CN108628334A - 无人飞行器的控制方法及装置、***、无人飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人飞行器的控制方法及装置、***、无人飞行器。其中，该方法包括：获取遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息和无人飞行器当前的第二位置信息；获取遥控装置的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置；以及控制无人飞行器向目标移动位置移动。本发明解决了相关技术中对无人飞行器进行控制时，操控体验不直接且操控难度高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及无人飞行器领域，具体而言，涉及一种无人飞行器的控制方法及装置、***、无人飞行器。
背景技术
在使用常规遥控装置对无人飞行器进行控制时，常以无人飞行器的机体坐标系为基准做升降、前后、左右、旋转等的运动控制。其中机体坐标系是指固定在飞行器上的遵循右手法则的三维正交直角坐标系，其原点位于飞行器的中心，OX轴位于飞行器参考平面内平行于机身轴线并指向飞行器前方，OY轴垂直于飞行器参考面并指向飞行器右方，OZ轴在参考面内的垂直于XOY平面，指向航空器下方。
但是，利用机体坐标系对无人飞行器进行控制时，对于操控者的操控体验不直接，且操控难度高。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种无人飞行器的控制方法及装置、***、无人飞行器，以至少解决相关技术中对无人飞行器进行控制时，操控体验不直接且操控难度高的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种无人飞行器的控制方法，包括：获取遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息和无人飞行器当前的第二位置信息；获取遥控装置的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置；以及控制无人飞行器向目标移动位置移动。
可选地，获取遥控装置的指向信息包括：以第一位置信息为基准，确定遥控装置的北向角度以及遥控装置与地平线的夹角；依据北向角度和遥控装置与地平线的夹角确定指向信息。
可选地，依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置，包括：依据第一位置信息、第二位置信息确定无人飞行器与遥控装置的相对距离信息；依据相对距离信息和指向信息确定无人飞行器与遥控装置的相对位置；依据相对位置和第一位置信息确定目标移动位置。
可选地，依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置包括：确定无人飞行器的控制模式，其中，控制模式包括以下至少之一：定高模式、定点模式和球面模式，其中，球面模式为满足以下条件的模式：控制无人飞行器在指定三维空间以第一位置信息为圆心，以预定距离作为半径构成的球面区域上运动；依据第一位置信息和第二位置信息中的至少之一以及指向信息确定在控制模式下无人飞行器和遥控装置的相对位置；依据第一位置信息和在控制模式下的相对位置确定目标移动位置。
可选地，在控制模式为定高模式的情况下，依据指向信息和第二位置信息确定在控制模式下无人飞行器和遥控装置的相对位置，包括：依据第二位置信息确定无人飞行器在定高模式下的对地高度；依据对地高度和指向信息确定无人飞行器与遥控装置的相对位置；依据第一位置信息和在控制模式下的相对位置确定目标移动位置，包括：以对地高度作为等高面所使用的高度，确定无人飞行器所在的等高面；依据相对位置和第一位置信息确定指向信息所指示方向与等高面的第一交点，并将第一交点所在位置作为目标移动位置。
可选地，第一交点所在位置通过以下方式确定：P1＝P+P’，其中，P’＝(sin(β)H/tan(α),cos(β)H/tan(α),H),P1表示第一交点所在位置，P表示遥控装置的第一位置信息所对应位置，P’表示无人飞行器与无人飞行器的相对位置，α表示遥控装置与地平线的夹角，β表示遥控装置的指向信息中的北向角度，H表示无人飞行器与遥控装置的相对高度。
可选地，在控制模式为定点模式的情况下，依据第一位置信息和在控制模式下的相对位置确定目标移动位置，包括：依据第二位置信息确定无人飞行器的经纬度；在经纬度不变的情况下，依据无人飞行器和遥控装置的相对距离，以及指向信息中遥控装置与地平线的夹角确定无人飞行器与遥控装置的相对高度；依据相对高度确定目标移动位置。
可选地，在控制模式为球面模式的情况下，依据指向信息和第二位置信息确定在控制模式下无人飞行器和遥控装置的相对位置，包括：依据第二位置信息和第一位置信息确定无人飞行器和遥控装置的相对距离；以相对距离为球面区域的半径，并基于该半径和指向信息确定无人飞行器与遥控装置的相对位置；依据第一位置信息和相对位置确定指向信息所指示方向与球面区域的第二交点；球面区域的第二交点，并将第二交点所对应的位置作为目标移动位置。
可选地，球面区域的半径通过以下之一方式确定：接收来自遥控装置的设置指令；依据设置指令中携带的半径信息确定球面区域的半径；依据无人飞行器在本地预先存储的半径信息确定球面区域的半径；获取无人飞行器和遥控装置的相对距离；将相对距离作为球面区域的半径。
可选地，依据第一位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置之前，方法还包括：接收来自遥控装置的更新信息，其中，更新信息用于更新指向信息。
根据本申请的另一个实施例，还提供了一种无人飞行器的控制方法，该方法包括：遥控装置获取该遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息、无人飞行器当前的第二位置信息和遥控装置的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；遥控装置依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置；以及遥控装置将目标移动位置发送至无人飞行器。
可选地，指向信息通过以下方式确定：以第一位置信息为基准，确定遥控装置的北向角度以及遥控装置与地平线的夹角；依据北向角度和遥控装置与地平线的夹角确定指向信息。
可选地，依据第一位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置包括：遥控装置确定无人飞行器的控制模式，其中，控制模式包括以下至少之一：定高模式、定点模式和球面模式，其中，球面模式为满足以下条件的模式：控制无人飞行器在指定三维空间以第一位置信息为圆心，以预定距离作为半径构成的球面区域上运动；遥控装置以第一位置信息所在位置作为基准，依据指向信息确定在控制模式下的目标移动位置。
根据本申请的又一个实施例，还提供了一种无人飞行器的控制方法，包括：获取遥控装置的指向信息；依据指向信息确定无人飞行器的目标姿态；以及控制无人飞行器按照目标姿态进行运动。
根据本申请的再一个实施例，还提供了一种无人飞行器的控制方法，包括：接收遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息以及来自遥控装置的设置指令，该设置指令中携带有无人飞行器在球面区域飞行时的半径，球面区域为以第一位置信息为圆心，以半径构成的球面区域；获取遥控装置的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在球面区域的目标移动位置；以及控制无人飞行器向目标移动位置移动。
根据本申请的再一个实施例，还提供了一种无人飞行器的控制***，包括：无人飞行器，用于获取遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息和无人飞行器当前的第二位置信息；获取遥控装置的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置；以及控制无人飞行器向目标移动位置移动；遥控装置，用于将第一位置信息和指向信息发送至无人飞行器。
根据本申请的再一个实施例，还提供了一种无人飞行器，包括：通信模块，用于接收来自遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息以及遥控装置的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；飞控***，用于依据第一位置信息、指向信息和无人飞行器当前的第二位置信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置；以及控制无人飞行器向目标移动位置移动。
根据本申请的又一个实施例，还提供了一种无人飞行器的控制装置，包括：获取模块，用于获取遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息和无人飞行器当前的第二位置信息，以及获取遥控装置的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；确定模块，用于依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置；控制模块，用于控制无人飞行器向目标移动位置移动。
根据本发明实施例的再一个方面，提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行以上所述的无人飞行器的控制方法。
根据本发明实施例的再一个方面，提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行以上所述的无人飞行器的控制方法。
在本发明实施例中，利用遥控装置的第一位置信息、无人飞行器的第二位置信息和指向信息确定无人飞行器的目标移动位置，从而控制无人飞行器向目标移动位置移动的方式，从而达到了通过遥控器的指向信息控制无人飞行器的目的，实现了增强用户体验并降低操控复杂度的技术效果，进而解决了相关技术中对无人飞行器进行控制时，操控体验不直接且操控难度高的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的一种无人飞行器的遥控***的结构示意图；
图2是根据本申请实施例的一种无人飞行器的结构示意图；
图3为根据本申请实施例的一种无人飞行器的控制方法的流程图；
图4为根据本申请实施例的一种可选的球面模式的原理示意图；
图5为根据本申请实施例的一种可选的定高模式的原理示意图；
图6为根据本申请实施例的一种可选的定点模式的原理示意图；
图7为根据本申请实施例的一种可选的遥控器的参数确定原理示意图；
图8为根据本申请实施例的一种可选的球面模式下的无人飞行器的控制方法的流程图；
图9为根据本申请实施例的一种可选的定高模式下的无人飞行器的控制方法的流程图；
图10为根据本申请实施例的一种可选的定点模式下的无人飞行器的控制方法的流程图；
图11为根据本申请实施例的一种无人飞行器的控制装置的结构框图；
图12为根据本申请实施例的另一种无人飞行器的控制方法的流程图；
图13为根据本申请实施例的另一种无人飞行器的控制方法的流程图；
图14为根据本申请实施例的另一种无人飞行器的控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了更好地理解上述实施例，以下将本申请实施例中涉及的技术术语的含义解释如下：
世界坐标系：是***的绝对坐标系，在没有建立用户坐标系之前画面上所有点的坐标都是以该坐标系的原点来确定的。
地面站：用于对无人飞行器进行控制的指挥中心，控制内容包括但不限于：飞行器的飞行过程、飞行航迹、通信链路的维护、飞行器的发射和回收等功能。在一些应用场景中，该地面站可以作为遥控器使用。
相关技术中，多采用机体坐标系对无人飞行器进行控制，但是，该种控制方式操控体验不佳且操作控制比较复杂，在对无人飞行器进行控制时需要操作者有一定的操控经验。为解决上述问题，本申请实施例提供了相应的解决方案以下详细说明。
图1是根据本申请实施例的一种无人飞行器的遥控***的结构示意图。如图1所示，该***包括：无人飞行器10和遥控装置12。其中：
无人飞行器10，用于获取遥控装置12在指定三维空间内当前的第一位置信息和无人飞行器10当前的第二位置信息；获取遥控装置12的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置12发出射频信号的方向；依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器10在指定三维空间内的目标移动位置；以及控制无人飞行器10向目标移动位置移动。
其中，无人飞行器10包括但不限于：动力***(包括但不限于电动机、电子调速器等)，飞控***和通信模块，其中，动力***，用于为无人飞行器10的运动提供动力，飞控***用于对无人飞行器10的运动状态进行控制，通信模块用于与遥控装置12进行数据交互。
在一个可选实施例中，无人飞行器10包括但不限于：无人飞机、无人飞艇等无人驾驶设备。
作为本申请的另一个可选实施例，无人飞行器10还可以通过以下方式实现：
无线模块和编解码模块，用于与遥控装置进行无线通讯和协议编解码。
定位模块，用于提供无人飞行器10所在的经纬度；航向模块，用于提供无人飞行器10所在的方向，例如可以采用磁传感器检测无人飞行器10的航向；定高模块，用于提供无人飞行器10的对地高度；飞行控制***，用于控制无人飞行器10的自身姿态，以及在各种模式下计算无人飞行器10到目标点的路径。在本申请的一些实施例中，上述定位模块和定高模块可以通过同一个硬件处理电路实现，也可以通过两个独立的硬件处理电路实现。
遥控装置12，用于将第一位置信息和指向信息发送至无人飞行器10。该遥控装置12包括但不限于遥控器、地面站等设备，在一个可选实施例中，考虑到便捷性的需求，可以采用遥控器作为上述遥控装置12。当然在一些实施例中，上述遥控装置12也可以同时包括遥控器和地面站，此时，地面站和遥控器可以进行分工，例如，地面站负责整体控制，遥控器负责对飞行器的姿态、飞行器的飞行轨迹进行调整等。
在一个可选实施例中，遥控装置12可以包括但不限于以下模块：
定位模块，用于提供遥控装置12在地球的位置信息，该位置信息包括但不限于：经纬度和高度，将作为无人飞行器10的基准参考点；该定位模块包括但不限于全球定位***(Global Positioning System，简称为GPS)定位模块、北斗卫星导航***(BeiDouNavigation Satellite System，BDS)定位模块、格洛纳斯卫星导航***(GLONASS)定位模块。
地磁模块，用于确定遥控装置12的地表平面方向β，用于依据地球磁场确定北向夹角，该北向夹角可以为遥控装置12的指向与磁北方向的夹角；陀螺仪，用于提供遥控装置12与地面的夹角α。
距离控制模块，用于控制球形区域的半径R，该半径R可以为用户输入的半径，也可以为依据无人飞行器和遥控装置的相对距离确定的半径，该相对距离可以为两者连线的直线距离，但不限于此；旋转控制模块，用于控制无人飞行器10的旋转角度，可以通过摇杆、旋钮等实现人机交互，但不限于此；高度锁定模块，用于控制无人飞行器10在定高模式下运行；位置锁定模块，用于控制无人飞行器10在定点模式下运行；其中，上述距离控制模块、旋转控制模块、高度锁定模块和位置锁定模块可以设置于一个处理器中，也可以设置于不同的处理器中。
无线模块和编解码模块，用于执行遥控器与无人飞行器10间的无线通讯和协议编解码；该模块可以采用低频的微波信号进行数据传输，例如，采用1.2GHz的频率。采用该频率进行数据传输既可以提高无人飞行器10信号的传输速率，也可以在远距离的传输范围里确保稳定的传输效果。
在一个可选实施例中，上述遥控装置12中还可以设置有显示屏，用于展示无人飞行器的姿态、速度等信息。
本申请实施例还提供了一种无人飞行器，图2是根据本申请实施例的一种无人飞行器的结构示意图，如图2所示，该无人飞行器包括：
通信模块20，用于接收来自遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息以及遥控装置的指向信息，其中，上述指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；上述指向信息所指示的方向可以通过遥控装置的北向夹角、遥控装置与地平面的夹角确定，但不限于此。
飞控***22，与通信模块20连接，用于依据遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息、指向信息和无人飞行器当前的第二位置信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置；以及控制无人飞行器向目标移动位置移动。
其中，飞控***22包括但不限于包括陀螺仪和加速度传感器的IMU惯性测量单元，用于检测飞行姿态，并通过连接电调节器控制电机的转速来来改变无人机的姿态，该飞控***22通过通信模块20与遥控装置进行通信。
在上述运行环境下，本申请实施例提供了如图3所示的无人飞行器的控制方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图3所示，本申请的一个实施例提供的无人飞行器的控制方法至少包括步骤S302-S308：
步骤S302，获取遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息和无人飞行器当前的第二位置信息。
在一些实施例中，该指定三维空间为包括正在飞行中的无人飞行器、遥控器等所在的空间，其可以是开放的空间，也可以是封闭的空间，具体根据无人飞行器的应用环境确定。
其中，上述第一位置信息包括但不限于：遥控装置的经纬度、海拔高度等地理位置信息，但不限于此。
在一个可选实施例中，遥控装置是可移动的，即上述第一位置信息为遥控装置的位置信息发生改变后的第一位置信息。
步骤S304，获取遥控装置的指向信息，其中，指向信息是用于指示遥控装置发出射频信号的方向；
作为本申请的一个可选实施例，该指向信息的获取方式有多种，例如可以通过以下方式确定：以第一位置信息为基准，确定遥控装置的北向角度以及遥控装置与地平线的夹角；依据北向角度和遥控装置与地平线的夹角确定指向信息。
需要说明的是，步骤S302和步骤S304的执行顺序是可以互换的，即可以先执行步骤S302，再执行步骤S304；或者，先执行步骤S304，再执行步骤S302。
其中，在获取上述指向信息时，可以获取多个连续的指向信息，其中，该连续是指时间或顺序上连续执行的多个动作所对应的指向信息。此时，在确定目标移动位置时，可以确定多个子目标位置(包括无人飞行器的初始位置和目标移动位置，以及初始位置和目标移动位置之间的中间位置点，例如航点)，基于多个子目标位置确定无人飞行器的飞行路径，例如，将多个子目标位置依次进行连线，依据连线后的子目标位置确定飞行路径。这样，由于在初始位置和目标移动位置之间设置了多个子目标位置，可以更精确地对飞行路径进行控制。在确定多个子目标位置时，可以在通过其中一个指向信息确定一个子目标位置时，触发遥控装置上的特定按键，以设定该子目标位置。
步骤S306，依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置；
作为本申请的又一个可选实施例，步骤S306可以通过以下方式确定：依据第一位置信息、第二位置信息确定无人飞行器与遥控装置的相对距离信息；依据相对距离信息和指向信息确定无人飞行器与遥控装置的相对位置，依据相对位置信息和第一位置信息确定目标移动位置。
其中，上述目标移动位置的确定方式与无人飞行器的控制模式相关，具体地：确定无人飞行器的控制模式，其中，控制模式包括以下至少之一：定高模式、定点模式和球面模式，其中，球面模式为满足以下条件的模式：控制无人飞行器在指定三维空间以第一位置信息为圆心，以预定距离作为半径构成的球面区域上运动；依据第一位置信息和第二位置信息中的至少之一以及指向信息确定在控制模式下无人飞行器和遥控装置的相对位置；依据第一位置信息和在控制模式下的相对位置确定目标移动位置。
在本申请的一些实施例中，步骤S306在确定目标移动位置后，可以向遥控装置发送该目标移动位置；遥控装置在接收到该目标移动位置后向用户展示该目标移动位置；如果该目标移动位置符合要求，则遥控装置接收用户输入的确认指令，并将确认指令发送至无人飞行器；无人飞行器依据该确认指令确定该目标移动位置合法，开始确定移动路径。当然，目标移动位置不符合要求，遥控装置接收用户输入的修改指令，将修改指令设定的位置作为目标移动位置发送至无人飞行器；无人飞行器接收到依据该修改指令设定的位置后，开始确定移动路径的执行主体可以为无人飞行器。这样，由于可以通过遥控装置对目标位置进行验证，可以保证对无人飞行器控制的准确性，避免数据异常导致无人飞行器的控制过程出现故障。
在本申请的另一些实施例中，上述目标移动位置不是所需要的目标移动位置时，用户可以通过触发删除操作，以删除该目标移动位置。具体地，目标移动位置和遥控装置预先获取的目标移动位置进行比对，在两者不一致时，遥控装置可以发出提示信息，该提示信息的表现形式包括但不限于：文字展示、语音展示等。其中，上述预先获取的目标移动位置可以从预设数据库中获取，但不限于此。
以下结合不同的控制模式分别说明目标移动位置的确定方式：
1)球面模式
在该球面模式下，目标移动位置可以通过以下方式确定：确定遥控装置的指向信息所指示方向与球面区域的第二交点，并将第二交点所对应的位置作为目标移动位置。具体地：依据第二位置信息和第一位置信息确定无人飞行器和遥控装置的相对距离；以相对距离为球面区域的半径，并基于该半径和指向信息确定无人飞行器与遥控装置的相对位置；基于该相对位置和第一位置信息确定指向信息所指示方向与球面区域的第二交点。
在一个可选实施例中，上述球面区域的半径通过以下之一方式确定：a)接收来自遥控装置的设置指令，依据设置指令中携带的半径信息确定球面区域的半径；b)依据无人飞行器在本地预先存储的半径信息确定球面区域的半径；c)获取无人飞行器和遥控装置的相对距离；将相对距离作为球面区域的半径。
例如，如图4所示，图4为根据本申请实施例的一种可选的球面模式的原理示意图。图4中，以遥控装置12为基准建立球坐标系或空间极坐标系，用遥控装置12指向来操控无人飞行器10，控制无人飞行器10在球面上运动，同时控制运动球面的半径和无人飞行器10的旋转动作。
又例如，球面模式时，无人飞行器10获取遥控装置12的位置P、控制半径R、地平线夹角α、北向角度β。则无人飞行器10相对遥控装置12的位置P’＝(Rcos(α)sin(β)，Rcos(α)cos(β)，Rsin(α))分别为(东西向距离、南北向距离，高度)，基于P’和P确定目标移动位置为P”＝P+P’。
由此可见，球面模式允许无人飞行器10在一个球面上运动，操控者通过遥控装置12指向球面时，遥控器方向射线跟球面形成交点，无人飞行器10以这个交点为目的地移动；同时遥控装置12可以控制球面的半径和遥控无人飞行器10的旋转。
2)定高模式
在该定高模式下，目标移动位置可以通过以下方式确定：确定无人飞行器所在的等高面；确定指向信息所指示方向与等高面的第一交点，将该第一交点所在位置作为目标移动位置。具体地：依据第二位置信息确定无人飞行器在定高模式下的对地高度；依据对地高度和指向信息确定无人飞行器与遥控器的相对位置；以对地高度作为等高面所使用的高度，确定无人飞行器所在的等高面；依据相对位置和第一位置信息确定指向信息所指示方向与等高面的第一交点，并将第一交点所在位置作为目标移动位置。
例如，图5为根据本申请实施例的一种可选的定高模式的原理示意图。图5中，无人飞行器10相对地平面50高度H不变，操控者用遥控装置12指向控制无人飞行器10在固定高度的飞行平面52上飞行，遥控装置12也可以控制无人飞行器10的旋转动作。
例如：第一交点所在位置通过以下方式确定：P1＝P+P’，其中，P’＝(sin(β)H/tan(α),cos(β)H/tan(α),H),P1表示第一交点所在位置，P表示遥控装置12的第一位置信息所对应位置，P’表示无人飞行器10与遥控装置12的相对位置，α表示遥控装置12与地平线的夹角，β表示遥控装置12的指向信息中的北向角度，H表示无人飞行器与遥控装置的相对高度。
由此可见，定高模式允许无人飞行器10在一个等高面上运动，操控者通过遥控装置12指向控制无人飞行器时，遥控装置12的方向射线与等高面形成交点，无人飞行器10以这个交点为目的地移动；同时可以通过遥控器装置12遥控无人飞行器10的旋转。
3)定点模式
在该定点模式下，目标移动位置可以通过以下方式确定，但不限于此：依据第二位置信息确定无人飞行器的经纬度；在经纬度不变的情况下，依据无人飞行器和遥控装置的相对距离，以及指向信息中遥控装置与地平线的夹角确定无人飞行器与遥控装置的相对高度；依据相对高度确定目标移动位置。
定点模式时，无人机固定位置P’，无人机需要知道遥控器的位置P，地平线夹角α、北向角度β。则无人机相对遥控器的高度H＝,|P’-P|*cotα。
如图6所示，图6为根据本申请实施例的一种可选的定点模式的原理示意图。图6中，无人飞行器10的经纬度不变，始终与地平面62上点P的经纬度相同。操控者用遥控装置12指向控制无人飞行器10升高或下降，也可以控制无人飞行器10的旋转动作。
由此可见，定点模式允许无人飞行器在一个固定位置(即同一经纬度坐标)上运动，操控者通过遥控装置12指点时，控制地平线夹角来遥控无人机的高度；同时可以通过遥控装置12遥控无人飞行器10的旋转。
步骤S308，控制无人飞行器向目标移动位置移动；
在确定目标移动位置后，无人飞行器可以依据该目标移动位置和当前所在位置确定移动路径，该移动路径的确定过程可以遵循以下至少之一规则，但不限于此：距离最小原则、避障原则、用户设定优先原则(即用户可以通过遥控器对移动路径进行修改)。
在一些可选实施例中，在步骤S306之前，还可以接收来自遥控装置的更新信息，其中，更新信息用于更新上述指向信息。
在一些可选实施例中，遥控装置的指向信息确定原理可以参见图7所示，图7为根据本申请实施例的一种可选的遥控器的参数确定原理示意图。图7中，α表示遥控器与地平线的夹角，β表示北向夹角，R表示球面模型的半径，利用该原理可以计算遥控装置和无人飞行器的相对位置。
在一些可选的实施例中，遥控装置可以依据实际需求进行模式之间的切换，例如，在本申请的一个可选实施例中，可以根据目标位置的不同进行控制模式之间的切换：无人飞行器首先按照球面模式从A地点飞到B地点；在到达B地点后，将无人飞行器由球面模式切换为定点模式或定高模式。以将无人飞行器应用至植保领域为例，当无人飞行器以球面模式飞行至B点时，若需要在B点的经纬度处，降低无人飞行器的飞行高度对植物进行喷药，则将无人飞行器在B点切换到定点模式；当无人机按照定点模式飞行至C点时，若需要在与C点的对地高度相同高度的平面内对植物进行药物的喷洒，则将无人飞行器在C点切换到定高模式。其中，上述控制模式之间的切换，可以通过遥控装置中设置的硬件按钮实现，例如，在硬件按钮被按下并恢复至初始位置时，则控制无人飞行器由当前的第一控制模式切换至第二控制模式，当硬件按钮再次被按下时，则控制无人飞行器由当前的第二控制模式切换至第三控制模式。上述第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式为定高模式、球面模式和定点模式中的任意一种，且第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式互不相同。
在本申请的另外一个实施例中，在对无人飞行器的控制模式进行测试时，可以依据时间信息触发控制模式之间的切换：在一段时间之内，多次改变无人飞行器的控制模式，例如：在一个小时中，前20分钟内，无人飞行器的控制模式为球面模式，第20分钟至第40分钟内，无人飞行器的控制模式为定点模式，最后20分钟内，无人飞行器的控制模式为定高模式，这边便实现了多无人飞行器在各种控制模式之间的切换测试。
无人飞行器的多模式改变可以运用到多种场景中，例如：无人飞行器可以为庄稼喷洒农药、为建筑物喷漆、携带摄像设备对特定物体多角度拍照等。
以下结合图8-10说明在不同控制模式下的飞行控制过程，具体地：
图8为根据本申请实施例的一种可选的球面模式下的无人飞行器的控制方法的流程图，如图8所示，该方法包括：
步骤S801，进入球面模式。
该步骤中，遥控装置将进行初始化，进入球面模式。
步骤S803，操控者移动。
操控者通过控制遥控器的摇杆或者按钮对遥控器进行控制。
步骤S805，遥控器发出位置P。
遥控器将自身的位置信息P发送至无人机。
步骤S807，操控者更改球面半径。
操控者可通过遥控器更改球面半径，具体的，可以通过旋钮更改球面半径。
步骤S809，遥控器发出半径R。
遥控器将用于控制无人机的飞行半径的R发送至无人机。
步骤S8011，无人机根据P和R确定运动球面。
步骤S8013，操控者更改遥控器指向。
操控者对遥控器的指向进行修改，以实时控制飞行器的飞行。
步骤S8015，遥控器发出对地角度α和北向角度β。
遥控器将对地角度α和北向角度β发送至无人机。
步骤S8017，无人机根据α和β计算目标位置。
步骤S8019，无人机计算移动路径。
无人机根据其初始位置与目标位置计算由初始位置与目标位置的飞行路经。
步骤S8021，无人机按移动路径向目标移动。
具体移动路径可以沿直线移动，或者对障碍物进行检测后，避开障碍物进行移动。
图9为根据本申请实施例的一种可选的定高模式下的无人飞行器的控制方法的流程图，如图9所示，该方法包括：
步骤S901，进入定高模式。
该步骤中，遥控装置将进行初始化，进入定高模式。
步骤S903，无人机锁定对地高度。
无人机根据遥控装置的指令，设定为对地高度不变。
步骤S905，操控者移动。
操控者通过控制遥控器的摇杆或者按钮对遥控器进行控制。
步骤S907，遥控器发出位置P。
遥控器将自身的位置信息P发送至无人机。
步骤S909，操控者更改遥控器指向。
操控者可通过摇动遥控器更改遥控器指向。
步骤S9011，遥控器发出对地角度α和北向角度β。
步骤S9013，无人机根据P和α、β计算目标位置。
步骤S9015，无人机计算移动路径。
无人机根据其初始位置与目标位置计算由初始位置与目标位置的飞行路经。
步骤S9017，无人机按移动路径向目标移动。
图10为根据本申请实施例的一种可选的定点模式下的无人飞行器的控制方法的流程图，如图10所示，该方法包括：
步骤S101，进入定点模式。
该步骤中，遥控装置将进行初始化，进入定点模式。
步骤S103，无人机锁定经纬度。
无人机根据遥控装置的指令，设定为飞行过程中经纬度不变。
步骤S105，操控者移动。
操控者通过控制遥控器的摇杆或者按钮对遥控器进行控制。
步骤S107，遥控器发出位置P。
遥控器将自身的位置信息P发送至无人机。
步骤S109，操控者更改遥控器指向。
操控者可通过摇动遥控器更改遥控器指向。
步骤S1011，遥控器发出对地角度。
步骤S1013，无人机根据P和α计算目标位置。
步骤S1015，无人机计算移动路径。
无人机根据其初始位置与目标位置计算由初始位置与目标位置的飞行路经。
步骤S1017，无人机按移动路径向目标移动。
在本申请的一个实施例中，本申请实施例还提供了一种无人飞行器的控制装置，该装置用于实现图3所示实施例的方法步骤，如图11所示，图11为根据本申请实施例的一种无人飞行器的控制装置的结构框图。该装置包括：
获取模块110，用于获取遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息和无人飞行器当前的第二位置信息，以及获取遥控装置的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；作为本申请的一个可选实施例，该指向信息的获取方式有多种，例如可以通过以下方式确定：以第一位置信息为基准，确定遥控装置的北向角度以及遥控装置与地平线的夹角；依据北向角度和遥控装置与地平线的夹角确定指向信息。作为本申请的一个可选实施例，该指向信息的获取方式有多种，例如可以通过以下方式确定：以第一位置信息为基准，确定遥控装置的北向角度以及遥控装置与地平线的夹角；依据北向角度和遥控装置与地平线的夹角确定指向信息。
确定模块112，用于依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置；
控制模块114，用于控制无人飞行器向目标移动位置移动。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以表现为以下形式，但不限于此：上述各个模块位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的方式位于不同的处理器中。
需要说明的是，图11所示实施例的优选实施方式可以参见图3-10所示实施例的相关描述，此处不再赘述。
图12为根据本申请实施例的另一种无人飞行器的控制方法的流程图。该控制方法由遥控装置执行，如图12所示，该方法包括：
步骤S120，遥控装置获取遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息、无人飞行器当前的第二位置信息和遥控装置的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；
在一些可选实施例中，上述指向信息通过以下方式确定：以第一位置信息为基准，确定遥控装置的北向角度以及遥控装置与地平线的夹角；依据北向角度和遥控装置与地平线的夹角确定指向信息。
步骤S122，遥控装置依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在指定三维空间内的目标移动位置；
在一些可选实施例中，步骤S122可以通过以下方式确定：遥控装置确定无人飞行器的控制模式，其中，控制模式包括以下至少之一：定高模式、定点模式和球面模式，其中，球面模式为满足以下条件的模式：控制无人飞行器在指定三维空间以第一位置信息为圆心，以预定距离作为半径构成的球面区域上运动；遥控装置以第一位置信息所在位置作为基准，依据指向信息确定在控制模式下的目标移动位置。
步骤S124，遥控装置将目标移动位置发送至无人飞行器。
需要说明的是，图12所示实施例的优选实施方式可以参见图3-10所示实施例的相关描述，此处不再赘述。
采用图12所示方法，可以由遥控装置确定目标移动位置，以控制无人飞行器向目标移动位置移动。
图13为根据本申请实施例的另一种无人飞行器的控制方法的流程图。该方法可以依据遥控器的指向控制飞行器的姿态，如图13所示，该方法包括：
步骤S130，获取遥控装置的指向信息；
其中，该指向信息可以通过以下方式确定，但不限于此：以遥控装置的第一位置信息为基准，确定遥控装置的北向角度以及遥控装置与地平线的夹角；依据北向角度和遥控装置与地平线的夹角确定指向信息。具体地，上述过程可以通过设置在遥控装置中的地磁感应器和加速度计实现，但不限于此。
步骤S132，依据指向信息确定无人飞行器的目标姿态；
其中，该目标姿态包括但不限于：无人飞行器的航向、无人飞行器的机身平衡等。
步骤S134，控制无人飞行器按照目标姿态进行运动。
需要说明的是，图13所示实施例的优选实施方式可以参见图3-10所示实施例的相关描述，此处不再赘述。
图14为根据本申请实施例的另一种无人飞行器的控制方法的流程图。如图14所示，该方法包括：
步骤S140，接收遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息以及来自遥控装置的设置指令，该设置指令中携带有无人飞行器在球面区域飞行时的半径，球面区域为以第一位置信息为圆心，以半径构成的球面区域；
在一个可选实施例中，上述球面区域的半径通过以下之一方式确定：a)接收来自遥控装置的设置指令，依据设置指令中携带的半径信息确定球面区域的半径；b)依据无人飞行器在本地预先存储的半径信息确定球面区域的半径；c)获取无人飞行器和遥控装置的相对距离；将相对距离作为球面区域的半径。
步骤S142，获取遥控装置的指向信息，其中，指向信息用于指示遥控装置发出射频信号的方向；
遥控装置的指向信息包括：以第一位置信息为基准，确定遥控装置的北向角度以及遥控装置与地平线的夹角；依据北向角度和遥控装置与地平线的夹角确定指向信息。
步骤S144，依据第一位置信息、第二位置信息和指向信息确定无人飞行器在球面区域的目标移动位置；
目标移动位置可以通过以下方式确定：确定遥控装置的指向信息所指示方向与球面区域的第二交点，并将第二交点所对应的位置作为目标移动位置。具体地：依据第二位置信息和第一位置信息确定无人飞行器和遥控装置的相对距离；以相对距离为球面区域的半径，并基于该半径和指向信息确定无人飞行器与遥控装置的相对位置；基于该相对位置和第一位置信息确定指向信息所指示方向与球面区域的第二交点。
步骤S146，控制无人飞行器向目标移动位置移动。
本申请实施例中的飞行控制方法可以应用于农业植保领域，例如，利用本申请实施例提供的飞行控制方法进行喷洒农药操作。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (20)
1.一种无人飞行器的控制方法，其特征在于，包括：
获取遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息和无人飞行器当前的第二位置信息；
获取所述遥控装置的指向信息，其中，所述指向信息用于指示所述遥控装置发出射频信号的方向；
依据所述第一位置信息、第二位置信息和所述指向信息确定无人飞行器在所述指定三维空间内的目标移动位置；以及
控制所述无人飞行器向所述目标移动位置移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述遥控装置的指向信息包括：
以所述第一位置信息为基准，确定所述遥控装置的北向角度以及所述遥控装置与地平线的夹角；依据所述北向角度和所述遥控装置与地平线的夹角确定所述指向信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述指向信息确定无人飞行器在所述指定三维空间内的目标移动位置，包括：
依据所述第一位置信息、所述第二位置信息确定所述无人飞行器与所述遥控装置的相对距离信息；
依据所述相对距离信息和所述指向信息确定所述无人飞行器与所述遥控装置的相对位置；
依据所述相对位置和所述第一位置信息确定所述目标移动位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述第一位置信息、第二位置信息和所述指向信息确定无人飞行器在所述指定三维空间内的目标移动位置包括：
确定所述无人飞行器的控制模式，其中，所述控制模式包括以下至少之一：定高模式、定点模式和球面模式，其中，所述球面模式为满足以下条件的模式：控制所述无人飞行器在所述指定三维空间以所述第一位置信息为圆心，以预定距离作为半径构成的球面区域上运动；
依据所述第一位置信息和所述第二位置信息中的至少之一以及所述指向信息确定在所述控制模式下所述无人飞行器和遥控装置的相对位置；依据所述第一位置信息和在所述控制模式下的相对位置确定所述目标移动位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
在所述控制模式为所述定高模式的情况下，依据所述指向信息和所述第二位置信息确定在所述控制模式下所述无人飞行器和遥控装置的相对位置，包括：依据所述第二位置信息确定所述无人飞行器在所述定高模式下的对地高度；依据所述对地高度和所述指向信息确定所述无人飞行器与所述遥控装置的相对位置；
依据所述第一位置信息和在所述控制模式下的相对位置确定所述目标移动位置，包括：以所述对地高度作为等高面所使用的高度，确定所述无人飞行器所在的等高面；依据所述相对位置和所述第一位置信息确定所述指向信息所指示方向与所述等高面的第一交点，并将所述第一交点所在位置作为所述目标移动位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一交点所在位置通过以下方式确定：
P1＝P+P’，其中，P’＝(sin(β)H/tan(α),cos(β)H/tan(α),H),P1表示所述第一交点所在位置，P表示所述遥控装置的第一位置信息所对应位置，P’表示所述无人飞行器与所述无人飞行器的相对位置，α表示所述遥控装置与地平线的夹角，β表示所述遥控装置的指向信息中的北向角度，H表示所述无人飞行器与所述遥控装置的相对高度。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述控制模式为所述定点模式的情况下，依据所述第一位置信息和在所述控制模式下的相对位置确定所述目标移动位置，包括：
依据所述第二位置信息确定所述无人飞行器的经纬度；
在所述经纬度不变的情况下，依据所述无人飞行器和所述遥控装置的相对距离，以及所述指向信息中所述遥控装置与地平线的夹角确定所述无人飞行器与所述遥控装置的相对高度；依据所述相对高度确定所述目标移动位置。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述控制模式为所述球面模式的情况下，依据所述指向信息和所述第二位置信息确定在所述控制模式下所述无人飞行器和遥控装置的相对位置，包括：
依据所述第二位置信息和所述第一位置信息确定所述无人飞行器和遥控装置的相对距离；以所述相对距离为所述球面区域的半径，并基于该半径和所述指向信息确定所述无人飞行器与所述遥控装置的相对位置。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述球面区域的半径通过以下之一方式确定：
接收来自所述遥控装置的设置指令；依据所述设置指令中携带的半径信息确定所述球面区域的半径；
依据所述无人飞行器在本地预先存储的半径信息确定所述球面区域的半径；
获取所述无人飞行器和所述遥控装置的相对距离；将所述相对距离作为所述球面区域的半径。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述第一位置信息、第二位置信息和所述指向信息确定无人飞行器在所述指定三维空间内的目标移动位置之前，所述方法还包括：
接收来自所述遥控装置的更新信息，其中，所述更新信息用于更新所述指向信息。
11.一种无人飞行器的控制方法，其特征在于，包括：
遥控装置获取该遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息、无人飞行器当前的第二位置信息和所述遥控装置的指向信息，其中，所述指向信息用于指示所述遥控装置发出射频信号的方向；
所述遥控装置依据所述第一位置信息、第二位置信息和所述指向信息确定无人飞行器在所述指定三维空间内的目标移动位置；以及
所述遥控装置将所述目标移动位置发送至所述无人飞行器。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述指向信息通过以下方式确定：
以所述第一位置信息为基准，确定所述遥控装置的北向角度以及所述遥控装置与地平线的夹角；依据所述北向角度和所述遥控装置与地平线的夹角确定所述指向信息。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，依据所述第一位置信息和所述指向信息确定无人飞行器在所述指定三维空间内的目标移动位置包括：
所述遥控装置确定所述无人飞行器的控制模式，其中，所述控制模式包括以下至少之一：定高模式、定点模式和球面模式，其中，所述球面模式为满足以下条件的模式：控制所述无人飞行器在所述指定三维空间以所述第一位置信息为圆心，以预定距离作为半径构成的球面区域上运动；
所述遥控装置以所述第一位置信息所在位置作为基准，依据所述指向信息确定在所述控制模式下的所述目标移动位置。
14.一种无人飞行器的控制方法，其特征在于，包括：
获取遥控装置的指向信息；
依据所述指向信息确定无人飞行器的目标姿态；以及
控制所述无人飞行器按照所述目标姿态进行运动。
15.一种无人飞行器的控制方法，其特征在于，包括：
接收遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息以及来自所述遥控装置的设置指令，该设置指令中携带有无人飞行器在球面区域飞行时的半径，所述球面区域为以所述第一位置信息为圆心，以所述半径构成的球面区域；
获取所述遥控装置的指向信息，其中，所述指向信息用于指示所述遥控装置发出射频信号的方向；
依据所述第一位置信息、第二位置信息和所述指向信息确定无人飞行器在所述球面区域的目标移动位置；以及
控制所述无人飞行器向所述目标移动位置移动。
16.一种无人飞行器的控制***，其特征在于，包括：
无人飞行器，用于获取遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息和无人飞行器当前的第二位置信息；获取所述遥控装置的指向信息，其中，所述指向信息用于指示所述遥控装置发出射频信号的方向；依据所述第一位置信息、第二位置信息和所述指向信息确定无人飞行器在所述指定三维空间内的目标移动位置；以及控制所述无人飞行器向所述目标移动位置移动；
遥控装置，用于将所述第一位置信息和所述指向信息发送至所述无人飞行器。
17.一种无人飞行器，其特征在于，包括：
通信模块，用于接收来自遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息以及所述遥控装置的指向信息，其中，所述指向信息用于指示所述遥控装置发出射频信号的方向；
飞控***，用于依据所述第一位置信息、所述指向信息和无人飞行器当前的第二位置信息确定所述无人飞行器在所述指定三维空间内的目标移动位置；以及控制所述无人飞行器向所述目标移动位置移动。
18.一种无人飞行器的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取遥控装置在指定三维空间内当前的第一位置信息和无人飞行器当前的第二位置信息，以及获取所述遥控装置的指向信息，其中，所述指向信息用于指示所述遥控装置发出射频信号的方向；
确定模块，用于依据所述第一位置信息、第二位置信息和所述指向信息确定无人飞行器在所述指定三维空间内的目标移动位置；
控制模块，用于控制所述无人飞行器向所述目标移动位置移动。
19.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至10中任意一项所述的无人飞行器的控制方法，或者执行权利要求11至13中任意一项所述的无人飞行器的控制方法。
20.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至10中任意一项所述的无人飞行器的控制方法，或者执行权利要求11至13中任意一项所述的无人飞行器的控制方法。
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