CN106989719A - 一种物流无人机高度的确定方法、装置及无人机 - Google Patents

一种物流无人机高度的确定方法、装置及无人机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种物流无人机高度的确定方法、装置及无人机，涉及无人机技术领域，其中的方法包括：获取气压测高装置检测的第一飞行高度；获取超声波测高装置检测的第二飞行高度；基于第二飞行高度确定采用超声波测高装置检测飞行高度的置信度；根据置信度、第一飞行高度和第二飞行高度确定无人机的飞行高度。本发明的确定方法、装置及无人机，将置信度值与气压测高装置和超声波测高装置检测的飞行高度进行融合计算，产生平滑且精确的融合高度值，充分利用了超声波测高和气压计测高的优点，可以解决现有的融合计算中的飞行高度检测值不连续的问题，避免飞行高度检测值突变的现象，提高飞行高度测量的准确性并提高了无人机控制的稳定性。

Description

一种物流无人机高度的确定方法、装置及无人机
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种物流无人机高度的确定方法、装置及无人机。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。获取即时、准确的高度信息是对无人机位置进行控制的关键。大部分无人机的高度读数采用气压测高仪得出，气压测高仪通过测量气压来确定海拔高度。气压计测量的是海拔高度，但是由于器件本身和大气压力的不均匀，精度不高，对空气流动敏感且存在测量值缓慢漂移的现象。无人机目前以大量应用于物流领域，对于物流无人机存在两种配送方式，一种是飞机落地由快递员取走快递，第二种飞机飞到低空1m处，悬停抛货。考虑到安全性，对于非易碎品，大都采用低空抛货方式。但是在运营中发现，物流无人机的起飞点和抛货点存在不确定的海拔差，在成都、西安等地尤为明显，单纯使用气压计获取物流无人机的高度已经达不到对物流无人机进行低空定高的需求，容易出现对货运无人机的定高失误，造成悬停抛货时配送货物损坏等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种物流无人机高度的确定方法、装置及无人机。
根据本发明的一个方面，提供一种物流无人机高度的确定方法，包括：获取气压测高装置检测的第一高度；获取超声波测高装置检测的第二高度；当判断所述第二高度大于声纳检测高度阈值时，则采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度，当判断所述第二高度小于所述声纳检测高度阈值时，则采用所述第二高度确定所述物流无人机的高度。
可选地，所述气压测高装置包括：GPS单元和气压高度计；分别获取所述GPS单元测量的第一高度测量值和所述气压高度计测量的第二高度测量值，融合所述第一高度测量值和所述第二高度测量值得到所述第一高度。
可选地，所述融合所述第一高度测量值和所述第二高度测量值得到所述第一高度包括：确定所述第一高度h1＝k1hb+k2hg；其中，hg为所述第一高度测量值，hb为所述第二高度测量值，k1、k2为融合系数，k2+k1＝1。
可选地，当确定GPS单元失效时，则设定k1＝1，k2＝0；当确定所述第二高度测量值在预设的时间区间范围内的变化超过测量值变化阈值时，则设定k1＝0，k2＝1。
可选地，在所述物流无人机起飞时，获取气压测高装置检测的第一高度作为参考高度；在采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度时，将所述第一高度减去所述参考高度的值确定为所述物流无人机的高度值。
可选地，当所述物流无人机开始下降、并且确定所述第二高度大于所述声纳检测高度阈值时，采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度；当物流无人机处于下降状态、并且确定所述第二高度小于所述声纳检测高度阈值时，采用所述第二高度确定所述物流无人机的高度；当基于所述第二高度确定所述物流无人机距离地面的相对距离达到悬停高度阈值时，则发送用于控制所述物流无人机悬停的信号。
可选地，当物流无人机开始下降时，所述物流无人机以第一下降速度下降，当所述第二高度小于所述声纳检测高度阈值时，所述物流无人机以第二下降速度下降；其中，所述第一下降速度大于所述第二下降速度。
可选地，所述声纳检测高度阈值为6.5－7.6米。
根据本发明的另一方面，提供一种物流无人机高度的确定装置，包括：第一检测值采集模块，用于获取气压测高装置检测的第一高度；第二检测值采集模块，用于获取超声波测高装置检测的第二高度；高度确定模块，用于当判断所述第二高度大于声纳检测高度阈值时，则采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度，当判断所述第二高度小于所述声纳检测高度阈值时，则采用所述第二高度确定所述物流无人机的高度。
可选地，所述气压测高装置包括：GPS单元和气压高度计；所述第一检测值采集模块，还用于分别获取所述GPS单元测量的第一高度测量值和所述气压高度计测量的第二高度测量值，融合所述第一高度测量值和所述第二高度测量值得到所述第一高度。
可选地，所述第一检测值采集模块，还用于确定所述第一高度h1＝k1hb+k2hg；其中，hg为所述第一高度测量值，hb为所述第二高度测量值，k1、k2为融合系数，k2+k1＝1。
可选地，所述第一检测值采集模块，还用于当确定GPS单元失效时，则设定k1＝1，k2＝0；当确定所述第二高度测量值在预设的时间区间范围内的变化超过测量值变化阈值时，则设定k1＝0，k2＝1。
可选地，所述高度确定模块，还用于在所述物流无人机起飞时，获取气压测高装置检测的第一高度作为参考高度；在采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度时，将所述第一高度减去所述参考高度的值确定为所述物流无人机的高度值。
可选地，所述高度确定模块，还用于当所述物流无人机开始下降、并且确定所述第二高度大于所述声纳检测高度阈值时，采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度；当物流无人机处于下降状态、并且确定所述第二高度小于所述声纳检测高度阈值时，采用所述第二高度确定所述物流无人机的高度；当基于所述第二高度确定所述物流无人机距离地面的相对距离达到悬停高度阈值时，则发送用于控制所述物流无人机悬停的信号。
可选地，所述声纳检测高度阈值为6.5－7.6米。
本发明提供一种无人机，包括如上的物流无人机高度的确定装置。
根据本发明的又一方面，提供一种物流无人机高度的确定装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的物流无人机高度的确定方法。
根据本发明的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如上所述的物流无人机高度的确定方法。
本发明的物流无人机高度的确定方法、装置及无人机，将超声波测高装置检测的高度与气压测高装置检测的高度进行融合计算，充分利用了超声波测高和气压计测高的优点，提高飞行高度测量的准确性并提高了无人机控制的稳定性，解决了在不同海拔位置计算物流无人机与地面的相对距离不准确的问题。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明的物流无人机高度的确定方法的一个实施例的流程示意图；
图2为根据本发明的物流无人机高度的确定方法的一个实施例中的对气压测高装置检测的高度值进行融合的示意图；
图3为根据本发明的物流无人机高度的确定装置的一个实施例的模块示意图；
图4为根据本发明的物流无人机高度的确定装置的另一个实施例的模块示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。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。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。
下文中的“第一”、“第二”等仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。
图1为根据本发明的物流无人机高度的确定方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示：
步骤101，获取气压测高装置检测的第一高度。
步骤102，获取超声波测高装置检测的第二高度。
步骤103，当判断第二高度大于声纳检测高度阈值时，则采用第一高度确定物流无人机的高度，当判断第二高度小于声纳检测高度阈值时，则采用第二高度确定物流无人机的高度。
超声波测高装置精度很高，测量的是相对于地面(或者是其它表面)的高度。超声波测高装置包括：超声波测高仪，超声波测高仪测量量程往往在10米以内，例如，超声波测高装置的声纳检测高度阈值为6.5－7.6米。超声波测高装置可以计算发射和返回超声波时间差确定与地面的相对位置。
获取气压测高装置和超声波测高装置检测的高度，判断超声波测高装置检测的高度是否超过超声波测高装置检测的有效高度，例如7.6米，如果是，则采用气压测高装置检测的高度确定无人机的高度，如果否，则采用超声波测高装置检测的高度确定无人机的飞行高度。
在一个实施例中，气压测高装置包括：GPS单元和气压高度计。分别获取GPS单元测量的第一高度测量值和气压高度计测量的第二高度测量值，融合第一高度测量值和第二高度测量值得到第一高度。
如图2所示，可以将GPS单元检测的第二高度测量值和气压高度计得到的第二高度测量值进行高度融合计算，得到物流无人机飞行过程中的第一高度。高度融合计算可以采用多种算法，包括线性或非线性算法等。例如，确定第一高度
h1＝k1hb+k2hg (1－1)；
其中，hg为第一高度测量值，hb为第二高度测量值，k1、k2为融合系数，k2+k1＝1。例如，在气压高度计和GPS单元能够获取测量值、并确定为正常的情况下，设定k1＝0.4，k2＝0.6，当确定GPS单元失效时，则设定k1＝1，k2＝0。当确定第二高度测量值在预设的时间区间范围内的变化超过测量值变化阈值时，则设定k1＝0，k2＝1。
气压高度计测量的范围大，但易受天气变化和阵风影响而造成高度测量不准。例如，判断气压高度计测量准确性的规则包括：当确定气压高度计检测的第二高度测量值在预设的时间区间范围内(例如2、3秒等)的变化超过预设的测量值变化阈值(30、40米等)时，则确定气压高度计测量不准确。
GPS单元的高度测量范围大，但易受周围建筑物和树丛的遮挡而失效，当物理无人机在建筑物和树丛中起飞时，会因GPS单元失效而无法获取物流无人机的高度，或者，由于GPS系统的原因，搜索的卫星数少于4个等，也认为GPS单元失效。
通过融合气压高度计和GPS单元的高度测量值，使气压高度计不受周围环境限制和GPS单元不受阵风影响的优点得到互补，提高了高度测量的准确性和物流无人机的安全性。
由于器件本身和大气压力的不均匀，精度不高，气压测高装置对空气流动敏感且存在测量值缓慢漂移的现象。在物流无人机起飞时，获取气压测高装置检测的第一高度作为参考高度，在采用第一高度确定物流无人机的高度时，将第一高度减去参考高度的值确定为物流无人机的高度值，即得到物流无人机相对起飞位置点的高度。
当物流无人机开始下降、并且确定第二高度大于声纳检测高度阈值时，采用第一高度确定物流无人机的高度。当物流无人机处于下降状态、并且确定第二高度小于声纳检测高度阈值时，采用第二高度确定物流无人机的高度。当基于第二高度确定物流无人机距离地面的相对距离达到悬停高度阈值时，则发送用于控制物流无人机悬停的信号。当物流无人机开始下降时，物流无人机以第一下降速度下降，当第二高度小于声纳检测高度阈值时，物流无人机以第二下降速度下降。其中，第一下降速度大于第二下降速度。第一下降速度、第二下降速度、悬停高度阈值等可以根据具体的设计需求进行设置。
例如，声纳检测高度阈值取7.6米。在起飞点校正气压高度计的漂移误差，在飞行中，判断超声波测高装置检测的第二高度大于7.6米，则采用气压测高装置检测的第一高度确定物流无人机的高度。物流无人机飞抵抛货点，物流无人机以1M/S开始下降，确定超声波测高装置检测的第二高度大于7.6，仍采用气压测高装置检测的第一高度确定物流无人机的高度。
当确定超声波测高装置检测的第二高度小于7.6时，采用超声波测高装置检测的第二高度确定物流无人机的高度，物流无人机以0.5m/s下降。当基于超声波测高装置检测的第二高度确定物流无人机距离地面的相对距离达到悬停高度阈值(1米)时，即物流无人机与地面的相对高度达到1米，则发送用于控制物流无人机悬停的信号，通知控制系统，在此位置进行悬停抛货。
上述实施例提供的物流无人机高度的确定方法，将超声波测高装置检测的高度与气压测高装置检测的高度进行融合计算，充分利用了超声波测高和气压计测高的优点，解决了在不同海拔位置计算物流无人机与地面的相对距离不准确的问题，能够保证物流无人机进行悬停抛货的悬停高度的准确性以及安全性。
在一个实施例中，如图3所示，本发明提供一种物流无人机高度的确定装置30，包括：第一检测值采集模块31、第二检测值采集模块32和高度确定模块33。
第一检测值采集模块31获取气压测高装置检测的第一高度。第二检测值采集模块32获取超声波测高装置检测的第二高度。当判断第二高度大于声纳检测高度阈值时，则高度确定模块33采用第一高度确定物流无人机的高度，当判断第二高度小于声纳检测高度阈值时，则高度确定模块33采用第二高度确定物流无人机的高度。
气压测高装置包括：GPS单元和气压高度计。第一检测值采集模块31分别获取GPS单元测量的第一高度测量值和气压高度计测量的第二高度测量值，融合第一高度测量值和第二高度测量值得到第一高度。
第一检测值采集模块31确定第一高度h1＝k1hb+k2hg。hg为第一高度测量值，hb为第二高度测量值，k1、k2为融合系数，k2+k1＝1。当确定GPS单元失效时，则第一检测值采集模块31设定k1＝1，k2＝0。当确定第二高度测量值在预设的时间区间范围内的变化超过测量值变化阈值时，则第一检测值采集模块31设定k1＝0，k2＝1。
高度确定模块33在物流无人机起飞时，获取气压测高装置检测的第一高度作为参考高度。在采用第一高度确定物流无人机的高度时，高度确定模块33将第一高度减去参考高度的值确定为物流无人机的高度值。
当物流无人机开始下降、并且确定第二高度大于声纳检测高度阈值时，高度确定模块33采用第一高度确定物流无人机的高度。当物流无人机处于下降状态、并且确定第二高度小于声纳检测高度阈值时，高度确定模块33采用第二高度确定物流无人机的高度。当基于第二高度确定物流无人机距离地面的相对距离达到悬停高度阈值时，则高度确定模块33发送用于控制物流无人机悬停的信号。
在一个实施例中，本发明提供一种无人机，包括如上任意实施例中的物流无人机高度的确定装置。
图4为根据本发明的物流无人机高度的确定装置的另一个实施例的模块示意图。如图4所示，该装置可包括存储器41、处理器42、通信接口43以及总线44。存储器41用于存储指令，处理器42耦合到存储器41，处理器42被配置为基于存储器41存储的指令执行实现上述的物流无人机高度的确定方法。
存储器41可以为高速RAM存储器、非易失性存储器(non-volatile memory)等，存储器41也可以是存储器阵列。存储器41还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器42可以为中央处理器CPU，或专用集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明的物流无人机高度的确定方法的一个或多个集成电路。
在一个实施例中，本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上任一个实施例中的物流无人机高度的确定方法。
上述实施例提供的物流无人机高度的确定方法、装置及无人机，将超声波测高装置检测的高度与气压测高装置检测的高度进行融合计算，充分利用了超声波测高和气压计测高的优点，提高飞行高度测量的准确性并提高了无人机控制的稳定性，解决了在不同海拔位置计算物流无人机与地面的相对距离不准确的问题，能够保证物流无人机进行悬停抛货的悬停高度的准确性以及安全性。
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (18)

1.一种物流无人机高度的确定方法，其特征在于，包括：
获取气压测高装置检测的第一高度；
获取超声波测高装置检测的第二高度；
当判断所述第二高度大于声纳检测高度阈值时，则采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度，当判断所述第二高度小于所述声纳检测高度阈值时，则采用所述第二高度确定所述物流无人机的高度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气压测高装置包括：GPS单元和气压高度计；
分别获取所述GPS单元测量的第一高度测量值和所述气压高度计测量的第二高度测量值，融合所述第一高度测量值和所述第二高度测量值得到所述第一高度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述融合所述第一高度测量值和所述第二高度测量值得到所述第一高度包括：
确定所述第一高度h1＝k1hb+k2hg；
其中，hg为所述第一高度测量值，hb为所述第二高度测量值，k1、k2为融合系数，k2+k1＝1。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
当确定GPS单元失效时，则设定k1＝1，k2＝0；
当确定所述第二高度测量值在预设的时间区间范围内的变化超过测量值变化阈值时，则设定k1＝0，k2＝1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述物流无人机起飞时，获取气压测高装置检测的第一高度作为参考高度；
在采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度时，将所述第一高度减去所述参考高度的值确定为所述物流无人机的高度值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述物流无人机开始下降、并且确定所述第二高度大于所述声纳检测高度阈值时，采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度；
当物流无人机处于下降状态、并且确定所述第二高度小于所述声纳检测高度阈值时，采用所述第二高度确定所述物流无人机的高度；
当基于所述第二高度确定所述物流无人机距离地面的相对距离达到悬停高度阈值时，则发送用于控制所述物流无人机悬停的信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
当物流无人机开始下降时，所述物流无人机以第一下降速度下降，当所述第二高度小于所述声纳检测高度阈值时，所述物流无人机以第二下降速度下降；其中，所述第一下降速度大于所述第二下降速度。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述声纳检测高度阈值为6.5－7.6米。
9.一种物流无人机高度的确定装置，其特征在于，包括：
第一检测值采集模块，用于获取气压测高装置检测的第一高度；
第二检测值采集模块，用于获取超声波测高装置检测的第二高度；
高度确定模块，用于当判断所述第二高度大于声纳检测高度阈值时，则采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度，当判断所述第二高度小于所述声纳检测高度阈值时，则采用所述第二高度确定所述物流无人机的高度。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述气压测高装置包括：GPS单元和气压高度计；
所述第一检测值采集模块，还用于分别获取所述GPS单元测量的第一高度测量值和所述气压高度计测量的第二高度测量值，融合所述第一高度测量值和所述第二高度测量值得到所述第一高度。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，
所述第一检测值采集模块，还用于确定所述第一高度h1＝k1hb+k2hg；
其中，hg为所述第一高度测量值，hb为所述第二高度测量值，k1、k2为融合系数，k2+k1＝1。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，
所述第一检测值采集模块，还用于当确定GPS单元失效时，则设定k1＝1，k2＝0；当确定所述第二高度测量值在预设的时间区间范围内的变化超过测量值变化阈值时，则设定k1＝0，k2＝1。
13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
所述高度确定模块，还用于在所述物流无人机起飞时，获取气压测高装置检测的第一高度作为参考高度；在采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度时，将所述第一高度减去所述参考高度的值确定为所述物流无人机的高度值。
14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
所述高度确定模块，还用于当所述物流无人机开始下降、并且确定所述第二高度大于所述声纳检测高度阈值时，采用所述第一高度确定所述物流无人机的高度；当物流无人机处于下降状态、并且确定所述第二高度小于所述声纳检测高度阈值时，采用所述第二高度确定所述物流无人机的高度；当基于所述第二高度确定所述物流无人机距离地面的相对距离达到悬停高度阈值时，则发送用于控制所述物流无人机悬停的信号。
15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述声纳检测高度阈值为6.5－7.6米。
16.一种无人机，其特征在于，包括：
如权利要求9至15中任一项所述的物流无人机高度的确定装置。
17.一种物流无人机高度的确定装置，其特征在于，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1至8中任一项所述的物流无人机高度的确定方法。
18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的物流无人机高度的确定方法。
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