发明内容
有鉴于此,本发明提供一种方法简单、效率高的无人机飞行方向修正方法。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种无人机飞行方向修正方法,无人机的航线包括多个直飞线路段,所述方法包括:
在一个直飞线路段中,每间隔预定时间T获取一次无人机的位置;
根据前次获取的无人机位置、本次获取的无人机位置以及本次无人机位置所处直飞线路段的终止点位置对无人机飞行方向进行修正。
优选的,所述方法包括:
建立与高度方向垂直的平面直角坐标系Ⅰ,得到前次获取的无人机位置在所述平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xi-1,yi-1)、本次获取的无人机位置在所述平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xi,yi)以及本次无人机位置所处直飞线路段的终止点在所述平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xb,yb);
根据前次位置坐标(xi-1,yi-1)、本次位置坐标(xi,yi)以及终止点位置坐标(xb,yb)对无人机飞行方向进行修正。
优选的,将当前位置坐标(xi,yi)与前次位置坐标(xi-1,yi-1)的连线定义为L1,当前位置坐标(xi,yi)与终止点位置坐标(xb,yb)的连线定义为L2;
所述根据前次位置坐标(xi-1,yi-1)、本次位置坐标(xi,yi)以及终止点位置坐标(xb,yb)对无人机飞行方向进行修正包括:
获得L1与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角αi,以及,L2与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角βi;
将无人机的飞行方向向终止点位置偏转角度︱αi-βi︱。
优选的,将前次位置坐标(xi-1,yi-1)与终止点位置坐标(xb,yb)的连线定义为L3;
所述将无人机飞行方向向终止点位置偏转角度︱αi-βi︱包括:
当L1斜率为正时,若L3的斜率小于L1的斜率,则无人机的飞行方向顺时针偏转,若L3的斜率大于L1的斜率,则无人机的飞行方向逆时针偏转;
当L1斜率为负时,若L3的斜率大于L1的斜率,则无人机的飞行方向顺时针偏转,若L3的斜率小于L1的斜率,则无人机的飞行方向逆时针偏转。
优选的,在无人机进行飞行方向的偏转之前,判断︱αi-βi︱是否大于等于预设值θ,若是,则将无人机的飞行方向向终止点位置方向偏转角度︱αi-βi︱,否则不进行偏转。
优选的,在一个直飞线路段中,当距离终止点第一预定距离时,所述预定时间T减小;和/或,
当距离整个无人机航线的终止点第二预定距离时,所述预定时间T减小。
优选的,当检测到障碍物时,无人机改变飞行方向,当检测到绕过障碍物后,采用所述修正方法对无人机飞行方向进行修正。
本发明还提供了采用上述修正方法的无人机控制方法,提高无人机飞行航线的准确性以及飞行可靠性。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
无人机控制方法,所述方法包括:
根据目标位置坐标与当前坐标制定无人机的航线;
按制定的航线飞行并按如上所述的修正方法对无人机的飞行方向进行修正。
优选的,所述指定的航线包括多个直飞线路段,所述按制定的航线飞行包括:
建立与高度方向垂直的平面直角坐标系Ⅰ,获得所述航线的第一个直飞线路段的起始点在所述平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xa1,ya1)以及终止点在所述平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xb1,yb1);
根据起始点位置坐标(xa1,ya1)和终止点位置坐标(xb1,yb1)获得无人机的初始飞行方向,并按获得的初始飞行方向飞行。
优选的,所述按制定的航线飞行还包括:
当无人机到达相邻直飞线路段的交接点时,将前一直飞线路段的起始点在所述平面直角坐标系Ⅰ中的坐标与终止点在所述平面直角坐标系Ⅰ中的坐标的连线定义为Li,后一直飞线路段的起始点在所述平面直角坐标系Ⅰ中的坐标与终止点在所述平面直角坐标系Ⅰ中的坐标的连线定义为Li+1,获得Li与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角δi,以及,Li+1与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角δi+1,将无人机的飞行方向向后一直飞线路段的终止点位置偏转角度δi+δi+1,进入后一直飞线路段。
优选的,所述方法还包括:
接收第一遥控器指令起飞;
到达目标位置,接收第二遥控器指令降落。
本发明还提供了一种能够方便快捷的进行飞行方向修正的无人机。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
无人机,包括:
定位装置,用于每间隔预定时间T获取一次无人机的位置;
处理装置,存储有无人机的航线信息,航线包括多个直飞线路段,所述处理装置用于根据前次获取的无人机位置、本次获取的无人机位置以及本次无人机位置所处直飞线路段的终止点位置对无人机飞行方向进行修正。
本发明的有益效果是:
本发明提供的无人机飞行方向修正方法根据前次获取的无人机位置、本次获取的无人机位置以及本次无人机位置所处直飞线路段的终止点位置来判断当前位置的偏移情况并对无人机的飞行方向进行调整,自身即可实现飞行方向的修正且采用双端控制方法简单、调整效率、准确度高。
本发明提供的无人机控制方法采用上述的修正方法对飞行方向进行修正,飞行的可靠性高且飞行航线准确。
本发明提供的无人机控制方法在起飞端和降落端采用遥控器控制,中间采用自动导航飞行,可靠性高且飞行航线准确。
本发明提供的无人机能够自动对其当前位置进行定位并根据前次获取的无人机位置、本次获取的无人机位置以及本次无人机位置所处直飞线路段的终止点位置对无人机飞行方向进行修正,自身即可实现飞行方向的修正且方法简单、调整效率和准确度高。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述,但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质,公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
本发明提供了一种无人机飞行方向修正方法,无人机的航线包括多个直飞线路段,该修正方法包括,在一个直飞线路段中,每间隔预定时间T获取一次无人机的位置,并根据前次获取的无人机位置、本次获取的无人机位置以及本次无人机位置所处直飞线路段的终止点位置对无人机飞行方向进行修正。根据前次获取的无人机位置、本次获取的无人机位置以及本次无人机位置所处直飞线路段的终止点位置对无人机飞行方向进行修正,自身即可实现飞行方向的修正且采用双端控制方法简单、调整效率、准确度高。
下面参照图1说明本发明的无人机飞行方向修正方法的实施例。
无人机的飞行航线由多个直飞线路段组成,当无人机飞行到两直飞线路段的交接点时,改变其飞行方向,从而进入下一个直飞线路段。当无人机处于某一直飞线路段时,会由于环境等因素的影响飞行方向出现偏差,因此需要对其飞行方向进行修正。
如图1所示,本发明具体实施例提供的无人机飞行方向修正方法包括如下步骤:
建立与高度方向垂直的平面直角坐标系Ⅰ,得到前次获取的无人机位置在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xi-1,yi-1)、本次获取的无人机位置在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xi,yi)以及本次无人机位置所处直飞线路段的终止点在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xb,yb);
根据前次位置坐标(xi-1,yi-1)、本次位置坐标(xi,yi)以及终止点位置坐标(xb,yb)对无人机飞行方向进行修正。
为方便描述,将当前位置坐标(xi,yi)与前次位置坐标(xi-1,yi-1)的连线定义为L1,当前位置坐标(xi,yi)与终止点位置坐标(xb,yb)的连线定义为L2,前次位置坐标(xi-1,yi-1)与终止点位置坐标(xb,yb)的连线定义为L3。
在一个优选实施例中,根据前次位置坐标(xi-1,yi-1)、本次位置坐标(xi,yi)以及终止点位置坐标(xb,yb)对无人机飞行方向进行修正包括:
获得L1与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角αi,以及,L2与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角βi;
将无人机的飞行方向向终止点位置偏转角度︱αi-βi︱,使得无人机向终止点位置飞行。
其中,无人机的飞行方向向终止点位置偏转的具体方法为:
当L1斜率为正时,若L3的斜率小于L1的斜率,则无人机的飞行方向顺时针偏转,若L3的斜率大于L1的斜率,则无人机的飞行方向逆时针偏转。
当L1斜率为负时,若L3的斜率大于L1的斜率,则无人机的飞行方向顺时针偏转,若L3的斜率小于L1的斜率,则无人机的飞行方向逆时针偏转。
可以理解的是,在一个直飞线路段中,第一次获得的无人机位置为直飞线路段起始点的位置,其在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标为(xa,ya)。
下面结合具体实施例描述该修正方法。如图2所示,平面直角坐标系Ⅰ中示出直飞线路段的起始点A(xa,ya)和终止点B(xb,yb),根据两点坐标可求得L3的线性函数:
y=mab×x+nab
其中mab、nab为常数,L3的斜率为mab,进而可知其与平面直角坐标系Ⅰ的横轴夹角,例如为45°,确定无人机的飞行方向。
无人机每间隔一预定时间T获取一次当前位置,当因外力(例如风)等因素飞行方向存在偏差,飞行到了第一中间点C(x1,y1),计算前次无人机位置即起始点A与第一中间点C连线与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角,例如为60°,计算终止点B与第一中间点C连线与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角,例如为40°,即可得出当前无人机的飞行方向与终止点有20°的偏差,并且L1斜率为正,L3的斜率小于L1的斜率,因此将无人机顺时针偏转20°,完成本次修正。
如图3所示,无人机再次获取当前位置为第二中间点D(x2,y2),计算前次无人机位置即第一中间点C与第二中间点D连线与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角,例如为30°,计算终止点B与第二中间点D连线与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角,例如为45°,即可得出当前无人机的飞行方向与终止点有15°的偏差,并且L1斜率为正,L3的斜率大于L1的斜率,因此将无人机逆时针偏转15°,完成本次修正。
在一个优选实施例中,为在保证飞行方向的前提下尽可能减少调整方向的次数,可设置一预设值θ,在无人机进行飞行方向的偏转之前,判断︱αi-βi︱是否大于等于预设值θ,若是,则将无人机的飞行方向向终止点位置方向偏转角度︱αi-βi︱,否则不进行偏转,达到降低能耗,提高无人机的续航能力的效果。
在一个直飞线路段中,无人机每间隔预定时间T获得一次当前位置在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标,判断无人机的飞行方向是否需要修正,如此,保证无人机在直飞线路段中的飞行方向,预定时间T的大小不限,可根据天气情况、环境等因素进行设定。
在一个优选实施例中,一个直飞线路段中,当距离终止点第一预定距离时,将预定时间T减小,即,当快要到达该直飞线路段的终止点时,适当的缩小检测的间隔,将预定时间T减小,增加方向检测和调整的次数,保证无人机能够准确的到达终止点,防止无人机出现飞过的情况。
同样类似的,在整个飞行航线中,当距离整个无人机航线的终止点第二预定距离时,将预定时间T减小,保证无人机准确到达目的地。
在一个优选实施例中,无人机在飞行过程中可能会遇到障碍物,因此需要进行避障操作,当绕过障碍物后,可采用本发明提供的修正方法对无人机的飞行方向进行修正。例如,如图4所示,无人机在飞行过程中检测到障碍物时,无人机改变飞行方向,如图5所示,当检测到绕过障碍物后,采用上述的修正方向改变无人机的飞行方向,使得无人机返回正确的航线,其具体修正方法与前述方法类似,在此不再赘述。
进一步的,本发明还提供了一种无人机控制方法,如图6所示,该方法包括:根据目标位置坐标与当前坐标制定无人机的航线;按制定的航线飞行并按上述的修正方法对无人机的飞行方向进行修正。由于采用上述的修正方法对飞行方向进行修正,飞行的可靠性高且飞行航线准确。
按制定的航线飞行具体为:
建立与高度方向垂直的平面直角坐标系Ⅰ,获得航线的第一个直飞线路段的起始点在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xa1,ya1)以及终止点在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xb1,yb1);
根据起始点位置坐标(xa1,ya1)和终止点位置坐标(xb1,yb1)获得无人机的初始飞行方向,并按获得的初始飞行方向飞行。
在后续的飞行过程中,当无人机到达相邻直飞线路段的交接点时,将前一直飞线路段的起始点在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标与终止点在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标的连线定义为Li,后一直飞线路段的起始点(即前一直飞路段的终止点)在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标与终止点在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标的连线定义为Li+1,获得Li与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角δi,以及,Li+1与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角δi+1,将无人机的飞行方向向后一直飞线路段的终止点位置偏转角度δi+δi+1,进入后一直飞线路段。采用了与修正方法类似的过程,亦能够达到提高飞行方向精确性,且计算方法简单,调节效率高的效果。
进一步的,该控制方法还包括,当无人机接收到第一遥控器的指令后进行起飞动作,当无人机到达目标位置,接收到第二遥控器的指令后进行降落动作。在起飞端和降落端采用遥控器控制,中间采用自动导航飞行,可靠性高且飞行航线准确。
具体的,该控制方法如图所示,包裹发送人员(操作用户A)对第一遥控器输入要控制的无人机编号,启动对应的无人机,通过第一遥控器输入指定无人机飞行目标地址的GPS坐标。遥控无人机进行升空飞行,通过当前GPS和目标GPS制定飞行航线(高动态GPS接收机),用户A启动无人机的自动巡航功能,无人机通过自身获取时时的GPS坐标来指引向目标GPS飞行,当无人机到达指定GPS地点后,遥控用户B就会通过第二遥控器对无人机接管飞行控制权,控制无人机的降落。
进一步的,本发明还提供了一种无人机,其包括:
定位装置,用于每间隔预定时间T获取一次无人机的位置;
处理装置,存储有无人机的航线信息,航线包括多个直飞线路段,处理装置用于根据前次获取的无人机位置、本次获取的无人机位置以及本次无人机位置所处直飞线路段的终止点位置对无人机飞行方向进行修正。
其中,处理装置包括:
第一存储单元,用于存储与高度方向垂直的平面直角坐标系Ⅰ;
第一获取单元,用于获取无人机当前位置所在直飞线路段的终止点在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xb,yb);
第二获取单元,用于获取无人机当前位置在平面直角坐标系Ⅰ中的坐标(xi,yi)。
为方便描述,将当前位置坐标(xi,yi)与前次位置坐标(xi-1,yi-1)的连线定义为L1,当前位置坐标(xi,yi)与终止点位置坐标(xb,yb)的连线定义为L2,将前次位置坐标(xi-1,yi-1)与终止点位置坐标(xb,yb)的连线定义为L3。
进一步的,处理装置还包括:
第一处理单元,用于计算得到L1与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角αi;
第二处理单元,用于计算得到L2与平面直角坐标系Ⅰ横轴的夹角βi;
第三处理单元,用于计算得到偏转角度︱αi-βi︱;
驱动单元,用于驱动无人机的飞行方向向终止点位置偏转角度︱αi-βi︱。
进一步的,处理装置还包括:
第一比较单元,用于比较L3的斜率与L1的斜率大小;
当L1斜率为正时,若L3的斜率小于L1的斜率,驱动单元驱动无人机的飞行方向顺时针偏转,若L3的斜率大于L1的斜率,则驱动无人机的飞行方向逆时针偏转;
当L1斜率为负时,若L3的斜率大于L1的斜率,驱动单元驱动无人机的飞行方向顺时针偏转,若L3的斜率小于L1的斜率,则驱动无人机的飞行方向逆时针偏转。
进一步的,处理装置还包括:
第二比较单元,用于比较︱αi-βi︱与预设值θ;
在无人机进行飞行方向的偏转之前,第二比较单元比较︱αi-βi︱与预设值θ,若︱αi-βi︱大于等于预设值θ,驱动单元驱动无人机进行飞行方向的偏转,若︱αi-βi︱小于预设值θ,驱动单元不进行偏转。
该无人机可替代传统的汽车人工方式进行包裹的配送,即降低了成本,又提高了配送效率。对于某些偏远、特殊环境的包裹配送来说,是即高效、又节省成本的好方法。
此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。
同时,应当理解,示例实施例被提供,以使本公开是全面的,并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白,不需要采用特定细节,示例实施例可以以很多不同的形式被实施,并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中,众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。
当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时,其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层,或者可存在中间元件或层。相比之下,当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时,可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如,“之间”与“直接在之间”,“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的,术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。
虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/或区段,但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序,除非上下文明确指出。因而,下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段,而不背离示例实施例的教导。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域技术人员而言,本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。