CN111544797A - 一种应用于无人机的高空抛投瞄准方法及***、存储介质 - Google Patents

一种应用于无人机的高空抛投瞄准方法及***、存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无人机技术领域，公开了一种应用于无人机的高空抛投瞄准方法及***、存储介质。所述方法包括：在无人机到达目标位置的上空定点悬停时，采集所述无人机当前的倾角和高度信息；根据所述倾角，计算得到当前的风速和风向；根据所述风速、风向和所述高度，估算抛投物品的实际抛投位置与所述目标位置的偏移量，所述偏移量包括偏移方位和偏移距离；根据所述偏移量控制所述无人机调整悬停位置，使得调整后所述运载物品的实际抛投位置与所述目标位置重合。本发明实施例可预先计算抛投物品下落时会产生的偏移量，据此偏移量对无人机的悬停位置进行微调，从而使得调整后运载物品能够准确抛投至目标位置。

Description

一种应用于无人机的高空抛投瞄准方法及***、存储介质
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种应用于无人机的高空抛投瞄准方法及***、存储介质。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。
随着无人机的普及，使用无人机进行森林防火、应急救援等应用越来越多。而在使用无人机执行抛投工作时，需要将抛投物精准的抛投在目标地点，为此通常采用以下两种方式来实现：
1)利用对地摄像头和无线图传功能采集图像并实时传输至地面，在识别图像中心对准目标地点后，将运载物品抛投至目标地点。
2)根据已获知的目标地点的GPS坐标，控制无人机飞行至该坐标点上空，之后将运载物品抛至目标地点。
上述两种方式在低空环境下是没有问题的，但是在高空环境下，运载物品在下落过程中容易受到气流影响而偏移目标地点，且抛投高度越高偏移越远，最终导致不能完成目标任务。例如，在森林防火等消防应用中投掷灭火弹，为保证灭火弹在空中***后能够覆盖较为广阔的面积，要求灭火弹的投掷高度不低于100m，此时若按照上述方式来进行抛投，灭火弹将会受到气流的较大影响而偏离目标地点，最终不能达到良好的灭火效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于无人机的高空抛投瞄准方法及***、存储介质，克服现有技术存在的高空抛投时物品易受气流影响而偏移目标地点的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种应用于无人机的高空抛投瞄准方法，包括步骤：
在无人机到达目标位置的上空定点悬停时，采集所述无人机当前的倾角和高度信息；
根据所述倾角，计算得到当前的风速和风向；
根据所述风速、风向和所述高度，估算运载物品的实际抛投位置与所述目标位置的偏移量，所述偏移量包括偏移方位和偏移距离；
根据所述偏移量控制所述无人机调整悬停位置，使得调整后所述运载物品的实际抛投位置与所述目标位置重合。
可选的，还包括：
实时获取覆盖所述目标位置的地面图像信息；
显示所述地面图像信息，并在所述地面图像信息中标识出所述目标位置以及所述偏移量。
可选的，所述偏移量y的估算方法为：y＝a*w2*h；其中，w为所述风速，h为所述高度，a为系数。
一种应用于无人机的高空抛投瞄准***，包括：传感器单元，飞控计算单元、偏移量计算单元、位置调整控制单元；
所述传感器单元，用于在无人机到达目标位置的上空定点悬停时，采集所述无人机当前的倾角和高度信息；
所述飞控计算单元，用于根据所述倾角，计算得到当前的风速和风向；
所述偏移量计算单元，用于根据所述风速、风向及高度估算运载物品的实际抛投位置与所述目标位置的偏移量，所述偏移量包括偏移方位和偏移距离；
所述位置调整控制单元，用于根据所述偏移量控制所述无人机调整悬停位置，使得调整后所述运载物品的实际抛投位置与所述目标位置重合。
可选的，还包括：摄像头和图像显示单元；
所述摄像头，用于实时获取覆盖所述目标位置的地面图像信息；
所述图像显示单元，用于显示所述地面图像信息，并在所述地面图像信息中标识出所述目标位置以及所述偏移量。
可选的，所述偏移量计算单元，具体用于按照公式y＝a*w2*h估算所述偏移量y；其中，w为所述风速，h为所述高度，a为系数。
可选的，还包括光电吊舱单元，用于安装所述摄像头，使得所述摄像头始终垂直于地面。
一种存储介质，所述存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行如上任一项所述的应用于无人机的高空抛投瞄准方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例利用无人机在悬停时抗风产生的迎角来估算出风速和风向，通过风速、风向以及高度来计算无人机的运载物品下落时会产生的偏移量，据此偏移量对无人机的悬停位置进行微调，从而使得调整后运载物品能够准确下落至目标位置。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的应用于无人机的高空抛投瞄准方法流程图；
图2为本发明实施例提供的的高空抛投瞄准实例图。
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实施例方案，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实施例一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，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，都应当属于本发明实施例保护的范围。
本发明实施例中，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。
本发明的核心思想为：利用无人机在悬停时抗风产生的迎角来估算出风速和风向，通过风速、风向以及高度来计算无人机的运载物品(例如灭火弹)下落时会产生的偏移量，据此偏移量对无人机的悬停位置进行微调，从而使得调整后运载物品能够准确下落至目标位置。
请参阅图1-2，本发明实施例提供了一种应用于无人机的高空抛投瞄准方法，包括步骤：
步骤101、在无人机到达目标位置的上空定点悬停时，采集无人机当前的倾角和高度信息。
本步骤中，无人机可按照以下两种方式到达目标位置的上空，包括：
第一种，利用对地摄像头和无线图传功能实时采集图像并传输至地面，在地面根据图像来规划到达目标位置的路线，按照该路线控制无人机飞行至目标位置的上空。
第二种，根据已获知的目标位置的GPS坐标，控制无人机飞行至该坐标点上空。
在无人机定点悬停时，如果有风吹过，那么无人机将会形成一个倾角来抵抗风阻，这个倾角和风速成正比，方向与风向一致，因此根据采集的倾角信息，将可识别出当前的风速和风向。
步骤102、根据倾角，计算得到当前的风速和风向。
步骤103、根据风速、风向以及高度信息，估算运载物品的实际抛投位置与目标位置的偏移量，该偏移量包括偏移方位和偏移距离。
示例性的，偏移量y的估算方法为：y＝a*w2*h；其中，w为风速，h为高度，a为系数。
步骤104、根据偏移量控制无人机调整悬停位置，使得调整后运载物品的实际抛投位置与目标位置重合。
步骤105、悬停位置微调后，控制无人机抛投其运载物品。
需要说明的是，本实施例高空抛投瞄准方法还可包括步骤：实时获取覆盖目标位置的地面图像信息；显示地面图像信息，并在地面图像信息中标识出目标位置以及偏移量。这样，有利于地面的人员来进行快速准确地微调。
本发明的另一实施例还提供了一种应用于无人机的高空抛投瞄准***，包括：传感器单元，飞控计算单元、偏移量计算单元和位置调整控制单元。
传感器单元，用于在无人机到达目标位置的上空定点悬停时，采集无人机当前的倾角和高度信息。
飞控计算单元，用于根据倾角，计算得到当前的风速和风向。
偏移量计算单元，用于根据风速、风向及高度估算运载物品的实际抛投位置与目标位置的偏移量，该偏移量包括偏移方位和偏移距离。
位置调整控制单元，用于根据偏移量控制无人机调整悬停位置，使得调整后运载物品的实际抛投位置与目标位置重合。
基于此***，可有效地减小气流的不良影响，保证高空抛投的运载物品能够准确降落至目标位置，达到目标任务。
此外，本实施例的高空抛投瞄准***，还可包括摄像头、图像显示单元和光电吊舱单元。
摄像头，用于实时获取覆盖目标位置的地面图像信息。
光电吊舱单元，用于安装摄像头，使得摄像头始终垂直于地面，以获取高质的地面图像信息，便于后续的识别分析。
图像显示单元，用于显示地面图像信息，并在地面图像信息中标识出目标位置以及偏移量。
需要说明的是，传感器单元、飞控计算单元、摄像头和光电吊舱单元安装于无人机上，偏移量计算单元、位置调整控制单元以及图像显示单元可布置于地面的终端设备(如手机、电脑等)中，由用户控制无人机的位置微调操作。实际应用中，偏移量计算单元和位置调整控制单元也可直接安装于无人机中，由无人机自动来计算偏移量并进行相应的位置微调。两者的实现原理完全相同，因此本发明对此不作限制。
下面提供了一个应用实例：
请参阅图2，在森林防火应用中，无人机需要携带灭火弹飞至失火点上方100m处投掷灭火弹，灭火弹在快接触地面前***，将灭火粉洒向火源，达成灭火的目的。
具体的，飞手在地面遥控无人机飞至失火点的上方，通过对地摄像头初略瞄准火源，待无人机稳定住后，飞控计算单元通过传感器单元获得无人机此时的高度与倾角，通过无线传输模块发送给地面站软件。地面站软件实时计算出灭火弹下落时的偏移方位与距离后，显示地面图像信息，并使用十字瞄准星标注出偏移的位置，地面操作人员此时微调无人机使之瞄准火源，然后抛投灭火弹，灭火弹此时即可精确的在火源处***，成功灭火。
本领域普通技术人员可以理解，上述应用于无人机的高空抛投瞄准方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。
为此，本发明实施例还提供一种存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本发明实施例所提供的应用于无人机的高空抛投瞄准方法中的步骤。
其中，该存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
以上所述，以上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精神和范围。

Claims (8)

1.一种应用于无人机的高空抛投瞄准方法，其特征在于，包括步骤：
在无人机到达目标位置的上空定点悬停时，采集所述无人机当前的倾角和高度信息；
根据所述倾角，计算得到当前的风速和风向；
根据所述风速、风向和所述高度，估算运载物品的实际抛投位置与所述目标位置的偏移量，所述偏移量包括偏移方位和偏移距离；
根据所述偏移量控制所述无人机调整悬停位置，使得调整后所述运载物品的实际抛投位置与所述目标位置重合。
2.根据权利要求1所述的应用于无人机的高空抛投瞄准方法，其特征在于，还包括：
实时获取覆盖所述目标位置的地面图像信息；
显示所述地面图像信息，并在所述地面图像信息中标识出所述目标位置以及所述偏移量。
3.根据权利要求1所述的应用于无人机的高空抛投瞄准方法，其特征在于，所述偏移量y的估算方法为：y＝a*w2*h；其中，w为所述风速，h为所述高度，a为系数。
4.一种应用于无人机的高空抛投瞄准***，其特征在于，包括：传感器单元，飞控计算单元、偏移量计算单元、位置调整控制单元；
所述传感器单元，用于在无人机到达目标位置的上空定点悬停时，采集所述无人机当前的倾角和高度信息；
所述飞控计算单元，用于根据所述倾角，计算得到当前的风速和风向；
所述偏移量计算单元，用于根据所述风速、风向及高度估算运载物品的实际抛投位置与所述目标位置的偏移量，所述偏移量包括偏移方位和偏移距离；
所述位置调整控制单元，用于根据所述偏移量控制所述无人机调整悬停位置，使得调整后所述运载物品的实际抛投位置与所述目标位置重合。
5.根据权利要求4所述的应用于无人机的高空抛投瞄准***，其特征在于，还包括：摄像头和图像显示单元；
所述摄像头，用于实时获取覆盖所述目标位置的地面图像信息；
所述图像显示单元，用于显示所述地面图像信息，并在所述地面图像信息中标识出所述目标位置以及所述偏移量。
6.根据权利要求4所述的应用于无人机的高空抛投瞄准***，其特征在于，所述偏移量计算单元，具体用于按照公式y＝a*w2*h估算所述偏移量y；其中，w为所述风速，h为所述高度，a为系数。
7.根据权利要求4所述的应用于无人机的高空抛投瞄准***，其特征在于，还包括光电吊舱单元，用于安装所述摄像头，使得所述摄像头始终垂直于地面。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行权利要求1至3任一项所述的应用于无人机的高空抛投瞄准方法中的步骤。
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