CN108089594B - 一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，依次包括以下步骤：确定危险目标：确定对无人机造成威胁的危险目标的方向和距离；麻痹抬升飞行：无人机进行抬升飞行，飞行至所述危险目标的正上方；转向俯冲飞行：无人机在所述危险目标的正上方转变飞行速度水平分量的飞行方向，然后向下俯冲飞行，以逃离所述危险目标的视野范围；水平隐匿飞行：无人机逃离所述危险目标的视野范围后，进行水平飞行，飞行至所述危险目标的后方。本发明能够躲避低速运动或者静止的危险目标的视线追踪，使无人机在远距离的任务执行过程中能够进行自身的保护，从而避免受到捕捉或攻击。

Description

一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法

技术领域

本发明涉及一种无人机飞行智能控制系统技术领域，特别是一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法。

背景技术

随着具有实时影像采集传输功能的遥控无人机即无人机的不断发展，无人机的飞行范围也不断增大。但是，对于一些飞行范围较大的无人机，其执行任务的地点远离操作者或者操作基地，因而操作者或者操作基地无法直接为无人机提供保护，这一类无人机在远距离执行任务的过程中可能会受到监视，继而被捕获或被攻击，如果不能提供一种有效地保护无人机的方法，则远距离的任务执行将难以开展。

基于上述情况，申请人提出了一种先脱离危险目标的视线，再远离危险目标的飞行方法，使无人机在高空飞行时能够躲避危险目标的视线追踪，从而保障自身安全。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，能够躲避低速运动或者静止的危险目标的视线追踪，使无人机在远距离的任务执行过程中能够进行自身的保护，从而避免受到捕捉或攻击。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，依次包括以下步骤：

确定危险目标：确定对无人机造成威胁的危险目标的方向和距离；

麻痹抬升飞行：无人机进行抬升飞行，飞行至所述危险目标的正上方；

转向俯冲飞行：无人机在所述危险目标的正上方转变飞行速度水平分量的飞行方向，然后向下俯冲飞行，以逃离所述危险目标的视野范围；

水平隐匿飞行：无人机逃离所述危险目标的视野范围后，进行水平飞行，飞行至所述危险目标的后方。

作为上述技术方案的进一步改进，所述麻痹抬升飞行步骤中的飞行路径为以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的抬升弧形线或者所述抬升弧形线所对应的弦。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转向俯冲飞行步骤中，无人机在所述危险目标的正上方时，无人机的飞行方向是水平朝向所述危险目标后方的，飞行速度水平分量的飞行方向转向角度为90°。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转向俯冲飞行步骤中无人机的飞行线速度大于所述麻痹抬升飞行步骤中无人机的飞行线速度。

上述方案，一方面可以通过所述麻痹抬升飞行阶段的低速麻痹所述危险目标的判断，使所述危险目标对无人机的飞行线速度产生误判，因此所述危险目标在丢失目标后搜索范围半径小于无人机在所述转向俯冲飞行阶段的实际飞行距离；另一方面所述麻痹抬升飞行阶段的低速有利于无人机在所述转向俯冲飞行阶段进行快速的转向，减小了无人机转向时的运动惯性。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转向俯冲飞行步骤中转向后的飞行路径为以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的俯冲弧形线或者所述俯冲弧形线所对应的弦；且所述俯冲弧形线的弧度大于25°。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水平隐匿飞行步骤中的水平飞行路径为以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的水平弧形线或者所述水平弧形线所对应的弦。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括用于使无人机和所述危险目标之间的距离缩短的距离调整飞行步骤，且所述距离调整飞行步骤位于所述确定危险目标步骤之后，且所述距离调整飞行步骤位于所述麻痹抬升飞行步骤之前。

作为上述技术方案的进一步改进，在所述距离调整飞行步骤中，无人机沿着所述危险目标与无人机之间的连线飞行以缩短无人机与所述危险目标之间的距离。

作为上述技术方案的进一步改进，在所述距离调整飞行步骤中，无人机以先俯冲飞行后水平飞行的方式缩短无人机与所述危险目标之间的距离。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明所提供的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，通过飞行至危险目标的视线死角即其正上方然后改变飞行状态的方式，可以有效地躲避危险目标的视线追踪；本发明尤其适用于无人机在飞行时躲避低速运动或者静止的危险目标的视线追踪，使无人机在远距离的任务执行过程中能够进行自身的保护，从而避免受到捕捉或攻击。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是具体实施例1提供的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法的示意图；其中：

A是所述危险目标的位置，F是无人机的起始位置，FH为所述麻痹抬升飞行的飞行路径，HL为所述转向俯冲飞行的飞行路径，LB为所述水平隐匿飞行的飞行路径。

具体实施方式

当无人机遇到的危险目标为人时，人在观察和追踪目标的时候，其头顶正上方是观察的薄弱位置，也可称为是所述危险目标的观察死角，无人机朝着所述危险目标的正上方飞行且将要越过所述危险目标时，所述危险目标通常会作出转身抬头承接视线的动作，无人机在所述危险目标的正上方转变飞行方向，往往可以有效地躲避所述危险目标的视线追踪，使所述危险目标丢失对无人机的视线追踪。

不仅仅是人，大多数的自动化追踪设备也都具有一定的仰角限制，因此当所述危险目标为具有仰角限制的自动化追踪设备时，无人机也可采用本发明提供的飞行系统或方法躲避所述危险目标的视线追踪。

具体实施例1

如图1所示，图1是本实施例提供的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法的示意图。

本实施例提供的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，主要包括以下步骤：

S1、确定危险目标：

确定对无人机造成威胁的危险目标的方向和距离。

由于无人机为人工遥控操作的，远程遥控人员可以人为地判断可能的威胁即确定所述危险目标，然后下达命令给无人机，因此所述危险目标的位置是给定的。

S2、麻痹抬升飞行：

无人机进行抬升飞行，飞行至所述危险目标的正上方。

无人机设定以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的位于竖直面中的抬升弧形线作为飞行路径，竖直的所述抬升弧形线覆盖着目标，无人机沿着竖直的所述抬升弧形线向上飞行，直至飞行至所述危险目标的正上方；所述危险目标的视线在追踪无人机的过程中不断地向上仰，当无人机飞行至所述危险目标的正上方或者上方略靠后的方向时，所述危险目标预判无人机应该会继续向后方飞行，因此会立即转向以调整自身的姿态便于继续追踪无人机，此时为所述危险目标视线追踪的一个监视间隙，从而便于无人机垂直转向进行后续隐匿飞行。

同样的，无人机在所述麻痹抬升飞行步骤中的飞行路径也可以为所述抬升弧形线所对应的弦，采用所述抬升弧形线所对应的弦作为飞行路径有利于缩短所述麻痹抬升飞行阶段的时间，但是飞行过程中存在过于接近所述危险目标的风险；而采用所述抬升弧形线作为飞行路径虽然增加了飞行的长度和时间，但是可以使无人机保持与所述危险目标的距离。

S3、转向俯冲飞行：

无人机在所述危险目标的正上方转变飞行速度水平分量的飞行方向，然后向下俯冲飞行，以逃离所述危险目标的视野范围。

当无人机到达所述危险目标的正上方或者上方略靠后的方向时，无人机的飞行方向是水平朝向所述危险目标后方的，立即使无人机的飞行方向水平90°转向，使无人机的飞行方向水平朝向所述危险目标的左侧或右侧，然后以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的位于竖直面中的俯冲弧形线为飞行路径加速俯冲飞行，从而迅速地逃逸出目标的视线范围。

与步骤S2中相同地，所述转向俯冲飞行步骤中转向后的飞行路径也可以为所述俯冲弧形线所对应的弦。

说明书中：“无人机在所述危险目标的正上方时，飞行速度水平分量的飞行方向转向角度为90°”，意思是图1中的弧线FH所在的竖直面和弧线HL所在的竖直面相互垂直。90°的转向目的是为了尽快地飞出所述危险目标的视线角度范围，因此90°转向并不严格要求为90°或接近90°，90°只是最佳而非唯一可行的选择。

具体地，所述危险目标以人为例：在视线方向确定的情况下，人的视野夹角大约为45°，即向上、向下、向左、向右各具有20°～25°的视线余光范围；因此所述俯冲弧形线的弧度应当大于25°才能有效地逃逸出所述危险目标的视野范围。

S4、水平隐匿飞行：

无人机逃离所述危险目标的视野范围后，进行水平飞行，飞行至所述危险目标的后方。

当无人机逃逸出所述危险目标的视线角度范围后，由于此时无人机位于较低的飞行高度，应当采取以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的位于水平面中的水平弧形线或者所述水平弧形线所对应的弦作为飞行路径飞行至目标视线的后方，由于步骤S2中的麻痹抬升飞行使所述危险目标作出了转向的动作，因此此时应当向所述危险目标原先视线的方向飞行，如图1中所示，即所述水平隐匿飞行的飞行终点B是位于HF或者其延长线上。

当无人机处于所述危险目标的威胁范围内时，且逃离所述危险目标威胁范围的路程相对于无人机的飞行能力而言需要耗费一定的时间的时候，则无人机飞行至所述危险目标视线的后方后，实时地观察所述危险目标的搜寻动作，从而持续地保持在所述危险目标视线的后方，以进行持续地隐匿飞行，直至所述危险目标放弃搜寻无人机、或者当无人机所在的位置具有可隐蔽的特殊地理环境或障碍物的时候，无人机可以适时地背向所述危险目标快速地飞行，直至完全逃离所述危险目标的追踪或威胁范围。

具体实施例2

具体实施例1只提供了麻痹抬升飞行、转向俯冲飞行和水平隐匿飞行这三个阶段的飞行方法，实际上，在进行上述飞行动作时，要实现各飞行阶段预定的目的，就必须要保证无人机的飞行速度足够快，或者无人机与所述危险目标之间的距离适中，从而保证上述飞行阶段所耗费的时间较短。

如果无人机与所述危险目标之间的距离过大，则有可能导致麻痹抬升飞行的飞行路径过长，飞行时间较久，使目标有足够的时间适应并预判无人机的位置，从而有可能对无人机作出准确地捕捉或攻击动作，因此难以保障无人机的安全，只有使得无人机与所述危险目标之间的距离适中，从而尽可能地缩短每一个飞行动作的时间，使所述危险目标的视线调整仓促而一时无法适应并预判，才能显著地增加躲避视线追踪的成功率。

基于上述原因，本实施例提供了一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，其主要包括以下步骤：

S1、确定危险目标：

确定对无人机造成威胁的危险目标的方向和距离。

S2、距离调整飞行：

使无人机和所述危险目标之间的距离缩短。

具体地，当无人机与所述危险目标之间的距离所需要调整的量较少的时候，即所述距离调整飞行阶段的耗时较短的时候，可以是直接朝向所述危险目标飞行。一方面，当所述危险目标的视线与无人机的飞行路径共线的时候，往往使得所述危险目标难以判断无人机与之的距离，从而难以准确地作出捕捉或攻击动作；另一方面，直接朝向所述危险目标飞行的飞行路径较短，有利于快速地结束所述距离调整飞行阶段的飞行，避免给所述危险目标充分地适应和预判时间。

当无人机与所述危险目标之间的距离所需要调整的量较大的时候，即所述距离调整飞行阶段的耗时较长的时候，可以是进行迂回地飞行，使所述危险目标难以准确地判断无人机的飞行轨迹和位置；优选地，无人机以先俯冲飞行后水平飞行的方式缩短无人机与所述危险目标之间的距离；俯冲可以快速地提高无人机的飞行速度，从而便于快速地完成所述距离调整飞行，后水平飞行可以使无人机飞行速度在竖直方向上的分量为0，从而便于开展后续的麻痹抬升飞行，且无人机的飞行状态变化较多，给所述危险目标的判断造成了一定的困扰。

实际上当无人机朝向所述危险目标飞行的时候，所述危险目标通常会等待无人机的接近，以便于提高捕捉或攻击的成功率，所以向所述危险目标接近以调整距离的飞行阶段通常危险性相对较低。

S3、麻痹抬升飞行：

无人机进行抬升飞行，飞行至所述危险目标的正上方。

S4、转向俯冲飞行：

无人机在危险目标的正上方转向向下俯冲飞行，以逃离所述危险目标的视野范围。

S5、水平隐匿飞行：

无人机逃离所述危险目标的视野范围后，进行水平飞行，飞行至所述危险目标的后方。

具体实施例3

本实施例提供了一种能够实施上述无人机视线死角转向逃逸飞行方法的系统，本实施例所提供的一种无人机视线死角转向逃逸飞行系统，其主要包括：

用于采集无人机外部影像的影像采集设备、

用于测定无人机外部物体与无人机之间的距离的非接触式测距设备、

用于控制所述非接触式测距设备获取距离信息的信息采集控制模块、

用于根据所述信息采集控制模块提供的距离信息计算获得逃逸飞行路径的飞行路径运算模块、

用于控制无人机按照所述飞行路径运算模块提供的逃逸飞行路径进行飞行的路径执行操控模块。

具体地，所述影像采集设备为两个，且一个所述影像采集设备用于观察无人机飞行方向前方的环境状况，另一个所述影像采集设备用于观察危险目标的状态。用于观察危险目标的状态的所述影像采集设备与所述非接触式测距设备为一体式测距摄像装置。具体地，所述一体式测距摄像装置可以是常规市售的测距摄像头。

具体地，所述飞行路径运算模块计算获得逃逸飞行路径依次包括麻痹抬升飞行阶段、转向俯冲飞行阶段和水平隐匿飞行阶段；

所述麻痹抬升飞行阶段使无人机进行抬升飞行，飞行至所述危险目标的正上方；所述麻痹抬升飞行步骤中的飞行路径为以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的抬升弧形线或者所述抬升弧形线所对应的弦。

所述转向俯冲飞行阶段使无人机在所述危险目标的正上方转变飞行速度水平分量的飞行方向，然后向下俯冲飞行，以逃离所述危险目标的视野范围；所述转向俯冲飞行步骤中转向后的飞行路径为以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的俯冲弧形线或者所述俯冲弧形线所对应的弦；且所述俯冲弧形线的弧度大于25°。

且所述抬升弧形线所在竖直平面与所述俯冲弧形线所在竖直平面相互垂直。

所述水平隐匿飞行阶段使无人机逃离所述危险目标的视野范围后，进行水平飞行，飞行至所述危险目标的后方；所述水平隐匿飞行步骤中的水平飞行路径为以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的水平弧形线或者所述水平弧形线所对应的弦。所述水平隐匿飞行的终点与所述抬升弧形线所在竖直平面共面。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

确定危险目标：确定对无人机造成威胁的危险目标的方向和距离；

麻痹抬升飞行：无人机进行抬升飞行，飞行至所述危险目标的正上方；

转向俯冲飞行：无人机在所述危险目标的正上方转变飞行速度水平分量的飞行方向，然后向下俯冲飞行，以逃离所述危险目标的视野范围；

水平隐匿飞行：无人机逃离所述危险目标的视野范围后，进行水平飞行，飞行至所述危险目标的后方。

2.根据权利要求1所述的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，其特征在于：所述麻痹抬升飞行步骤中的飞行路径为以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的抬升弧形线或者所述抬升弧形线所对应的弦。

3.根据权利要求1所述的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，其特征在于：所述转向俯冲飞行步骤中，无人机在所述危险目标的正上方时，无人机的飞行方向是水平朝向所述危险目标后方的，飞行速度水平分量的飞行方向转向角度为90°。

4.根据权利要求1所述的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，其特征在于：所述转向俯冲飞行步骤中无人机的飞行线速度大于所述麻痹抬升飞行步骤中无人机的飞行线速度。

5.根据权利要求1所述的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，其特征在于：所述转向俯冲飞行步骤中转向后的飞行路径为以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的俯冲弧形线或者所述俯冲弧形线所对应的弦；且所述俯冲弧形线的弧度大于25°。

6.根据权利要求1所述的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，其特征在于：所述水平隐匿飞行步骤中的水平飞行路径为以所述危险目标为圆心、以所述危险目标与无人机之间的距离为半径的水平弧形线或者所述水平弧形线所对应的弦。

7.根据权利要求1所述的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，其特征在于：还包括用于使无人机和所述危险目标之间的距离缩短的距离调整飞行步骤，且所述距离调整飞行步骤位于所述确定危险目标步骤之后，且所述距离调整飞行步骤位于所述麻痹抬升飞行步骤之前。

8.根据权利要求7所述的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，其特征在于：在所述距离调整飞行步骤中，无人机沿着所述危险目标与无人机之间的连线飞行以缩短无人机与所述危险目标之间的距离。

9.根据权利要求7所述的一种无人机视线死角转向逃逸飞行方法，其特征在于：在所述距离调整飞行步骤中，无人机以先俯冲飞行后水平飞行的方式缩短无人机与所述危险目标之间的距离。

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