控制參數和卸貨後飛行姿態控制參數，確定出在指定的卸貨時間間隔內隨時間變化的控制參數；飛行控制模塊還用於在無人機開始卸貨時，使用隨時間變化的控制參數對無人機的飛行進行控制。在一個實施例中，在指定的卸貨時間間隔內，隨時間變化的控制參數在當前飛行姿態控制參數和卸貨後飛行姿態控制參數之間線性變化。在一個實施例中，飛行控制模塊還用於在指定的卸貨時間間隔後，將卸貨後飛行姿態控制參數作為當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制。根據本發明的另一方面，還提供一種無人機飛行控制裝置，包括存儲器和處理器，其中：存儲器，用於存儲指令；處理器，耦合到存儲器，處理器被配置為基於存儲器存儲的指令執行實現上述任一實施例涉及的方法。根據本發明的另一方面，提供一種無人機，包括如上述任一實施例涉及的無人機飛行控制裝置。通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特徵及其優點將會變得清楚。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明無人機飛行控制方法一個實施例的示意圖。圖2為本發明無人機飛行控制方法另一實施例的示意圖。圖3為本發明無人機飛行控制裝置一個實施例的示意圖。圖4為本發明無人機飛行控制裝置另一實施例的示意圖。圖5為本發明無人機飛行控制裝置又一實施例的示意圖。圖6為本發明無人機一個實施例的示意圖。圖7為本發明無人機控制參數動態變化示意圖。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的範圍。同時，應當明白，為了便於描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸並不是按照實際的比例關係繪製的。對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這裡示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。圖1為本發明無人機飛行控制方法一個實施例的示意圖。可選地，本實施例的方法步驟可由無人機飛行控制裝置執行，其中：步驟101，接收地面站上報的無人機飛行質量。例如，在無人機起飛前，測量無人機的質量以作為無人機飛行質量。其中，無人機飛行質量包括無人機自身質量和有效載荷兩部分。工作人員通過地面站將所測量的無人機飛行質量上報給無人機飛行控制裝置，由於具體的上報方式與本發明無關，因此這裡不展開描述。步驟102，從控制參數列表中提取出與無人機飛行質量對應的控制參數以作為當前飛行姿態控制參數。可預先在無人機處於不同載荷條件下的飛行狀態進行測試，以確定無人機在不同載荷條件下的飛行姿態控制參數。控制參數列表的一個示例如表1所示。質量控制參數m0C0m1C1m2C2表1其中，m0為無人機處於空載狀態下的質量，也就是無人機自身質量，相應的控制參數為C0；m1為無人機處於半載狀態下的質量，相應的控制參數為C1；m2為無人機處於滿載狀態下的質量，相應的控制參數為C2。這裡，控制參數可包括無人機在俯仰通道、偏航通道和滾動通道下的飛行姿態控制參數。控制參數列表中可包括多個飛行質量及相對應的控制參數。在從控制參數列表中提取出與無人機飛行質量對應的控制參數的過程中，若控制參數列表中包括無人機飛行質量，則從控制參數列表中直接提取出與無人機飛行質量對應的控制參數。例如，若無人機起飛前測量的飛行質量為半載m1，則確定相應的控制參數為C1。此外，通過測試發現，不同載荷所對應的控制參數之間的線性度關係較好，利用線性插值處理就可以得到相應飛行質量所對應的控制參數。也就是說，若控制參數列表中不包括無人機飛行質量，則利用無人機飛行質量在控制參數列表中所屬的質量區間，通過插值處理提取出與無人機飛行質量對應的控制參數。例如，控制參數列表中可僅包括空載m0、半載m1和滿載m2所對應的控制參數，若無人機當前的飛行質量m在空載m0和半載m1之間，則在該空載m0和半載m1之間的區間內通過線性插值處理，就可以得到與無人機當前的飛行質量m相對應的控制參數。步驟103，利用當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制。基於本發明上述實施例提供的無人機飛行控制方法，根據無人機起飛前確定的飛行質量選擇相對應的控制參數，由於該控制參數與無人機實際的飛行質量相匹配，因此可使無人機達到最優的穩定狀態，並有效提高無人機的抗幹擾能力及適應性。圖2為本發明無人機飛行控制方法另一實施例的示意圖。可選地，本實施例的方法步驟可由無人機飛行控制裝置執行。其中：步驟201，接收地面站上報的起飛前的無人機飛行質量，以及無人機在指定位置卸貨後的飛行質量。通過上報起飛前的飛行質量和卸貨後的飛行質量，可便於無人機在卸貨前後都能夠達到最優的穩定狀態。步驟202，從控制參數列表中提取出與起飛前無人機飛行質量對應的控制參數以作為當前飛行姿態控制參數。步驟203，利用當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制。步驟204，根據卸貨後的飛行質量，從控制參數列表中提取出卸貨後飛行姿態控制參數。步驟205，根據當前飛行姿態控制參數和卸貨後飛行姿態控制參數，確定出在指定的卸貨時間間隔內隨時間變化的控制參數。需要說明的是，由於無人機在卸貨瞬間，無人機的飛行質量會出現一個突變，如果簡單地以卸貨前質量和卸貨後質量所對應的控制參數對無人機進行控制，則無人機在飛行過程中會出現較大幅度的抖動，這對無人機的飛行安全來說是非常不利的。為了克服這一缺陷，本發明提出在卸貨開始後的一個時間間隔內，例如，間隔範圍可為從0.5秒到1.5秒，優選地可選擇1秒。在該時間間隔內，根據當前飛行姿態控制參數和卸貨後飛行姿態控制參數確定出隨時間變化的控制參數，以便通過該控制參數使無人機處於平穩狀態。可選地，在指定的卸貨時間間隔內，隨時間變化的控制參數在當前飛行姿態控制參數和卸貨後飛行姿態控制參數之間線性變化。例如，在該卸貨時間間隔內，隨時間變化的控制參數C(t)可如下述公式(1)所示：其中，C1為卸貨前的控制參數，C2為卸貨後的控制參數，txh為卸貨時刻，m為卸貨時間間隔，例如間隔為1秒。步驟206，在無人機開始卸貨時，使用隨時間變化的控制參數對無人機的飛行進行控制。通過上述分析可知，由於在指定的卸貨時間間隔內，控制參數從卸貨前的飛行姿態控制參數平滑過渡到卸貨後飛行姿態控制參數，從而確保在卸貨過程中無人機的平穩性。步驟207，在指定的卸貨時間間隔後，將卸貨後飛行姿態控制參數作為當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制。圖3為本發明無人機飛行控制裝置一個實施例的示意圖。如圖3所示，無人機飛行控制裝置包括接收模塊301、參數提取模塊302和飛行控制模塊303。其中：接收模塊301用於接收地面站上報的無人機飛行質量。其中，該上報的無人機飛行質量為無人機起飛前測量的飛行質量。參數提取模塊302用於從控制參數列表中提取出與無人機飛行質量對應的控制參數以作為當前飛行姿態控制參數。例如，參數提取模塊302具體在控制參數列表中包括無人機飛行質量的情況下，可直接從控制參數列表中提取出與無人機飛行質量對應的控制參數。可選地，在控制參數列表中不包括無人機飛行質量的情況下，參數提取模塊302還可利用無人機飛行質量在控制參數列表中所屬的質量區間，通過插值處理提取出與無人機飛行質量對應的控制參數。飛行控制模塊303用於利用當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制。基於本發明上述實施例提供的無人機飛行控制裝置，根據無人機起飛前確定的飛行質量選擇相對應的控制參數，由於該控制參數與無人機實際的飛行質量相匹配，因此可使無人機達到最優的穩定狀態，並有效提高無人機的抗幹擾能力及適應性。圖4為本發明無人機飛行控制裝置另一實施例的示意圖。與圖3所示實施例相比，除接收模塊401、參數提取模塊402和飛行控制模塊403之外，還包括過渡參數確定模塊404。其中：為了確保無人機在卸貨前後均能達到最優的穩定效果，接收模塊401還用於接收地面站上報的無人機在指定位置卸貨後的飛行質量。參數提取模塊402還用於根據卸貨後的飛行質量，從控制參數列表中提取出卸貨後飛行姿態控制參數。過渡參數確定模塊404用於根據當前飛行姿態控制參數和卸貨後飛行姿態控制參數，確定出在指定的卸貨時間間隔內隨時間變化的控制參數。其中，在指定的卸貨時間間隔內，隨時間變化的控制參數在當前飛行姿態控制參數和卸貨後飛行姿態控制參數之間線性變化。例如，間隔範圍可為從0.5秒到1.5秒，優選地可選擇1秒。在該時間間隔內，根據當前飛行姿態控制參數和卸貨後飛行姿態控制參數確定出隨時間變化的控制參數，以便通過該控制參數使無人機處於平穩狀態。例如，可採用上述公式(1)來確定卸貨時間間隔內的隨時間變化的控制參數。飛行控制模塊403還用於在無人機開始卸貨時，使用隨時間變化的控制參數對無人機的飛行進行控制。可選地，飛行控制模塊403還用於在指定的卸貨時間間隔後，將卸貨後飛行姿態控制參數作為當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制。圖5為本發明無人機飛行控制裝置又一實施例的示意圖。如圖5所示，無人機飛行控制裝置可包括存儲器501和處理器502，其中：存儲器501用於存儲指令。處理器502耦合到存儲器501，處理器502被配置為基於存儲器存儲的指令執行實現上述圖1和圖2中任一實施例涉及的方法。此外，該無人機飛行控制裝置還包括通信接口503，用於與其它設備進行信息交互。同時，該裝置還包括總線504，處理器502、通信接口503、以及存儲器501通過總線504完成相互間的通信。其中，上述圖5中的存儲器501可以包含高速RAM存儲器，也可還包括非易失性存儲器(non-volatilememory)，例如至少一個磁碟存儲器。存儲器501也可以是存儲器陣列。存儲器501還可能被分塊，並且塊可按一定的規則組合成虛擬卷。此外，上述圖5中的處理器502可以是一個中央處理器CPU，或者可以是專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)，或者是被配置成實施本發明實施例的一個或多個集成電路。圖6為本發明無人機一個實施例的示意圖。如圖6所示，無人機601中包括如圖3至圖5中任一實施例涉及的無人機飛行控制裝置602。通過在無人機上設置無人機飛行控制裝置，根據無人機起飛前確定的飛行質量選擇相對應的控制參數，由於該控制參數與無人機實際的飛行質量相匹配，因此可使無人機達到最優的穩定狀態，並有效提高無人機的抗幹擾能力及適應性。下面通過一個具體示例對本發明進行說明。設無人機自重30公斤，需要從配送站點向A地運送6公斤的貨物，向B地運送4公斤的貨物，然後返回配送站點。在無人機起飛前，將相關信息上傳給無人機飛行控制裝置，其中上傳信息包括無人機的飛行質量為40公斤，在A地卸貨後的飛行質量為34公斤，在B地卸貨後的飛行質量為30公斤。同時，在控制參數列表中設有飛行質量為30公斤、35公斤和40公斤所對應的控制參數。由於當前無人機的飛行質量為40公斤，因此可直接從控制參數列表中獲取與飛行質量40公斤相對應的控制參數C1。利用控制參數C1對無人機的飛行進行控制，以便無人機以最優的穩定狀態進行飛行。此外，由於無人機在A地卸貨後的飛行質量為34公斤，34公斤在30公斤和35公斤之間，因此在30公斤至35公斤的質量區間內，通過插值處理可提取出與無人機飛行質量34公斤相對應的控制參數C2。設卸貨時間間隔為1秒，在該卸貨時間間隔內根據控制參數C1和C2確定出隨時間變化的控制參數Cm(t)。例如，可利用上述公式(1)計算出從控制參數C1向控制參數C2平滑過渡的控制參數Cm(t)。在無人機到達A地並在卸貨時刻t1卸貨，則從卸貨時t1開始的1秒內，採用得到的控制參數Cm(t)對無人機進行控制，在卸貨時間間隔後，將C2作為當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制，以便無人機以最優的穩定狀態向B地進行飛行。此外，由於無人機在B地卸貨後的飛行質量為30公斤，因此可直接從控制參數列表中獲取與飛行質量30公斤相對應的控制參數C3。設卸貨時間間隔為1秒，在該卸貨時間間隔內根據控制參數C2和C3確定出隨時間變化的控制參數Cn(t)。例如，可利用上述公式(1)計算出從控制參數C2向控制參數C3平滑過渡的控制參數Cn(t)。在無人機到達B地並在卸貨時刻t2卸貨，則從卸貨時t2開始的1秒內，採用得到的控制參數Cn(t)對無人機進行控制，在卸貨時間間隔後，將C3作為當前飛行姿態控制參數對無人機的飛行進行控制，以便無人機以最優的穩定狀態返回配送站。在這個過程中，控制參數的變化如圖7所示。通過實施本發明，可以使無人機的飛行姿態控制參數根據飛行質量的變化及時進行調整，從而可使無人機達到最優的穩定狀態，並有效提高無人機的抗幹擾能力及適應性。本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本發明可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本發明可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用非瞬時性存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。本發明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而並不是無遺漏的或者將本發明限於所公開的形式。很多修改和變化對於本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，並且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適於特定用途的帶有各種修改的各種實施例。當前第1頁1 2 3