CN107933938A - 无人机摔机检测方法、检测装置和无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机摔机检测方法、检测装置和无人机。该方法包括：实时获取无人机上气压传感器测得的气压值；根据实时获取的所述气压值，计算所述气压值的实时变化率；确定所述实时变化率与标准变化率的关系，其中所述标准变化率为所述无人机根据飞行控制数据正常飞行时产生的气压值的变化率；若所述实时变化率超出所述标准变化率预设范围，则判定所述无人机处于摔机状态。该方法能够检测到无人机的非正常降落。

Description

无人机摔机检测方法、检测装置和无人机

技术领域

本发明涉及无人机，更具体地，涉及一种无人机摔机检测方法、检测装置和无人机。

背景技术

由于机器故障等原因会造成无人机不正常地坠地，造成无人机的损失，也对地面上的人员、设备或建筑等造成伤害。现有的无人机会采用加强结构保护的方法，例如利用固定的支架保护无人机等。这种方法影响无人机整体外观、影响整机的包装，甚至会影响到无人机上的摄像头的视角。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种无人机摔机检测的新技术方案，以更准确地判断无人机的非正常降落。

根据本发明的第一方面，提供了一种无人机摔机检测方法，包括：实时获取无人机上气压传感器测得的气压值；根据实时获取的所述气压值，计算所述气压值的实时变化率；确定所述实时变化率与标准变化率的关系，其中所述标准变化率为所述无人机根据飞行控制数据正常飞行时产生的气压值的变化率；若所述实时变化率超出所述标准变化率预设范围，则判定所述无人机处于摔机状态。

可选地，所述标准变化率由所述飞行控制数据而定；所述标准变化率在所述无人机飞行过程中实时计算获得。

可选地，所述判定所述无人机处于摔机状态前，所述方法还包括：确定所述实时变化率与时间的关系曲线的斜率是否在Pa/s²之间，如果是则判定无人机处于摔机状态。

可选地，所述正常飞行包括：所述飞行控制数据包括水平飞行，对应的标准变化率为0或绝对值小于第一预设值；或者所述飞行控制数据包括上升飞行，对应的标准变化率为负数的第二预设值范围；或者所述飞行控制数据包括降落飞行，对应的标准变化率为正数的第三预设值范围。

可选地，还包括：在所述判定无人机摔机之后启动防护机构。

可选地，还包括：在所述判定无人机摔机之后控制发出警报。

根据本发明的第二方面，提供了一种无人机摔机检测装置，包括气压传感器、控制单元、通信装置；所述气压传感器用于向控制单元输出无人机所处空间的气压值；所述通信装置用于获取无人机的控制器发出的控制数据，将该控制数据发送至控制单元，并输出控制单元对无人机是否处于摔机状态做出的判定结果；所述控制单元在运行时执行前述的方法。

可选地，还包括控制接口；所述控制接口与控制单元连接，用于启动无人机的防护机构；所述控制单元被配置为在判定无人机摔机的情况下，通过所述控制接口启动无人机的防护机构。

可选地，还包括报警装置；所述报警装置与控制单元连接，用于发出警报；所述控制单元被配置为在判定无人机摔机的情况下，控制报警装置发出警报。

可选地，所述气压传感器包括N对气压传感器，N≥1，每对气压传感器被设置为朝向相反方向。

根据本发明的第三方面，提供了一种无人机，包括前述的无人机摔机检测装置；或者包括气压传感器、控制单元、通信装置；所述气压传感器用于向控制单元输出无人机所处空间的气压值；所述通信装置用于获取无人机的控制器发出的控制数据，将该控制数据发送至控制单元；所述控制单元在运行时执行前述的方法。

根据无人机所处空间的气压值可以推定无人机所处的高度，气压值的增大/减小即对于其高度的下降/上升。无人机根据其控制器发出的指令正常飞行的情况对应一个气压值变化范围。如果获取到无人机所处空间的气压值增速大于前述气压值变化范围，则可判断无人机非正常地降落。无论是失去动力自由落体的情况，还是例如本应按照控制数据水平飞行却错误地向下飞行等等都能通过该方法检测出来。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例提供的无人机摔机检测方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的无人机摔机检测装置的硬件配置的框图。

图3是本发明另一实施例提供的无人机摔机检测装置的硬件配置的框图。

图4是本发明另一实施例提供的无人机摔机检测装置的硬件配置的框图。

图5是本发明实施例提供的无人机的硬件配置的框图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明的实施例所提供的无人机摔机检测方法，参见图1所示的流程图，包括以下步骤。

需要说明的是，本发明中所提供的所有数据范围是否包含边界值，本领域技术人员可以根据实际需要自行设定。对此不作限定。

参见图1所示，本发明的实施例提供的无人机摔机检测方法包括以下步骤。

步骤101、实时获取无人机上气压传感器测得的气压值。

通过在无人机上设置气压传感器以获取无人机所处空间的气压值。该气压值被输出至无人机摔机检测装置或者被输出至无人机，以作为无人机是否处于摔机状态的判定依据之一。

步骤102、根据实时获取的所述气压值，计算所述气压值的实时变化率。

某一特定区域内气压与海拔高度的对应关系为已知的公知常识，或可以通过测量获得。计算出无人机所处空间的气压值的变化率，也即可获知无人机所处海拔高度的变化率。

气压值增大对应无人机的海拔高度降低，气压值减小对应无人机的海拔高度升高。气压值增大并且是加速增大，则对应无人机加速降落。

步骤103、确定所述实时变化率与标准变化率的关系，其中所述标准变化率为所述无人机根据飞行控制数据正常飞行时产生的气压值的变化率。

无人机的通信装置通过无线通信从无人机的控制器获取控制数据。该控制数据被传送至无人机自身的控制单元，供无人机的控制单元控制无人机的飞行。该控制数据还可以被传送至后述无人机摔机检测装置的控制单元，供无人机的摔机检测装置判定无人机是否处于不正常的降落状态。

本发明所述的控制数据包括水平飞行的控制数据、上升飞行的控制数据和降落飞行的控制数据。对应于现有的一类无人机的控制器，水平飞行的控制数据例如包括用户操作无人机的控制器发出的前进、后退、左转、右转的指令等；上升飞行的控制数据例如包括用户操作无人机的控制器发出的加速飞行的指令等；下降飞行的控制数据例如包括用户操作无人机的控制器发出的减速飞行的指令等。

无人机如果按照其获取的控制数据正常飞行，则这种情况下无人机所处空间的气压值的变化数据应该与正常飞行状态相对应。根据所述控制数据，实时的计算获得无人机正常飞行状态下的气压值的标准变化率。

例如从无人机的控制器接收的控制数据为水平飞行，对应气压值的标准变化率为0pa/s或绝对值小于第一预设值。第一预设值例如是10pa/s。

例如从无人机的控制器接收的控制数据为上升飞行，对应气压值的标准变化率为一个负值，即气压值应该减小。对应该控制数据，可以设定一个第二预设值范围，例如-9pa/s～-11pa/s。

例如从无人机的控制器接收的控制数据为降落飞行，对应正常飞行状态下气压值的增速应为一个正值，即气压值应该增大。对应该正常飞行状态可以设定一个第三预设值范围，例如9pa/s～11pa/s。

所述控制数据不限于以上三种情况，而且例如上升飞行或降落飞行的指令也可以设置不同的档位等等。本领域技术人员可以基于前述例子做出各种变化。

所述气压传感器可以包括单个气压传感器。所述气压传感器也可以是设置一对或多对气压传感器，每对气压传感器朝相反方向设置。无人机飞行过程中，螺旋桨转动产生的气流朝某一特定方向进行的运动对每对气压传感器中的两个气压传感器产生的附加的压力是大小相等方向相反的。因此每对气压传感器检测到的气压值取平均，即为真实的气压值。

本发明对具体气压传感器设置的位置不做限定。

步骤104、若所述实时变化率超出所述标准变化率预设范围，则判定所述无人机处于摔机状态。

例如从无人机的控制器接收的控制数据为水平飞行，第一预设值例如是10pa/s，而此时计算出无人机所处空间气压值增速为50pa/s，则可判定无人机摔机。

例如从无人机的控制器接收的控制数据为上升飞行，第二预设值范围例如-9pa/s～-11pa/s，而此时计算出无人机所处空间气压值变化率为3pa/s，则可判定无人机摔机。

例如从无人机的控制器接收的控制数据为降落飞行，第三预设值范围例如9pa/s～11pa/s，而此时计算出无人机所处空间气压值变化率为30pa/s，则可判定无人机摔机。

在一个例子中，该方法还包括确定无人机所处空间的气压值的实时变化率与时间的关系曲线的斜率是否在Pa/s²之间，如果是则判定无人机处于摔机状态。气压值变化率对应无人机在竖直方向的高度变化率，也即是竖直方向上的速度分量，气压值变化率与时间的关系曲线的斜率对应于无人机在竖直方向的加速度分量。如果所述斜率在Pa/s²之间，则可以推定无人机处于自由落体状态。这是无人机摔机状态中最严重的一种状态。

无人机发生摔机故障时，无论无人机是自由落体坠落，还是非正常地降落，都可以通过无人机所处空间的气压值的变化与控制数据对应的气压值标准变化率比较判断出来。有利于无人机迅速做出各种补救措施。

例如无人机的控制单元重新启动系统。重启系统的意义在于排除软件故障造成的无人机摔机。

例如启动无人机的防护机构，包括打开降落伞、打开保护气囊等。

例如无人机自身发出蜂鸣警报，避免地面人员受到伤害；或者无人机通知其控制器无人机摔机状态，无人机的控制器发出振动提示无人机的操作者无人机正处于摔机状态，以便无人机的操作者做出各种补救措施。

对于本领域技术人员来说，可以通过硬件方式、软件方式或软硬件结合的方式实现前述无人机摔机检测方法。基于同一发明构思，参考图2、图3、图4介绍本发明实施例的无人机摔机检测装置以及参见图5介绍本发明实施例的无人机，以执行前述无人机摔机检测方法。

图2是显示可用于实现本发明的实施例的无人机摔机检测装置的硬件配置的例子的框图，无人机摔机检测装置2000包括处理器2010、存储器2020、气压传感器2030、通信装置2040等等。

存储器2020用于存储指令，所述指令用于控制处理器2010进行操作以执行根据前述述的无人机摔机检测方法。

处理器2010例如可以是中央处理器CPU、微处理器MCU等。

存储器2020例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。

气压传感器2030用于获取无人机所处空间的气压值。

通信装置2040用于获取无人机的控制器发出的控制数据，例如通过无线通信方式直接从无人机的控制器获取控制数据，又例如无人机的控制器将控制数据发送至无人机，通信装置2040通过有线通信的方式从无人机获取控制数据。通信装置2040将该控制数据发送至处理器2010。通信装置2040将处理器2010对无人机是否处于摔机状态做出的判定结果直接发送至无人机的控制器或者发送至无人机或者通过无人机发送至无人机的控制器。

处理器2010、存储器2020共同构成了该摔机检测装置的控制单元。

在另一个例子中，控制单元以FPGA或者ASIC等硬件电路的方式构成。如何通过软件的方法、硬件的方法或者软硬结合的方法实现本发明所提供的摔机检测方法为本领域公知常识，在此不做赘述。

图3是显示可用于实现本发明的实施例的无人机摔机检测装置的硬件配置的例子的框图，无人机摔机检测装置3000包括处理器3010、存储器3020、气压传感器3030、通信装置3040、控制接口3050等等。

存储器3020用于存储指令，所述指令用于控制处理器3010进行操作以执行根据前述的无人机摔机检测方法。

处理器3010例如可以是中央处理器CPU、微处理器MCU等。

存储器3020例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。

气压传感器3030用于获取无人机所处空间的气压值。

通信装置3040例如能够进行有线或无线通信。其用于获取无人机的控制器发出的控制数据，例如通过无线通信方式直接从无人机的控制器获取控制数据，又例如无人机的控制器将控制数据发送至无人机，通信装置3040通过有线通信的方式从无人机获取控制数据。通信装置3040将该控制数据发送至处理器3010。

处理器3010判定无人机处于摔机状态的情况下，处理器3010通过控制接口3050启动无人机的防护结构。无人机的防护机构例如降落伞、保护气囊等等。

图4是显示可用于实现本发明的实施例的无人机摔机检测装置的硬件配置的例子的框图，无人机摔机检测装置4000包括处理器4010、存储器4020、气压传感器4030、通信装置4040、报警装置4050等等。

存储器4020用于存储指令，所述指令用于控制处理器4010进行操作以执行根据前的无人机摔机检测方法。

处理器4010例如可以是中央处理器CPU、微处理器MCU等。

存储器4020例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。

气压传感器4030用于获取无人机所处空间的气压值。

通信装置4040例如能够进行有线或无线通信。其用于获取无人机的控制器发出的控制数据，例如通过无线通信方式直接从无人机的控制器获取控制数据，又例如无人机的控制器将控制数据发送至无人机，通信装置4040通过有线通信的方式从无人机获取控制数据。通信装置4040将该控制数据发送至处理器4010。

处理器4010判定无人机处于摔机状态的情况下，处理器4010启动报警装置4050发出警报。例如报警装置4050发出蜂鸣声提示地面人员注意无人机正在非正常降落。

本发明还公开一种无人机，包括前述任一项无人机的检测装置。本领域人员同样能够想到将前述无人机的检测装置与无人机结合为一个整体设计。

图5是显示可用于实现本发明的实施例的无人机的硬件配置的例子的框图，无人机5000包括处理器5010、存储器5020、气压传感器5030、通信装置5040等等。

存储器5020用于存储指令，所述指令用于控制处理器5010进行操作以执行根据前述任一项所述的无人机摔机检测方法。

处理器5010例如可以是中央处理器CPU、微处理器MCU等。

存储器5020例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。

气压传感器5030用于获取无人机所处空间的气压值。

通信装置5040例如能够进行有线或无线通信，与无人机的控制器建立无线通信连接。通信装置5040用于获取无人机5000的控制器发出的控制数据，将该控制数据发送至处理器5020。

处理器5020根据气压传感器5030获取到的气压值与前述控制数据对应的正常飞行状态下的气压值进行比较，以判定无人机5000是否处于摔机状态。在此基础上无人机5000可以做出进一步的防护措施，例如发出警报、打开降落伞、重启系统等。

处理器5010、存储器5020共同构成了该摔机检测装置的控制单元。

在另一个例子中，控制单元以FPGA或者ASIC等硬件电路的方式构成。如何通过软件的方法、硬件的方法或者软硬结合的方法实现本发明所提供的摔机检测方法为本领域公知常识，在此不做赘述。

图2、图3、图4所示的无人机摔机检测装置及图5所示的无人机仅是解释性的，并且决不是为了要限制本发明、其应用或用途。本领域技术人员应当理解，尽管在图2、图3、图4、图5中示出了多个装置，但是，本发明可以仅涉及其中的部分装置。本领域技术人员可以根据本发明所公开方案设计指令，指令如何控制处理器进行操作是本领域公知技术，故在此不再详细描述。

需要说明的是，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。但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。另外，对于装置实施例而言，由于其是与方法实施例相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的对应部分的说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可是不是物理上分开的。

另外，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种无人机摔机检测方法，其特征在于，包括：

实时获取无人机上气压传感器测得的气压值；

根据实时获取的所述气压值，计算所述气压值的实时变化率；

确定所述实时变化率与标准变化率的关系，其中所述标准变化率为所述无人机根据飞行控制数据正常飞行时产生的气压值的变化率；

若所述实时变化率超出所述标准变化率预设范围，则判定所述无人机处于摔机状态。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，

所述标准变化率由所述飞行控制数据而定；

所述标准变化率在所述无人机飞行过程中实时计算获得。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述判定所述无人机处于摔机状态前，所述方法还包括：

确定所述实时变化率与时间的关系曲线的斜率是否在之间，如果是则判定无人机处于摔机状态。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述正常飞行包括：

所述飞行控制数据包括水平飞行，对应的标准变化率为0或者绝对值小于第一预设值；或者

所述飞行控制数据包括上升飞行，对应的标准变化率为负数的第二预设值范围；或者

所述飞行控制数据包括降落飞行，对应的标准变化率为正数的第三预设值范围。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述判定无人机摔机之后启动防护机构；或者

在所述判定无人机摔机之后控制发出警报。

6.一种无人机摔机检测装置，其特征在于，

包括气压传感器、控制单元、通信装置；

所述气压传感器用于向控制单元输出无人机所处空间的气压值；

所述通信装置用于获取无人机的控制器发出的控制数据，将该控制数据发送至控制单元，并输出控制单元对无人机是否处于摔机状态做出的判定结果；

所述控制单元在运行时执行根据权利要求1-4任一项所述的方法。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，

还包括控制接口；

所述控制接口与控制单元连接，用于启动无人机的防护机构；

所述控制单元被配置为在判定无人机摔机的情况下，通过所述控制接口启动无人机的防护机构。

8.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，

还包括报警装置；

所述报警装置与控制单元连接，用于发出警报；

所述控制单元被配置为在判定无人机摔机的情况下，控制报警装置发出警报。

9.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，

所述气压传感器包括N对气压传感器，N≥1，每对气压传感器被设置为朝向相反方向。

10.一种无人机，其特征在于，

包括权利要求6-9任一项所述的无人机摔机检测装置；或者

包括气压传感器、控制单元、通信装置；

所述气压传感器用于向控制单元输出无人机所处空间的气压值；

所述通信装置用于获取无人机的控制器发出的控制数据，将该控制数据发送至控制单元；

所述控制单元在运行时执行根据权利要求1-4任一项所述的方法。