CN105404310B - 无人机飞行控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机飞行控制方法，包括：无人机正常飞行时，接收遥控器发送的制动信息；根据所述制动信息控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，无人机在该段时间内处于惯性飞行状态；当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度，计算获得无人机水平速度降低为零所需要的时间T，控制无人机在该时间T内降低所述无人机的水平速度，无人机在该T时间内处于刹车状态；当所述无人机进入刹车状态时间T后，控制无人机进入悬停自稳状态，使无人机悬停自稳。本发明还公开了一种无人机飞行控制装置。本发明实现了无人机在空中从运动到悬停的平滑过渡，使得无人机在空中平稳制动。

Description

无人机飞行控制方法及装置

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其涉及无人机飞行控制方法及装置。

背景技术

目前，无人机广泛应用于民用、商用及军事领域，在民用领域，越来越多的极限运动爱好者使用无人机进行摄录，在商用领域，除搭载摄像设备对各项体育赛事进行跟踪航拍以外，并已进入物流行业，可以将货物送往人力配送较难、较慢的偏远地区，因此，无人机有着广泛的应用范围及广阔的市场前景。

无人机从空中飞行运动到在空中悬停，需要对无人机进行制动，但由于空中没有像地面一样的强摩擦力，因此无法像车辆一样利用地面对轮胎的摩擦力进行减速，使得无人机在空中从飞行运动到在空中悬停更容易受到环境和其他干扰的影响，同时需要无人机在空中的姿态根据当前状态进行调整，因此控制无人机从空中飞行运动到空中悬停，需要控制无人机水平各个方向的速度，且无法用同一个固定的速度，若速度控制过大可能导致无人机在空中翻转使得无人机损坏甚至坠毁，若速度控制过小则可能使得无人机无法在短时间内进入悬停状态，存在撞上障碍物的风险。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无人机飞行控制方法及装置，旨在解决无人机在空中制动时速度控制过大导致无人机翻转坠机或损坏，速度过小无法及时进入悬停状态的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种无人机飞行控制方法，所述无人机飞行控制方法包括以下步骤：

无人机正常飞行时，接收遥控器发送的制动信息；

根据所述制动信息控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，无人机在该段时间内处于惯性飞行状态；

当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度，计算获得无人机水平速度降低为零所需要的时间T，控制无人机在该时间T内降低所述无人机的水平速度，无人机在该T时间内处于刹车状态；

当所述无人机进入刹车状态时间T后，控制无人机进入悬停自稳状态，使无人机悬停自稳。

优选地，所述当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度，计算获得无人机水平速度降低为零所需要的时间T，控制无人机在该时间T内降低所述无人机的水平速度，无人机在该T时间内处于刹车状态的步骤包括：

当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度；

根据所述无人机的水平速度及预设的刹车系数计算并获得无人机水平速度降低为零所需的时间T；

在该时间T内，提供与无人机水平运动方向相反的动力给无人机以降低无人机的水平速度。

优选地，所述当所述无人机进入刹车状态时间T后，控制无人机进入悬停自稳状态，使无人机悬停自稳的步骤包括：

经过所述时间T后，通过定点自稳算法计算获取自动飞行控制量；

按预设比例融合所述自动飞行控制量和无人机当前状态的水平姿态控制量，并逐渐增大所述预设比例中自动飞行控制量的比重，其中，根据所述融合结果对无人机进行控制；

当所述融合结果完全由自动飞行控制量决定后，根据自动飞行控制量控制无人机定点悬停自稳。

优选地，所述经过所述时间T后，通过定点自稳算法计算获取自动飞行控制量的步骤包括：

经过所述时间T后，获取无人机搭载的GPS监测数据；

通过所述GPS监测数据获取当前无人机位置信息；

根据所述无人机位置信息及无人机当前的水平方向的速度信息，按照预设算法计算获得自动飞行控制量。

优选地，所述无人机处于惯性飞行状态、刹车状态或悬停自稳状态时：

接收到遥控器发送的杆量信息，则退出当前状态；

按预设比例融合所述杆量信息中的杆量与无人机当前状态的水平姿态控制量，并逐渐增大所述预设比例中所述杆量信息中的杆量的比重，其中，根据所述融合结果计算无人机执行的速度；

当所述融合结果完全由杆量信息中的杆量决定后，根据杆量信息中的杆量对无人机进行控制。

本发明实施例还提出一种无人机飞行控制装置，所述无人机飞行控制装置包括：

制动信息模块，用于无人机正常飞行时，接收遥控器发送的制动信息；

杆量控制模块，用于根据所述制动信息控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，无人机在该段时间内处于惯性飞行状态；

速度控制模块，用于当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度，计算获得无人机水平速度降低为零所需要的时间T，控制无人机在该时间T内降低所述无人机的水平速度，无人机在该T时间内处于刹车状态；

悬停自稳模块，用于当所述无人机进入刹车状态时间T后，控制无人机进入悬停自稳状态，使无人机悬停自稳。

优选地，所述速度控制装置包括：

计算单元，用于当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度；根据所述无人机的水平速度及预设的刹车率计算并获得无人机水平速度降低为零所需的时间T；

控制单元，用于在该时间T内，提供与无人机水平运动方向相反的动力给无人机以降低无人机的水平速度。

优选地，所述悬停自稳模块包括：

自动飞行控制量获取单元，用于经过所述时间T后，通过定点自稳算法计算获取自动飞行控制量；

自动飞行控制量控制单元，用于按预设比例融合所述自动飞行控制量和无人机当前状态的水平姿态控制量，生成无人机控制量对无人机进行控制，并逐渐增大所述预设比例中自动飞行控制量的比重，其中，根据所述融合结果对无人机进行控制；

定点悬停自稳单元，用于当所述融合结果完全由自动飞行控制量决定后，根据自动飞行控制量控制无人机定点悬停自稳。

优选地，所述自动飞行控制量获取单元包括：

GPS监测数据获取单元，用于经过所述时间T后，获取无人机搭载的GPS监测数据；

位置信息获取单元，用于通过所述GPS监测数据获取当前无人机位置信息；

控制量计算单元，用于根据所述无人机位置信息及无人机当前的水平方向的速度信息，按照预设算法计算获得自动飞行控制量。

优选地，所述装置还包括：

消息接收模块，用于接收到遥控器发送的杆量信息，则退出当前状态；

杆量融合模块，用于按预设比例融合所述杆量信息中的杆量与无人机当前状态的水平姿态控制量，并逐渐增大所述预设比例中所述杆量信息中的杆量的比重，其中，根据所述融合结果计算无人机执行的速度；

杆量控制模块，用于当所述融合结果完全由杆量信息中的杆量决定后，根据杆量信息中的杆量对无人机进行控制。

本发明实施例提出的一种无人机飞行控制方法及装置，通过接收到遥控器发送的制动信息后，首先控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，再通过提供反向动力降低无人机水平速度，最后无人机悬停自稳，实现了无人机在空中从运动到悬停的平滑过渡，使得无人机在空中平稳制动。

附图说明

图1为本发明无人机飞行控制方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明无人机飞行控制方法第二实施例的流程示意图；

图3为本发明无人机飞行控制装置第一实施例的功能模块示意图；

图4为本发明无人机飞行控制装置第二实施例的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的主要解决方案是：无人机正常飞行时，接收遥控器发送的制动信息；根据所述制动信息控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，无人机在该段时间内处于惯性飞行状态；当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度，计算获得无人机水平速度降低为零所需要的时间T，控制无人机在该时间T内降低所述无人机的水平速度，无人机在该T时间内处于刹车状态；当所述无人机进入刹车状态时间T后，控制无人机进入悬停自稳状态，使无人机悬停自稳。

由于空中没有像地面一样的强摩擦力，无人机在空中飞行运动到空中悬停无法像车辆一样利用地面对轮胎的摩擦力进行减速，从而使得无人机在空中制动时速度控制过大导致无人机翻转坠机或损坏，或速度过小无法及时进入悬停状态。

本发明提供一种解决方案，使无人机从空中飞行运动状态到空中悬停状态平滑过渡，使得无人机在空中平稳制动。

参照图1，为本发明无人机飞行控制方法的第一实施例，所述无人机飞行控制方法包括：

步骤S100，无人机正常飞行时，接收遥控器发送的制动信息；

在无人机正常飞行的过程当中，接收用户通过遥控器发送的制动信息，所述制动信息可以包括为零的杆量信息，所述杆量对应遥控器操纵杆位置，由用户操纵遥控器操纵杆产生，所述杆量控制无人机运动的速度，所述杆量的绝对值和无人机速度成正比。

步骤S200，根据所述制动信息控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，无人机在该段时间内处于惯性飞行状态；

根据所述遥控器发送的制动信息对无人机执行的杆量进行控制，逐渐减小无人机执行的杆量，直到所述无人机执行的杆量减小为零，所述逐渐减小无人机执行的杆量的步骤，一种可能的实现方式为：将杆量从500通过等差数列逐渐减小为0，或者将杆量从500通过先以大的减小量，再逐渐减小该减小量的方式逐渐减小为0。

步骤S300，当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度，计算获得无人机水平速度降低为零所需要的时间T，控制无人机在该时间T内降低所述无人机的水平速度，无人机在该T时间内处于刹车状态；

根据所述无人机的水平速度及预设控制方法中的刹车系数计算获得无人机从当前速度降低为零所需的时间T，根据所述预设控制方法提供与无人机水平运动方向相反的动力，以降低无人机水平速度。

针对本步骤，具体实施时包括：

1、获得当前无人机的速度；

2、根据所述当前无人机的速度与预设的刹车系数计算将所述无人机速度降低为零需要的时间T；

3、根据所述刹车系数和与无人机水平运动方向相反的动力的映射关系，刹车系数越大所述反向动力越大，刹车率越小所述反向动力越小；根据所述当前无人机的速度方向确定与无人机水平运动方向相反的动力的方向，与无人机水平运动方向相反的动力的方向与水平面的夹角和当前无人机的速度方向与水平面的夹角相对，但分别位于水平面的两侧；

4、在所计算出的时间T内，向无人机提供与无人机水平运动方向相反的动力以降低无人机的速度。

步骤S400，当所述无人机进入刹车状态时间T后，控制无人机进入悬停自稳状态，使无人机悬停自稳；

经过所述时间T后，通过定点自稳算法计算获取自动飞行控制量，按预设比例融合所述自动飞行控制量和无人机当前状态水平姿态控制量，并逐渐增大所述预设比例中自动飞行控制量的比重，直到所述融合结果完全由自动飞行控制量决定，其中，根据所述融合结果对无人机进行控制，根据自动飞行控制量控制无人机定点悬停自稳；

针对本步骤，具体实施时，所述无人机经过所述时间T后，惯性运动的速度接近0，执行以下步骤：

1、更新GPS位置信息，无人机读取GPS数据并根据无人机自有算法进行定点自稳；

2、根据无人机当前速度计算无人机进入定点悬停需要的时间，并将当前状态无人机水平姿态控制量和自动飞行控制量进行融合，使两个量占不同比例；

3、逐渐增大所述融合中自动飞行控制量的比重；

4、所述无人机进入定点悬停需要的时间过后，由自动飞行控制量控制无人机是无人机悬停。

具体实施时，所述无人机飞行控制方法具体包括：

1、无人机受遥控器控制的正常飞行状态；

2、无人机从正常飞行状态过渡到惯性飞行状态，即遥控器的杆量变为0，传到无人机上的杆量变为0，但无人机此时并没有执行该杆量0，而是由当前杆量逐步减少到0，该减少量可以是1、2、3或4等，减少量越小其减速得越平稳，直到无人机实际执行杆量0，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来。无人机实际执行的杆量与无人机的速度成正比，无人机实际执行的杆量越小，无人机的速度也越小，无人机的速度与无人机的倾斜角度成正比，无人机的速度越小，无人机的倾斜角度也越小；

3、无人机从惯性飞行状态过渡到刹车状态，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来，即其飞行速度还不是0，其倾斜角度也不是0，无人机还不是水平的是倾斜的。通过控制无人机的各个电机的转速，给无人机一个与当前倾斜方向相反的力，使无人机的当前倾斜方向逐渐减小。无人机的当前速度与所设定的刹车系数决定了“给无人机一个与当前倾斜方向相反的力”的时间，计算的时间到时即认为无人机的当前速度为0，倾斜角度为0，但实际上无人机还是存在微小的速度(可能是上述时间为计算得来，无法根据具体环境进行调整，所以不准确；也可能是无人机收到外部环境中的力作用)，微小的倾斜角度；

4、无人机进入悬停自稳状态，但在计算的时间到时，记录GPS的数值，该数值为无人机目标悬停的位置。由于无人机还存在微小的速度(即存在当前状态的水平姿态控制量)，且由于在该过程已经有GPS介入，所以就有了上文所说的融合，随着时间的增加CPS控制的比重越大，如第1ms时，GPS占1％，当前状态的水平姿态控制量占99％，第2ms时，GPS占2％，当前状态的水平姿态控制量占98％……，直至将无人机准确悬停在目标悬停的位置。

在本实施例中，通过接收到遥控器发送的制动信息后，首先控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，再通过提供反向动力降低无人机水平速度，最后无人机悬停自稳，实现了无人机在空中从运动到悬停的平滑过渡，使得无人机在空中平稳制动，避免无人机在空中制动时因速度控制过大导致无人机翻转坠机或损坏，或因速度过小无法及时进入悬停状态的情况。

进一步的，参照图2，为本发明无人机飞行控制方法的第二实施例，基于上述图1所示的实施例，所述无人机处于惯性飞行状态、刹车状态或悬停自稳状态时：

步骤S101，接收到遥控器发送的杆量信息，则退出当前状态；

无人机接收遥控器发送的信息，并根据接收到的信息判断所述信息是否为杆量信息，若所述接收到的信息为杆量信息则退出当前状态。

步骤S102，按预设比例融合所述杆量信息中的杆量与无人机当前状态的水平姿态控制量，并逐渐增大所述预设比例中所述杆量信息中的杆量的比重，其中，根据所述融合结果计算无人机执行的速度；

对无人机当前状态的水平姿态控制量和杆量进行融合，使两个量占不同比例，并通过两个量融合的结果计算出无人机执行的速度，同时随时间逐渐增大杆量在所述融合中所占比重，直到融合结果完全由杆量信息中的杆量决定。

步骤S103，当所述融合结果完全由杆量信息中的杆量决定后，根据杆量信息中的杆量对无人机进行控制。

根据杆量信息中的杆量平稳过渡到由所述遥控器发送的杆量信息中的杆量对无人机的杆量进行控制。

具体实施时，一种可能的具体实现包括：

1、无人机受遥控器控制的正常飞行状态；

2、无人机从正常飞行状态过渡到惯性飞行状态，即遥控器的杆量变为0，传到无人机上的杆量变为0，但无人机此时并没有执行该杆量0，而是由当前杆量逐步减少到0，该减少量可以是1、2、3或4等，减少量越小其减速得越平稳，直到无人机实际执行杆量0，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来。无人机实际执行的杆量与无人机的速度成正比，无人机实际执行的杆量越小，无人机的速度也越小，无人机的速度与无人机的倾斜角度成正比，无人机的速度越小，无人机的倾斜角度也越小；

3、有遥控器的控制杆量过来，则将无人机当前执行的杆量与新增的遥控器杆量融合，随着时间的增加新增的遥控器杆量的比重越大，如第1ms时，无人机当前执行的杆量占50％，新增的遥控器杆量占50％，第2ms时，无人机当前执行的杆量占49％，新增的遥控器杆量占51％……直至完全平稳的过度到由遥控器对无人机的杆量控制上来。

另一种可能的具体实现包括：

1、无人机受遥控器控制的正常飞行状态；

2、无人机从正常飞行状态过渡到惯性飞行状态，即遥控器的杆量变为0，传到无人机上的杆量变为0，但无人机此时并没有执行该杆量0，而是由当前杆量逐步减少到0，该减少量可以是1、2、3或4等，减少量越小其减速得越平稳，直到无人机实际执行杆量0，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来。无人机实际执行的杆量与无人机的速度成正比，无人机实际执行的杆量越小，无人机的速度也越小，无人机的速度与无人机的倾斜角度成正比，无人机的速度越小，无人机的倾斜角度也越小；

3、无人机从惯性飞行状态过渡到刹车状态，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来，即其飞行速度还不是0，其倾斜角度也不是0，无人机还不是水平的是倾斜的。通过控制无人机的各个电机的转速，给无人机一个与当前倾斜方向相反的力，使无人机的当前倾斜方向逐渐减小。无人机的当前速度与所设定的刹车系数决定了“给无人机一个与当前倾斜方向相反的力”的时间，计算的时间到时即认为无人机的当前速度为0，倾斜角度为0，但实际上无人机还是存在微小的速度(可能是上述时间为计算得来，无法根据具体环境进行调整，所以不准确；也可能是无人机收到外部环境中的力作用)，微小的倾斜角度；

4、有遥控器的控制杆量过来，则将无人机当前的速度与新增的遥控器杆量所对应的速度融合，随着时间的增加新增的遥控器杆量的速度比重越大，如第1ms时，无人机当前的速度占50％，新增的遥控器杆量的速度占50％，第2ms时，无人机当前的速度占49％，新增的遥控器杆量占的速度51％……直至完全平稳的过度到由遥控器对无人机的杆量控制上来。

另一种可能的具体实现包括：

1、无人机受遥控器控制的正常飞行状态；

2、无人机从正常飞行状态过渡到惯性飞行状态，即遥控器的杆量变为0，传到无人机上的杆量变为0，但无人机此时并没有执行该杆量0，而是由当前杆量逐步减少到0，该减少量可以是1、2、3或4等，减少量越小其减速得越平稳，直到无人机实际执行杆量0，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来。无人机实际执行的杆量与无人机的速度成正比，无人机实际执行的杆量越小，无人机的速度也越小，无人机的速度与无人机的倾斜角度成正比，无人机的速度越小，无人机的倾斜角度也越小；

3、无人机从惯性飞行状态过渡到刹车状态，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来，即其飞行速度还不是0，其倾斜角度也不是0，无人机还不是水平的是倾斜的。通过控制无人机的各个电机的转速，给无人机一个与当前倾斜方向相反的力，使无人机的当前倾斜方向逐渐减小。无人机的当前速度与所设定的刹车系数决定了“给无人机一个与当前倾斜方向相反的力”的时间，计算的时间到时即认为无人机的当前速度为0，倾斜角度为0，但实际上无人机还是存在微小的速度(可能是上述时间为计算得来，无法根据具体环境进行调整，所以不准确；也可能是无人机收到外部环境中的力作用)，微小的倾斜角度；

4、无人机进入悬停自稳状态，但在计算的时间到时，记录GPS的数值，该数值为无人机目标悬停的位置。由于无人机还存在微小的速度(即存在当前状态的水平姿态控制量)，且由于在该过程已经有GPS介入，所以就有了上文所说的融合，随着时间的增加CPS控制的比重越大，如第1ms时，GPS占1％，当前状态的水平姿态控制量占99％，第2ms时，GPS占2％，当前状态的水平姿态控制量占98％……，直至将无人机准确悬停在目标悬停的位置；

5、有遥控器的控制杆量过来，逐渐增大新增的遥控器杆量，如第1ms时，无人机当前执行的杆量为遥控器控制杆量的10％，第2ms时，无人机当前执行的杆量为遥控器控制杆量的20％……直至完全平稳的过度到由遥控器对无人机的杆量控制上来。

在本实施例中，基于上一实施例所述的优点，通过在执行无人机制动的过程中接收到新的遥控器控制杆量，通过融合遥控器杆量与无人机姿态控制量，使无人机在状态切换上更为平滑，增加了无人机的安全性。

参照图3，为本发明无人机飞行控制装置的第一实施例，所述无人机飞行控制装置包括：

制动信息模块100，用于无人机正常飞行时，接收遥控器发送的制动信息；

在无人机正常飞行的过程当中，接收用户通过遥控器发送的制动信息，所述制动信息可以包括为零的杆量信息，所述杆量对应遥控器操纵杆位置，由用户操纵遥控器操纵杆产生，所述杆量控制无人机运动的速度，所述杆量的绝对值和无人机速度成正比。

杆量控制模块200，用于根据所述制动信息控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，无人机在该段时间内处于惯性飞行状态；

根据所述遥控器发送的制动信息对无人机执行的杆量进行控制，逐渐减小无人机执行的杆量，直到所述无人机执行的杆量减小为零，所述逐渐减小无人机执行的杆量的步骤，一种可能的实现方式为：将杆量从500通过等差数列逐渐减小为0，或者将杆量从500通过先以大的减小量，再逐渐减小该减小量的方式逐渐减小为0。

速度控制模块300，用于当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度，计算获得无人机从水平速度降低为零所需要的时间T，控制无人机在该时间T内降低所述无人机的水平速度，无人机在该T时间内处于刹车状态；

根据所述无人机的水平速度及预设控制方法中的刹车系数计算获得无人机从当前速度降低为零所需的时间T，根据所述预设控制方法提供与无人机水平运动方向相反的动力，以降低无人机水平速度。

针对本步骤，具体实施时包括：

1、获得当前无人机的速度；

2、根据所述当前无人机的速度与预设的刹车系数计算将所述无人机速度降低为零需要的时间T；

3、根据所述刹车系数和与无人机水平运动方向相反的动力的映射关系，刹车系数越大所述反向动力越大，刹车率越小所述反向动力越小；根据所述当前无人机的速度方向确定与无人机水平运动方向相反的动力的方向，与无人机水平运动方向相反的动力的方向与水平面的夹角和当前无人机的速度方向与水平面的夹角相对，但分别位于水平面的两侧；

4、在所计算出的时间T内，向无人机提供与无人机水平运动方向相反的动力以降低无人机的速度。

悬停自稳模块400，用于当所述无人机进入刹车状态时间T后，控制无人机进入悬停自稳状态，使无人机悬停自稳；

经过所述时间T后，通过定点自稳算法计算获取自动飞行控制量，按预设比例融合所述自动飞行控制量和无人机当前状态水平姿态控制量，并逐渐增大所述预设比例中自动飞行控制量的比重，直到所述融合结果完全由自动飞行控制量决定，其中，根据所述融合结果对无人机进行控制，根据自动飞行控制量控制无人机定点悬停自稳；

针对本模块，具体实施时，所述无人机经过所述时间T后，惯性运动的速度接近0，执行以下步骤：

1、更新GPS位置信息，无人机读取GPS数据并根据无人机自有算法进行定点自稳；

2、根据无人机当前速度计算无人机进入定点悬停需要的时间，并将当前状态无人机水平姿态控制量和自动飞行控制量进行融合，使两个量占不同比例；

3、逐渐增大所述融合中自动飞行控制量的比重；

4、所述无人机进入定点悬停需要的时间过后，由自动飞行控制量控制无人机是无人机悬停。

具体实施时，所述无人机飞行控制方法具体包括：

1、无人机受遥控器控制的正常飞行状态；

2、无人机从正常飞行状态过渡到惯性飞行状态，即遥控器的杆量变为0，传到无人机上的杆量变为0，但无人机此时并没有执行该杆量0，而是由当前杆量逐步减少到0，该减少量可以是1、2、3或4等，减少量越小其减速得越平稳，直到无人机实际执行杆量0，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来。无人机实际执行的杆量与无人机的速度成正比，无人机实际执行的杆量越小，无人机的速度也越小，无人机的速度与无人机的倾斜角度成正比，无人机的速度越小，无人机的倾斜角度也越小；

3、无人机从惯性飞行状态过渡到刹车状态，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来，即其飞行速度还不是0，其倾斜角度也不是0，无人机还不是水平的是倾斜的。通过控制无人机的各个电机的转速，给无人机一个与当前倾斜方向相反的力，使无人机的当前倾斜方向逐渐减小。无人机的当前速度与所设定的刹车系数决定了“给无人机一个与当前倾斜方向相反的力”的时间，计算的时间到时即认为无人机的当前速度为0，倾斜角度为0，但实际上无人机还是存在微小的速度(可能是上述时间为计算得来，无法根据具体环境进行调整，所以不准确；也可能是无人机收到外部环境中的力作用)，微小的倾斜角度；

4、无人机进入悬停自稳状态，但在计算的时间到时，记录GPS的数值，该数值为无人机目标悬停的位置。由于无人机还存在微小的速度(即存在当前状态的水平姿态控制量)，且由于在该过程已经有GPS介入，所以就有了上文所说的融合，随着时间的增加CPS控制的比重越大，如第1ms时，GPS占1％，当前状态的水平姿态控制量占99％，第2ms时，GPS占2％，当前状态的水平姿态控制量占98％……，直至将无人机准确悬停在目标悬停的位置。

在本实施例中，通过接收到遥控器发送的制动信息后，首先控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，再通过提供反向动力降低无人机水平速度，最后无人机悬停自稳，实现了无人机在空中从运动到悬停的平滑过渡，使得无人机在空中平稳制动，避免无人机在空中制动时因速度控制过大导致无人机翻转坠机或损坏，或因速度过小无法及时进入悬停状态的情况。

进一步的，参照图4，为本发明无人机飞行控制装置的第二实施例，基于上述图3所示的实施例，所述装置还包括：

消息接收模块101，用于接收到遥控器发送的杆量信息，则退出当前状态；

无人机接收遥控器发送的信息，并根据接收到的信息判断所述信息是否为杆量信息，若所述接收到的信息为杆量信息则退出当前状态。

杆量融合模块102，用于按预设比例融合所述杆量信息中的杆量与无人机当前状态的水平姿态控制量，并逐渐增大所述预设比例中所述杆量信息中的杆量的比重，其中，根据所述融合结果计算无人机执行的速度；

对无人机当前状态的水平姿态控制量和杆量进行融合，使两个量占不同比例，并通过两个量融合的结果计算出无人机执行的速度，同时随时间逐渐增大杆量在所述融合中所占比重，直到融合结果完全由杆量信息中的杆量决定。

杆量控制模块103，用于当所述融合结果完全由杆量信息中的杆量决定后，根据杆量信息中的杆量对无人机进行控制。

根据杆量信息中的杆量平稳过渡到由所述遥控器发送的杆量信息中的杆量对无人机的杆量进行控制。

具体实施时，一种可能的具体实现包括：

1、无人机受遥控器控制的正常飞行状态；

2、无人机从正常飞行状态过渡到惯性飞行状态，即遥控器的杆量变为0，传到无人机上的杆量变为0，但无人机此时并没有执行该杆量0，而是由当前杆量逐步减少到0，该减少量可以是1、2、3或4等，减少量越小其减速得越平稳，直到无人机实际执行杆量0，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来。无人机实际执行的杆量与无人机的速度成正比，无人机实际执行的杆量越小，无人机的速度也越小，无人机的速度与无人机的倾斜角度成正比，无人机的速度越小，无人机的倾斜角度也越小；

3、有遥控器的控制杆量过来，则将无人机当前执行的杆量与新增的遥控器杆量融合，随着时间的增加新增的遥控器杆量的比重越大，如第1ms时，无人机当前执行的杆量占50％，新增的遥控器杆量占50％，第2ms时，无人机当前执行的杆量占49％，新增的遥控器杆量占51％……直至完全平稳的过度到由遥控器对无人机的杆量控制上来。

另一种可能的具体实现包括：

1、无人机受遥控器控制的正常飞行状态；

2、无人机从正常飞行状态过渡到惯性飞行状态，即遥控器的杆量变为0，传到无人机上的杆量变为0，但无人机此时并没有执行该杆量0，而是由当前杆量逐步减少到0，该减少量可以是1、2、3或4等，减少量越小其减速得越平稳，直到无人机实际执行杆量0，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来。无人机实际执行的杆量与无人机的速度成正比，无人机实际执行的杆量越小，无人机的速度也越小，无人机的速度与无人机的倾斜角度成正比，无人机的速度越小，无人机的倾斜角度也越小；

3、无人机从惯性飞行状态过渡到刹车状态，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来，即其飞行速度还不是0，其倾斜角度也不是0，无人机还不是水平的是倾斜的。通过控制无人机的各个电机的转速，给无人机一个与当前倾斜方向相反的力，使无人机的当前倾斜方向逐渐减小。无人机的当前速度与所设定的刹车系数决定了“给无人机一个与当前倾斜方向相反的力”的时间，计算的时间到时即认为无人机的当前速度为0，倾斜角度为0，但实际上无人机还是存在微小的速度(可能是上述时间为计算得来，无法根据具体环境进行调整，所以不准确；也可能是无人机收到外部环境中的力作用)，微小的倾斜角度；

4、有遥控器的控制杆量过来，则将无人机当前的速度与新增的遥控器杆量所对应的速度融合，随着时间的增加新增的遥控器杆量的速度比重越大，如第1ms时，无人机当前的速度占50％，新增的遥控器杆量的速度占50％，第2ms时，无人机当前的速度占49％，新增的遥控器杆量占的速度51％……直至完全平稳的过度到由遥控器对无人机的杆量控制上来。

另一种可能的具体实现包括：

1、无人机受遥控器控制的正常飞行状态；

2、无人机从正常飞行状态过渡到惯性飞行状态，即遥控器的杆量变为0，传到无人机上的杆量变为0，但无人机此时并没有执行该杆量0，而是由当前杆量逐步减少到0，该减少量可以是1、2、3或4等，减少量越小其减速得越平稳，直到无人机实际执行杆量0，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来。无人机实际执行的杆量与无人机的速度成正比，无人机实际执行的杆量越小，无人机的速度也越小，无人机的速度与无人机的倾斜角度成正比，无人机的速度越小，无人机的倾斜角度也越小；

3、无人机从惯性飞行状态过渡到刹车状态，虽然无人机执行了杆量0，但因为有惯性，不能马上停下来，即其飞行速度还不是0，其倾斜角度也不是0，无人机还不是水平的是倾斜的。通过控制无人机的各个电机的转速，给无人机一个与当前倾斜方向相反的力，使无人机的当前倾斜方向逐渐减小。无人机的当前速度与所设定的刹车系数决定了“给无人机一个与当前倾斜方向相反的力”的时间，计算的时间到时即认为无人机的当前速度为0，倾斜角度为0，但实际上无人机还是存在微小的速度(可能是上述时间为计算得来，无法根据具体环境进行调整，所以不准确；也可能是无人机收到外部环境中的力作用)，微小的倾斜角度；

4、无人机进入悬停自稳状态，但在计算的时间到时，记录GPS的数值，该数值为无人机目标悬停的位置。由于无人机还存在微小的速度(即存在当前状态的水平姿态控制量)，且由于在该过程已经有GPS介入，所以就有了上文所说的融合，随着时间的增加CPS控制的比重越大，如第1ms时，GPS占1％，当前状态的水平姿态控制量占99％，第2ms时，GPS占2％，当前状态的水平姿态控制量占98％……，直至将无人机准确悬停在目标悬停的位置；

5、有遥控器的控制杆量过来，逐渐增大新增的遥控器杆量，如第1ms时，无人机当前执行的杆量为遥控器控制杆量的10％，第2ms时，无人机当前执行的杆量为遥控器控制杆量的20％……直至完全平稳的过度到由遥控器对无人机的杆量控制上来。

在本实施例中，基于上一实施例所述的优点，通过在执行无人机制动的过程中接收到新的遥控器控制杆量，通过融合遥控器杆量与无人机姿态控制量，使无人机在状态切换上更为平滑，增加了无人机的安全性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种无人机飞行控制方法，其特征在于，所述无人机飞行控制方法包括以下步骤：

无人机正常飞行时，接收遥控器发送的制动信息；

根据所述制动信息控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，无人机在该段时间内处于惯性飞行状态；

当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度；

根据所述无人机的水平速度及预设的刹车系数计算并获得无人机水平速度降低为零所需的时间T；

在该时间T内，提供与无人机水平运动方向相反的动力给无人机以降低无人机的水平速度；当所述无人机进入刹车状态时间T后，控制无人机进入悬停自稳状态，使无人机悬停自稳；

其中，在所述无人机处于惯性飞行状态、刹车状态或悬停自稳状态时，若接收到遥控器发送的杆量信息，则退出当前状态；

按预设比例融合所述杆量信息中的杆量与无人机当前状态的水平姿态控制量，并逐渐增大所述预设比例中所述杆量信息中的杆量的比重，其中，根据所述融合结果计算无人机执行的速度；

当所述融合结果完全由杆量信息中的杆量决定后，根据杆量信息中的杆量对无人机进行控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述无人机进入刹车状态时间T后，控制无人机进入悬停自稳状态，使无人机悬停自稳的步骤包括：

经过所述时间T后，通过定点自稳算法计算获取自动飞行控制量；

按预设比例融合所述自动飞行控制量和无人机当前状态的水平姿态控制量，并逐渐增大所述预设比例中自动飞行控制量的比重，其中，根据所述融合结果对无人机进行控制；

当所述融合结果完全由自动飞行控制量决定后，根据自动飞行控制量控制无人机定点悬停自稳。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述经过所述时间T后，通过定点自稳算法计算获取自动飞行控制量的步骤包括：

经过所述时间T后，获取无人机搭载的GPS监测数据；

通过所述GPS监测数据获取当前无人机位置信息；

根据所述无人机位置信息及无人机当前的水平方向的速度信息，按照预设算法计算获得自动飞行控制量。

4.一种无人机飞行控制装置，其特征在于，所述无人机飞行控制装置包括：

制动信息模块，用于无人机正常飞行时，接收遥控器发送的制动信息；

杆量控制模块，用于根据所述制动信息控制无人机执行的杆量逐渐减小为零，无人机在该段时间内处于惯性飞行状态；

速度控制模块，用于当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度，计算获得无人机水平速度降低为零所需要的时间T，控制无人机在该时间T内降低所述无人机的水平速度，无人机在该T时间内处于刹车状态；

悬停自稳模块，用于当所述无人机进入刹车状态时间T后，控制无人机进入悬停自稳状态，使无人机悬停自稳；

其中，所述速度控制装置包括：

计算单元，用于当所述无人机执行的杆量为零时，获取所述无人机的水平速度；根据所述无人机的水平速度及预设的刹车率计算并获得无人机水平速度降低为零所需的时间T；

控制单元，用于在该时间T内，提供与无人机水平运动方向相反的动力给无人机以降低无人机的水平速度；

其中，所述装置还包括：

消息接收模块，用于接收到遥控器发送的杆量信息，则退出当前状态；

杆量融合模块，用于按预设比例融合所述杆量信息中的杆量与无人机当前状态的水平姿态控制量，并逐渐增大所述预设比例中所述杆量信息中的杆量的比重，其中，根据所述融合结果计算无人机执行的速度；

杆量控制模块，用于当所述融合结果完全由杆量信息中的杆量决定后，根据杆量信息中的杆量对无人机进行控制。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述悬停自稳模块包括：

自动飞行控制量获取单元，用于经过所述时间T后，通过定点自稳算法计算获取自动飞行控制量；

自动飞行控制量控制单元，用于按预设比例融合所述自动飞行控制量和无人机当前状态的水平姿态控制量，生成无人机控制量对无人机进行控制，并逐渐增大所述预设比例中自动飞行控制量的比重，其中，根据所述融合结果对无人机进行控制；

定点悬停自稳单元，用于当所述融合结果完全由自动飞行控制量决定后，根据自动飞行控制量控制无人机定点悬停自稳。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述自动飞行控制量获取单元包括：

GPS监测数据获取单元，用于经过所述时间T后，获取无人机搭载的GPS监测数据；

位置信息获取单元，用于通过所述GPS监测数据获取当前无人机位置信息；

控制量计算单元，用于根据所述无人机位置信息及无人机当前的水平方向的速度信息，按照预设算法计算获得自动飞行控制量。