CN111752294A - 一种飞行控制方法及相关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种飞行控制方法及相关装置，涉及自动控制领域。该方法包括：当障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使无人机沿跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上；当障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使无人机沿当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。由于能够根据处于不同范围的障碍物的位置信息确定出不同的绕行航线，并且所确定出的绕行航线的终点也会因不同范围的障碍物的位置信息而不同，故能够使无人机能够灵活地绕开处于不同范围的障碍物，进而实现无人机在复杂的作业场景下自动高效地绕开障碍物。

Description

一种飞行控制方法及相关装置
技术领域
本发明涉及自动控制领域，具体而言，涉及一种飞行控制方法及相关装置。
背景技术
随着无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)控制技术的进步，无人机的功能越来越完善，应用领域越来越广泛，作业场景也变得越来越复杂。在不同的作业场景下，无人机在执行作业任务时通常会碰到障碍物。
目前，无人机在碰到障碍物时，仅通过单一的绕行策略绕开障碍物。在应对复杂的作业场景下的作业任务时，无人机不能高效地绕开障碍物，作业过程不流畅，无法达到预期效果。
因此，如何使无人机在复杂的作业场景下自动高效地绕开障碍物是目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种飞行控制方法及相关装置，其能够使无人机在复杂的作业场景下自动高效地绕开障碍物。
第一方面，本发明实施例提供了一种飞行控制方法，应用于无人机，所述方法包括：在所述无人机按照预设航段飞行时，检测所述无人机飞行方向上的障碍物；确定所述障碍物的位置信息；当所述障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使所述无人机沿所述跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上；当所述障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使所述无人机沿所述当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。
第二方面，本发明实施例提供了一种飞行控制装置，应用于无人机，所述装置包括：检测模块，用于在所述无人机按照预设航段飞行时，检测所述无人机飞行方向上的障碍物；确定模块，用于确定所述障碍物的位置信息；绕行模块，用于当所述障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使所述无人机沿所述跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上；及用于当所述障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使所述无人机沿所述当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的飞行控制方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种无人机控制设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现上述的飞行控制方法。
第五方面，本发明实施例提供了一种无人机，包括：机体；动力设备，安装在所述机体，用于为所述无人机提供动力；以及无人机控制设备，所述无人机控制设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现上述的飞行控制方法。
本发明实施例所提供的飞行控制方法及相关装置。该方法包括：在无人机按照预设航段飞行时，检测无人机飞行方向上的障碍物，确定障碍物的位置信息。当障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使无人机沿跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上；当障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使无人机沿当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。由于该方法能够根据处于不同范围的障碍物的位置信息确定出不同的绕行航线，并且所确定出的绕行航线的终点也会因不同范围的障碍物的位置信息而不同，故能够使无人机能够灵活地绕开处于不同范围的障碍物，进而实现无人机在复杂的作业场景下自动高效地绕开障碍物。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例所提供的无人机的一种应用场景示意图。
图2为本申请实施例所提供的飞行控制方法的一种流程示意图。
图3为基于图1场景的设置跨航段绕行范围以及本航段绕行范围的场景示意图。
图4为本申请实施例所提供的飞行控制方法的另一种流程示意图。
图5为基于图1场景的无人机的障碍物检测示意图。
图6位基于图1场景的障碍物位于当前航段末端的一种场景示意图。
图7为基于图6场景的当前航段绕行航线的一种规划示意图。
图8为图4中S130-2的具体流程示意图。
图9为图8中S130-21的具体流程示意图。
图10为基于图1场景的障碍物位于当前航段末端的另一种场景示意图。
图11为基于图1场景的障碍物位于当前航段中段的一种场景示意图。
图12为图4中S140-2的一种具体流程示意图。
图13为基于图11场景的当前航段绕行航线的一种规划示意图。
图14为图12中S140-21A的具体流程示意图。
图15为图4中S140-2的另一种具体流程示意图。
图16为本申请实施例所提供的一种飞行控制装置的功能模块图。
图17为本申请实施例所提供的无人机控制设备的结构框图。
图18为本申请实施例所提供的无人机的结构框图。
图标：100-无人机；110-机体；120-动力设备；130-无人机控制设备；131-存储器；132-通信接口；133-处理器；134-总线；200-航线；210-第一航段；220-第二航段；230-第三航段；300-飞行控制装置；310-检测模块；320-确定模块；330-绕行模块；340-刹停模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，为本申请实施例所提供的无人机的一种应用场景示意图。无人机100沿航线200飞行，该航线200包括4个航段端点T1、T2、T3以及T4。其中，T1为航线200的起点，T4为航线200的终点，T1与T2之间的航段为第一航段210，T2与T3之间的航段为第二航段220，T3与T4之间的航段为第三航段230。
需要说明的是，该航线200可以是预先存储在无人机100中的航线，或者是无人机100实时接收其他终端传输的航线。航线200的航段数量以及具体轨迹可以根据实际情况进行设置，本申请所提供的航线200仅表示一种可能的实施方式。
在本实施例中，无人机100可以探测周围环境，并根据探测的周围环境生成三维地图，以及根据预设的转换规则将三维地图转换为带有空间距离信息的三维地图空间。例如，根据欧氏距离变换(Euclidean distance transform，EDT)将三维地图转换为欧式三维地图。可选的，无人机100上装载有机载传感器，无人机100可以通过机载传感器探测周围环境。
在本实施例中，无人机100还可以在带有空间距离信息的三维地图空间中获取三维地图空间中任意两点之间的距离，进而，无人机100可以通过判断与其他物体的距离来确定是否可能与其他物体碰撞。
具体的，无人机的可以检测其他物体与当前检测航段的距离。当其他物体与当前检测航段的距离小于预设障碍物距离时，则确定该物体为障碍物，其中，当前检测航段为航线200上的预设检测长度的航段，并且该预设检测长度的航段的起点为当前位置。换句话说，距离当前检测航段预设障碍物距离内的区域即为障碍物区域，当无人机100检测到其他物体进入该障碍物区域内时，则确定该物体为障碍物。
还需要说明的是，本申请实施例所提供的无人机100包括但不限于巡查无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。本申请实施例并未将航线以及障碍物区域的维度限定在二维，本申请实施例所提供的航线以及无人机探测的障碍物区域的维度实际可以是三维。因此，本文仅以二维示意图进行说明，在本申请的实施例所示的方案基础上，本领域技术人员可以不作出创造性劳动地将本申请的技术方案在三维环境中实现，此处不再赘述。
基于图1所示的应用场景，本申请实施例还提供一种飞行控制方法，请参照图2。该方法的执行主体可以是上述图1中所示的无人机100，该方法包括以下步骤：
S110，在无人机按照预设航段飞行时，检测无人机飞行方向上的障碍物。
以图1所示的应用场景为例，无人机100正沿第一航段210飞行，此时，第一航段210即为预设航段，无人机100可以检测飞行方向上是否存在障碍物。
具体的，无人机100可以获取其他物体与自身的距离，并根据该距离确定其他物体是否为障碍物，或者可以采用上述的障碍物确定方法(当其他物体与当前检测航段的距离小于预设障碍物距离时，则确定该物体为障碍物)确定其他物体是否为障碍物，此外，无人机100也可以直接获取到空间中的障碍物信息，例如，可以在上述的三维地图空间中标记出障碍物位置信息，无人机只需要获取该预先标记了障碍物位置信息的三维地图空间即可直接获取空间中的障碍物位置信息。因此，本申请实施例对于如何检测无人机飞行方向上的障碍物的具体方式不做限定。
S120，确定障碍物的位置信息。
在本实施例中，障碍物的位置信息可以是障碍物在空间中的坐标。
S130，当障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使无人机沿跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上。
在本实施例中，跨行段绕行范围可以预先在上述的三维地图空间中标记出，如图3所示的跨行段绕行范围W2，具体的，关于如何确定跨行段绕行范围，具体方法可以是预先在三维地图空间中划分出该跨行段绕行范围，或者是依据预设航段末端点的位置确定该跨行段绕行范围，或者是依据无人机、障碍物以及预设航段末端点之间的位置关系确定出该跨行段绕行范围。例如，该跨行段绕行范围可以与预设航段(即当前航段)的末端点关联，以该预设航段末端点为中心的预设距离内的范围均为跨行段绕行范围，或者该跨行段绕行范围可以是在预设航段末端点附近划分的范围。因此，本申请实施例对于如何确定出该跨行段绕行范围的具体方式不做限定。
S140，当障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使无人机沿当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。
在本实施例中，本航段绕行范围可以预先在上述的三维地图空间中标记出，如图3所示的本航段绕行范围W1，具体的，关于如何确定本航段绕行范围，具体方法可以是预先在三维地图空间中划分出该本航段绕行范围，或者是依据预设航段末端点的位置确定该本航段绕行范围，或者是依据无人机、障碍物以及预设航段末端点之间的位置关系确定出该本航段绕行范围，或者，将跨行段绕行范围以外的空间均确定为本航段绕行范围。例如，该本航段绕行范围可以与预设航段(即当前航段)的末端点关联，例如，以该预设航段末端点为中心的预设距离以外的范围均为本航段绕行范围，或者该本航段绕行范围可以是在预设航段末端点附近划分的范围。因此，本申请实施例对于如何确定出该本航段绕行范围的具体方式不做限定。
可以理解的是，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线以及跨航段绕行航线的具体方式可以根据实际应用场景做具体设置，本申请实施例对于如何根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线以及跨航段绕行航线的具体方式不做限定。但需要说明的是，跨航段绕行航线的末端点位于下一航段上，当前航段绕行航线的末端点位于当前航段上。
基于图2所示的飞行控制方法，由于该方法能够在障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，控制无人机沿生成的跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上，在障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，控制无人机沿生成的当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。进而实现了根据处于不同范围的障碍物的位置信息确定出不同的绕行航线，并且所确定出的绕行航线的终点也会因不同范围的障碍物的位置信息而不同的目的，故具有使无人机能够灵活地绕开处于不同范围的障碍物的有益效果。
在图2的基础上，下面给出一种完整方案可能的实现方式，具体请参照图4，为本申请实施例所提供的飞行控制方法的另一种流程示意图。需要说明的是，本发明实施例提供的飞行控制方法并不以图4以及以下的具体顺序为限制，应当理解，在其它实施例中，本发明实施例提供的飞行控制方法其中部分步骤的顺序可以根据实际需要相互交换，或者其中的部分步骤也可以省略或删除。下面将对图4所示的具体流程进行详细阐述。
S110，在无人机按照预设航段飞行时，检测无人机飞行方向上的障碍物。
在本实施例中，对于如何检测无人机飞行方向上的障碍物，具体可以：检测其他物体与当前检测航段的距离；当前检测航段为航线上的预设检测长度的航段，预设检测长度的航段的起点为无人机的当前位置；当其他物体与当前检测航段的距离小于预设障碍物距离时，确定其他物体为障碍物。也就是说，如图5所示，无人机100可以从当前位置出发，遍历当前航线未行驶部分的预设航段距离(即图5中加粗的航段，当前检测航段A)上的任一点与其他物体之间的距离，当当前航线未行驶部分的预设航段距离上存在某一点与其他物体之间的距离小于预设障碍物距离时，则确定该其他物体为障碍物。
S120，确定障碍物的位置信息。
基于图6所示场景，在一种可能的实施例中，S120之后，方法还包括：S121，在第一航段距离大于预设危险距离时，判断第二航段距离是否小于预设距离；当第二航段距离小于预设距离时，确定障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围；当第二航段距离大于或等于预设距离时，确定障碍物的位置信息位于本航段绕行范围；其中，第一航段距离为无人机当前位置与第一交点之间的航段长度，第二航段距离为第一交点与当前航段末端点之间的航段长度，第一交点为以障碍物为中心的危险区域与无人机航线的交点集合中靠近当前位置的交点。
具体的，为避免无人机与障碍物碰撞，无人机在实时获取的三维地图空间中可以以障碍物为中心划分一个危险区域。以障碍物为中心的危险区域与无人机航线之间可能存在多个交点，这些交点即为交点集合。在交点集合中靠近当前位置的交点为第一交点。如图6所示，以障碍物为中心的危险区域与无人机航线的交点集合包括两个交点A、B，其中，A为第一交点。无人机的当前位置与第一交点A之间的航段S1的航段长度为第一航段距离s1，第一交点A与无人机的当前航段末端点T2之间的航段S2的航段长度为第二航段距离s2。
在检测到障碍物时，表示无人机在沿当前航段飞行时可能会与障碍物碰撞，因此无人机可以判断第一航段距离是否大于预设危险距离。再如图6所示，当第一航段距离s1大于预设危险距离时，表示当前情况下无人机还不存在与障碍物碰撞的可能。进而，在第一航段距离s1大于预设危险距离的条件下，无人机可以实时判断第二航段距离s2是否小于预设距离。当第二航段距离s2小于预设距离时，即表示此时的障碍物距离当前航段末端点T2较近，此时以障碍物为中心的危险区域可能覆盖了当前航段的末端点T2附近的航线，无人机在绕行时很可能无法正常返回当前航段，可以确定障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围，以使无人机直接绕过当前航段末端点进入下一航段继续执行作业任务。当第二航段距离s2大于或等于预设距离时，即表示此时的障碍物距离当前航段末端点T2较远，此时以障碍物为中心的危险区域并未覆盖当前航段的末端点T2附近的航线，无人机在绕行时可以正常返回当前航段，可以确定障碍物的位置信息位于本航段绕行范围，以使无人机直接绕过障碍物并返回当前航段继续执行作业任务。
需要说明的是，当以障碍物为中心的危险区域与无人机航线的交点为一个或者没有交点时，表示无人机与障碍物不存在碰撞的可能，无人机可以沿着当前航线连续飞行。以障碍物为中心的危险区域可以是距离障碍物外表预设距离值的空间区域，或者，在一种简化的实施例中，该危险区域也可以是以障碍物为中心的半径为预设距离值的球体。可以理解的是，上述的航段长度为无人机航线上的两点之间的航段的长度，例如，再如图6所示，航段端点T1与航段端点T2之间的航段长度即为第一航段210的长度。
请再参照图4，S130-1，获取障碍物的位置信息。
S130-2，判断障碍物的位置信息是否位于跨航段绕行范围内，若是，则根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使无人机沿跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上。
当判断出障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围内时，可以根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线。例如，一种可能的跨航段绕行航线规划如图7所示，无人机的当前航段为第一航段210，下一航段为第二航段220。跨航段绕行航线的起始点为P1，跨航段绕行航线的末端点为P2。当无人机沿第一航段210飞行至P1时，控制无人机进入跨航段绕行航线，并控制无人机沿跨航段绕行航线飞行。当无人机飞行至P2时，则控制无人机从P2返回第二航段220。需要说明的是，图示中P1至P2之间加粗的线段即表示跨航段绕行航线。
其中，关于如何判断障碍物的位置信息是否位于跨航段绕行范围内，具体可以参考上述的S121，在此不再赘述。
基于图6所示场景，在一种可能的实施例中，对于如何根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使无人机沿跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上，如图8所示，S130-2具体可以包括如下子步骤：
S130-21，根据障碍物的位置信息以及下一航段的起始点确定跨航段绕行航线。
在本实施例中，对于如何根据障碍物的位置信息以及下一航段的起始点确定跨航段绕行航线，具体可以：根据以障碍物为中心的危险区域与无人机航线的交点集合以及下一航段的起始点确定安全点，并根据安全点生成新航段作为跨航段绕行航线；安全点包括第一安全点和第二安全点。
其中，当以障碍物为中心的危险区域与无人机航线的交点集合包括至少两个交点时，交点集合中的点即为距离障碍物最近的安全点。请再参照图6，以障碍物为中心的危险区域与无人机航线的交点集合包括交点A以及交点B，交点A以及交点B即为距离障碍物最近的安全点。为了使无人机绕行障碍物的跨航段绕行航线尽可能短且跨航段绕行航线的末端点位于无人机的下一航段，可以根据根据交点以及下一航段的起始点确定安全点。例如，从上述的两个交点A、B以及下一航段的起始点T2中选择航段距离最大的两个点分别作为第一安全点和第二安全点。
进一步的，对于如何实现S130-21中的根据以障碍物为中心的危险区域与无人机航线的交点集合以及下一航段的起始点确定安全点，并根据安全点生成新航段作为跨航段绕行航线，下面给出一种可能的实现方式，具体请参照图9，S130-21可以包括如下子步骤：
S130-21-1，从交点集合以及下一航段的起始点中选取航段距离最大的第一标注点和第二标注点，第一标注点为靠近当前位置的点，第二标注点为远离当前位置的点。
请再参照图6，交点集合包括交点A和交点B，下一航段的起始点为T2。交点A、交点B和T2中选取航段距离最大的两个点，即交点A和T2。又由于第一标注点为靠近当前位置的点，第二标注点为远离当前位置的点，因此第一标注点为A，第二标注点为T2。
需要说明的是，当障碍物足够大或者无人机的航线足够复杂时，以障碍物为中心的危险区域与无人机航线的交点集合可能多于两个交点，此时，为确保本申请实施例可以实施，S130-21-1中的下一航段实际可以是无人机航线与以障碍物为中心的危险区域相交的航段中距离航线终点最近的航段。
S130-21-2，根据当前位置和第一标注点确定第一安全点；第一安全点为当前位置和第一标注点之间航段上的任一点。请再参照图6，第一安全点可以为无人机当前位置和第一标注点A之间航段上的任一点。可以理解的是，为确保无人机尽可能地沿原航线行驶以完成作业任务，第一安全点优选为第一标注点。
S130-21-3，根据第二标注点和下一航段的末端点确定第二安全点；第二安全点为第二标注点和下一航段的末端点之间航段上的任一点。
请再参照图6，第二安全点可以为第二标注点T2和下一航段的末端点T3之间航段上的任一点。可以理解的是，为确保无人机尽可能地沿原航线行驶以完成作业任务，第二安全点优选为第二标注点。
S130-21-4，根据第一安全点、第二安全点生成新航段。
在本实施例中，为确保根据第一安全点、第二安全点生成新航段的路径最优，可以根据路径优化算法生成新航段，且将以障碍物为中心的危险区域设置为不可到达区域。例如，当确定出第一安全点和第二安全点后，可以根据A*搜寻算法(A-star Algorithm，A星算法)，以第一安全点为起点，第二安全点为终点，生成新航段作为跨航段绕行航线，其中，跨航段绕行航线与以障碍物为中心的危险区域不相交。如图7所示，新航段L1的起点为第一安全点P1，终点为第二安全点P2。
可以理解的是，当第二航段距离小于预设距离时，表示此时的障碍物距离当前航段末端点T2较近，即此时的情况包括：障碍物靠近当前航段末端点且距离当前航段较近、障碍物靠近当前航段末端点且距离下一航段较近。具体的，请再参照图6，当第二航段距离s2小于预设距离且第一航段距离s1小于第三航段距离(无人机100与T2之间的航段距离)时，此时障碍物靠近当前航段末端点T2且距离当前航段较近；当第二航段距离s2小于预设距离且第一航段距离s1大于或等于第三航段距离(无人机100与T2之间的航段距离)时(如图10所示)，此时障碍物靠近当前航段末端点且距离下一航段较近。对于上述两种情况，S130-21-1至S130-21-4的步骤均能够实现控制无人机沿生成的跨航段绕行航线绕开障碍物。
需要说明的是，在控制无人机沿跨航段绕行航线(新航段)绕开障碍物的过程中，本申请实施例所提供的方法还可以实时检测障碍物，并在检测到障碍物且第一航段距离大于预设危险距离时，再次判断第二航段距离是否小于预设距离以确定障碍物的绕行方式。此时，跨航段绕行航线即为无人机的当前航段。因此，对于一些移动的障碍物，或者之前未检测到的障碍物，此处的新航段，可以被作为S130-21中的当前航段，进而重复进行绕行线路的迭代估算。
可以理解的是，S130-21-1至S130-21-4实现了在障碍物距离当前航段末端点较近的情况下，无人机能够正常绕行该障碍物，并直接进入下一航段。从而实现了自动高效地绕开障碍物，提高了无人机作业过程的流畅程度。并且在执行上述S130-21-1至S130-21-4的同时，还实时判断第一航段距离是否小于或等于预设危险距离，当第一航段距离小于或等于预设危险距离时，刹停无人机。
请再参照图8，S130-22，控制无人机从跨航段绕行航线的起点移动至跨航段绕行航线的终点；所述跨航段绕行航线的起点位于所述当前航段，所述跨航段绕行航线的终点位于所述下一航段。
基于图7所示场景，S130-22具体可以包括：控制无人机通过第一安全点从当前航段进入新航段，当无人机沿新航段移动至第二安全点时，控制无人机回归至下一航段。
请再参照图4，S140-1，获取障碍物的位置信息。
S140-2，判断障碍物的位置信息是否位于本航段绕行范围内，若是，则根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使无人机沿当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。
当判断出障碍物的位置信息位于本航段绕行范围内时，可以根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，例如，一种可能的当前航段绕行航线规划如图11所示，无人机的当前航段为第一航段210。当前航段绕行航线的起始点为Q1，当前航段绕行航线的末端点为Q2。当无人机沿第一航段210飞行至Q1时，控制无人机进入当前航段绕行航线，并控制无人机沿当前航段绕行航线飞行。当无人机飞行至Q2时，则控制无人机从Q2返回第一航段210。其中，关于如何判断障碍物的位置信息是否位于本航段绕行范围内，具体可以参考上述的S121，在此不再赘述。
由于在检测到障碍物时，根据第二航段距离的大小分别控制无人机沿不同的绕飞航段绕开障碍物，且当第二航段距离小于预设距离时，控制无人机沿跨航段绕行航线绕开障碍物并直接进入下一航段，当第二航段距离大于或等于预设距离时，控制无人机沿跨航段绕行航线绕开障碍物并返回当前航段。从而避免无人机在绕行障碍物时无法正常回归航线，达到保证无人机在面对复杂的作业场景时自动高效地完成作业任务的目的。
基于图6所示场景，在一种可能的实施例中，对于如何根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使无人机沿当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上，如图12所示，S140-2具体可以包括如下子步骤：
S140-21A，根据无人机的飞行状态以及预设飞行变量生成当前航段绕行航线；其中，当前航段绕行航线包括多个绕行拐点，任意相邻的两个绕行拐点之间的子航段为功耗最小的路径。
在本实施例中，对于如何根据无人机的飞行状态以及预设飞行变量生成当前航段绕行航线，具体可以：当第三航段距离大于第一航段距离时，根据无人机当前加速度、预设绕行时间以及预设加速度增量生成新航段作为当前航段绕行航线。其中，新航段包括多个绕行拐点，任意相邻的两个绕行拐点之间的子航段为功耗最小的路径，最后一个子航段的末端绕行拐点位于当前航段，第三航段距离为当前位置与当前航段末端点之间的航段长度。
由于障碍物距离当前航段末端点较远，以障碍物为中心的危险区域并未覆盖当前航段的末端点附近的航线，无人机在绕行时可以正常返回当前航段。为确保当前航段绕行航线的路径最优且不与以障碍物为中心的危险区域相交，可以根据无人机当前加速度、预设绕行时间以及预设加速度增量生成多条子路径，并选择多条子路径中功耗最小的路径作为子航段。然后判断最新生成的子航段是否与当前航段相交，当最新生成的子航段与当前航段不相交时，则继续根据无人机当前加速度、预设绕行时间以及预设加速度增量生成多条子路径，并选择多条子路径中功耗最小的路径作为子航段，直至最新生成的子航段与当前航段相交。其中，如图13所示，子航段L1、L2以及L3的起始点及末端点即为绕行拐点，第三航段距离为无人机100的当前位置与当前航段末端点T2之间的航段长度。
需要说明的是，在一种可能的情况下，无人机检测到障碍物时，第三航段距离可能小于或等于第二航段距离，此时表示第一交点位于下一航段，即无人机实际与障碍物发生碰撞的位置位于下一航段。若此时控制无人机绕行，则可能与S130-21、S130-22的绕行控制相冲突。因此，在第三航段距离小于或等于第二航段距离且第二航段距离大于或等于预设距离时，执行S140-21A的过程中不必控制无人机绕行障碍物。
进一步的，对于如何实现S140-21A中的根据无人机的飞行状态以及预设飞行变量生成当前航段绕行航线，下面给出一种可能的实现方式，具体请参照图14，S140-21A具体可以包括如下子步骤：
S140-21A-1，根据绕行拐点的飞行状态以及预设飞行变量生成飞行状态集合；飞行状态集合包括多个预估飞行状态。
在一种可能的实施方式中，飞行状态可以包括加速度，预设飞行变量包括预设加速度增量，S140-21A-1具体包括：根据绕行拐点的加速度以及预设加速度增量生成飞行加速度集合作为飞行状态集合。飞行加速度集合包括多个飞行加速度，飞行加速度满足如下公式：
Figure BDA0002181643830000111
其中，Δa为预设加速度增量，ax、ay、az为加速度在不同方向的分量，kx、ky、kz均为预设区间内的任一常数，
Figure BDA0002181643830000112
为飞行加速度在不同方向的分量。
在本实施例中，由于无人机可以探测周围环境，并根据探测的周围环境生成三维地图，以及根据预设的转换规则将三维地图转换为带有空间距离信息的上述三维地图空间，因此飞行状态所包括加速度可以有不同方向的分量，例如上述的ax、ay、az(即ax、ay、az构成加速度)，飞行加速度可以有不同方向的分量，例如上述的
Figure BDA0002181643830000113
(即
Figure BDA0002181643830000114
构成飞行加速度)。kx、ky、kz之间的值相互独立，例如，当预设区间为[-10，10]时，kx在取遍[-10，10]中的任一常数时，ky以及kz均可以取遍[-10，10]中的任一常数，并且，kx、ky、kz均为预设区间内的任一常数，进而kx、ky、kz可以有多组不同的取值。
由于每个飞行加速度均满足公式：
Figure BDA0002181643830000115
Figure BDA0002181643830000116
且kx、ky、kz可以有多组不同的取值，因此，在根据绕行拐点的加速度以及预设加速度增量生成飞行加速度时可以生成多个不同的飞行加速度作为上述的飞行加速度集合。换句话说，根据kx、ky、kz可以得到一个数组集合，该数组集合中的每个元素包括三个位于预设区间的数，该数组集合中的所有元素包括了预设区间中任意三个常数的组合，进而在根据加速度以及预设加速度增量生成飞行加速度集合作为飞行状态集合时，可以首先根据预设加速度增量以及数组集合(根据kx、ky、kz得到)生成预设加速度增量集合，然后根据预设加速度增量集合以及加速度生成飞行加速度集合作为所述飞行状态集合。可以理解的是，为了减少计算量，kx、ky、kz可以为预设区间中的一等差数列中的任一常数(即根据kx、ky、kz得到的数组集合的所有元素包括了预设区间中的一等差数列中任意三个常数的组合)，例如，当预设区间为[-10，10]，且该预设区间的一等差数列为-10至10的整数时，kx、ky、kz可以为该等差数列的任一常数。
在另一种可能的实施方式中，飞行状态包括绕行拐点的速度信息，预设飞行变量包括预设速度增量，S140-21A-1具体包括：根据绕行拐点的速度信息以及预设速度增量生成飞行速度集合作为飞行状态集合；飞行速度集合包括多个飞行速度，飞行速度满足如下公式：
Figure BDA0002181643830000121
其中，Δv为预设速度增量，vx、vy、vz为速度信息在不同方向的分量，kx、ky、kz均为预设区间内的任一常数，
Figure BDA0002181643830000122
为飞行速度在不同方向的分量。
在本实施例中，由于无人机可以探测周围环境，并根据探测的周围环境生成三维地图，以及根据预设的转换规则将三维地图转换为带有空间距离信息的上述三维地图空间，因此，飞行状态所包括的速度信息可以有不同方向的分量，例如上述的vx、vy、vz(即vx、vy、vz构成速度信息)，飞行速度可以有不同方向的分量，例如上述的
Figure BDA0002181643830000123
(即
Figure BDA0002181643830000124
构成飞行速度)。kx、ky、kz之间的值相互独立，例如，当预设区间为[-10，10]时，kx在取遍[-10，10]中的任一常数时，ky以及kz均可以取遍[-10，10]中的任一常数，并且，kx、ky、kz均为预设区间内的任一常数，进而kx、ky、kz可以有多组不同的取值。
由于每个飞行速度均满足公式：
Figure BDA0002181643830000125
Figure BDA0002181643830000126
且kx、ky、kz可以有多组不同的取值，因此，在根据绕行拐点的速度信息以及预设速度增量生成飞行速度时可以生成多个不同的飞行速度作为上述的飞行加速度集合。换句话说，根据kx、ky、kz可以得到一个数组集合，该数组集合中的每个元素包括三个位于预设区间的数，该数组集合中的所有元素包括了预设区间中任意三个常数的组合，进而在根据速度信息以及预设速度增量生成飞行速度集合作为飞行状态集合时，可以首先根据预设速度增量以及数组集合(根据kx、ky、kz得到)生成预设速度增量集合，然后根据预设速度增量集合以及速度信息生成飞行速度集合作为所述飞行状态集合。可以理解的是，为了减少计算量，kx、ky、kz可以为预设区间中的一等差数列中的任一常数(即根据kx、ky、kz得到的数组集合的所有元素包括了预设区间中的一等差数列中任意三个常数的组合)，例如，当预设区间为[-10，10]，且该预设区间的一等差数列为-10至10的整数时，kx、ky、kz可以为该等差数列的任一常数。
S140-21A-2，根据绕行拐点的飞行数据、多个预估飞行状态及预设飞行时间确定平滑轨迹集合；平滑轨迹集合包括多条平滑轨迹。
当S140-21A-1为根据绕行拐点的加速度以及预设加速度增量生成飞行加速度集合作为飞行状态集合时，飞行数据包括绕行拐点的位置信息及速度信息，S140-21A-2具体包括：根据绕行拐点的位置信息、速度信息、预设飞行时间以及飞行加速度集合确定平滑轨迹集合。
在本实施例中，可以根据无人机在绕行拐点的位置信息、速度信息、预设飞行时间以及飞行加速度集合中的任一飞行加速度计算出一条平滑轨迹。其中，还设置有无人机的最大飞行速度，当平滑轨迹中的存在轨迹点的飞行速度达到最大飞行速度时，则该平滑轨迹中位于该轨迹点之后的轨迹上无人机可以以最大飞行速度匀速飞行。
当S140-21A-1为根据绕行拐点的速度信息以及预设速度增量生成飞行速度集合作为飞行状态集合时，飞行数据包括绕行拐点的位置信息，S140-21A-2具体包括：根据绕行拐点的位置信息、预设飞行时间以及飞行速度集合确定平滑轨迹集合。
在本实施例中，可以根据无人机在绕行拐点的位置信息、预设飞行时间以及飞行速度集合中的任一飞行速度计算出一条平滑轨迹。其中，还设置有无人机的最大飞行速度，当平滑轨迹中的存在轨迹点的飞行速度达到最大飞行速度时，则该平滑轨迹中位于该轨迹点之后的轨迹上无人机可以以最大飞行速度匀速飞行。
可选的，为避免无人机与障碍物碰撞，上述平滑轨迹集合中的与以障碍物为中心的危险区域相交的绕行轨迹已经被剔除。
S140-21A-3，确定多条平滑轨迹中功耗最小的平滑轨迹作为子航段。
在本实施例中，平滑轨迹的功耗的计算方式具体可以是直接预估无人机沿平滑轨迹飞行所做的功，或者可以是采用耗散函数预估的方式计算无人机沿平滑轨迹飞行所做的功。
进一步的，S140-21A-3具体包括：确定多条平滑轨迹中耗散函数值最小的平滑轨迹作为子航段。
在本实施例中，为了让规划出的子航段平滑且功耗最小，使得无人机能够高效完成作业任务，并且在进行无人机子航段规划时，使得生成的子航段满足如下条件：避开周围空间中的障碍物、轨迹平滑且无人机沿该子航段飞行时功耗最小。可以计算出多条平滑轨迹中的每条平滑轨迹的耗散函数值，并将耗散函数值最小的平滑轨迹作为子航段。
对于如何对多条平滑轨迹的耗散函数值进行计算，可以采用如下方式实现：首先，对多条平滑轨迹中的每条平滑轨迹进行多点采样，得到每条平滑轨迹对应的多个采样点，然后获取相关数据，包括多个采样点的坐标、轨迹目标点(即子航段的终点)的坐标、绕行拐点的坐标、障碍物的坐标以及参考轨迹(参考轨迹可以是绕行拐点与轨迹目标点之间最短线段)，最后将获取到的相关数据代入到耗散函数值计算公式，从而得出每条平滑轨迹的耗散函数值。其中，耗散函数值计算公式包括参考轨迹限定项、障碍物距离限定项、平滑限定项以及方向限定项，参考轨迹限定项表征平滑轨迹靠近参考轨迹的程度，障碍物距离限定项表征平滑轨迹靠近障碍物的程度，平滑限定项表征平滑轨迹的平滑程度，方向限定项表征平滑轨迹靠近轨迹目标点的程度。当存在一平滑轨迹的耗散函数值最小时，即表示该平滑轨迹在靠近参考轨迹的程度、靠近障碍物的程度、平滑程度以及靠近轨迹目标点的程度的综合情况下是最优的，从而保证规划出的子航段满足避开周围空间中的障碍物、轨迹平滑且无人机沿该子航段飞行时功耗最小的条件。
进一步的，在本实施例中，当飞行加速度集合包括多个飞行加速度时，平滑轨迹的耗散函数值满足如下公式：
Figure BDA0002181643830000141
其中，每条平滑轨迹包括多个采样点，A、B、C、D以及τ为预设的权重值，di为采样点与参考轨迹的距离，ri为采样点与障碍物的距离，n为多个采样点的个数，cost为耗散函数值，xi为采样点的坐标，xd为轨迹目标点的坐标，xs为平滑轨迹起点的坐标，||xi-xd||表征xi到xd的距离，||xs-xd||表征xs到xd的距离；
Figure BDA0002181643830000142
为参考轨迹限定项，
Figure BDA0002181643830000151
为障碍物距离限定项，C|kxΔa+kyΔa+kzΔa|为平滑限定项，
Figure BDA0002181643830000152
为方向限定项，参考轨迹限定项表征平滑轨迹靠近参考轨迹的程度，障碍物距离限定项表征平滑轨迹靠近障碍物的程度，平滑限定项表征平滑轨迹的平滑程度，方向限定项表征平滑轨迹靠近轨迹目标点的程度。
进一步的，在本实施例中，当飞行速度集合包括多个飞行速度时，平滑轨迹的耗散函数值满足如下公式：
Figure BDA0002181643830000153
其中，每条平滑轨迹包括多个采样点，A、B、C、D以及τ为预设的权重值，di为采样点与参考轨迹的距离，ri为采样点与障碍物的距离，n为多个采样点的个数，cost为耗散函数值，xi为采样点的坐标，xd为轨迹目标点的坐标，xs为平滑轨迹起点的坐标，||xi-xd||表征xi到xd的距离，||xs-xd||表征xs到xd的距离；
Figure BDA0002181643830000154
为参考轨迹限定项，
Figure BDA0002181643830000155
为障碍物距离限定项，C|kxΔv+kyΔv+kzΔv|为平滑限定项，
Figure BDA0002181643830000156
为方向限定项，参考轨迹限定项表征平滑轨迹靠近参考轨迹的程度，障碍物距离限定项表征平滑轨迹靠近障碍物的程度，平滑限定项表征平滑轨迹的平滑程度，方向限定项表征平滑轨迹靠近轨迹目标点的程度。
由于通过将平滑轨迹集合中耗散函数值最小的绕行轨迹作为子航段，而耗散函数值越小，无人机沿该子航段飞行的抖动越小、距离越短，从而达到功耗越小的目的。进一步提高了无人机的绕行效率。
需要说明的是，||xi-xd||(惩罚值)用来对平滑轨迹远离轨迹目标点的惩罚，||xs-xd||用来对惩罚值(||xi-xd||)进行归一化，避免平滑轨迹距离轨迹目标点越远导致方向限定项取值过大的问题，预设的权重值A、B、C、D以及τ可以根据实际的应用场景进行设置。
还需要说明的是，由于任一子航段的确定过程中所需要的起始条件(绕行拐点的飞行状态以及预设飞行变量)相同，因此上述的S140-21A-1和S140-21A-3表示的是确定任一子航段的一般步骤。在实际应用时，当前航段绕行航线的确定可以以当前位置的加速度为起始条件确定的，即当前航段绕行航线的确定步骤还可以是：
步骤1，根据无人机100当前绕行拐点的飞行状态以及预设飞行变量生成飞行状态集合；
步骤2，根据无人机100绕行拐点的飞行数据、多个预估飞行状态及预设飞行时间确定平滑轨迹集合；
步骤3，确定多条平滑轨迹中功耗最小的平滑轨迹作为子航段；
步骤4，判断该功耗最小的平滑轨迹的末端点是否为轨迹目标点，若否，则将功耗最小的平滑轨迹的末端点作为当前个绕行拐点，并返回执行上述步骤1，直至功耗最小的平滑轨迹的末端点为轨迹目标点。
例如，请再参考图13，当无人机确定需要生成当前航段绕行航线绕开障碍物时，首先，将当前位置作为当前绕行拐点，并确定出功耗最小的子航段L1，此时子航段L1的末端点不是轨迹目标点，将子航段L1的末端点作为当前绕行拐点，并确定出功耗最小的子航段L2，此时子航段L2的末端点依旧不是轨迹目标点，将子航段L2的末端点作为当前绕行拐点，并确定出功耗最小的子航段L3，此时子航段L3的末端点为轨迹目标点，完成本次子航段的规划。
请再参考图4，S140-22A，控制无人机沿当前航段绕行航线绕开障碍物。
还需要说明的是，在控制无人机沿当前航段绕行航线(新航段)绕开障碍物的过程中，本申请实施例所提供的方法还可以实时检测障碍物，并在检测到障碍物且第一航段距离大于预设危险距离时，再次判断第二航段距离是否大于或等于预设距离以确定障碍物的绕行方式。此时的当前航段绕行航线即为无人机的当前航段。因此，对于一些移动的障碍物，或者之前未检测到的障碍物，此处的新航段，可以被作为S140-21A至S140-22A中的当前航段，进而重复进行绕行线路的迭代估算。
基于图6所示的场景，在另一种可能的实施例中，对于如何根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使无人机沿当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上，如图15所示，S140-2具体还可以包括如下子步骤：
S140-21B，根据障碍物的位置信息以及下一航段的起始点确定当前航段绕行航线。
基于图6所示场景，在本实施例中，对于如何根据障碍物的位置信息以及下一航段的起始点确定当前航段绕行航线，具体可以：根据以障碍物为中心的危险区域与无人机航线的交点集合以及下一航段的起始点确定安全点，并根据安全点生成新航段作为当前航段绕行航线；安全点包括第一安全点和第二安全点，第一安全点为当前位置和第一交点之间的航段上的任一点，第二安全点为第二交点和下一航段的起始点之间的航段上的任一点。
在本实施例中，交点集合还包括远离当前位置的第二交点。再如图11所示，交点集合包括交点A和交点B。由于第一交点为交点集合中靠近无人机当前位置的交点，第二交点为交点集合中远离无人机当前位置的交点，从而交点A为第一交点，交点B为第二交点。因此可以将无人机100当前位置和交点A之间航段上的任一点确定为第一安全点，可以将交点B和下一航段起始点T2之间航段上的任一点确定为第二安全点。
需要说明的是，S140-21B中根据安全点生成新航段作为当前航段绕行航线可以参考S130-21-4，在此不再赘述。
S140-22B，控制无人机从当前航段绕行航线的起点移动至当前航段绕行航线的终点；所述当前航段绕行航线的起点和终点均位于所述当前航段。
需要说明的是，S140-22B中控制无人机的移动可以对应参考S130-22，在此不再赘述。
进一步的，本申请实施例所提供的飞行控制方法还可以包括：在检测到障碍物且第一航段距离小于或等于预设危险距离时，刹停无人机。
可选地，无人机实时根据当前飞行速度以及当前飞行最大刹停加速度计算刹车距离，当检测到障碍物且第一航段距离小于或等于该刹车距离时，判定无人机即将与障碍物碰撞，生成刹停轨迹，并控制无人机沿刹停轨迹刹停。其中，刹车距离即为预设危险距离，在本实施例中，预设危险距离可以随着无人机的飞行速度以及飞行最大刹停加速度变化。其中，如图6所示，第一航段距离为无人机当前位置与第一交点之间的航段长度，即无人机的当前位置与第一交点A之间的航段S1的航段长度为第一航段距离。
需要说明的是，本申请实施例并未对预设危险距离的值进行限定，在实际应用中，预设危险距离的值可以根据实际情况进行设定，例如，还可以根据障碍物出现的频率对预设危险距离的值进行设定。
进一步的，本申请实施例所提供的飞行控制方法还可以包括：检测物体与当前检测航段的距离，其中，当前检测航段为航线上的预设检测长度的航段，并且该预设检测长度的航段的起点为当前位置。当物体与当前检测航段的距离小于预设障碍物距离时，则确定该物体为障碍物。如图5所示，无人机100可以从当前位置出发，遍历当前航线未行驶部分的预设航段距离(即图5中加粗的航段，当前检测航段A)上的任一点与其他物体之间的距离，当当前航线未行驶部分的预设航段距离上存在某一点与其他物体之间的距离小于预设障碍物距离时，则确定该其他物体为障碍物。
在另一种可能的实施例中，还可以检测以其他物体为中心的危险区域是否与航线相交，当以其他物体为中心的危险区域是否与航线相交时，则确定该其他物体为障碍物。
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种飞行控制装置的实现方式，请参阅图16，图16为本申请实施例提供的一种飞行控制装置的功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的飞行控制装置300，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该飞行控制装置300包括：检测模块310、确定模块320、绕行模块330以及刹停模块340。
检测模块310用于在无人机按照预设航段飞行时，检测无人机飞行方向上的障碍物。
可以理解的是，检测模块310可以执行上述的S110。
在本实施例中，检测模块310还可以用于检测其他物体与当前检测航段的距离；当前检测航段为航线上的预设检测长度的航段，预设检测长度的航段的起点为无人机的当前位置；当其他物体与当前检测航段的距离小于预设障碍物距离时，确定其他物体为障碍物。
确定模块320用于确定障碍物的位置信息。
可以理解的是，确定模块320可以执行上述的S120。
绕行模块330用于当障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使无人机沿跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上；以及用于当障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使无人机沿当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。
可以理解的是，绕行模块330可以执行上述的S130、S140。
在本实施例中，绕行模块330还用于获取障碍物的位置信息，以及判断障碍物的位置信息是否位于跨航段绕行范围内，若是，则根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使无人机沿跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上。
可以理解的是，绕行模块330可以执行上述的S130-1、S130-2。
进一步的，绕行模块330还用于当障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围内时，根据障碍物的位置信息以及下一航段的起始点确定跨航段绕行航线；控制无人机从跨航段绕行航线的起点移动至跨航段绕行航线的终点；跨航段绕行航线的起点位于当前航段，跨航段绕行航线的终点位于下一航段。
可以理解的是，绕行模块330可以执行上述的S130-21、S130-22。
进一步的，绕行模块330还用于获取障碍物的位置信息，以及判断障碍物的位置信息是否位于本航段绕行范围内，若是，则根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使无人机沿当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。
可以理解的是，绕行模块330可以执行上述的S140-1、S140-2。
进一步的，绕行模块330还用于当障碍物的位置信息位于本航段绕行范围内时，根据障碍物的位置信息以及下一航段的起始点确定当前航段绕行航线；控制无人机从当前航段绕行航线的起点移动至当前航段绕行航线的终点；当前航段绕行航线的起点和终点均位于当前航段。
可以理解的是，绕行模块330可以执行上述的S140-21B、S140-22B。
在本实施例中，绕行模块330还用于根据无人机的飞行状态以及预设飞行变量生成当前航段绕行航线；其中，当前航段绕行航线包括多个绕行拐点，任意相邻的两个绕行拐点之间的子航段为功耗最小的路径；控制无人机沿当前航段绕行航线绕开障碍物。
可以理解的是，绕行模块330可以执行上述的S140-21A、S140-22A。
进一步的，绕行模块330还用于根据绕行拐点的飞行状态以及预设飞行变量生成飞行状态集合；飞行状态集合包括多个预估飞行状态；根据绕行拐点的飞行数据、多个预估飞行状态及预设飞行时间确定平滑轨迹集合，平滑轨迹集合包括多条平滑轨迹；确定多条平滑轨迹中功耗最小的平滑轨迹作为子航段。
可以理解的是，绕行模块330可以执行上述的S140-21A-1、S140-21A-2、S140-21A-3。
在本实施例中，刹停模块340还可以用于判断无人机是否位于障碍物的危险范围内；当无人机位于障碍物的危险范围内时，刹停无人机。
请参照图17，图17示出了本申请实施例所提供的无人机控制设备的结构框图。无人机控制设备130包括存储器131、通信接口132、处理器133和总线134，所述存储器131、通信接口132和处理器133通过总线134连接，处理器133用于执行存储器131中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器131可能包含高速随机存取存储器(RAM：Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口132(可以是有线或者无线)实现该无人机控制设备130与其他终端设备之间的通信连接。
总线134可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。图17中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器131用于存储程序，处理器133在接收到执行指令后，执行所述程序以实现本发明上述实施例揭示的飞行控制方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器133执行时实现上述实施例揭示的飞行控制方法。
应当理解的是，图17所示的结构仅为无人机控制设备130的结构示意图，无人机控制设备130还可包括比图17中所示更多或者更少的组件，或者具有与图17所示不同的配置。图17中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
请参照图18，图18示出了本申请实施例所提供的无人机的结构框图。无人机100包括：机体110、动力设备120以及无人机控制设备130。动力设备120安装在机体，用于为无人机提供飞行的动力，其中，动力设备可以包括电动机、电源以及螺旋桨等组件中的至少一种。无人机控制设备130与动力设备120通信连接，用于控制无人机100的沿航线飞行，在一些可能的实施例中，无人机控制设备130可以是无人机飞行控制器。无人机控制设备130在用于控制无人机100飞行时可以实现上述实施例揭示的飞行控制方法，具体的实现方式和原理与上述实施例一致，在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供了一种飞行控制方法、装置、设备、存储介质及无人机。该方法包括：在无人机按照预设航段飞行时，检测无人机飞行方向上的障碍物，确定障碍物的位置信息。当障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使无人机沿跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上；当障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使无人机沿当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。由于该方法能够根据处于不同范围的障碍物的位置信息确定出不同的绕行航线，并且所确定出的绕行航线的终点也会因不同范围的障碍物的位置信息而不同，故能够使无人机能够灵活地绕开处于不同范围的障碍物，进而实现无人机在复杂的作业场景下自动高效地绕开障碍物。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种飞行控制方法，其特征在于，应用于无人机，所述方法包括：
在所述无人机按照预设航段飞行时，检测所述无人机飞行方向上的障碍物；
确定所述障碍物的位置信息；
当所述障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使所述无人机沿所述跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上；
当所述障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使所述无人机沿所述当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使所述无人机沿所述跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上的步骤包括：
获取所述障碍物的位置信息；
判断所述障碍物的位置信息是否位于跨航段绕行范围内，若是，则根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使所述无人机沿所述跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使所述无人机沿所述当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上的步骤包括：
获取所述障碍物的位置信息；
判断所述障碍物的位置信息是否位于本航段绕行范围内，若是，则根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使所述无人机沿所述当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，当所述障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围内时，所述根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使所述无人机沿所述跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上的步骤包括：
根据所述障碍物的位置信息以及下一航段的起始点确定所述跨航段绕行航线；
控制所述无人机从所述跨航段绕行航线的起点移动至所述跨航段绕行航线的终点；所述跨航段绕行航线的起点位于所述当前航段，所述跨航段绕行航线的终点位于所述下一航段；
当所述障碍物的位置信息位于本航段绕行范围内时，所述根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使所述无人机沿所述当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上的步骤包括：
根据所述障碍物的位置信息以及下一航段的起始点确定所述当前航段绕行航线；
控制所述无人机从所述当前航段绕行航线的起点移动至所述当前航段绕行航线的终点；所述当前航段绕行航线的起点和终点均位于所述当前航段。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使所述无人机沿所述当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上的步骤包括：
根据所述无人机的飞行状态以及预设飞行变量生成所述当前航段绕行航线；
其中，所述当前航段绕行航线包括多个绕行拐点，任意相邻的两个绕行拐点之间的子航段为功耗最小的路径；
控制所述无人机沿所述当前航段绕行航线绕开所述障碍物。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述无人机的飞行状态以及预设飞行变量生成所述当前航段绕行航线的步骤包括：
根据所述绕行拐点的飞行状态以及预设飞行变量生成飞行状态集合；所述飞行状态集合包括多个预估飞行状态；
根据所述绕行拐点的飞行数据、所述多个预估飞行状态及预设飞行时间确定平滑轨迹集合，所述平滑轨迹集合包括多条平滑轨迹；
确定所述多条平滑轨迹中功耗最小的平滑轨迹作为所述子航段。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测所述无人机飞行方向上的障碍物的步骤包括：
检测其他物体与当前检测航段的距离；所述当前检测航段为所述航线上的预设检测长度的航段，所述预设检测长度的航段的起点为所述无人机的当前位置；
当所述其他物体与当前检测航段的距离小于预设障碍物距离时，确定所述其他物体为障碍物。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述无人机是否位于所述障碍物的危险范围内；
当所述无人机位于所述障碍物的危险范围内时，刹停所述无人机。
9.一种飞行控制装置，其特征在于，应用于无人机，所述装置包括：
检测模块，用于在所述无人机按照预设航段飞行时，检测所述无人机飞行方向上的障碍物；
确定模块，用于确定所述障碍物的位置信息；
绕行模块，用于当所述障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使所述无人机沿所述跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上；及
用于当所述障碍物的位置信息位于本航段绕行范围时，根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使所述无人机沿所述当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述绕行模块用于获取所述障碍物的位置信息；
所述绕行模块还用于判断所述障碍物的位置信息是否位于跨航段绕行范围内，若是，则根据障碍物的位置信息生成跨航段绕行航线，以使所述无人机沿所述跨航段绕行航线绕行至下一航段的起始安全点上。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述绕行模块用于获取所述障碍物的位置信息；
所述绕行模块还用于判断所述障碍物的位置信息是否位于本航段绕行范围内，若是，则根据障碍物的位置信息生成当前航段绕行航线，以使所述无人机沿所述当前航段绕行航线绕行至当前航段的起始安全点上。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，当所述障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围内时，所述绕行模块用于根据所述障碍物的位置信息以及下一航段的起始点确定所述跨航段绕行航线；
当所述障碍物的位置信息位于跨航段绕行范围内时，所述绕行模块还用于控制所述无人机从所述跨航段绕行航线的起点移动至所述跨航段绕行航线的终点；所述跨航段绕行航线的起点位于所述当前航段，所述跨航段绕行航线的终点位于所述下一航段；
当所述障碍物的位置信息位于本航段绕行范围内时，所述绕行模块用于根据所述障碍物的位置信息以及下一航段的起始点确定所述当前航段绕行航线；
当所述障碍物的位置信息位于本航段绕行范围内时，所述绕行模块还用于控制所述无人机从所述当前航段绕行航线的起点移动至所述当前航段绕行航线的终点；所述当前航段绕行航线的起点和终点均位于所述当前航段。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的飞行控制方法。
14.一种无人机控制设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现如权利要求1-8中任一项所述的飞行控制方法。
15.一种无人机，其特征在于，包括：
机体；
动力设备，安装在所述机体，用于为所述无人机提供动力；
以及无人机控制设备，所述无人机控制设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现如权利要求1-8中任一项所述的飞行控制方法。
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