CN106483980B - 一种无人机跟随飞行的控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机跟随飞行的控制方法、装置及系统，该方法通过获取客户端生成的第一控制指令，其中，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式，然后，检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，根据所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。可见，本方案提供的方法能够实现无人机的跟随飞行，提高了无人机的可玩性。

Description

一种无人机跟随飞行的控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及无人机驾驶技术领域，具体涉及一种无人机跟随飞行的控制方法、装置及系统。

背景技术

无人机是无人驾驶飞机的简称，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备以及自备的程序控制装置操控的不载人飞机。

其凭借体积小、对操作环境要求低、生存能力强等特性，在军用和民用领域得到了快速发展，如，在军事上，无人机可以作为侦察机和靶机，进行军事情报的获取、地面战场的侦察等。在民用方面，无人机可以进行航拍、农业、植物保护、自拍、快递运输、灾难救援、电力巡检、影视拍摄等。

发明人发现，目前的无人机多是通过用户遥控设备实现无人机飞行路径的规划，一台遥控器只能遥控一台无人机，其操控方式单一，无人机的可玩性较低，用户体验差。

因此，如何提供一种无人机跟随飞行的控制方法，使得无人机操控方式多样化，提高无人机的可玩性，成为了本领域技术人员需要考虑的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种无人机跟随飞行的控制方法、装置及系统，能够实现无人机操控的多样化，提高无人机的可玩性。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种无人机跟随飞行的控制方法，包括：

获取客户端生成的第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式；

检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，根据所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。

一种无人机跟随飞行的控制装置，包括：

第一获取模块，用于获取客户端生成的第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式；

检测模块，用于检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，根据所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。

一种无人机跟随飞行的控制系统，包括客户端以及无人机，

所述无人机用于获取客户端生成的第一控制指令，并检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，根据所述实时飞行轨迹进行跟随飞行；

所述客户端用于产生第一控制指令以及第二控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式，所述第二控制指令用于指示所述无人机退出跟随飞行模式。

基于上述技术方案，本发明实施例提供了一种无人机跟随飞行的控制方法，通过获取客户端生成的第一控制指令，其中，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式，然后，检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，根据所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。可见，本方案提供的方法能够实现无人机的跟随飞行，提高了无人机的可玩性。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种无人机跟随飞行的控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的又一种无人机跟随飞行的控制方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种无人机跟随飞行的控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种无人机跟随飞行的控制方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种无人机跟随飞行的控制方法的应用流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种无人机跟随飞行的控制方法的应用流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种无人机跟随飞行的控制方法的应用流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种无人机跟随飞行的控制方法的应用流程示意图；

图9为本发明实施例提供的一种无人机跟随飞行的控制装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的又一种无人机跟随飞行的控制装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的又一种无人机跟随飞行的控制装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的又一种无人机跟随飞行的控制装置的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的又一种无人机跟随飞行的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明实施例提供了一种无人机跟随飞行的控制方法，通过获取客户端生成的第一控制指令，其中，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式，然后，检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，根据所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。可见，本方案提供的方法能够实现无人机的跟随飞行，提高了无人机的可玩性。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种无人机跟随飞行的控制方法的流程图，该方法包括步骤：

S100、获取客户端生成的第一控制指令。

其中，客户端为用户侧的用于发送控制指令的设备，如手机、平板电脑、笔记本电脑等。在本方案中，客户端可以具体为安装有应用(APP)的客户端，APP可以为客户端上加载的具有遥控无人机功能的软件。

在本方案中，第一控制指令为指示所述无人机进入跟随飞行模式的控制指令，该控制指令可以通过用户基于上述的客户端进行发送，如手机端APP通过MavLink协议将控制指令发送到无人机的控制装置。其中，MavLink协议是微型航空器连接协议Micro AirVehicle Link的简称，该协议是一种用于小型无人载具的通信协议。

需要说明的是，本方案中无人机需要预先和客户端进行连接，如，在无人机通电开机后，通过无线或者蓝牙等方式，将客户端(如手机)和无人机进行连接，以便后续无人机能接收到客户端的控制指令。

当无人机接收到客户端发送的第一控制指令后，进入到跟随飞行模式。此时，无人机可以开启自身的视觉系统，并飞行到一定的高度后悬停在空中。当然，无人机还可以在飞行到一定的高度后，执行预设的飞行动作后，如飞行了一个空中绕圈动作，再打开视觉系统，然后再进行悬停。这些无人机在进入跟随飞行模式后的飞行动作可以由用户自己设定，也可以为无人机在出厂前进行了设定，本实施例并不对此进行限定。

S200、检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，根据所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。

在本实施例中，检测预设范围内是否包括目标无人机，可以通过无人机自身的视觉系统对当前所处范围内的图像进行采集，进而确定是否包含无人机。也可以通过无人机的感应模块，检测当前范围内，是否有其他无人机的识别信号，进而确定是否包含其他无人机。

具体的，如图2所示，检测预设范围内是否包含目标无人机可以通过如下步骤实现：

S201、通过无人机的视觉系统采集所述预设范围内的场景图像。

此步骤是在无人机进入跟随飞行模式后，对用户设定的范围内或以无人机为圆心，预设半径长度的圆周空间范围内，进行场景进行拍摄，并采集当前的场景图像。

S202、判断所述场景图像中是否包含目标对象，如果所述场景图像中包含目标对象，则确定所述预设范围内包含所述目标无人机；如果所述场景图像中不包含所述目标对象，则确定所述预设范围内不包含所述目标无人机。

本实施例中，目标对象为无人机的图像，即，在获取了无人机当前的场景图像后，本方案可以通过识别该场景图像是否包含无人机的图像，当场景图像中包含无人机的图像，则确定所述预设范围内包含所述目标无人机，此时，锁定预设范围内的无人机为目标无人机，然后获取该目标无人机的飞行轨迹，并按照该飞行轨迹进行飞行，即，此时能实现无人机的跟随飞行。

发明人考虑到无人机跟随飞行的安全性，如图3所示，在所述获取所述目标无人机的实时飞行轨迹后，还包括步骤：

S301、判断所述实时飞行轨迹是否为第一飞行方向，如果是，则按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行；

如果否，获取所述无人机与目标无人机之间的距离，判断所述距离是否大于预设安全距离，如果是，则按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行，如果否，则按照预设的第一飞行轨迹进行飞行，直至所述无人机与所述目标无人机之间的距离大于所述预设安全距离，按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。

具体的，第一飞行方向包括上下飞行和左右飞行，当目标无人机处于第一飞行方向时，本无人机可以直接按照目标无人机的飞行轨迹进行飞行。因为，当目标无人机上下或左右飞行时，本无人机模仿相应的飞行动作也不会导致两个无人机相撞，二者之间的空间距离一直是保持平行的关系，不会有交集。

然而，当目标无人机的飞行轨迹不为第一飞行方向，如为第二飞行方向，该第二飞行方向包括前后飞行，则此时，本无人机需要判断目标无人机与本无人机之间的距离是否为预设的安全距离，当实际距离大于安全距离时，则按照目标无人机的飞行轨迹进行飞行，如果实际距离小于安全距离，则可以按照预先设定的第一飞行轨迹进行飞行，如向后飞，或者向上向下飞，直至本无人机与目标无人机之间的距离大于安全距离后，再按照目标无人机的飞行轨迹进行飞行。

这样的设定方式，是为了保证本无人机的飞行安全，假设目标无人机为向后飞行，那么，本无人机获取到的飞行轨迹也为向后飞机，但通常无人机在获取图像和数据处理的过程中有一定的延时，因此，假设本无人机不检测安全距离，很可能与目标无人机发生碰撞，导致两个无人机均损坏。

除此，在上述实施例的基础上，本实施例还考虑到当预设范围内不包含目标无人机的情况，如图4所示，本实施例提供的一种无人机跟随飞行的控制方法还包括步骤：

S401、如果所述预设范围内不包含所述目标无人机，则按照预设的第二飞行轨迹进行飞行，并执行所述检测预设范围内是否包含目标无人机的步骤。

此步骤是在当前范围内没有检测到无人机后，则控制本无人机按照预设的一个飞行轨迹进行飞行，并同时检测当前的飞行范围内是够包含其他无人机的过程，及重复执行上述的检测无人机的步骤，直至找到无人机，进行跟随飞行，或者是因为无人机电量不足自行降落。

需要说明的是，第一飞行轨迹和第二飞行轨迹可以有用户自行设定，如无人机自主旋转一周，又如本无人机向远离目标无人机的方向飞行等。

优选的，本实施例还令无人机能够获取客户端生成的第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述无人机退出跟随飞行模式。即，保证无人机在飞行过程中，对用户输入的控制指令保持优先响应，这样能够保障无人机在飞行过程中发生碰撞等异常情况的发生。

具体的，结合图5-图8，对本实施例提供的无人机跟随飞行的控制方法的一具体实例进行说明，如下：

1.用户手机设定进入智能跟随飞行模式。

2.手机端APP通过MavLink协议将控制指令发送到无人机飞控。

3.无人机飞控收到控制指令后，进入到智能跟随飞行模式，并根据无人机视觉系统提供的数据，执行不同的智能跟随算法。

3.1无人机进入智能跟随飞行模式后，几秒后起飞进入预定高度，并悬停在设置高度上。

3.2无人机飞控根据视觉系统判断前方是否发现无人机目标，如果发现无人机，则执行智能跟随算法1；如果没有发现无人机，则执行智能跟随算法2；由算法计算出无人机的飞行动作；

3.2.1智能跟随算法1：先判断前方无人机的飞行方向，如果无人机是上下/左右运动飞行，则选择与前方无人机相同的方向(上下/左右)飞行；如果无人机是前后运动飞行，则先判断是否在安全距离范围内，如果是在安全距离范围内，则选择向前方飞行，否则的话，则向后飞行或悬停，保持与前方无人机在一个安全的距离范围外。

3.2.2智能跟随算法2：在没有发现前方有无人机的情况下，无人机自己主动旋转一周，同时通过视觉系统检查是否发现有无人机，如果发现有无人机，则将方向对准发现的无人机，同时执行智能跟随算法1。

如果旋转一周没有发现有无人机，则选择随机向上/向下飞行一段距离，再次检查是否发现无人机，如果发现，则执行智能跟随算法1；如果没有发现，无人机自己旋转一周检查是否发现无人机，如果发现，则执行智能跟随算法1。

如果没有发现无人机，则选择顺次/随机方法向前后左右飞行一段距离，检查是否发现无人机，如果发现，则执行智能跟随算法1；如果没有发现无人机，则又重新开始重复上述算法，直到找到无人机目标，或者用户手动中断算法，或者无人机因电量不够而降落。

3.3根据上述算法结果，由飞控执行此飞行动作，飞行过程中需要判断两个无人机的安全距离范围，如果达到安全距离范围，则停止飞行动作。

3.4完成此动作后，如果收到退出智能跟随飞行模式指令，则退出智能跟随飞行模式；否则继续进行算法计算下一飞行动作。

4.用户手机设定退出智能跟随飞行模式，手机端APP通过MavLink协议将控制指令发送到无人机飞控，飞控收到控制指令后，退出智能跟随飞行模式。

5.无人机根据预先设置回到悬停状态，等待一定时间后，如果没有用户控制信号，则自己降落或返航到起飞点。

需要说明的是，无人机在飞行的过程中，对用户输入保持优先响应，用户可以打断无人机的自动飞行，自行控制无人机的飞行，这样可以优先保障无人机的安全，避免无人机碰撞等异常情况发生。

下面对本发明实施例提供的无人机跟随飞行的控制装置进行介绍，下文描述的无人机跟随飞行的控制装置可与上文描述的无人机跟随飞行的控制方法相互对应参照。

图9为本发明实施例提供的一种无人机跟随飞行的控制装置的结构框图，该装置可以包括：

第一获取模块100，用于获取客户端生成的第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式；

检测模块200，用于检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，根据所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。

优选的，如图10所示，所述检测模块200包括：

采集单元201，用于通过无人机的视觉系统采集所述预设范围内的场景图像；

第一判断单元202，用于判断所述场景图像中是否包含目标对象，如果所述场景图像中包含目标对象，则确定所述预设范围内包含所述目标无人机；如果所述场景图像中不包含所述目标对象，则确定所述预设范围内不包含所述目标无人机。

优选的，如图11所示，所述检测模块200包括：

第一获取单元203，用于获取所述目标无人机的实时飞行轨迹；

第二判断单元204，用于判断所述实时飞行轨迹是否为第一飞行方向，如果是，则按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行；

如果否，获取所述无人机与目标无人机之间的距离，判断所述距离是否大于预设安全距离，如果是，则按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行，如果否，则按照预设的第一飞行轨迹进行飞行，直至所述无人机与所述目标无人机之间的距离大于所述预设安全距离，按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。

优选的，如图12所示，所述检测模块200还包括：

第一执行单元205，用于当所述预设范围内不包含所述目标无人机时，按照预设的第二飞行轨迹进行飞行，并执行所述检测预设范围内是否包含目标无人机的步骤。

优选的，如图13所示，还包括：

第二获取模块300，用于获取客户端生成的第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述无人机退出跟随飞行模式。

除此，本方案实施例还提供了一种无人机跟随飞行的控制系统，包括客户端以及无人机，

所述无人机用于获取客户端生成的第一控制指令，并检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，根据所述实时飞行轨迹进行跟随飞行；

所述客户端用于产生第一控制指令以及第二控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式，所述第二控制指令用于指示所述无人机退出跟随飞行模式。

综上所述，本发明提供了一种无人机跟随飞行的控制方法、装置及系统，该方法通过获取客户端生成的第一控制指令，其中，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式，然后，检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，根据所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。可见，本方案提供的方法能够实现无人机的跟随飞行，提高了无人机的可玩性。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种无人机跟随飞行的控制方法，其特征在于，包括：

获取客户端生成的第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式；

检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。

2.根据权利要求1所述的无人机跟随飞行的控制方法，其特征在于，所述检测预设范围内是否包含目标无人机，包括：

通过无人机的视觉系统采集所述预设范围内的场景图像；

判断所述场景图像中是否包含目标对象，如果所述场景图像中包含目标对象，则确定所述预设范围内包含所述目标无人机；如果所述场景图像中不包含所述目标对象，则确定所述预设范围内不包含所述目标无人机。

3.根据权利要求1所述的无人机跟随飞行的控制方法，其特征在于，所述获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行，包括：

获取所述目标无人机的实时飞行轨迹；

判断所述实时飞行轨迹是否为第一飞行方向，如果是，则按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行；

如果否，获取所述无人机与目标无人机之间的距离，判断所述距离是否大于预设安全距离，如果是，则按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行，如果否，则按照预设的第一飞行轨迹进行飞行，直至所述无人机与所述目标无人机之间的距离大于所述预设安全距离，按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。

4.根据权利要求1所述的无人机跟随飞行的控制方法，其特征在于，还包括：

如果所述预设范围内不包含所述目标无人机，则按照预设的第二飞行轨迹进行飞行，并执行所述检测预设范围内是否包含目标无人机的步骤。

5.根据权利要求1所述的无人机跟随飞行的控制方法，其特征在于，还包括：

获取客户端生成的第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述无人机退出跟随飞行模式。

6.一种无人机跟随飞行的控制装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取客户端生成的第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式；

检测模块，用于检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。

7.根据权利要求6所述的无人机跟随飞行的控制装置，其特征在于，所述检测模块包括：

采集单元，用于通过无人机的视觉系统采集所述预设范围内的场景图像；

第一判断单元，用于判断所述场景图像中是否包含目标对象，如果所述场景图像中包含目标对象，则确定所述预设范围内包含所述目标无人机；如果所述场景图像中不包含所述目标对象，则确定所述预设范围内不包含所述目标无人机。

8.根据权利要求6所述的无人机跟随飞行的控制装置，其特征在于，所述检测模块包括：

第一获取单元，用于获取所述目标无人机的实时飞行轨迹；

第二判断单元，用于判断所述实时飞行轨迹是否为第一飞行方向，如果是，则按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行；

如果否，获取所述无人机与目标无人机之间的距离，判断所述距离是否大于预设安全距离，如果是，则按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行，如果否，则按照预设的第一飞行轨迹进行飞行，直至所述无人机与所述目标无人机之间的距离大于所述预设安全距离，按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行。

9.根据权利要求6所述的无人机跟随飞行的控制装置，其特征在于，所述检测模块还包括：

第一执行单元，用于当所述预设范围内不包含所述目标无人机时，按照预设的第二飞行轨迹进行飞行，并执行所述检测预设范围内是否包含目标无人机的步骤。

10.根据权利要求6所述的无人机跟随飞行的控制装置，其特征在于，还包括：

第二获取模块，用于获取客户端生成的第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述无人机退出跟随飞行模式。

11.一种无人机跟随飞行的控制系统，其特征在于，包括客户端以及无人机，

所述无人机用于获取客户端生成的第一控制指令，并检测预设范围内是否包含目标无人机，如果包含，获取所述目标无人机的实时飞行轨迹，按照所述实时飞行轨迹进行跟随飞行；

所述客户端用于产生第一控制指令以及第二控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机进入跟随飞行模式，所述第二控制指令用于指示所述无人机退出跟随飞行模式。