CN107783551A - 控制无人机跟随的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提出控制无人机跟随的方法及装置。方法包括：接收无人机跟随指令，根据该跟随指令指示的跟随对象，实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线；将无人机的机头方向调整到所规划的跟随航线方向上。本申请实现了无人机的准确跟随。
Description
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及控制无人机跟随的方法及装置。
背景技术
无人驾驶机器人，如无人机，具有体积小、造价低、机动灵活、使用方便和对环境条件要求较低等诸多优点。从无人驾驶机器人诞生之日起，它就随着科学技术水平的不断提高而不断进步，并已逐步被广泛应用于军用、民用、警用等众多领域，所执行的任务包括：目标侦察、跟踪监视、目标打击、毁伤评估、抢险救灾、人员搜救、地形勘察等。
在无人机的飞行过程中，根据某些需要，要求无人机对地面上的物体进行跟随。
发明内容
本申请实施例提供控制无人机跟随的方法及装置，以实现无人机的准确跟随。
本申请的技术方案是这样实现的：
一种控制无人机跟随的方法，该方法包括：
接收无人机跟随指令，根据该跟随指令指示的跟随对象，实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线；
将无人机的机头方向调整到所规划的跟随航线方向上。
所述实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线包括：
实时获取跟随对象的位置信息，实时获取无人机的位置信息，根据无人机的位置信息中的经、纬度信息和跟随对象的位置信息中的经、纬度信息，在无人机的飞行平面上规划一条从无人机到跟随对象在飞行平面上的映射点的跟随航线，所述飞行平面与地面平行；
或者，在无人机上安装的红外成像仪实时采集的跟随对象的红外图像中，识别出跟随对象，并对跟随对象进行运动跟踪处理，得到跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向；
或者，在无人机的云台相机连续拍摄的多帧实时图像中，识别出跟随对象，通过跟随对象在前后两帧图像中的不同位置判定跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向；
或者，通过无人机的云台相机拍摄跟随对象的航向角，得知跟随对象相对于无人机的方向，该方向即跟随航线方向；
或者，通过在跟随对象上添加移动网络基站并安装SIM卡，通过基站来定位跟随对象，将跟随对象的位置信息通过移动网络传递给无人机，根据跟随对象的位置信息，规划跟随航线。
所述接收无人机跟随指令包括：
无人机接收地面控制终端发来的无人机跟随指令；
所述根据该跟随指令指示的跟随对象，实时获取跟随对象的位置信息，实时获取无人机的位置信息包括：
无人机根据该跟随指令指示的跟随对象，实时获取跟随对象的位置信息，实时获取本无人机的位置信息；
所述根据无人机的位置信息中的经、纬度信息和跟随对象的位置信息中的经、纬度信息，在无人机的飞行平面上规划一条从无人机到跟随对象在飞行平面上的映射点的航线包括：
无人机根据本无人机的位置信息中的经、纬度信息和跟随对象的位置信息中的经、纬度信息，在本无人机的飞行平面上规划一条从本无人机到跟随对象在飞行平面上的映射点的航线；
所述将无人机的机头方向调整到所规划的航线方向上包括：
无人机将本无人机的机头方向调整到所规划的航线方向上。
所述跟随对象的位置信息中包括：跟随对象的运动速度；
所述将无人机的机头方向调整到所规划的航线方向上进一步包括：
将无人机的运动速度调整为与跟随对象的速度一致。
所述跟随对象为地面终端。
一种控制无人机跟随的装置，该装置包括：
跟随航线规划模块，接收无人机跟随指令，根据该跟随指令指示的跟随对象，实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线；
跟随模块，将无人机的机头方向调整到所规划的跟随航线方向上。
所述跟随航线规划模块实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线包括：
实时获取跟随对象的位置信息，实时获取无人机的位置信息，根据无人机的位置信息中的经、纬度信息和跟随对象的位置信息中的经、纬度信息，在无人机的飞行平面上规划一条从无人机到跟随对象在飞行平面上的映射点的航线，所述飞行平面与地面平行；
或者，在无人机上安装的红外成像仪实时采集的跟随对象的红外图像中，识别出跟随对象，并对跟随对象进行运动跟踪处理，得到跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向；
或者，在无人机的云台相机连续拍摄的多帧实时图像中，识别出跟随对象，通过跟随对象在前后两帧图像中的不同位置判定跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向；
或者，通过无人机的云台相机拍摄跟随对象的航向角，得知跟随对象相对于无人机的方向，该方向即跟随航线方向；
或者，通过在跟随对象上添加移动网络基站并安装SIM卡，通过基站来定位跟随对象，将跟随对象的位置信息通过移动网络传递给无人机，根据跟随对象的位置信息，规划跟随航线。
所述位置信息获取模块获取的跟随对象的位置信息中包括：跟随对象的运动速度；
所述跟随模块进一步用于，
将无人机的运动速度调整为与跟随对象的速度一致。
所述装置位于无人机上。
所述跟随对象为地面终端。
可见，本申请实现了无人机的准确跟随。
附图说明
图1为本申请一实施例提供控制无人机跟随的方法流程图；
图2为本申请另一实施例提供的控制无人机跟随的方法流程图；
图3为本申请实施例中规划跟随目标航线的示意图；
图4为本申请实施例提供的控制无人机跟随的装置的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图1为本申请一实施例提供控制无人机跟随的方法流程图，其具体步骤如下：
步骤101：接收无人机跟随指令，根据该跟随指令指示的跟随对象，实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线。
步骤102：将无人机的机头方向调整到所规划的跟随航线方向上。
一种实现中，实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线包括：
实时获取跟随对象的位置信息，实时获取无人机的位置信息；
根据无人机的位置信息中的经、纬度信息和跟随对象的位置信息中的经、纬度信息，在无人机的飞行平面上规划一条从无人机到跟随对象在飞行平面上的映射点的跟随航线，其中，飞行平面与地面平行。
图2为本申请另一实施例提供的控制无人机跟随的方法流程图，其具体步骤如下：
步骤201：第一地面终端检测到用户输入了无人机跟随指令，则向无人机发送跟随指令，该指令携带跟随对象：第二地面终端的标识。
具体地，若第一地面终端的无人机控制界面上具有跟随按键，则用户可通过点击该跟随按键来发出跟随指令。
地面终端如：手机、平板电脑、笔记本电脑、PC等。
步骤202：无人机接收该跟随指令，根据该跟随指令携带的第二地面终端的标识，实时向第二地面终端获取第二地面终端的位置信息。
第二地面终端的位置信息可以是从第二地面终端的GPS模块上获取的GPS位置信息。
步骤203：无人机实时获取自身的位置信息。
无人机的位置信息可以是从无人机的GPS模块上获取的GPS位置信息。
步骤204：无人机根据自身位置信息中的经、纬度和第二地面终端的位置信息中的经、纬度，在与地面平行的飞行平面上规划一条从自身指向第二地面终端在飞行平面上的映射点的航线。
如图3所示，设无人机(图中的A点)的经度、纬度、高度分别为lon1、lat1、het1，第二地面终端(图中的B点)的经度、纬度分别为lon2、lat2，无人机的飞行平面为平面X，平面X为与地面平行且距离地面het2的平面，则将第二地面终端的经度、纬度映射在平面X上，即映射到平面X的B’点上，B’点即为第二地面终端在平面X上的映射点，B与B’之间的连线与地面垂直。则A到B’的连线即为无人机的跟随目标航线，无人机跟随的目标是将机头方向调整到A到B’的方向。
步骤205：无人机将机头方向调整到所规划的航线方向上，沿所规划的航线方向向前水平飞行。
无人机在跟随过程中，飞行高度始终保持不变。
在实际应用中，无人机向第二地面终端获取的位置信息中可进一步包括第二地面终端的运动速度，该运动速度可由第二地面终端上的GPS模块测量得到，则无人机在跟随时，将自身的运动速度调整为与第二地面终端的速度一致。
图2所示实施例给出的是卫星(GPS)跟随的情况，在实际应用中，在规划从无人机到跟随对象的跟随航线时，也可通过如下方式：
方式一、红外跟随
在无人机上安装红外成像仪，红外成像仪实时采集跟随对象的红外图像，在连续拍摄的多帧红外图像中，识别出跟随对象，并对跟随对象进行运动跟踪处理，得到跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向，将机头方向调整到跟随对象的运动方向上。
使用红外成像仪的好处是在天黑或者收不到地面控制终端的位置信息的情况下也能实现跟随。
方式二、图像跟随
无人机的云台相机实时拍摄跟随对象的图像，在连续拍摄的多帧图像中，识别出跟随对象，通过跟随对象在前后两帧图像中的不同位置判定跟随对象的运动方向，该方向即为跟随航线方向。另外，通过计算每个像素点所代表的实际距离值确定无人机与跟随对象的实际距离。
或者，通过云台相机拍摄跟随对象的航向角，得知跟随对象相对于无人机的方向，该方向即为跟随航线方向。另外，可以通过云台相机拍摄跟随对象的俯仰角度，计算出无人机与跟随对象的距离。
方式三、移动网络跟随
在实际应用中，当没有卫星信号时，通过移动网络对跟随对象进行定位。具体地，在跟随对象上都添加移动网络基站并安装SIM卡，这样就可以通过基站来定位跟随对象，跟随对象可以通过移动网络将自身的位置信息传递给无人机，从而无人机根据跟随对象的位置信息确定跟随航线方向，对跟随对象进行跟随。
具体地，通过测量跟随对象与每个基站的距离值，就可以计算出跟随对象的具体位置。当跟随对象加入的基站越多时，对跟随对象的定位就越准确。
另外，通过上述描述可知：跟随对象的位置信息可以采用：移动网络坐标、卫星坐标(如GPS坐标)等方式表示，在实际应用中，不同坐标之间可以相互转换。例如：将移动网络坐标和卫星坐标都转换到大地坐标，在跟随对象的位置信息采用移动网络坐标表示，而无人机上只能收到GPS坐标的情况下，可以将移动网络坐标转换为GPS坐标后发送给无人机，从而无人机仍然能够进行跟随。
在实际应用中，无人机可以只支持上述四种方式中的一种或者任意组合，当支持上述四种方式中的多种时，可以设置支持的每种方式的优先级，当高优先级的方式不能使用时，依优先级的从高到低，选择可以使用的跟随方式，从而实现全天候、无间断的跟随。
图4为本申请实施例提供的控制无人机跟随的装置，其特征在于，该装置包括：跟随航线规划模块41和跟随模块42，其中：
跟随航线规划模块41，接收无人机跟随指令，根据该跟随指令指示的跟随对象，实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线，将跟随航线信息发送给跟随模块42。
跟随模块42，将无人机的机头方向调整到所规划的跟随航线方向上。
一实施例中，跟随航线规划模块41实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线包括：
实时获取跟随对象的位置信息，实时获取无人机的位置信息，根据无人机的位置信息中的经、纬度信息和跟随对象的位置信息中的经、纬度信息，在无人机的飞行平面上规划一条从无人机到跟随对象在飞行平面上的映射点的航线，所述飞行平面与地面平行，将无人机的机头方向调整到所规划的航线方向上；
或者，在无人机上安装的红外成像仪实时采集的跟随对象的红外图像中，识别出跟随对象，并对跟随对象进行运动跟踪处理，得到跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向；
或者，在无人机的云台相机连续拍摄的多帧实时图像中，识别出跟随对象，通过跟随对象在前后两帧图像中的不同位置判定跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向；
或者，通过无人机的云台相机拍摄跟随对象的航向角，得知跟随对象相对于无人机的方向，该方向即跟随航线方向；
或者，通过在跟随对象上添加移动网络基站并安装SIM卡，通过基站来定位跟随对象，将跟随对象的位置信息通过移动网络传递给无人机，根据跟随对象的位置信息，规划跟随航线。
一实施例中，跟随航线规划模块41进一步用于，获取跟随对象的运动速度并发送给跟随模块42；
跟随模块42进一步用于，将无人机的运动速度调整为与跟随对象的速度一致。
一实施例中，上述装置位于无人机的飞控器上。
一实施例中，跟随对象为地面终端。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种控制无人机跟随的方法，其特征在于，该方法包括：
接收无人机跟随指令，根据该跟随指令指示的跟随对象，实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线；
将无人机的机头方向调整到所规划的跟随航线方向上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线包括：
实时获取跟随对象的位置信息，实时获取无人机的位置信息，根据无人机的位置信息中的经、纬度信息和跟随对象的位置信息中的经、纬度信息，在无人机的飞行平面上规划一条从无人机到跟随对象在飞行平面上的映射点的跟随航线，所述飞行平面与地面平行；
或者，在无人机上安装的红外成像仪实时采集的跟随对象的红外图像中，识别出跟随对象，并对跟随对象进行运动跟踪处理，得到跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向；
或者，在无人机的云台相机连续拍摄的多帧实时图像中，识别出跟随对象，通过跟随对象在前后两帧图像中的不同位置判定跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向；
或者，通过无人机的云台相机拍摄跟随对象的航向角，得知跟随对象相对于无人机的方向，该方向即跟随航线方向；
或者，通过在跟随对象上添加移动网络基站并安装SIM卡，通过基站来定位跟随对象，将跟随对象的位置信息通过移动网络传递给无人机，根据跟随对象的位置信息，规划跟随航线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收无人机跟随指令包括：
无人机接收地面控制终端发来的无人机跟随指令；
所述根据该跟随指令指示的跟随对象，实时获取跟随对象的位置信息，实时获取无人机的位置信息包括：
无人机根据该跟随指令指示的跟随对象，实时获取跟随对象的位置信息，实时获取本无人机的位置信息；
所述根据无人机的位置信息中的经、纬度信息和跟随对象的位置信息中的经、纬度信息，在无人机的飞行平面上规划一条从无人机到跟随对象在飞行平面上的映射点的航线包括：
无人机根据本无人机的位置信息中的经、纬度信息和跟随对象的位置信息中的经、纬度信息，在本无人机的飞行平面上规划一条从本无人机到跟随对象在飞行平面上的映射点的航线；
所述将无人机的机头方向调整到所规划的航线方向上包括：
无人机将本无人机的机头方向调整到所规划的航线方向上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跟随对象的位置信息中包括：跟随对象的运动速度；
所述将无人机的机头方向调整到所规划的航线方向上进一步包括：
将无人机的运动速度调整为与跟随对象的速度一致。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跟随对象为地面终端。
6.一种控制无人机跟随的装置，其特征在于，该装置包括：
跟随航线规划模块，接收无人机跟随指令，根据该跟随指令指示的跟随对象，实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线；
跟随模块，将无人机的机头方向调整到所规划的跟随航线方向上。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述跟随航线规划模块实时规划从无人机到跟随对象的跟随航线包括：
实时获取跟随对象的位置信息，实时获取无人机的位置信息，根据无人机的位置信息中的经、纬度信息和跟随对象的位置信息中的经、纬度信息，在无人机的飞行平面上规划一条从无人机到跟随对象在飞行平面上的映射点的航线，所述飞行平面与地面平行；
或者，在无人机上安装的红外成像仪实时采集的跟随对象的红外图像中，识别出跟随对象，并对跟随对象进行运动跟踪处理，得到跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向；
或者，在无人机的云台相机连续拍摄的多帧实时图像中，识别出跟随对象，通过跟随对象在前后两帧图像中的不同位置判定跟随对象的运动方向，跟随对象的运动方向即跟随航线方向；
或者，通过无人机的云台相机拍摄跟随对象的航向角，得知跟随对象相对于无人机的方向，该方向即跟随航线方向；
或者，通过在跟随对象上添加移动网络基站并安装SIM卡，通过基站来定位跟随对象，将跟随对象的位置信息通过移动网络传递给无人机，根据跟随对象的位置信息，规划跟随航线。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述跟随航线规划模块进一步用于，获取跟随对象的运动速度；
所述跟随模块进一步用于，
将无人机的运动速度调整为与跟随对象的速度一致。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置位于无人机上。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述跟随对象为地面终端。
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