CN105652890B - 一种无人机控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种无人机控制方法和装置。方法包括：无人机周期性地向操作员的遥控器中的GPS模块获取操作员的GPS位置信息；当获取到操作员的GPS位置信息时，无人机根据操作员的GPS位置信息与当前本无人机的GPS位置信息，计算本无人机与操作员之间的距离d_c；当无人机根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域时，无人机根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点，开始朝该安全目标点的方向飞行。本申请提高了无人机的飞行安全性。

Description

一种无人机控制方法和装置

技术领域

本申请涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机控制方法和装置。

背景技术

近十几年来，无人机已被广泛应用于航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火、灾情巡查、防恐救生、军事侦察、战场评估等领域，有效克服了有人驾驶飞机空中作业的不足，降低了购买与维护成本，提高了运载工具的安全性。

无人机空中作业时，真实的飞行环境很难完全预知，面临着山脉、建筑物、树木、输电线路等有形障碍物的约束，以及禁飞区、危险区等无形障碍物的约束；需要注意的是，由于无人机空中作业时，还需要操作员手持遥控器对无人机的飞行进行控制，此时，操作员实际上也属于无人机的有形障碍物，为了保证操作员的安全，也为了避免损坏无人机，必须为无人机设计合理的飞行路线。

发明内容

本申请实施例提供无人机控制方法和装置，以提高无人机的飞行安全性。

本申请的技术方案是这样实现的：

一种无人机控制方法，该方法包括：

无人机周期性地向操作员的遥控器中的GPS模块获取操作员的GPS位置信息；

当获取到操作员的GPS位置信息时，无人机根据操作员的GPS位置信息与当前本无人机的GPS位置信息，计算本无人机与操作员之间的距离d_c；

当无人机根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域时，无人机根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点，开始朝该安全目标点的方向飞行。

一种无人机控制装置，位于无人机上，该装置包括：

GPS信息获取模块：周期性地向操作员的遥控器中的GPS模块获取操作员的GPS位置信息；

计算模块：根据GPS信息获取模块获取的操作员的GPS位置信息与当前本无人机的GPS位置信息，计算本无人机与操作员之间的距离d_c；当根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域时，根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点，开始朝该安全目标点的方向飞行。

可见，本申请实施例中，当无人机根据本无人机与操作员之间的距离发现自身位于预设安全敏感区域时，根据本无人机与操作员之间的距离以及预设的无人机与操作员之间的最小安全距离，寻找能够最快到达的安全目标点，开始朝该安全目标点的方向飞行，从而避免了对操作员的伤害，也避免了损坏本无人机，提高了飞行安全性。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的无人机控制方法流程图；

图2为本申请另一实施例提供的无人机控制方法流程图；

图3为本申请应用示例提供的目标点的计算示意图；

图4为本申请实施例提供的无人机控制装置的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图1为本申请一实施例提供的无人机控制方法流程图，其具体步骤如下：

步骤101：无人机周期性地向操作员的遥控器中的GPS(Global PositioningSystem，全球定位***)模块获取操作员的GPS位置信息。

步骤102：当获取到操作员的GPS位置信息时，无人机根据操作员的GPS位置信息与当前本无人机的GPS位置信息，计算本无人机与操作员之间的距离d_c。

步骤103：当无人机根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域时，无人机根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点，开始朝该安全目标点的方向飞行。

一实施例中，无人机根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域包括：

无人机判断d_s<d_c<2d_s是否成立，若成立，则确认当前本无人机位于预设安全敏感区域，其中，d_s为预设的无人机与操作员之间的最小安全距离。

一实施例中，无人机根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点包括：

计算操作员到无人机的连线与操作员到安全目标点的连线之间的夹角θ：

θ＝arccos(d_c/2d_s)

其中，arccos为反余弦变换运算符；

计算r＝π/2–θ；

计算无人机到安全目标点的第一GPS分量d_h：

d_h＝d_s×cosr

其中，cos为余弦变换运算符；

计算无人机到安全目标点的第二GPS分量d_v：

d_v＝d_c/2；

根据操作员的GPS位置信息与d_h、d_v，计算安全目标点的位置信息。

一实施例中，遥控器位于移动终端上。

图2为本申请另一实施例提供的无人机控制方法流程图，其具体步骤如下：

步骤200：无人机保存管理员预先配置的无人机与操作员之间的最小安全距离值d_s。

步骤201：无人机周期性地向操作员的遥控器的GPS模块查询操作员的GPS位置信息。

步骤202：当无人机查询到操作员的GPS位置信息时，根据操作员的GPS位置信息以及本无人机自带的GPS模块测量的当前本无人机的GPS位置信息，计算操作员与本无人机之间的距离d_c。

步骤203：无人机判断d_s<d_c<2d_s是否成立，若是，执行步骤204；否则，不作进一步处理。

步骤204：无人机计算操作员到无人机的连线与操作员到目标点的连线之间的夹角θ：

θ＝arccos(d_c/2d_s)

其中，arccos为反余弦变换运算符；

步骤205：无人机计算r＝π/2–θ。

步骤206：无人机计算本无人机到目标点的第一GPS分量d_h：

d_h＝d_s×cosr

其中，cos为余弦变换运算符；

同时，计算本无人机到目标点的第二GPS分量d_v：

d_v＝d_c/2。

步骤207：无人机根据操作员的GPS位置信息与d_h、d_v，计算目标点的位置信息。

如图3所示，某一时刻，无人机从操作员的遥控器查询到了操作员的GPS位置信息，该位置即为图3中的B点所在位置，此时，无人机所在位置为图3中的A点所在位置，无人机计算A、B之间的距离d_c，若d_s<d_c<2d_s，则：按照如下原则来寻找目标点D的位置：D点到A点的距离为最小安全距离，且从A点调整到D点所花费的时间最短，基于该原则，发明人想到D点应该通过如下方式确定：

分别以A点、B点为圆心，以d_s为半径作两个圆，则该两个圆的两个交点中的任意一个都可作为D点，其中，D点的位置的计算过程如下：

设线段AB的中点为C，则连接C、D两点，则AB与BD的夹角θ为：

θ＝arccos(BC/BD)＝arccos((d_c/2)/d_s)

则r＝π/2–θ；

BE＝d_h＝BD×cosr＝d_s×cosr；

DE＝d_v＝BD×sinr＝d_s×sinr＝d_c/2；

则根据B点的位置与d_h、d_v，可计算得到目标点D的位置，

若将两圆的另一交点D’作为目标点，D’的位置的计算过程与D的位置的计算过程相同。

步骤208：无人机根据计算出的目标点的位置信息，调整自身的飞行方向，向目标点方向飞行。

需要说明的是，在实际应用中，无人机会周期性地更新目标点D的位置信息，以调整飞行方向，更新周期为ms(毫秒)级，但是，操作员的遥控器的GPS模块向无人机反馈操作员的GPS位置信息的周期通常为s(秒)级，如：1s，这样，本申请中，当无人机与操作员之间的距离d_c在2d_s与d_s之间时，虽然，无人机仍然是以毫秒级为周期来更新目标点D的位置信息，但是实质上，目标点D的位置信息是以秒级为周期发生真正改变的。

本申请实施例的有益技术效果如下：

本申请实施例中，当无人机根据本无人机与操作员之间的距离发现自身位于预设安全敏感区域时，根据本无人机与操作员之间的距离以及预设的无人机与操作员之间的最小安全距离，寻找能够最快到达的安全目标点，开始朝该安全目标点的方向飞行，从而尽可能地避免了对操作员的伤害，也避免了损坏本无人机，提高了飞行安全性。

图4为本申请一实施例提供的无人机控制装置的组成示意图，该装置位于无人机上，该装置主要包括：GPS信息获取模块和计算模块，其中：

GPS信息获取模块：周期性地向操作员的遥控器中的GPS模块获取操作员的GPS位置信息，将获取到的操作员的GPS位置信息发送给计算模块。

计算模块：根据GPS信息获取模块发来的操作员的GPS位置信息与从本无人机的GPS模块获取的当前本无人机的GPS位置信息，计算本无人机与操作员之间的距离d_c；当根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域时，根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点，开始朝该安全目标点的方向飞行。

一实施例中，计算模块根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域包括：

判断d_s<d_c<2d_s是否成立，若成立，则确认当前本无人机位于预设安全敏感区域，其中，d_s为预设的无人机与操作员之间的最小安全距离。

一实施例中，计算模块根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点包括：

计算操作员到无人机的连线与操作员到安全目标点的连线之间的夹角θ：

θ＝arccos(d_c/2d_s)

其中，arccos为反余弦变换运算符；

计算r＝π/2–θ；

计算无人机到安全目标点的第一GPS分量d_h：

d_h＝d_s×cosr

其中，cos为余弦变换运算符；

计算无人机到安全目标点的第二GPS分量d_v：

d_v＝d_c/2；

根据操作员的GPS位置信息与d_h、d_v，计算安全目标点的位置信息。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种无人机控制方法，其特征在于，该方法包括：

无人机周期性地向操作员的遥控器中的全球定位***GPS模块获取操作员的GPS位置信息；

当获取到操作员的GPS位置信息时，无人机根据操作员的GPS位置信息与当前本无人机的GPS位置信息，计算本无人机与操作员之间的距离d_c；

当无人机根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域时，无人机根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点，开始朝该安全目标点的方向飞行；

所述无人机根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点包括：

计算操作员到无人机的连线与操作员到安全目标点的连线之间的夹角θ；

根据夹角θ和预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s计算无人机到安全目标点的第一GPS分量d_h；

根据距离d_c计算无人机到安全目标点的第二GPS分量d_v：

根据操作员的GPS位置信息与d_h、d_v，计算安全目标点的位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域包括：

无人机判断d_s<d_c<2d_s是否成立，若成立，则确认当前本无人机位于预设安全敏感区域，

其中，d_s为预设的无人机与操作员之间的最小安全距离。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述计算操作员到无人机的连线与操作员到安全目标点的连线之间的夹角θ包括：

θ＝arccos(d_c/2d_s)

其中，arccos为反余弦变换运算符；

所述根据夹角θ和预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s计算无人机到安全目标点的第一GPS分量d_h包括：

d_h＝d_s×cosr

其中，r＝π/2–θ，cos为余弦变换运算符；

所述计算无人机到安全目标点的第二GPS分量d_v包括：

d_v＝d_c/2。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述遥控器位于移动终端上。

5.一种无人机控制装置，位于无人机上，其特征在于，该装置包括：

全球定位***GPS信息获取模块：周期性地向操作员的遥控器中的GPS模块获取操作员的GPS位置信息；

计算模块：根据GPS信息获取模块获取的操作员的GPS位置信息与当前本无人机的GPS位置信息，计算本无人机与操作员之间的距离d_c；当根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域时，根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点，开始朝该安全目标点的方向飞行；

所述计算模块根据d_c与预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s，寻找能够最快到达的安全目标点包括：

计算操作员到无人机的连线与操作员到安全目标点的连线之间的夹角θ；

根据夹角θ和预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s计算无人机到安全目标点的第一GPS分量d_h；

根据距离d_c计算无人机到安全目标点的第二GPS分量d_v：

根据操作员的GPS位置信息与d_h、d_v，计算安全目标点的位置信息。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块根据d_c发现当前本无人机位于预设安全敏感区域包括：

判断d_s<d_c<2d_s是否成立，若成立，则确认当前本无人机位于预设安全敏感区域，

其中，d_s为预设的无人机与操作员之间的最小安全距离。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述计算模块计算操作员到无人机的连线与操作员到安全目标点的连线之间的夹角θ包括：

θ＝arccos(d_c/2d_s)

其中，arccos为反余弦变换运算符；

所述根据夹角θ和预设的无人机与操作员之间的最小安全距离d_s计算无人机到安全目标点的第一GPS分量d_h包括：

d_h＝d_s×cosr

其中，r＝π/2–θ，cos为余弦变换运算符；

所述计算无人机到安全目标点的第二GPS分量d_v包括：

d_v＝d_c/2。