JP6783950B2 - 無人航空機の障害物回避制御方法および無人航空機 - Google Patents

無人航空機の障害物回避制御方法および無人航空機 Download PDF

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Description

本発明の実施例は、無人機分野に関し、特に無人航空機の障害物回避制御方法および無人航空機に関する。
先行技術における無人航空機には、レーダが装着されており、レーダは、無人航空機が空中を飛行しているときに、無人航空機の前方に障害物があるか否かを検出するが、高空の障害物は、低空の障害物に比べて少なく、低空でよく見られる障害物としては、電線、電柱、灌木、植被などの障害物などがある。
そのため、無人航空機が低空を飛行しているとき、レーダの機能がより重要となるが、先行技術において、レーダの探測方向は、無人航空機自体の角度の影響を受けやすく、すなわち、無人航空機自体の角度が変化するとき、レーダの探測方向も無人航空機自体の角度の変化に伴い変化し、レーダが無人航空機前方の障害物を正確に探測できなくなり、無人航空機飛行時の安全性が低下する。
本発明の実施例は、無人航空機飛行時の安全性を高めるため、無人航空機の障害物回避制御方法および無人航空機を提供する。
本発明の実施例の１つの態様は、無人航空機の障害物回避制御方法を提供することであり、前記無人航空機は、機体と、前記機体に設けられた探測設備と、を含み、前記探測設備は、前記無人航空機の周囲の障害物を探測するために用いられる。前記方法は、
前記無人航空機の現在の姿勢情報を取得し、
前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御し、前記探測方向が所定の方向に位置するようにすることを含む。
本発明の実施例のもう１つの態様は、
機体と、
飛行動力を提供するための、前記機体に取り付けられた動力システムと、
前記無人航空機の飛行を制御するための、前記動力システムに通信接続された飛行制御装置と、
前記無人航空機の周囲の障害物を探測するための、前記機体に装着された探測設備と、を含み、
前記飛行制御装置は、さらに
前記無人航空機の現在の姿勢情報を取得し、
前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御し、前記探測方向が所定の方向に位置するようにすることに用いられる無人航空機を提供することである。
本発明の実施例のもう１つの態様は、機体と、前記機体に設けられたレーダと、を含み、前記レーダは、前記無人航空機の前方の障害物を探測するために用いられる、農業無人航空機の障害物回避制御方法を提供することである。前記方法は、
前記機体のピッチ角を取得し、
前記機体のピッチ角に基づき、前記レーダの探測方向を制御し、前記探測方向が水平方向に位置するようにすることを含む。
本発明の実施例のもう１つの態様は、
機体と、
飛行動力を提供するための、前記機体に取り付けられた動力システムと、
前記無人航空機の飛行を制御するための、前記動力システムに通信接続された飛行制御装置と、
前記農業無人航空機の前方の障害物を探測するための、前記機体に装着されたレーダと、を含み、
前記飛行制御装置は、さらに
前記機体のピッチ角を取得し、
前記機体のピッチ角に基づき、前記レーダの探測方向を制御し、前記探測方向が水平方向に位置するようにすることに用いられる農業無人航空機を提供することである。
本実施例で提供する無人航空機の障害物回避制御方法および無人航空機は、無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、探測設備の探測方向を制御し、探測設備の探測方向が例えば水平方向などの所定の方向に位置するようにし、無人航空機の現在の姿勢の変化に伴い変化しないよう保証し、無人航空機前方の障害物を探測設備が正確に探測できるようにし、無人航空機飛行時の安全性を高める。
本発明の実施例における技術手法をより明確に説明するために、次に実施例の記述における用いることが必要な図面について簡単に紹介する。次の記述における図面は、本発明の実施例の一部であり、当業者にとって、創造的な作業を行わない前提の下で、これらの図面に基づきその他の図面をさらに得ることができることは自明のことである。
先行技術における無人航空機の構造模式図である。 先行技術における無人航空機障害物回避制御の適用場面である。 先行技術における無人航空機障害物回避制御のもう１つの適用場面である。 本発明の実施例で提供する無人航空機の障害物回避制御方法の流れ図である。 本発明の実施例で提供する無人航空機の構造模式図である。 本発明の実施例で提供する無人航空機の構造模式図である。 本発明の実施例で提供する無人航空機の構造模式図である。 本発明の実施例で提供する無人航空機障害物回避制御の適用場面である。 本発明の実施例で提供する無人航空機障害物回避制御のもう１つの適用場面である。 本発明の実施例で提供する無人航空機の構造図である。 本発明のもう１つの実施例で提供する無人航空機の構造図である。 本発明のもう１つの実施例で提供する農業無人航空機の障害物回避制御方法の流れ図である。
以下、本発明の実施例における図面と合わせ、本発明の実施例における技術手法について、明確に記述するが、記述する実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではないことは明らかである。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な作業を行わない前提の下で得たその他すべての実施例は、いずれも本発明の保護する範囲に属す。
説明が必要なことは、アセンブリが別のアセンブリに「固定」されているという場合、別のアセンブリ上に直接あっても、そのうちのアセンブリに存在していてもよいことである。アセンブリが別のアセンブリに「接続」されているという場合、別のアセンブリに直接接続されていても、そのうちのアセンブリに同時に存在していてもよい。
別段の定義がある場合を除き、本文で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明の技術分野の当業者が通常理解する意味と同じである。本文中の本発明の明細書において使用される用語は、具体的な実施例を記述する目的のためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図したものではない。本文で使用する用語「少なくともひとつ」は、一つまたは複数個の列記された関連する項目のあらゆる組み合わせを含む。
以下、図面と合わせ、本発明の実施形態について詳細に説明する。抵触しない場合、下記の実施例および実施例における特徴は、互いに組み合わせてもよい。
図１は、先行技術における無人航空機の構造模式図である。図２は、先行技術における無人航空機障害物回避制御の適用場面である。図３は、先行技術における無人航空機障害物回避制御のもう１つの適用場面である。図１に示すように、無人航空機は、機体１１と、機体１１上に設けられた探測設備１２と、を含み、探測設備１２は、レーダ、超音波、ＴＯＦ、両眼視などのセンサとすることができ、無人航空機周囲の障害物を探測するために用いられ、具体的には、探測設備１２は、無人航空機前方の障害物を探測することができる。先行技術において、無人航空機は、飛行過程において、その姿勢を絶えず調節しており、この姿勢は、ピッチ角、ロール角、ヨー角の少なくとも１つを含み、特にピッチ角であり、機体１１のピッチ角に変化が生じたとき、探測設備１２のピッチ角もそれに伴い変化する。図２に示すように、機体１１のピッチ角がマイナスである場合、探測設備１２の探測方向が水平方向から下向きにずれ、このとき、探測設備１２は、地面をその探測された障害物とし、無人航空機の障害物回避機能を起動し、例えば、無人航空機を制御して前方に飛行することを停止させ、無人航空機の障害物回避機能が誤って起動される。
さらに、図３に示すように、無人航空機が制動制御過程にある場合、そのピッチ角はプラスであり、探測設備１２の探測方向が水平方向から上向きにずれ、このとき、無人航空機前方に本当は障害物１３が存在する可能性があっても、探測設備１２の探測方向が水平方向からずれており、探測設備１２が前方の障害物１３を正確に探測できず、無人航空機が前方への飛行を継続した場合、無人航空機が障害物１３に衝突してしまう。
図２および図３からわかるように、先行技術では、探測設備の探測方向が無人航空機のピッチ角による影響を受け、無人航空機のピッチ角がゼロでない場合、探測設備の探測方向が水平方向からずれ、かつ探測設備の探測方向が無人航空機のピッチ角の変化に伴い変化し、無人航空機前方の障害物を探測設備が正確に検出できなくなり、無人航空機飛行時の安全性、特に低空飛行の安全性が低下する。先行技術におけるこの問題に対し、本実施例は、無人航空機の障害物回避制御方法を提供し、次に、この無人航空機の障害物回避制御方法の原理について詳細に紹介する。
本実施例は、無人航空機の障害物回避制御方法を提供する。図４は、本発明の実施例で提供する無人航空機の障害物回避制御方法の流れ図である。図４に示すように、本実施例における方法は、次のものを含むことができる。
ステップＳ１０１、前記無人航空機の現在の姿勢情報を取得する。
本実施例では、無人航空機は、機体と、前記機体に設けられた探測設備と、を含み、前記探測設備は、前記無人航空機の周囲の障害物を探測するために用いられ、前記無人航空機の現在の姿勢情報は、機体の現在の姿勢情報であっても、探測設備の現在の姿勢情報であってもよい。
前記姿勢情報は、ピッチ角、ロール角、ヨー角の少なくとも１つを含む。
無人航空機が飛行中に、ピッチ角、ロール角、ヨー角などの機体の姿勢情報に変化が生じると、ピッチ角、ロール角、ヨー角などの探測設備の姿勢情報にも変化が生じる可能性がある。本実施例では、機体のピッチ角、探測設備のピッチ角の少なくともひとつの変化によって、本実施例で提供する無人航空機の障害物回避制御方法の原理について説明する。
ステップＳ１０２、前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御し、前記探測方向が所定の方向に位置するようにする。
ある実施例において、前記探測設備の探測方向は、水平方向を終始保ち、例えば、探測設備が発する探測光束が水平方向を終始指すか、または、前記探測設備の探測方向は、まず前記機体の姿勢変化に伴い変化した後、前記所定の方向まで再調整され、例えば、機体のピッチ角に変化が生じると、探測設備のピッチ角にも変化が生じ、探測設備の探測方向が水平方向からずれ、すなわち、探測設備の探測方向が機体のピッチ角の変化に伴い変化する。このとき、探測設備に接続された制御装置によって、この探測設備の探測方向を制御し、探測設備の探測方向が水平方向に位置するようにするか、または水平方向と所定の角度をなすようにする。
本実施例の実行主体は、飛行制御装置であっても、無人航空機において制御機能を有する制御モジュールであってもよく、本実施例は、飛行制御装置を実行主体とし、本実施例では、飛行制御装置は、前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御することができる。具体的には、実現可能な方式には次の２種類がある。
第１種：
無人航空機の現在の姿勢情報が前記探測設備のピッチ角である場合、前記探測設備のピッチ角に基づき、前記探測設備の探測方向を制御する。
第２種：
無人航空機の現在の姿勢情報が前記機体のピッチ角である場合、前記機体のピッチ角に基づき、前記探測設備の探測方向を制御する。
図５に示すように、機体１１のピッチ角および探測設備１２のピッチ角はいずれもゼロではなく、矢印１に示すように、探測設備１２の探測方向が水平方向からずれている場合、矢印２に示すように、本実施例は、探測設備１２のピッチ角に基づき探測設備１２の探測方向を制御しても、機体１１のピッチ角に基づき探測設備１２の探測方向を制御してもよい。無人航空機における飛行制御装置は、慣性計測装置と、ジャイロスコープと、を含む。前記慣性計測装置および前記ジャイロスコープは、前記無人航空機の加速度、ピッチ角、ロール角、およびヨー角などを検出するために用いられ、また、本実施例では、慣性計測装置は、さらに探測設備１２のピッチ角、ロール角、およびヨー角を検出するために用いることができる。そのため、慣性計測装置によって機体１１のピッチ角または探測設備１２のピッチ角を検出することができ、飛行制御装置は、機体１１のピッチ角または探測設備１２のピッチ角に基づき、探測設備１２の探測方向を制御し、探測設備１２の探測方向を制御する実現可能な方式は、探測設備１２の転動を制御することであり、図５に示すように、矢印３で示す方向に沿って探測設備１２を転動することができ、探測設備１２を転動した後の結果は図６に示すとおりであり、矢印２に示す探測設備１２の探測方向は、水平方向と同じである。
仮に、ピッチ角が水平方向に対して上向きがプラス方向である場合、水平方向に対して下向きがマイナス方向である。図５および図６からわかるように、機体１１のピッチ角または探測設備１２のピッチ角がプラスである場合、このピッチ角とは逆の方向、すなわちマイナス方向に探測設備１２を転動する。同様に、機体１１のピッチ角または探測設備１２のピッチ角がマイナスである場合、このピッチ角とは逆の方向、すなわちプラス方向に探測設備１２を転動する。なお、機体１１のピッチ角または探測設備１２のピッチ角の大きさは、探測設備１２を転動する角度の大きさに等しい。
本実施例は、無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、探測設備の探測方向を制御し、探測設備の探測方向が例えば水平方向などの所定の方向に位置するようにし、無人航空機の現在の姿勢の変化に伴い変化しないよう保証し、無人航空機前方の障害物を探測設備が正確に探測できるようにし、無人航空機飛行時の安全性を高める。
本実施例は、無人航空機の障害物回避制御方法を提供する。図７は、本発明の実施例で提供する無人航空機の構造模式図である。図７に示すように、図１の基礎の上で、探測設備１２は、転動装置１４を介して機体１１に設けられ、探測設備１２および転動装置１４が接続され、転動装置１４は、図７に示す矢印４のように、水平方向から上向きにずれて転動することができ、図７に示す矢印５のように、水平方向から下向きにずれて転動することもできる。
転動装置１４に転動が生じるとき、探測設備１２は、転動装置１４に伴い転動するため、本実施例では、探測設備１２の探測方向を制御することは、図５、図６に示すように、探測設備１２の転動を制御する方式によって実現可能であるだけでなく、さらに転動装置１４の転動を制御することによって実現可能であり、探測設備１２の探測方向を水平方向と同じにし、具体的には、飛行制御装置は、さらに、転動方向および転動角度の大きさを含め、転動装置１４の転動を制御するために用いることができる。
仮に、ピッチ角が水平方向に対して上向きがプラス方向である場合、水平方向に対して下向きがマイナス方向である。飛行制御装置における慣性計測装置は、無人航空機のピッチ角をリアルタイムに検出することができ、図８に示すように、無人航空機の現在のピッチ角が、矢印６で示すようにマイナスである場合、矢印７で示すように、飛行制御装置が転動装置１４をプラス方向に転動するよう制御し、すなわち、転動装置１４が転動する転動角をプラスに制御する。探測設備１２は、転動装置１４の転動に伴い転動し、転動中に探測設備１２の探測方向を調節して、探測設備１２の探測方向を水平方向に保ち、前方の障害物１３を探測設備１２が正確に検出できることを保証する。また、ある実施例において、無人航空機の現在のピッチ角の大きさは、転動装置１４の転動角の大きさに等しい。
また、図９に示すように、無人航空機の現在のピッチ角が、矢印８で示すようにプラスである場合、矢印９で示すように、飛行制御装置が転動装置１４をマイナス方向に転動するよう制御し、すなわち、転動装置１４が転動する転動角をマイナスに制御する。探測設備１２は、転動装置１４の転動に伴い転動し、転動中に探測設備１２の探測方向を調節して、探測設備１２の探測方向を水平方向に保ち、前方の障害物１３を探測設備１２が正確に検出できることを保証する。また、ある実施例において、無人航空機の現在のピッチ角の大きさは、転動装置１４の転動角の大きさに等しい。
本実施例では、探測設備１２は、具体的にはレーダであり、転動装置１４は具体的には操舵機である。
本実施例では、探測設備は、転動装置を介して機体に設けられており、転動装置は、水平方向から上向きにずれて転動することも、水平方向から下向きにずれて転動することもでき、転動装置に転動が生じたとき、探測設備は、転動装置に伴い転動し、無人航空機の現在のピッチ角がプラスである場合、転動装置をマイナス方向に転動するよう制御し、無人航空機の現在のピッチ角がマイナスである場合、転動装置をプラス方向に転動するよう制御し、かつ無人航空機の現在のピッチ角の大きさは、転動装置の転動角の大きさに等しく、探測設備の探測方向が水平方向にあることを終始保つことを保証し、前方の障害物を探測設備がより正確に検出できるようにし、無人航空機飛行時の安全性をさらに向上させる。
本実施例は、無人航空機を提供する。図１０は、本発明の実施例で提供する無人航空機の構造図であり、図１０に示すように、無人航空機１００は、機体と、動力システムと、飛行制御装置１１８と、探測設備１２と、を含み、前記動力システムは、モータ１０７、スクリュープロペラ１０６、および電子スピードコントローラ１１７の少なくとも１つを含み、動力システムは、前記機体に装着され、飛行動力を提供するために用いられる。飛行制御装置１１８は、前記動力システムに通信接続され、前記無人航空機の飛行を制御するために用いられる。探測設備１２は、機体に装着され、無人航空機１００の周囲の障害物を探測するために用いられる。
飛行制御装置１１８は、慣性計測装置と、ジャイロスコープと、を含む。前記慣性計測装置および前記ジャイロスコープは、前記無人機の加速度、ピッチ角、ロール角、およびヨー角などを検出するために用いられる。飛行制御装置１１８は、探測設備１２に接続され、さらに探測設備１２のピッチ角、ロール角、およびヨー角を検出するために用いられる。飛行制御装置１１８は、具体的には、前記無人航空機の現在の姿勢情報を取得し、前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御し、前記探測方向が所定の方向に位置するようにするために用いられる。
前記無人航空機の現在の姿勢情報は、前記機体の現在の姿勢情報、前記探測設備の現在の姿勢情報の少なくとも１つを含む。前記姿勢情報は、ピッチ角、ロール角、ヨー角の少なくとも１つを含む。
ある実施例において、前記探測設備の探測方向は、水平方向を終始保ち、または、前記探測設備の探測方向は、まず前記機体の姿勢変化に伴い変化した後、前記所定の方向に保たれる。
本実施例では、飛行制御装置１１８が探測設備１２の探測方向を制御することは、次の２種類の方式によって実現することができる。
第１種：
無人航空機の現在の姿勢情報が前記探測設備のピッチ角である場合、飛行制御装置１１８は、前記探測設備のピッチ角に基づき、前記探測設備の探測方向を制御する。
第２種：
無人航空機の現在の姿勢情報が前記無人航空機のピッチ角である場合、飛行制御装置１１８は、前記無人航空機のピッチ角に基づき、前記探測設備の探測方向を制御する。
具体的には、飛行制御装置１１８は、探測設備１２の転動を制御する方式によって、探測設備１２の探測方向を制御し、探測設備１２の探測方向を水平方向と同じにすることができる。
また、図１０に示すように、無人航空機１００は、感知システム１０８と、通信システム１１０と、支持機器１０２と、撮影機器１０４とをさらに含み、支持機器１０２は、具体的には雲台としてもよく、通信システム１１０は、具体的には、地上局１１２のアンテナ１１４から送信される無線信号を受信するための受信機を含むことができ、１１６は、受信機とアンテナ１１４で通信中に生じる電磁波を示す。
本実施例で提供する無人航空機の具体的な原理および実現方式は、いずれも図４に示す実施例に類似しており、ここでは再度詳述しない。
本実施例は、無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、探測設備の探測方向を制御し、探測設備の探測方向が例えば水平方向などの所定の方向に位置するようにし、無人航空機の現在の姿勢の変化に伴い変化しないよう保証し、無人航空機前方の障害物を探測設備が正確に探測できるようにし、無人航空機飛行時の安全性を高める。
本実施例は、無人航空機を提供する。図１１は、本発明のもう１つの実施例で提供する無人航空機の構造図であり、図１１に示すように、図１０で示した実施例の基礎の上で、無人航空機１００は、転動装置１４をさらに含み、探測設備１２は、転動装置１４を介して機体に設けられている。飛行制御装置１１８は、さらに転動装置１４の転動を制御する方式によって、探測設備１２の探測方向を制御し、探測設備１２の探測方向を水平方向と同じにすることができる。
飛行制御装置１１８が転動装置１４の転動を制御する具体的な方式は、無人航空機の現在のピッチ角がプラスである場合、飛行制御装置１１８が転動装置１４の転動を制御する転動角がマイナスであり、または、無人航空機の現在のピッチ角がマイナスである場合、飛行制御装置１１８が転動装置１４の転動を制御する転動角がプラスである。また、ある実施例において、前記無人航空機の現在のピッチ角の大きさは、前記転動装置の転動角の大きさに等しい。
選択可能に、探測設備１２はレーダであり、転動装置１４は操舵機である。
本実施例で提供する無人航空機の具体的な原理および実現方式は、いずれも図７に示す実施例に類似しており、ここでは再度詳述しない。
本実施例では、探測設備は、転動装置を介して機体に設けられており、転動装置は、水平方向から上向きにずれて転動することも、水平方向から下向きにずれて転動することもでき、転動装置に転動が生じたとき、探測設備は、転動装置に伴い転動し、無人航空機の現在のピッチ角がプラスである場合、転動装置をマイナス方向に転動するよう制御し、無人航空機の現在のピッチ角がマイナスである場合、転動装置をプラス方向に転動するよう制御し、かつ無人航空機の現在のピッチ角の大きさは、転動装置の転動角の大きさに等しく、探測設備の探測方向が水平方向にあることを終始保つことを保証し、前方の障害物を探測設備がより正確に検出できるようにし、無人航空機飛行時の安全性をさらに向上させる。
本実施例は、農業無人航空機の障害物回避制御方法を提供する。図１２は、本発明のもう１つの実施例で提供する農業無人航空機の障害物回避制御方法の流れ図である。図１２に示すように、本実施例における方法は、次のものを含むことができる。
ステップＳ２０１、前記機体のピッチ角を取得する。
本実施例では、農業無人航空機は、機体と、前記機体に設けられたレーダと、を含み、前記レーダは、前記無人航空機の前方の障害物を探測するために用いられる。
農業無人航空機の飛行制御装置は、慣性計測装置と、ジャイロスコープと、を含む。前記慣性計測装置および前記ジャイロスコープは、この農業無人航空機の加速度、ピッチ角、ロール角、およびヨー角などを検出するために用いられる。本実施例の実行主体は、飛行制御装置であっても、農業無人航空機において制御機能を有する制御モジュールであってもよく、本実施例は、飛行制御装置を実行主体とし、飛行制御装置は、慣性計測装置によって機体のピッチ角を取得することができる。
ステップＳ２０２、前記機体のピッチ角に基づき、前記レーダの探測方向を制御し、前記探測方向が水平方向に位置するようにする。
飛行制御装置は、機体のピッチ角に基づき、レーダの探測方向を制御する。
本実施例では、飛行制御装置が前記レーダの探測方向を制御する実現可能な方式には次の２種類がある。
第１種：
前記レーダの転動を制御し、前記レーダの探測方向が水平方向に位置するようにする。図５および図６に示すように、探測設備１２は、具体的には本実施例におけるレーダであり、機体１１のピッチ角がプラスである場合、飛行制御装置がレーダをマイナス方向に転動するよう制御し、機体１１のピッチ角がマイナスである場合、飛行制御装置がレーダをプラス方向に転動するよう制御し、レーダの探測方向が水平方向に位置するようにする。
第２種：
前記レーダは、操舵機を介して前記機体に設けられている。前記操舵機の転動を制御して、前記レーダの探測方向が水平方向に位置するようにする。図７に示すように、転動装置１４は、具体的には本実施例における操舵機であり、探測設備１２、すなわちレーダは、操舵機を介して機体１１に設けられており、操舵機は、図７に示す矢印４のように、水平方向から上向きにずれて転動することができ、図７に示す矢印５のように、水平方向から下向きにずれて転動することもできる。
操舵機に転動が生じたとき、レーダは操舵機に伴い転動するため、本実施例において、飛行制御装置は、さらに操舵機を制御することによって転動し、レーダの探測方向を制御することができる。
仮に、ピッチ角が水平方向に対して上向きがプラス方向である場合、水平方向に対して下向きがマイナス方向である。飛行制御装置における慣性計測装置は、機体のピッチ角をリアルタイムに検出することができ、機体の現在のピッチ角がプラスである場合、飛行制御装置は、図９に示すように、操舵機が転動する転動角をマイナスに制御し、または、機体の現在のピッチ角がマイナスである場合、飛行制御装置は、図８に示すように、前記操舵機が転動する転動角をプラスに制御する。ある実施例において、前記機体の現在のピッチ角の大きさは、前記操舵機の転動角の大きさに等しい。
本実施例は、無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、探測設備の探測方向を制御し、探測設備の探測方向が例えば水平方向などの所定の方向に位置するようにし、無人航空機の現在の姿勢の変化に伴い変化しないよう保証し、無人航空機前方の障害物を探測設備が正確に探測できるようにし、無人航空機飛行時の安全性を高める。
本実施例は、農業無人航空機を提供する。図１０に示すように、無人航空機１００は、具体的には本実施例における農業無人航空機であり、農業無人航空機は、機体と、動力システムと、飛行制御装置１１８と、レーダ１２と、を含み、前記動力システムは、モータ１０７、スクリュープロペラ１０６、および電子スピードコントローラ１１７の少なくとも１つを含み、動力システムは、前記機体に装着され、飛行動力を提供するために用いられる。飛行制御装置１１８は、前記動力システムに通信接続され、前記無人航空機の飛行を制御するために用いられる。レーダ１２は、機体に装着され、無人航空機１００の周囲の障害物を探測するために用いられる。
飛行制御装置１１８は、慣性計測装置と、ジャイロスコープと、を含む。前記慣性計測装置および前記ジャイロスコープは、この農業無人航空機の加速度、ピッチ角、ロール角、およびヨー角などを検出するために用いられる。飛行制御装置１１８は、具体的には、前記機体的ピッチ角を取得し、前記機体のピッチ角に基づき、前記レーダの探測方向を制御し、前記探測方向が水平方向に位置するようにするために用いられる。
本実施例では、飛行制御装置１１８は、レーダ１２の探測方向を制御するために用いられ、具体的には、次の２種類の方式によって実現することができる。
第１種：
飛行制御装置１１８は、レーダ１２の転動を制御し、レーダ１２の探測方向が水平方向に位置するようにする。
第２種：
図１１に示すように、レーダ１２は、操舵機１４を介して前記機体に設けられている。飛行制御装置１１８は、操舵機１４の転動を制御し、レーダ１２の探測方向が水平方向に位置するようにする。
具体的には、機体の現在のピッチ角がプラスである場合、飛行制御装置１１８は、操舵機１４が転動する転動角をマイナスに制御し、または、機体の現在のピッチ角がマイナスである場合、飛行制御装置１１８は、操舵機１４が転動する転動角をプラスに制御する。
ある実施例において、前記機体の現在のピッチ角の大きさは、操舵機１４の転動角の大きさに等しい。
また、図１０または図１１に示すように、農業無人航空機は、感知システム１０８と、通信システム１１０と、支持設備１０２と、撮影設備１０４と、をさらに含み、支持設備１０２は、具体的には雲台としてもよく、通信システム１１０は、具体的には、地上局１１２のアンテナ１１４から発送される無線信号を受信するための受信機を含むことができ、１１６は、受信機とアンテナ１１４で通信中に生じる電磁波を示す。
本実施例で提供する農業無人航空機の具体的な原理および実現方式は、いずれも図１２に示す実施例に類似しており、ここでは再度詳述しない。
本実施例は、無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、探測設備の探測方向を制御し、探測設備の探測方向が例えば水平方向などの所定の方向に位置するようにし、無人航空機の現在の姿勢の変化に伴い変化しないよう保証し、無人航空機前方の障害物を探測設備が正確に探測できるようにし、無人航空機飛行時の安全性を高める。
本発明で提供するいくつかの実施例において、開示されている装置および方法は、その他の方式によって実現してもよいことを理解すべきである。例えば、上述した装置の実施例は、概略的なものに過ぎず、例えば、前記ユニットの区分は、論理的な機能の区分に過ぎず、実際の実現の際には、別の区分方式を有してもよく、例えば、複数のユニットまたはアセンブリを結合するか、または別のシステムに集積してもよく、または一部の特徴を省略しても、実行しなくてもよい。もう一点、示された、または考察された互いの間の結合または直接結合または通信接続は、いくつかのインターフェース、装置またはユニットの間接結合または通信接続としてもよく、電気的、機械またはその他の形式とすることができる。
前記分離部材として説明したユニットは、物理的に分けられたものであっても、または分けられていないものであってもよく、ユニットとして示された部材は、物理的なユニットであっても、またはそうでなくてもよく、すなわち、一つの場所に位置していても、または複数のネットワークユニットに分布していてもよい。実際の必要に応じて、一部または全部のユニットを選択し、本実施例の手法の目的を実現してもよい。
また、本発明の各実施例における各機能ユニットは、一つの処理ユニットの中に集積しても、各ユニットが単独で物理的に存在しても、複数のユニットを一つのユニットの中に集積してもよい。前記集積されたユニットは、ハードウェアの形式で実現しても、ハードウェアにソフトウェアの機能ユニットを加えた形式で実現してもよい。
上記ソフトウェア機能ユニットの形式で実現する集積されたユニットは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶してもよい。上記ソフトウェア機能ユニットを記憶媒体に記録することは、複数のコマンドを、１台のコンピュータ機器（パーソナルコンピュータであっても、サーバであっても、ネットワーク機器などであってもよい）またはプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）に本発明の各実施例に記載の方法の一部のステップを実行させることに用いることを含む。前記記憶媒体は、ＵＳＢフラッシュドライブ、ポータブルハードディスクドライブ、リードオンリーメモリ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ，ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ，ＲＡＭ）、フロッピーディスクまたは光ディスクなどのプログラムコードを記憶可能な各種媒体を含む。
記述の便宜および簡潔さのため、上記各機能モジュールの区分のみで例を挙げて説明したが、実際の応用において、必要に応じて上記機能を異なる機能モジュールに配分して完成させることができ、すなわち、装置の内部構造を異なる機能モジュールに分けて、上述したすべてまたは一部の機能を完成させることができることを当業者は明確に理解することができる。上述した装置の具体的な動作プロセスは、前記方法の実施例における対応するプロセスを参照することができ、ここでは再度詳述しない。
最後に説明すべきことは、以上の各実施例は、本発明の技術手法を説明するためのものに過ぎず、それを限定するためのものではないことである。前記各実施例を参照して本発明について詳細に説明しているにもかかわらず、当業者は、依然として前記各実施例に記載の技術手法を変更するか、またはその一部または全部の技術的特徴について同等の差し替えを行うことができ、これらの変更または差し替えは、対応する技術手法の本質を本発明の各実施例の技術手法の範囲から逸脱させるものではないことを理解できるはずである。
［項目１］
機体と、前記機体に設けられた探測設備と、を含む無人航空機の障害物回避制御方法であって、前記探測設備は、前記無人航空機の周囲の障害物を探測するために用いられる方法において、
前記無人航空機の現在の姿勢情報を取得し、
前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御し、前記探測方向が所定の方向に位置するようにすることを含むことを特徴とする方法。
［項目２］
前記無人航空機の現在の姿勢情報は、前記機体の現在の姿勢情報、前記探測設備の現在の姿勢情報の少なくとも１つを含むことを特徴とする項目１に記載の方法。
［項目３］
前記探測設備の探測方向は、水平方向を終始保ち、または、前記探測設備の探測方向は、まず前記機体の姿勢変化に伴い変化した後、前記所定の方向に保たれることを特徴とする項目２に記載の方法。
［項目４］
前記姿勢情報は、ピッチ角、ロール角、ヨー角の少なくとも１つを含むことを特徴とする項目２に記載の方法。
［項目５］
前記無人航空機の現在の姿勢情報は、前記探測設備のピッチ角であり、
前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御することは、
前記探測設備のピッチ角に基づき、前記探測設備の探測方向を制御することを含むことを特徴とする項目４に記載の方法。
［項目６］
前記無人航空機の現在の姿勢情報は、前記機体のピッチ角であり、
前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御することは、
前記機体のピッチ角に基づき、前記探測設備の探測方向を制御することを含むことを特徴とする項目４に記載の方法。
［項目７］
前記探測設備の探測方向を制御することは、
前記探測設備の転動を制御して、前記探測設備の探測方向を水平方向と同じにすることを含むことを特徴とする項目５または６に記載の方法。
［項目８］
前記探測設備は、転動装置を介して前記機体に設けられていることを特徴とする項目５または６に記載の方法。
［項目９］
前記探測設備の探測方向を制御することは、
前記転動装置の転動を制御して、前記探測設備の探測方向を水平方向と同じにすることを含むことを特徴とする項目８に記載の方法。
［項目１０］
前記無人航空機の現在のピッチ角がプラスである場合、前記転動装置が転動する転動角をマイナスに制御し、
または、
前記無人航空機の現在のピッチ角がマイナスである場合、前記転動装置が転動する転動角をプラスに制御することを特徴とする項目９に記載の方法。
［項目１１］
前記無人航空機の現在のピッチ角の大きさが、前記転動装置の転動角の大きさに等しいことを特徴とする項目１０に記載の方法。
［項目１２］
前記探測設備はレーダであり、前記転動装置は操舵機であることを特徴とする項目８に記載の方法。
［項目１３］
無人航空機であって、
機体と、
飛行動力を提供するための、前記機体に取り付けられた動力システムと、
前記無人航空機の飛行を制御するための、前記動力システムに通信接続された飛行制御装置と、
前記無人航空機の周囲の障害物を探測するための、前記機体に装着された探測設備と、を含み、
前記飛行制御装置は、さらに
前記無人航空機の現在の姿勢情報を取得し、
前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御し、前記探測方向が所定の方向に位置するようにするために用いられることを特徴とする無人航空機。
［項目１４］
前記無人航空機の現在の姿勢情報は、前記機体の現在の姿勢情報、前記探測設備の現在の姿勢情報の少なくとも１つを含むことを特徴とする項目１３に記載の無人航空機。
［項目１５］
前記探測設備の探測方向は、水平方向を終始保ち、または、前記探測設備の探測方向は、まず前記機体の姿勢変化に伴い変化した後、前記所定の方向に保たれることを特徴とする項目１４に記載の無人航空機。
［項目１６］
前記姿勢情報は、ピッチ角、ロール角、ヨー角の少なくとも１つを含むことを特徴とする項目１４に記載の無人航空機。
［項目１７］
前記無人航空機の現在の姿勢情報は、前記探測設備のピッチ角であり、
前記飛行制御装置が、前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御するときに、具体的に、
前記探測設備のピッチ角に基づき、前記探測設備の探測方向を制御するために用いられることを特徴とする項目１６に記載の無人航空機。
［項目１８］
前記無人航空機の現在の姿勢情報は、前記無人航空機のピッチ角であり、
前記飛行制御装置が、前記無人航空機の現在の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御するときに、具体的に、
前記無人航空機のピッチ角に基づき、前記探測設備の探測方向を制御するために用いられることを特徴とする項目１６に記載の無人航空機。
［項目１９］
前記飛行制御装置が、前記探測設備の探測方向を制御するときに、具体的に、
前記探測設備の転動を制御して、前記探測設備の探測方向を水平方向と同じにするために用いられることを特徴とする項目１７または１８に記載の無人航空機。
［項目２０］
転動装置をさらに含み、前記探測設備は、転動装置を介して前記機体に設けられていることを特徴とする項目１７または１８に記載の無人航空機。
［項目２１］
前記飛行制御装置が、前記探測設備の探測方向を制御するときに、具体的に、
前記転動装置の転動を制御して、前記探測設備の探測方向を水平方向と同じにするために用いられることを特徴とする項目２０に記載の無人航空機。
［項目２２］
前記無人航空機の現在のピッチ角がプラスである場合、前記転動装置が転動する転動角をマイナスに制御し、
または、
前記無人航空機の現在のピッチ角がマイナスである場合、前記転動装置が転動する転動角をプラスに制御することを特徴とする項目２１に記載の無人航空機。
［項目２３］
前記無人航空機の現在のピッチ角の大きさが、前記転動装置の転動角の大きさに等しいことを特徴とする項目２２に記載の無人航空機。
［項目２４］
前記探測設備はレーダであり、前記転動装置は操舵機であることを特徴とする項目２０に記載の無人航空機。
［項目２５］
機体と、前記機体に設けられたレーダと、を含み、前記レーダは、無人航空機の前方の障害物を探測するために用いられる、農業無人航空機の障害物回避制御方法において、
前記機体のピッチ角を取得し、
前記機体のピッチ角に基づき、前記レーダの探測方向を制御し、前記探測方向が水平方向に位置するようにすることを含むことを特徴とする方法。
［項目２６］
前記レーダの探測方向を制御することは、
前記レーダの転動を制御し、前記レーダの探測方向が水平方向に位置するようにすることを含むことを特徴とする項目２５に記載の方法。
［項目２７］
前記レーダは、操舵機を介して前記機体に設けられていることを特徴とする項目２５に記載の方法。
［項目２８］
前記レーダの探測方向を制御することは、
前記操舵機の転動を制御して、前記レーダの探測方向が水平方向に位置するようにすることを含むことを特徴とする項目２７に記載の方法。
［項目２９］
前記機体の現在のピッチ角がプラスである場合、前記操舵機が転動する転動角をマイナスに制御し、
または、
前記機体の現在のピッチ角がマイナスである場合、前記操舵機が転動する転動角をプラスに制御することを特徴とする項目２８に記載の方法。
［項目３０］
前記機体の現在のピッチ角の大きさが、前記操舵機の転動角の大きさに等しいことを特徴とする項目２９に記載の方法。
［項目３１］
農業無人航空機であって、
機体と、
飛行動力を提供するための、前記機体に取り付けられた動力システムと、
前記無人航空機の飛行を制御するための、前記動力システムに通信接続された飛行制御装置と、
前記農業無人航空機の前方の障害物を探測するための、前記機体に装着されたレーダと、を含み、
前記飛行制御装置は、さらに
前記機体のピッチ角を取得し、
前記機体のピッチ角に基づき、前記レーダの探測方向を制御し、前記探測方向が水平方向に位置するようにするために用いられることを特徴とする農業無人航空機。
［項目３２］
前記飛行制御装置が、前記レーダの探測方向を制御するときに、具体的に、
前記レーダの転動を制御し、前記レーダの探測方向が水平方向に位置するようにするために用いられることを特徴とする項目３１に記載の農業無人航空機。
［項目３３］
操舵機をさらに含み、前記レーダは、前記操舵機を介して前記機体に設けられていることを特徴とする項目３１に記載の農業無人航空機。
［項目３４］
前記飛行制御装置が、前記レーダの探測方向を制御するときに、具体的に、
前記操舵機の転動を制御して、前記レーダの探測方向が水平方向に位置するようにするために用いられることを特徴とする項目３３に記載の農業無人航空機。
［項目３５］
前記機体の現在のピッチ角がプラスである場合、前記操舵機が転動する転動角をマイナスに制御し、
または、
前記機体の現在のピッチ角がマイナスである場合、前記操舵機が転動する転動角をプラスに制御することを特徴とする項目３４に記載の農業無人航空機。
［項目３６］
前記機体の現在のピッチ角の大きさが、前記操舵機の転動角の大きさに等しいことを特徴とする項目３５に記載の農業無人航空機。
１ ピッチ角の方向
２ 探測設備の探測方向
３ 探測設備の転動方向
４ 転動装置の転動方向
５ 転動装置の転動方向
６ 機体のピッチ角方向
７ 転動装置の転動方向
８ 機体のピッチ角方向
９ 転動装置の転動方向
１１ 機体
１２ 探測設備
１３ 障害物
１４ 転動装置
１００ 無人航空機
１０２ 支持設備
１０４ 撮影設備
１０６ スクリュープロペラ
１０７ モータ
１０８ 感知システム
１１０ 通信システム
１１２ 地上局
１１４ アンテナ
１１６ 電磁波
１１７ 電子スピードコントローラ
１１８ 飛行制御装置

Claims (13)

  1. 無人航空機の障害物回避制御方法であって、
    前記無人航空機の姿勢情報を取得するステップ、
    前記取得した姿勢情報に基づき、探測設備の探測方向を制御し、探測方向が所定の方向に位置することを含み、
    前記無人航空機の姿勢情報は、前記無人航空機の機体の姿勢情報、前記探測設備の姿勢情報のうちの少なくとも１つを含み、
    前記無人航空機の姿勢情報は、前記探測設備のピッチ角であり、
    前記無人航空機の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御するステップは、
    前記探測設備のピッチ角に基づいて、前記探測設備の探測方向を制御するステップを含み、
    前記探測設備の探測方向を制御するステップは、さらに
    前記探測設備の転動を制御して、前記探測設備の探測方向を水平方向と同じにするステップ、を含む、方法。
  2. 前記探測設備の探測方向は、水平方向を終始保ち、または、前記探測設備の探測方向は、まず前記機体の姿勢変化に伴い変化した後、前記所定の方向に保たれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記探測設備は、転動装置を介して前記機体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記無人航空機の現在のピッチ角がプラスである場合、前記転動装置が転動する転動角をマイナスに制御し、
    または、
    前記無人航空機の現在のピッチ角がマイナスである場合、前記転動装置が転動する転動角をプラスに制御することを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 前記無人航空機の現在のピッチ角の大きさが、前記転動装置の転動角の大きさに等しいことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記探測設備はレーダであり、前記転動装置は操舵機であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  7. 無人航空機であって、
    飛行動力を提供するための、機体に取り付けられた動力システムと、
    前記無人航空機の飛行を制御するための、前記動力システムに通信接続された飛行制御装置と、を含み、
    前記飛行制御装置は、さらに
    前記無人航空機の姿勢情報を取得し、
    前記取得した姿勢情報に基づき、探測設備の探測方向を制御し、探測方向が所定の方向に位置するために用いられ、
    前記無人航空機の姿勢情報は、前記無人航空機の機体の姿勢情報、前記探測設備の姿勢情報のうちの少なくとも１つを含み、
    前記無人航空機の姿勢情報は、前記探測設備のピッチ角であり、
    前記飛行制御装置が、前記無人航空機の姿勢情報に基づき、前記探測設備の探測方向を制御するときに、具体的に、
    前記探測設備のピッチ角に基づいて、前記探測設備の探測方向を制御するために用いられ、
    前記飛行制御装置が、前記探測設備の探測方向を制御するときに、具体的に、
    前記探測設備の転動を制御して、前記探測設備の探測方向を水平方向と同じにするために用いられる、無人航空機。
  8. 前記探測設備の探測方向は、水平方向を終始保ち、または、前記探測設備の探測方向は、まず前記機体の姿勢変化に伴い変化した後、前記所定の方向に保たれることを特徴とする請求項７に記載の無人航空機。
  9. 転動装置をさらに含み、前記探測設備は、転動装置を介して前記機体に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の無人航空機。
  10. 前記無人航空機の現在のピッチ角がプラスである場合、前記転動装置が転動する転動角をマイナスに制御し、
    または、
    前記無人航空機の現在のピッチ角がマイナスである場合、前記転動装置が転動する転動角をプラスに制御することを特徴とする請求項９に記載の無人航空機。
  11. 前記無人航空機の現在のピッチ角の大きさが、前記転動装置の転動角の大きさに等しいことを特徴とする請求項１０に記載の無人航空機。
  12. 前記探測設備はレーダであり、前記転動装置は操舵機であることを特徴とする請求項９に記載の無人航空機。
  13. 前記無人航空機は農業無人航空機であることを特徴とする、請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の無人航空機。
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