CN106292699A - 无人机仿地飞行的方法、装置和无人机 - Google Patents

无人机仿地飞行的方法、装置和无人机 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及无人机仿地飞行的方法、装置和无人机，所述方法包括：获取无人机与地面之间的垂直距离；获取无人机与地面之间的斜向距离；获取所述垂直距离和斜向距离之间的夹角；根据所述夹角，垂直距离和斜向距离，调整所述无人机仿地飞行的状态。应用本发明实施例的无人机，能够针对与地面不同的斜向距离，控制无人机做出不同的飞行动作，从而使得无人机能够在山地，丘陵，梯田，平原，高秆植物等各种环境实现仿地飞行，不仅提高了无人机的作业效率和无人机适应环境的能力，而且提升了无人机的可靠性和安全性。

Description

无人机仿地飞行的方法、装置和无人机
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种无人机仿地飞行的方法，无人机仿地飞行的装置和一种无人机。
背景技术
无人驾驶飞机简称无人机，能够完成航拍或侦查等事务。在农业植保方面，无人机相对于其他农用机有着巨大的优势，近年来得到了广泛的应用。但在实际应用中，无人机存在一些迫切需要解决的问题。
以农药喷洒为例，无人机与植物间的距离决定了喷洒的效果，若无人机离植物距离过高，则经过雾化后的药物很难均匀的喷洒到植物表面；若无人机与植物的距离过低，则会影响无人机的作业效率。从安全角度考虑，无人机与植物的距离过低，飞行安全系数也较低。因此，为了提升无人机农药喷洒的效果，以及无人机作业效率，提升无人机的飞行安全性，无人机在作业过程中必须与植物保持一个恒定距离。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种无人机仿地飞行的方法和相应的一种无人机仿地飞行的装置和无人机。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种无人机仿地飞行的方法，包括：
获取无人机与地面之间的垂直距离；
获取无人机与地面之间的斜向距离；
获取所述垂直距离和斜向距离之间的夹角；
根据所述夹角，垂直距离和斜向距离，调整所述无人机仿地飞行的状态。
优选地，所述根据夹角，垂直距离和斜向距离，调整所述无人机仿 地飞行的状态的步骤包括：
采用所述夹角和所述垂直距离计算得到一个或多个判决数据；
采用所述一个或多个判决数据组成一个或多个判决数据范围；
基于所述斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态。
优选地，所述判决数据范围包括第一判决数据范围，所述基于斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
若所述斜向距离属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度。
优选地，所述判决数据范围包括第二判决数据范围，所述基于斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
若在第一指定时间内所述斜向距离始终属于第二判决数据范围，则降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
若在第二指定时间内所述斜向距离属于第二判决数据范围后，由属于第二判决数据范围切换至属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度；所述第二指定时间小于所述第一指定时间。
优选地，所述判决数据范围包括第三判决数据范围，所述基于斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
若所述斜向距离属于第三判决数据范围，则悬停所述无人机，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
若所述斜向距离从属于第三判决数据范围切换至属于第二判决数据范围，则恢复所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离控制所述无人机仿地飞行的高度。
优选地，所述判决数据范围包括第四判决数据范围，所述基于斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
若在第三指定时间内所述斜向距离始终属于第四判决数据范围，则 降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，降低所述无人机仿地飞行的高度；
若在第四指定时间内所述斜向距离属于第四判决数据范围后，由属于第四判决数据范围切换至属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度；所述第四指定时间小于所述第三指定时间。
优选地，所述判决数据范围包括第五判决数据范围，所述基于斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
若所述斜向距离属于第五判决数据范围，则悬停所述无人机，或者，控制所述无人机返航。
本发明实施例还公开了一种无人机仿地飞行的装置，包括：
垂直距离获取模块，用于获取无人机与地面之间的垂直距离；
斜向距离获取模块，用于获取无人机与地面之间的斜向距离；
夹角获取模块，用于获取所述垂直距离和斜向距离之间的夹角；
飞行状态调整模块，用于根据所述夹角，垂直距离和斜向距离，调整所述无人机仿地飞行的状态。
优选地，所述飞行状态调整模块包括：
判决数据计算子模块，用于采用所述夹角和所述垂直距离计算得到一个或多个判决数据；
判决数据范围组成子模块，用于采用所述一个或多个判决数据组成一个或多个判决数据范围；
飞行状态调整子模块，用于基于所述斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态。
优选地，所述判决数据范围包括第一判决数据范围，所述飞行状态调整子模块包括：
第一飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离控制 所述无人机仿地飞行的高度。
优选地，所述判决数据范围包括第二判决数据范围，所述飞行状态调整子模块包括：
第二飞行状态调整单元，用于若在第一指定时间内所述斜向距离始终属于第二判决数据范围，则降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
第三飞行状态调整单元，用于若在第二指定时间内所述斜向距离属于第二判决数据范围后，由属于第二判决数据范围切换至属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，保持所述无人机仿地飞行的高度；所述第二指定时间小于所述第一指定时间。
优选地，所述判决数据范围包括第三判决数据范围，所述飞行状态调整子模块包括：
第四飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离属于第三判决数据范围，则悬停所述无人机，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
第五飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离从属于第三判决数据范围切换至属于第二判决数据范围，则恢复所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离控制所述无人机仿地飞行的高度。
优选地，所述判决数据范围包括第四判决数据范围，所述飞行状态调整子模块包括：
第六飞行状态调整单元，用于若在第三指定时间内所述斜向距离始终属于第四判决数据范围，则降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，降低所述无人机仿地飞行的高度；
第七飞行状态调整单元，用于若在第四指定时间内所述斜向距离属于第四判决数据范围后，由属于第四判决数据范围切换至属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度；所述第四指定时间小于所述第三指定时间。
优选地，所述判决数据范围包括第五判决数据范围，所述飞行状态 调整子模块包括：
第八飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离属于第五判决数据范围，则悬停所述无人机，或者，控制所述无人机返航。
本发明实施例还公开了一种无人机，包括：至少一个垂直向下的垂直距离传感器，用于测量无人机与地面之间的垂直距离；至少一个斜直向下的斜向距离传感器，用于测量无人机与地面之间的斜向距离；以及，上述无人机仿地飞行装置。
本发明实施例包括以下优点：
本发明实施例在无人机仿地飞行的过程中，获取无人机与地面的垂直距离和斜向距离，然后基于垂直距离、斜向距离，以及垂直距离和斜向距离之间的夹角，调整无人机仿地的飞行状态，应用本发明实施例的无人机，能够针对与地面不同的斜向距离，控制无人机做出不同的飞行动作，从而使得无人机能够在山地，丘陵，梯田，平原，高秆植物等各种环境实现仿地飞行，不仅提高了无人机的作业效率和无人机适应环境的能力，而且提升了无人机的可靠性和安全性。本发明实施例尤其适用于诸如植保无人机这类需要与地面保持恒定高度，且需要适应各种环境下作业的无人机。
附图说明
图1是本发明的一种无人机仿地飞行的方法实施例1的步骤流程图；
图2是本发明的一种无人机仿地飞行的示意图；
图3是本发明的一种无人机仿地飞行的方法实施例2的步骤流程图；
图4是本发明的一种情况二下无人机仿地飞行的示意图；
图5是本发明的一种情况三下无人机仿地飞行的示意图；
图6是本发明的一种情况四下无人机仿地飞行的示意图；
图7是本发明的一种情况五下无人机仿地飞行的示意图；
图8是本发明的一种无人机仿地飞行的装置实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例的无人机可以通过实现自主仿地飞行，来提高作业时无人机的作业效率、效果，提升作业安全系数。所谓仿地飞行，简而言之为：无人机的飞行作业高度随着地面起伏变化而变化，无人机始终与地面保持恒定的高度。
以植保无人机为例，现有的植保无人机作业的方法，大多都还集中在GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)定高飞行，或者人工手动定高飞行，或者利用单个垂直向下的传感器，如激光传感器、声呐传感器、毫米雷达等等，实现简单的仿地飞行。然而，这些方法都只能适应在地势较为平坦的地方，对于丘陵地带，山地，梯田，或者高秆植物等环境都难以适应，更别说是丘陵地带，山地，梯田，或者高秆植物等地形组合成的复杂环境了。
具体来说，GPS定高飞行只能以恒定的海拔高度飞行作业，无人机无法跟随地面的起伏仿地作业，所以作业效果较差；人工飞行，由于受到视距的影响作业效率低，且难以大规模的推广和应用；对于单纯使用单个传感器定高仿地飞行的方法，只能适应简单的仿地飞行，无法预判地面地形的变化情况，因而适应性较差。
针对上述问题，本发明实施例提出一种无人机仿地飞行方法和装置，能够解决无人机仿地飞行作业效果较差，作业效率低以及适应性较差等问题，使无人机自主适应山地，丘陵，梯田，平原，高秆植物等环境下的仿地飞行，提高无人机作业效果，作业效率以及适应性，提升无人机的安全性。
需要说明的是，本发明实施例可以应用于除无人机之外的其他飞行设备。下面对于本发明实施例进行详细介绍。
实施例一
参照图1，示出了本发明的一种无人机仿地飞行方法实施例1的步骤 流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤101，获取无人机与地面之间的垂直距离；
步骤102，获取无人机与地面之间的斜向距离；
步骤103，获取所述垂直距离和斜向距离之间的夹角；
在本发明实施例的无人机上，可以安装有距离传感器，基于距离传感器能够测量无人机与地面之间的距离。具体来说，通过距离传感器能够获取无人机与地面的垂直距离，以及，无人机与地面的斜向距离。
在本申请的一个实施例中，所述无人机上可以安装有至少一个垂直向下的垂直距离传感器，以及，至少一个斜直向下的斜向距离传感器；
其中，所述垂直距离传感器用于获取无人机与地面之间的垂直距离，所述斜向距离传感器用于获取无人机与地面之间的斜向距离。
在无人机上垂直向下的距离传感器(垂直距离传感器)通常安装一个即可，当然也可以安装多个。而斜直向下的距离传感器(斜向距离传感器)则通常安装多个，当然也可以安装一个。
需要说明的是，斜向距离传感器只获取无人机前进方向的斜向距离，就已经足够用于调整无人机仿地飞行的状态，使得无人机能够适应各种环境下的仿地飞行，即只需要获取一个无人机前进方向的斜向距离传感器的斜向距离。但是在实际应用中，斜向距离传感器也可以获取除无人机前进方向外的其他方位的斜向距离，一起用于调整无人机仿地飞行的状态，本发明实施例对此无需加以限制。
以无人机的机头为基准，假设在无人机的机头的前后左右四个方向上分别安装斜向距离传感器。可以分成两种获取斜向距离的方式：
一种实现方式为，只有一个斜向距离传感器工作。具体地，在无人机仿地飞行过程中，如果无人机朝机头方向前进，那么就需要获取无人机机头前的斜向距离传感器的斜向距离，此时其他斜向距离传感器可以不工作。如果无人机前进方向改变，例如变为朝机头左侧前进，那么就需要获取无人机机头左侧的斜向距离传感器的斜向距离，此时其他斜向距离传感器同样可以不工作。
另一种实现方式为，多个斜向距离传感器同时工作。具体地，在无人机仿地飞行过程中，获取多个斜向距离传感器的斜向距离。即使无人机前进方向改变，也还是继续获取多个斜向距离传感器的斜向距离。
当然，上述在无人机机头前后左右四个方向上安装斜向距离传感器仅仅是作为示例，在实施本申请实施例时，还可以在其他方向上安装斜向距离传感器，例如在无人机机头的左前，右前，左后，右后等方向安装斜向距离传感器，本发明实施例对此不加以限制，故在实际中斜向距离传感器可以安装为少于四个，或者多于四个，根据实际需求设置即可，本发明实施例对此并不加以限制。
其中，垂直距离和斜向距离之间的夹角，可以是指距离传感器安装的夹角，即垂直和斜向两个距离传感器安装的夹角。由于距离传感器在无人机的位置可以是固定的，因此可以将距离传感器之间的夹角预先保存，然后在有需要时再提取。当然，垂直距离和斜向距离之间的夹角也可以实时检测获得，本发明实施例对此不加以限制。
如图2所示，图中距离传感器a为垂直向下的距离传感器，能够用于获取无人机与地面的垂直高度H1，距离传感器b为斜向无人机前进方向的距离传感器，能够用于获取无人机斜向地面的斜向距离H2。距离传感器a与距离传感器b之间的夹角为θ。
具体来说，距离传感器a为无人机仿地飞行传感器，测量无人机仿地飞行的高度，无人机的飞行控制器通过读取距离传感器a的垂直高度，即获取到无人机离地面的高度，从而控制无人机与地面保持预设的高度；距离传感器b为无人机地形预测判断传感器，测量无人机斜向地面的距离。
需要说明的是，本发明实施例中的距离传感器不仅仅限制为某些特定的传感器，并且不限制距离的获取方式，只要能够获得无人机与地面距离的设备、组件或者方法等等，都应属于本发明实施例的覆盖范围之内。
步骤104，根据所述夹角，垂直距离和斜向距离，调整所述无人机仿 地飞行的状态。
本发明实施例将基于夹角，垂直距离和斜向距离，来综合调整无人机仿地飞行的状态，相对比与只能以恒定的海拔高度的传统无人机飞行方式，本发明实施例的无人机能够完成在各种环境的仿地飞行，提高了无人机作业的效率和可靠性。
本发明实施例在无人机仿地飞行的过程中，获取无人机与地面的垂直距离和斜向距离，然后基于垂直距离、斜向距离，以及垂直距离和斜向距离之间的夹角，调整无人机仿地的飞行状态，应用本发明实施例的无人机，能够针对与地面不同的斜向距离，控制无人机做出不同的飞行动作，从而使得无人机能够在山地，丘陵，梯田，平原，高秆植物等各种环境实现仿地飞行，不仅提高了无人机的作业效率和无人机适应环境的能力，而且提升了无人机的可靠性和安全性。本发明实施例尤其适用于诸如植保无人机这类需要与地面保持恒定高度，且需要适应各种环境下作业的无人机。
参照图3，示出了本发明的一种无人机仿地飞行方法实施例2的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤201，获取无人机与地面之间的垂直距离；
步骤202，获取无人机与地面之间的斜向距离；
步骤203，获取所述垂直距离和斜向距离之间的夹角；
由于方法实施例2中的步骤201-步骤203的具体实施方式基本相应于前述的方法实施例1的具体实施方式，故本实施例对于步骤201-步骤203的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例1中的相关说明，在此就不赘述了。
在具体实现中，无人机实现仿地飞行是指：当地面升高时，无人机跟随地面爬升，当地面降低时，无人机跟随地面下降，即无人机与地面之间的高度恒定，同时，无人机的飞行速度可以是恒定的，也可以是不恒定的，其中恒定的数值可以由使用者来调整。本发明实施例对于无人 机水平的飞行速度并不做要求，可以根据实际需求进行设置，均属于本发明的覆盖范围之内。
在某些情况下，比如田间沟渠、连续高秆植物间短小的空隙等情况，无人机需要提前自主判断是否需要跟随地形的变化而变化。因为如果不提前进行判断，而是仅随着地形的变化来调整无人机的高度，不仅工作效率低下，在某些地形下可能会造成无人机的损坏，降低了无人机的安全性。
故而在本发明实施例中将综合垂直距离，斜向距离，以及垂直距离和斜向距离之间的夹角，来调整所述无人机仿地飞行的状态。需要说明的是，夹角一般和飞行高度和速度有关，一般农业作业时的飞行高度和速度都在一个固定的范围，夹角也就在一个固定的范围。这是因为，如果夹角太大，斜向的传感器就变成水平方向，夹角太小，斜向的传感器就变成垂直方向。故夹角通常是一个固定的值，在需要使用时可以直接获得，而无需进行测量。
需要说明的是，夹角通常角度是固定的，但是也可以不固定，可根据飞行环境动态调整。比如当地势平坦的时候，可以调大夹角，这样可以增加预判距离，当地势崎岖的时候可以调小夹角，这样可以更准确的预判地况。这与路面平直的时候汽车开远光灯，路况复杂的时候汽车开近光灯道理相同。
本申请实施例的夹角可以固定，也可以不固定，在实施本申请实施例时，根据实际情况设置夹角即可，本申请实施例并不需要将夹角局限为一个固定的角度。
在一种优选实施例中，无人机判断是否需要跟随地形的变化而变化具体过程如步骤204-步骤206所示：
步骤204，采用所述夹角和所述垂直距离计算得到一个或多个判决数据；
在本发明实施例中，首先可以根据垂直距离，以及，垂直距离和斜向距离之间的夹角来计算出一个或多个判决数据。
步骤205，采用所述一个或多个判决数据组成一个或多个判决数据范围；
在本发明实施例中，基于已计算得到的一个或多个判决数据，按照一定规则组成一个或多个判决数据范围，作为调整无人机飞行状态的判断依据。
具体地，判决数据范围可以包括：
所述第一判决数据范围为
所述第二判决数据范围为
所述第三判决数据范围为
所述第四判决数据范围为
所述第五判决数据范围为2*H1/COSθ＜H2；
其中，所述H1为垂直距离，所述H2为斜向距离，所述θ垂直距离和斜向距离之间的夹角。
需要说明的是，上述的判决数据范围仅仅是作为示例，在实施本发明实施例时，可以根据实际情况来计算判决数据，以及调整判决数据范围，本发明实施例对此不加以限制。
另外，上述几个判决条件可以综合起来变为更少的判决条件，也可以将某些判决条件细分为更多的条件，同样可以根据实际情况来调整判决添加，本发明实施例对此同样不加以限制。
步骤206，基于所述斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态。
本发明实施例将基于斜向距离所属的判决数据范围，来调整无人机仿地飞行的状态，使得无人机能够完成在各种环境的飞行，提高无人机作业的效率和可靠性。其中，调整无人机的飞行状态可以包括调整无人 机的飞行高度，调整无人机的飞行速度，当然，还包括悬停无人机，控制无人机返航等等。
在无人机正常的仿地飞行的过程中，无人机的飞行速度和飞行高度是恒定的。本发明实施例的无人机在仿地飞行过程中，将根据地形做出适应性的调整。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明实施例，根据上述列举的几个判决数据范围，来说明调整无人机仿地飞行的状态的几种情况：
情况一：
若所述斜向距离属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度。
即H2满足公式(1)：
2 3 * H 1 / C O S &theta; < H 2 < 4 3 * H 1 / C O S &theta; - - - ( 1 )
如果H2满足公式(1)，说明地面的高低起伏范围为即地面高度起伏变化较小，此种情况，无人机可以直接根据距离传感器a测得的H1调整仿地飞行的高度，并保持无人机仿地飞行的速度，而无需做其他动作。
情况二：
若在第一指定时间内所述斜向距离始终属于第二判决数据范围时，降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
若在第二指定时间内所述斜向距离属于第二判决数据范围后，由属于第二判决数据范围切换至属于第一判决数据范围时，保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度；所述第二指定时间小于所述第一指定时间。
即H2满足公式(2)或公式(1)：
1 3 * H 1 / C O S &theta; < H 2 < 2 3 * H 1 / C O S &theta; - - - ( 2 )
情况二可以细分为两种情况，分别如图4-(a)，4-(b)所示。
一种情况是，若距离传感器b在第一指定时间内测得的H2，始终满足公式(2)，则如图4-(a)所示，说明无人机前进方向有较大的一个陡坡，从安全角度考虑，无人机需要降低飞行速度，并控制无人机开始爬升陡坡，当无人机爬上陡坡，并且H2满足公式(1)后，再恢复到原来的飞行速度继续作业，当然，也继续根据距离传感器a测得的H1调整仿地飞行高度。
另一种情况是，距离传感器b在第一指定时间内测得的H2，只在很短时间(第二指定时间)内满足公式(2)，并且在第一指定时间还同时满足公式(1)，则如图4-(b)所示，说明地面有一个很窄的凸出物，且此凸出物的高度小于此种情况，当无人机飞到凸出物体上方时，无人机无需爬升，直接忽略此凸出物，按照原来的高度和速度继续飞行。
情况三：
若所述斜向距离属于第三判决数据范围，则悬停所述无人机，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
若所述斜向距离从属于第三判决数据范围切换至属于第二判决数据范围，则恢复所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度。
即H2满足公式(3)和公式(2)：
2 3 * H 1 / C O S &theta; < H 2 - - - ( 3 )
如果H2满足公式(3)，此时说明无人机前进方向有一个坡度非常大的陡坡，或者一个垂直的障碍物，典型情况如梯田的田埂，或丘陵地带，如图5所示。若继续以当前的飞行高度进行飞行，无人机可能会与陡坡 或者障碍物发射碰撞，故此时无人机需紧急悬停，爬升高度，当距离传感器b测得的高度H2满足公式(2)时，也就是图4的情况，无人机方可继续前进作业，此时可以恢复至无人机原来仿地飞行的速度，以及，继续按照距离传感器b测得的H2控制无人机仿地飞行的高度。
情况四：
若在第三指定时间内所述斜向距离始终属于第四判决数据范围，则降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，降低所述无人机仿地飞行的高度；
若在第四指定时间内所述斜向距离不是始终属于第四判决数据范围后，由属于第四判决数据范围切换至属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度；所述第四指定时间小于所述第三指定时间。
即H2满足公式(4)和公式(1)：
4 3 * H 1 / C O S &theta; < H 2 < 2 * H 1 / C O S &theta; - - - ( 4 )
此时可以细分为两种情况，分别如图6-(a)，6-(b)所示：
一种情况是，若距离传感器b在第三指定时间内测得的H2，始终满足公式(1)，则为图6-(a)所示，说明无人机前进方向有较大的一个凹地，无人机需要降低飞行速度，当无人机距离传感器b测得的H2满足公式(1)，再恢复到原来的速度继续作业。
另一种情况是，距离传感器b的值在很短时间(第四指定时间)内满足公式(4)，然后满足公式(1)，此情况如图6-(b)所示，说明作业地面有一个很窄的凹地，如田间排水沟，或者高秆植物中稀疏区域，无人机无需下降高度，直接忽略此凹地，继续按照原先速度飞行，并按照距离传感器b测得的H2控制无人机仿地飞行的高度。
需要说明的是，前述第一指定时间和第三指定时间可以设置为相同或者不同，例如可以设置为10秒，20秒等等，第二指定时间和第四指定时间可以设置为相同或者不同，例如可以设置为1秒，2秒等等，这些时 间根据实际情况设置即可，本发明实施例对此不加以限制。
情况五：
若所述斜向距离属于第五判决数据范围，则悬停所述无人机，或者，控制所述无人机返航。
即H2满足公式(5)：
2*H1/COSθ＜H2 (5)
如果H2满足公式(5)，此时说明无人机前进方向与当前位置在高度上有着巨大的落差，如图7所示，由于前方落差巨大且存在不确定性，从安全角度考虑，无人机应当悬停或者返航。
需要说明的是，上述几个基于所述斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的情况，仅仅是作为示例，在实时本发明实施例时，可以根据实际情况进行调整。例如，如果知晓作业地面完全不可能满足某些情况，则可以选择去掉这种情况的判决过程，从而减少无人机判决时间，本发明实施例对此不加以限制。
本发明实施例通过垂直向下的距离传感器a控制无人机的仿地飞行高度，以及，通过一个或者多个安装在无人机前进方向的距离传感器b预测无人机前进方向的高度情况，针对前进方向不同的高度，无人机做出不同的动作，从而使得无人机能够在山地，丘陵，梯田，平原等各种负载环境实现仿地飞行，提高了无人机的作业效率，提升无人机的安全性和可靠性。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
参照图8，示出了本发明的一种无人机仿地飞行的装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：
垂直距离获取模块301，用于获取无人机与地面之间的垂直距离；
斜向距离获取模块302，用于获取无人机与地面之间的斜向距离；
夹角获取模块303，用于获取所述垂直距离和斜向距离之间的夹角；
飞行状态调整模块304，用于根据所述夹角，垂直距离和斜向距离，调整所述无人机仿地飞行的状态。
在本发明的一种优选实施例中，所述飞行状态调整模块304可以包括如下子模块：
判决数据计算子模块，用于采用所述夹角和所述垂直距离计算得到一个或多个判决数据；
判决数据范围组成子模块，用于采用所述一个或多个判决数据组成一个或多个判决数据范围；
飞行状态调整子模块，用于基于所述斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态。
在本发明的一种优选实施例中，所述判决数据范围包括第一判决数据范围，所述飞行状态调整子模块可以包括如下子模块：
第一飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离控制所述无人机仿地飞行的高度。
在本发明的一种优选实施例中，所述判决数据范围包括第二判决数据范围，所述飞行状态调整子模块可以包括如下子模块：
第二飞行状态调整单元，用于若在第一指定时间内所述斜向距离始终属于第二判决数据范围，则降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
第三飞行状态调整单元，用于若在第二指定时间内所述斜向距离属于第二判决数据范围后，由属于第二判决数据范围切换至属于第一判决 数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离控制所述无人机仿地飞行的高度。
在本发明的一种优选实施例中，所述判决数据范围包括第三判决数据范围，所述飞行状态调整子模块可以包括如下子模块：
第四飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离属于第三判决数据范围，则悬停所述无人机，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
第五飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离从属于第三判决数据范围切换至属于第二判决数据范围时，恢复所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离控制所述无人机仿地飞行的高度。
在本发明的一种优选实施例中，所述判决数据范围包括第四判决数据范围，所述飞行状态调整子模块可以包括如下子模块：
第六飞行状态调整单元，用于若在第三指定时间内所述斜向距离始终属于第四判决数据范围，则降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，降低所述无人机仿地飞行的高度；
第七飞行状态调整单元，用于若在第四指定时间内所述斜向距离属于第四判决数据范围后，由属于第四判决数据范围切换至属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离控制所述无人机仿地飞行的高度。
在本发明的一种优选实施例中，所述判决数据范围包括第五判决数据范围，所述飞行状态调整子模块可以包括如下子模块：
第八飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离属于第五判决数据范围，则悬停所述无人机，或者，控制所述无人机返航。
在本发明的一种优选实施例中，
所述第一判决数据范围可以为
所述第二判决数据范围可以为
所述第三判决数据范围可以为
所述第四判决数据范围可以为
所述第五判决数据范围可以为2*H1/COSθ＜H2；
其中，所述H1为垂直距离，所述H2为斜向距离，所述θ垂直距离和斜向距离之间的夹角。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明所述无人机具体可以包括：至少一个垂直向下的垂直距离传感器，用于测量无人机与地面之间的垂直距离；至少一个斜直向下的斜向距离传感器，用于测量无人机与地面之间的斜向距离；以及，上述无人机仿地飞行装置，无人机仿地飞行装置中的垂直距离获取模块301从垂直距离传感器中获取无人机与地面之间的垂直距离；无人机仿地飞行装置中的斜向距离获取模块302从斜向距离传感器中获取无人机与地面之间的斜向距离。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令 到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种无人机仿地飞行的方法，一种无人机仿地飞行的装置和一种无人机，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种无人机仿地飞行的方法，其特征在于，包括：
获取无人机与地面之间的垂直距离；
获取无人机与地面之间的斜向距离；
获取所述垂直距离和斜向距离之间的夹角；
根据所述夹角，垂直距离和斜向距离，调整所述无人机仿地飞行的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据夹角，垂直距离和斜向距离，调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
采用所述夹角和所述垂直距离计算得到一个或多个判决数据；
采用所述一个或多个判决数据组成一个或多个判决数据范围；
基于所述斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判决数据范围包括第一判决数据范围，所述基于斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
若所述斜向距离属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判决数据范围包括第二判决数据范围，所述基于斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
若在第一指定时间内所述斜向距离始终属于第二判决数据范围，则降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
若在第二指定时间内所述斜向距离属于第二判决数据范围后，由属于第二判决数据范围切换至属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度；所述第二指定时间小于所述第一指定时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判决数据范围包括第三判决数据范围，所述基于斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
若所述斜向距离属于第三判决数据范围，则悬停所述无人机，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
若所述斜向距离从属于第三判决数据范围切换至属于第二判决数据范围，则恢复所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离控制所述无人机仿地飞行的高度。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判决数据范围包括第四判决数据范围，所述基于斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
若在第三指定时间内所述斜向距离始终属于第四判决数据范围，则降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，降低所述无人机仿地飞行的高度；
若在第四指定时间内所述斜向距离属于第四判决数据范围后，由属于第四判决数据范围切换至属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度；所述第四指定时间小于所述第三指定时间。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判决数据范围包括第五判决数据范围，所述基于斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态的步骤包括：
若所述斜向距离属于第五判决数据范围，则悬停所述无人机，或者，控制所述无人机返航。
8.一种无人机仿地飞行的装置，其特征在于，包括：
垂直距离获取模块，用于获取无人机与地面之间的垂直距离；
斜向距离获取模块，用于获取无人机与地面之间的斜向距离；
夹角获取模块，用于获取所述垂直距离和斜向距离之间的夹角；
飞行状态调整模块，用于根据所述夹角，垂直距离和斜向距离，调整所述无人机仿地飞行的状态。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述飞行状态调整模块包括：
判决数据计算子模块，用于采用所述夹角和所述垂直距离计算得到一个或多个判决数据；
判决数据范围组成子模块，用于采用所述一个或多个判决数据组成一个或多个判决数据范围；
飞行状态调整子模块，用于基于所述斜向距离所属的判决数据范围调整所述无人机仿地飞行的状态。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述判决数据范围包括第一判决数据范围，所述飞行状态调整子模块包括：
第一飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离控制所述无人机仿地飞行的高度。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述判决数据范围包括第二判决数据范围，所述飞行状态调整子模块包括：
第二飞行状态调整单元，用于若在第一指定时间内所述斜向距离始终属于第二判决数据范围，则降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
第三飞行状态调整单元，用于若在第二指定时间内所述斜向距离属于第二判决数据范围后，由属于第二判决数据范围切换至属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，保持所述无人机仿地飞行的高度；所述第二指定时间小于所述第一指定时间。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述判决数据范围包括第三判决数据范围，所述飞行状态调整子模块包括：
第四飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离属于第三判决数据范围，则悬停所述无人机，以及，提升所述无人机仿地飞行的高度；
第五飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离从属于第三判决数据范围切换至属于第二判决数据范围，则恢复所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离控制所述无人机仿地飞行的高度。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述判决数据范围包括第四判决数据范围，所述飞行状态调整子模块包括：
第六飞行状态调整单元，用于若在第三指定时间内所述斜向距离始终属于第四判决数据范围，则降低所述无人机仿地飞行的速度，以及，降低所述无人机仿地飞行的高度；
第七飞行状态调整单元，用于若在第四指定时间内所述斜向距离属于第四判决数据范围后，由属于第四判决数据范围切换至属于第一判决数据范围，则保持所述无人机仿地飞行的速度，以及，按照所述垂直距离调整所述无人机仿地飞行的高度；所述第四指定时间小于所述第三指定时间。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述判决数据范围包括第五判决数据范围，所述飞行状态调整子模块包括：
第八飞行状态调整单元，用于若所述斜向距离属于第五判决数据范围，则悬停所述无人机，或者，控制所述无人机返航。
15.一种无人机，其特征在于，包括
至少一个垂直向下的垂直距离传感器，用于测量无人机与地面之间的垂直距离；
至少一个斜直向下的斜向距离传感器，用于测量无人机与地面之间的斜向距离；
以及，权利要求8-14任一权利要求所述的无人机仿地飞行装置。
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