CN108227731B - 无人机防碰撞方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种无人机防碰撞方法和装置，涉及交通工具领域，能够解决交通工具的能量补充问题。该方法包括：检测所述无人机与前方障碍物之间的相对距离；至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作。

Description

无人机防碰撞方法和装置

技术领域

本公开涉及交通工具领域，具体地，涉及一种无人机防碰撞方法和装置。

背景技术

电动车包括EV电动车和HEV电动车，虽然电动车这些年在井喷式发展，但对于电动车的能量补充问题还困扰着车主，如充电站的数量不多、布置不均，再如，充电时间长导致充电的费用高(充电站需要的地方大导致其成本大，充电时间长导致停车费高过电费等)等问题阻碍着电动车的发展，如何解决电动车的能量补充问题成为电动车行业乃至国家急需解决的问题。

发明内容

本公开的目的是提供一种无人机防碰撞方法和装置，能够解决交通工具的能量补充问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种无人机防碰撞方法，所述无人机用于为待充电交通工具充电，该方法包括：

检测所述无人机与前方障碍物之间的相对距离；

至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作。

本公开实施例还提供一种无人机防碰撞装置，所述无人机用于为待充电交通工具充电，该装置包括：

检测模块，用于检测所述无人机与前方障碍物之间的相对距离；

控制模块，用于至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作。

通过上述技术方案，通过检测无人机与障碍物之间的相对距离并基于相对距离控制无人机执行防碰撞操作，因此能够确保为待充电交通工具充电的无人机的安全飞行，进而能够有效地实现待充电交通工具的电量供应，增加交通工具的续航里程，提高交通工具电量供应的效率，还能够为用户提供更加方便快捷的服务方式，节省用户的时间。另外，在待充电交通工具是纯电动汽车的情况下，还能够降低纯电动汽车对车载动力电池电量的依赖性，有效地减小车载动力电池的重量。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开的各个实施例所适用的场景的示意框图。

图2是根据本公开第一实施例的为无人机规划飞行路线的方法的流程图。

图3是根据本公开第一实施例的为无人机规划飞行路线的方法的又一流程图。

图4是根据本公开第二实施例的为无人机规划飞行路线的装置的示意框图。

图5是根据本公开第三实施例的无人机防碰撞方法的流程图。

图6是根据本公开第三实施例的无人机防碰撞方法的又一流程图。

图7是根据本公开第三实施例的无人机防碰撞方法的又一流程图。

图8是根据本公开第三实施例的无人机防碰撞方法的又一流程图。

图9是根据本公开第三实施例的无人机防碰撞方法的又一流程图。

图10是根据本公开第四实施例的无人机防碰撞装置的示意框图。

图11是根据本公开第四实施例的无人机防碰撞装置的又一示意框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在详细描述根据本公开的各种实施例之前，首先介绍一下根据本公开实施例的基于无人机的供电方法和装置所适用的环境。

如图1所示，该环境可以包括交通工具10、云服务器20、充电站30和无人机40。

其中，在交通工具10需要充电时，可以通过交通工具10携载的终端向云服务器20发送充电请求，也可以通过交通工具10内的人员的诸如手机、平板电脑等的便携式设备向云服务器20发送充电请求。交通工具10携载的终端被设置在交通工具10上，是交通工具监控管理系统的前端设备，主要功能是集成定位、通信等功能，具有强大的业务调度功能和数据处理能力，还可以包括在线监控、调度管理、报表管理、车载诊断(On-Board Diagnostic，OBD)管理、客户信息管理、订单管理、媒体信息、系统管理等功能。交通工具携载的终端会收集交通工具信息，例如电量、位置、路线、时速等信息，将收集到的信息发送至云服务器20，便于云服务器20进行相应的处理。而且，交通工具10携载的终端既可以与云服务器20通信，也可以与无人机40通信。

云服务器20可以接收交通工具10发送的充电请求；识别与交通工具10相关的信息，如位置、路线、时速、电量等信息；通过交通工具10的位置信息，搜索交通工具10附近的充电站30；结合交通工具10的行驶路线及时速等，可以提前预判交通工具10的行驶轨迹；将交通工具10发送的充电请求信息提供给交通工具10行驶轨迹附件的充电站30，这样充电站30就能够向无人机40发送交通工具10的充电请求信息。当然，云服务器20也可以直接与无人机40通信，并向其发送交通工具10的充电请求信息。

充电站30可以通过云服务器20接收交通工具10发送的充电请求，并指派无人机40对交通工具10进行充电。

无人机40是实现为交通工具10充电的移动充电工具。无人机40可以从云服务器20或充电站30接收为交通工具10充电的指令，然后按照设定的路线飞往交通工具10执行充电任务。在飞往交通工具10的过程中以及在为交通工具10充电的过程中，无人机40都可以实时地与云服务器20和/或充电站30进行通信，以便于云服务器20和/或充电站30能够实时地掌握无人机40的情况。在完成充电任务后，无人机40可以向交通工具10发送任务完成信息，同时向充电站30和/或云服务器20发送任务完成信息，然后无人机40可以进行下一充电任务或返回充电站30。

下面将对根据本公开的各个实施例进行详细描述。另外，本公开各个实施例中提及的待充电交通工具可以是车辆或者其他类型的交通工具，尤其可以是纯电动汽车或混合动力汽车。

根据本公开的第一实施例，提供一种为无人机规划飞行路线的方法，以便无人机能够按照规划好的飞行路线飞向待充电交通工具执行为待充电交通工具充电的任务。该方法可以应用于图1中所示的云服务器20或充电站30。根据该实施例的方法可以包括以下步骤S201至S204。

在步骤S201中，为所述无人机生成飞行规划轨迹，所述飞行规划轨迹包括飞行规划路线和飞行规划高度层。

其中，这里所述的高度层的含义是，处于相邻高度层中的无人机之间的飞行互不干扰，也即处于相邻高度层中的两个无人机即使互相位于彼此的正上正下方，仍然能够安全的飞行。

在步骤S202中，在所述飞行规划高度层中有所述无人机之外的其他无人机飞行时，按照预设规则判断所述其他无人机与所述无人机是否会相撞。

在步骤S203中，在判断所述其他无人机与所述无人机会相撞时，调整所述飞行规划轨迹，直至按照所述预设规则判断所述其他无人机与所述无人机不会相撞。

通过上述技术方案，通过在飞行规划高度层中有所述无人机之外的其他无人机飞行时，按照预设规则判断所述其他无人机与所述无人机是否会相撞，并在判断所述其他无人机与所述无人机会相撞时，调整所述飞行规划轨迹，因此能够确保在无人机出发之前为无人机规划安全的飞行轨迹以便无人机飞向待充电交通工具执行充电任务，进而能够有效地实现待充电交通工具的电量供应，增加交通工具的续航里程，提高交通工具电量供应的效率，还能够为用户提供更加方便快捷的服务方式，节省用户的时间。另外，在待充电交通工具是纯电动汽车的情况下，还能够降低纯电动汽车对车载动力电池电量的依赖性，有效地减小车载动力电池的重量。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，步骤S202中的所述按照预设规则判断所述其他无人机与所述无人机是否会相撞可以包括以下步骤S203a至S203c。

步骤S203a、获取所述其他无人机的飞行轨迹和飞行速度；

步骤S203b、在所述飞行规划轨迹与所述其他无人机的飞行轨迹有重合区域时，依据所述其他无人机的飞行轨迹和飞行速度以及所述无人机的飞行规划轨迹和飞行速度，计算所述其他无人机和所述无人机到达所述重合区域的时间点间隔；

步骤S203c、在所述时间点间隔小于等于预设时间间隔时，判断所述其他无人机与所述无人机会相撞。

其中，考虑到无人机飞行环境及速度偏差等原因，在该实施方式中通过判断其他无人机和所述无人机到达所述重合区域的时间点间隔是否小于等于预设时间间隔来判断其他无人机与该无人机是否有相撞的可能，而不是通过判断其他无人机与该无人机是否在同一时间点到达重合区域来判断两者是否有相撞的可能。

在一种可能的实施方式中，步骤S204中所述调整所述无人机的飞行规划轨迹，可以包括：通过调整所述无人机在至少所述重合区域处的飞行规划高度层和/或飞行规划路线来调整所述飞行规划轨迹。

例如，可以通过调整无人机在至少所述重合区域处的飞行规划高度层、飞行规划路线或者这两者来避免可能的相撞。例如，可以使所述无人机在重合区域处的飞行规划高度层增加或减小预设量，直至其他无人机和所述无人机到达所述重合区域的时间点间隔大于预设时间间隔或者所述初始飞行规划轨迹与所述其他无人机的飞行轨迹没有重合区域为止。其中，飞行规划高度层增加或减小的预设量的大小需要考虑无人机的尺寸，例如，假设无人机的自身高度尺寸为3米，则飞行规划高度层增加或减小的预设量需要至少大于3米，例如可以为5米。飞行规划路线的调整与飞行规划高度层的调整类似。

另外，所述无人机的调整后的飞行规划高度层需要位于所述无人机的下限飞行高度与上限飞行高度之间，以确保无人机的安全飞行。

在一种可能的实施方式中，在重复步骤S202和S203之后仍然不能避免其他无人机与所述无人机相撞的情况下，说明该无人机所处的地理区域内执行充电任务的无人机的分布太过密集且数量众多。则，在这种情况下，根据该实施例的方法还可以包括：使所述预设时间间隔减小预设量，并然后返回步骤S202来重新按照预设规则判断所述其他无人机与所述无人机是否会相撞，以确保能够为无人机规划一条相对最安全的飞行轨迹。

在另一实施例中，重复步骤S202和S203之后仍然不能避免其他无人机与所述无人机相撞的情况下，说明该无人机所处的地理区域内执行充电任务的无人机的分布太过密集且数量众多。则在为所述无人机生成飞行规划轨迹的同时，还为所述无人机规划飞行速度，并将所规划的飞行速度与飞行规划轨迹对应起来，即在各段飞行规划轨迹中按各段的飞行速度飞行。一般地，无人机在整段飞行规划轨迹上的飞行速度都默认为匀速飞行，在重复步骤S202和S203之后仍然不能避免其他无人机与所述无人机相撞的情况下，还将整段飞行规划轨迹分段，为各段飞行规划轨迹规划飞行速度以避免该无人机与其他无人机相撞。

在一种可能的实施方式中，步骤S201中的所述为所述无人机生成飞行规划轨迹可以包括：依据所述无人机的当前位置、所述无人机的飞行目的地和三维地图来生成所述飞行规划轨迹。

其中，无人机的飞行目的地可以是待充电交通工具，也可以是充电站。

另外，在依据所述无人机的当前位置、所述无人机的飞行目的地和三维地图来生成所述飞行规划轨迹的过程中还需要考虑三维地图中的障碍物情况，以便为无人机规划一条避开障碍物的飞行规划轨迹。

例如，可以首先判断所述飞行规划轨迹上是否存在障碍物；在所述飞行规划轨迹上存在障碍物(例如高大的建筑物)时，判断所述障碍物的高度是否大于等于所述无人机的上限飞行高度；在所述障碍物的高度大于等于所述无人机的上限飞行高度时，使所述无人机绕行所述障碍物；在所述障碍物(例如，比较宽阔的大山)的高度小于所述无人机的上限飞行高度时，使所述无人机在所述障碍物处的飞行高度层高于所述障碍物的高度。

根据本公开的第二实施例，提供一种为无人机规划飞行路线的装置，以便无人机能够按照规划好的飞行路线飞向待充电交通工具执行为待充电交通工具充电的任务。该装置可以应用于图1中所示的云服务器20或充电站30。如图4所示，根据该实施例的装置可以包括：

飞行规划轨迹生成模块401，用于为所述无人机生成飞行规划轨迹，所述飞行规划轨迹包括飞行规划路线和飞行规划高度层；

判断模块402，用于在所述飞行规划高度层中有所述无人机之外的其他无人机飞行时，按照预设规则判断所述其他无人机与所述无人机是否会相撞；

调整模块403，用于在判断所述其他无人机与所述无人机会相撞时，调整所述飞行规划轨迹，直至所述判断模块402按照所述预设规则判断所述其他无人机与所述无人机不会相撞。

通过上述技术方案，通过在飞行规划高度层中有所述无人机之外的其他无人机飞行时，按照预设规则判断所述其他无人机与所述无人机是否会相撞，并在判断所述其他无人机与所述无人机会相撞时，调整所述飞行规划轨迹，因此能够确保为无人机规划安全的飞行轨迹以便无人机飞向待充电交通工具执行充电任务，进而能够有效地实现待充电交通工具的电量供应，增加交通工具的续航里程，提高交通工具电量供应的效率，还能够为用户提供更加方便快捷的服务方式，节省用户的时间。另外，在待充电交通工具是纯电动汽车的情况下，还能够降低纯电动汽车对车载动力电池电量的依赖性，有效地减小车载动力电池的重量。

在一种可能的实施方式中，所述判断模块402可以包括：获取子模块(未示出)，用于获取所述其他无人机的飞行轨迹和飞行速度；计算子模块(未示出)，在所述飞行规划轨迹与所述其他无人机的飞行轨迹有重合区域时，依据所述其他无人机的飞行轨迹和飞行速度以及所述无人机的飞行规划轨迹和飞行速度，计算所述其他无人机和所述无人机到达所述重合区域的时间点间隔；判断子模块(未示出)，用于在所述时间点间隔小于等于预设时间间隔时，判断所述其他无人机与所述无人机会相撞。

在一种可能的实施方式中，所述调整模块403还用于：通过调整所述无人机在至少所述重合区域处的飞行规划高度层和/或飞行规划路线来调整所述飞行规划轨迹，得到所述新飞行规划轨迹。

其中，所述无人机的调整后的飞行规划高度层位于所述无人机的下限飞行高度与上限飞行高度之间。

在一种可能的实施方式中，在所述调整模块403调整所述飞行规划轨迹仍然不能避免其他无人机与所述无人机相撞的情况下，说明该无人机所处的地理区域内执行充电任务的无人机的分布太过密集且数量众多。则，在这种情况下，所述调整模块403还用于使所述预设时间间隔减小预设量，以便所述判断模块402重新按照预设规则判断所述其他无人机与所述无人机是否会相撞，以确保能够为无人机规划一条相对最安全的飞行轨迹。

在另一实施例中，重复步骤S202和S203之后仍然不能避免其他无人机与所述无人机相撞的情况下，说明该无人机所处的地理区域内执行充电任务的无人机的分布太过密集且数量众多。则在为所述无人机生成飞行规划轨迹的同时，还为所述无人机规划飞行速度，并将所规划的飞行速度与飞行规划轨迹对应起来，即在各段飞行规划轨迹中按各段的飞行速度飞行。一般地，无人机在整段飞行规划轨迹上的飞行速度都默认为匀速飞行，在重复步骤S202和S203之后仍然不能避免其他无人机与所述无人机相撞的情况下，还将整段飞行规划轨迹分段，为各段飞行规划轨迹规划飞行速度以避免该无人机与其他无人机相撞。

在一种可能的实施方式中，所述飞行规划轨迹生成模块401还用于依据所述无人机的当前位置、所述无人机的飞行目的地和三维地图来生成所述飞行规划轨迹。其中，无人机的飞行目的地可以是待充电交通工具，也可以是充电站。

另外，飞行规划轨迹生成模块401在依据所述无人机的当前位置、所述无人机的飞行目的地和三维地图来生成所述飞行规划轨迹的过程中还需要考虑三维地图中的障碍物情况，以便为无人机规划一条避开障碍物的飞行规划轨迹。

例如，飞行规划轨迹生成模块401可以首先判断所述飞行规划轨迹上是否存在障碍物；在所述飞行规划轨迹上存在障碍物(例如高大的建筑物)时，判断所述障碍物的高度是否大于等于所述无人机的上限飞行高度；在所述障碍物的高度大于等于所述无人机的上限飞行高度时，使所述无人机绕行所述障碍物；在所述障碍物(例如，比较宽阔的大山)的高度小于所述无人机的上限飞行高度时，使所述无人机在所述障碍物处的飞行高度层高于所述障碍物的高度。

根据该实施例的装置中各个模块所执行的操作的具体实施方式已经在根据本公开的第一实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。

根据本公开的第三实施例，提供一种无人机防碰撞方法，所述无人机用于为待充电交通工具充电。该方法可以应用于无人机，尤其是图1中所示的无人机40。如图5所示，在无人机执行为待充电交通工具充电的任务的过程中，根据该实施例的方法可以包括以下步骤S501和S502。

在步骤S501中，检测所述无人机与前方障碍物之间的相对距离。

其中，该相对距离可以通过诸如雷达检测装置、超声波检测装置之类的检测装置来检测。这些检测装置可以被设置在无人机的机身前部尤其是机头位置处。

另外，在利用超声波检测装置检测相对距离时，由于超声波在空气中的传播速度与空气温度有关，所以为了更加精确的得到超声波当前传播速度，超声波检测装置中可以包括外部温度传感器，这样就能够利用外部温度传感器检测到的外部温度对超声波检测装置的超声波当前传播速度进行空气温度影响修正，以使其检测到的相对距离更精确。

在步骤S502中，至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作。

通过上述技术方案，通过检测无人机与障碍物之间的相对距离并基于该相对距离控制无人机执行防碰撞操作，因此能够确保为待充电交通工具充电的无人机的安全飞行，进而能够有效地实现待充电交通工具的电量供应，增加交通工具的续航里程，提高交通工具电量供应的效率，还能够为用户提供更加方便快捷的服务方式，节省用户的时间。另外，在待充电交通工具是纯电动汽车的情况下，还能够降低纯电动汽车对车载动力电池电量的依赖性，有效地减小车载动力电池的重量。

在一种可能的实施方式中，在所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于第一预设相对距离时，步骤S502中的所述至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作可以包括：通过基于第一正相关关系控制所述无人机的飞行速度随着所述无人机与前方障碍物之间的相对距离的变化来控制所述无人机执行防碰撞操作。

其中，第一预设相对距离可以根据实际情况来设置，例如其可以是200米或者其他数值。

其中，基于第一正相关关系控制所述无人机的飞行速度随着所述无人机与前方障碍物之间的相对距离的变化指的是，无人机与前方障碍物之间的相对距离越小，无人机的飞行速度越小，这样就能够在即使无人机与障碍物相撞的情况下确保无人机的飞行速度是小的，从而有效地减轻碰撞损坏。其中第一正相关关系可以是线性正相关关系，也可以是非线性正相关关系。

在一种可能的实施方式中，在第二预设相对距离小于所述第一预设相对距离且所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于所述第二预设相对距离时，步骤S502中的所述至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作还可以包括：通过调整所述无人机的飞行轨迹(例如飞行路线、飞行高度中的至少一者)来控制所述无人机执行防碰撞操作。在无人机的左右方传感器未检测第一预设距离内存在障碍物时，就执行调整无人机的飞行路线；在无人机的左右方传感器在第一预设距离内检测到障碍物，而无人机的上下方传感器未检测预到第二设距离内存在障碍物时，就执行调整无人机的飞行高度；在无人机的左右方传感器在第一预设距离内检测到障碍物，且在无人机的上下方传感器在第二预设距离内检测到障碍物，就执行同时调整无人机的飞行路线和飞行高度。第二预设相对距离也可以根据实际情况来设定，例如其可以是20米或者其他数值。

例如，可以在无人机与障碍物的相对距离小于等于第一预设相对距离但大于第二预设相对距离的情况下，控制所述无人机的飞行速度随着无人机与前方障碍物之间的相对距离的减小而减小；在无人机与障碍物的相对距离小于第二预设相对距离的情况下，仍然使无人机的飞行速度随着无人机与前方障碍物之间的相对距离的减小而减小，但是同时调整无人机的飞行高度和飞行路线中的至少一者，以尽量减轻发生碰撞时的损坏程度。

在通过调整无人机的飞行高度和飞行路线均可以的情况下(不会又碰上其他障碍物)，如果障碍物是无人机，则优先选择调整无人机的飞行高度，这样可以避免即使发生了碰撞，也不会损坏两架无人机，因为无人机的起落架或其他非桨叶部件受损不会导致炸机，但桨叶受损就很有可能导致炸机，所以选择调整无人机的飞行高度来最大可能避免无人机炸机。

另外，当无人机与障碍物之间的相对距离从小于第二预设相对距离变为大于第二预设相对距离之后，可以控制无人机恢复期先前的飞行高度。进而，随着无人机与障碍物之间的相对距离的逐渐增大，还可以控制无人机的飞行速度恢复其先前的飞行速度。

在一种可能的实施方式中，在无人机要与待充电交通工具会合以给待充电交通工具充电的情况下，如图6所示，根据该实施例的方法还可以包括以下步骤S601至S603。

在步骤S601中，检测所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离。

在步骤S602中，在所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离小于等于第三预设相对距离时，获取所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离。

该步骤可以通过无人机向云服务器20发送请求，然后由云服务器20反馈所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离来完成。

另外，在所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离小于等于第三预设相对距离时，说明无人机已经位于待充电交通工具附近且正在准备为待充电交通工具充电。

在步骤S603中，在所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离小于等于第四预设相对距离时，通过基于第二正相关关系控制所述无人机的飞行速度随着所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离的变化来控制所述无人机执行防碰撞操作。

其中，第二正相关关系可以是线性正相关关系，还可以是非线性正相关关系。而且，无人机的飞行速度随着所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离的减小而减小。

另外，第三预设相对距离和第四预设相对距离之间没有数值大小关系，其都是依据实际情况而设定的。

通过步骤S601至S603，就能够有效地避免无人机与待充电交通工具会合过程中发生的碰撞。

在一种可能的实施方式中，在所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于所述第一预设相对距离且所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离小于等于所述第四预设相对距离时，所述无人机的速度为基于所述第一正相关关系控制得到的速度与基于所述第二正相关关系控制得到的速度中的最小者。这样就能够有效地减轻无人机已经到达待充电交通工具附近并准备为待充电交通工具充电情况下发生碰撞时的损坏程度。

在一种可能的实施方式中，根据该实施例的方法还可以包括：在所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离小于等于所述第三预设相对距离时，基于所述无人机和为所述待充电交通工具充电的其他无人机的高度及其各自与所述待充电交通工具的相对距离，来控制所述无人机为所述待充电交通工具的充电顺序。例如，可以按照无人机高度从低到高的顺序来控制各个无人机为待充电交通工具的充电顺序。在无人机高度相同的情况下，按照无人机与待充电交通工具之间的相对距离从小到大的顺序来控制各个无人机为待充电交通工具充电的顺序。另外，其他无人机与待充电交通工具之间的相对距离可以通过诸如图1中所示的云服务器20或充电站30获得，因为，云服务器20和充电站30中会有其他无人机的实时信息。

在一种可能的实施方式中，当无人机遭遇不可抗拒的天灾或者人祸导致其无法维持飞行功能而坠落时，根据该实施例的方法还能够将坠落引起的伤害降低到最小程度。为此，如图7所示，根据该实施例的方法还可以包括：

S701、检测所述无人机在下降过程中的加速度。其中，下降过程中的加速度可以通过加速度传感器来检测。

S702、在所述下降过程中的加速度大于预设加速度阈值时，发送控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号。其中，预设加速度阈值可以是例如比重力加速度稍小的值或者根据实际情况设置的其他预设值。

另外，在所述下降过程中的加速度大于预设加速度阈值时，还可以控制无人机的内置扬声器进行提醒，也即提醒地面人员注意避让，避免被砸伤。

通过步骤S701和S702，就能够在无人机坠落时及时地启动迫降缓冲降落伞，有效地减小无人机坠地时的速度，减轻无人机坠地时对地面人员及自身的损坏程度。

在一种可能的实施方式中，根据该实施例的方法还能够在无人机与障碍物发生碰撞之前采取必要的措施来减轻不可避免的碰撞带来的损坏。在这种情况下，如图8所示，步骤S502中的所述至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作，可以包括以下步骤S801至S803。

在步骤S801中，基于所述无人机与前方障碍物之间的相对距离随时间的变化计算所述无人机与所述障碍物之间的相对速度。

例如，在在步骤S501中检测无人机与前方障碍物之间的相对距离的同时记录检测时间，这样就能够得到无人机与前方障碍物之间的相对距离随时间的变化，进而能够得到无人机与障碍物之间的相对速度。

在步骤S802中，基于所述无人机与前方障碍物之间的相对距离、所述相对速度、所述无人机的预定飞行轨迹和最大减速度，判断所述无人机与所述障碍物是否会发生碰撞以及发生碰撞时的相对速度是否大于等于预设相对速度。

通常，预设相对速度可以被设置成是等于无人机的中高飞行速度的值。这样，就能够在无人机与障碍物发生碰撞时确定发生的是否是中高速碰撞。由于中高速碰撞会产生较大的损坏，例如，导致无人机给待充电交通工具充电的电池漏电或短路，进而能够导致无人机爆炸或人员触电。因此，判断中高速碰撞是否发生，是非常有意义的。

在步骤S803中，在判断所述无人机与所述障碍物会发生碰撞且发生碰撞时的相对速度大于等于所述预设相对速度时，发送以下至少一者：

(1)控制所述无人机为所述待充电交通工具充电的电池断电的信号；

(2)控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号；

(3)控制所述无人机以最大减速度减速的信号；

(4)控制所述无人机变更飞行轨迹和/或减速的信号。

其中，控制所述无人机为所述待充电交通工具充电的电池断电的信号可以先被发送给无人机的电池管理器，然后该电池管理器向控制为待充电交通工具充电的电池的通断的开关(例如继电器、接触器等)发送所述信号，在所述开关接收到所述信号之后就会执行为所述电池断电的动作，例如执行高压电拉断动作，使得为待充电交通工具充电的电池的内部开路。

其中，迫降缓冲降落伞启动的信号可以被发送给无人机的迫降缓冲降落伞启动装置，在该迫降缓冲降落伞启动装置接收到迫降缓冲降落伞启动的信号之后就会打开迫降缓冲降落伞，从而能够在无人机未与障碍物发生碰撞之前就采取措施来提前降低无人机飞行速度，有效地减轻不可避免的无人机碰撞导致的损坏。

其中，控制所述无人机以最大减速度减速的信号可以被发送给无人机的飞行控制系统。这样就能够在不可避免的无人机碰撞发生之前是无人机飞行控制系统控制无人机开始以最大减速度减速，有效地减轻不可避免的碰撞导致的损坏。

通过步骤S801至S803，能够在不可避免的无人机碰撞发生之前采取有效的措施来减轻不可避免的碰撞导致的损坏，例如，无人机给待充电交通工具充电的电池的漏电或短路、无人机爆炸或人员触电等。

在一种可能的实施方式中，在判断所述无人机与所述障碍物会发生碰撞且发生碰撞时的相对速度小于所述预设相对速度时，如图8所示，根据该实施例的方法还可以包括步骤S804：发送控制所述无人机变更飞行轨迹和/或减速的信号。其中，变更飞行轨迹(例如，飞行路线和飞行高度中的至少一者)和/或减速的信号可以被发送给无人机的飞行控制系统。这样就能够在判断无人机会与障碍物发生碰撞但碰撞时的相对速度小于预设相对速度时，例如在判断无人机发生低速碰撞时，通过在碰撞发生之前变更无人机的飞行轨迹、使无人机减速或者通过这两者来避免无人机发生碰撞以确保无人机的安全飞行或减轻不可避免的碰撞导致的损坏。另外，这里使无人机减速的减速度值可以是无人机的最大减速度，也可以是比最大减速度小的减速度值。

在一种可能的实施方式中，根据该实施例的方法还能够在无人机发生碰撞之后有效地减轻碰撞带来的损坏。如图9所示，在这种情况下，根据该实施例的方法还可以包括以下步骤S901和S902。

在步骤S901中，检测所述无人机的减速度。

其中，无人机的减速度可以通过碰撞传感器来检测。碰撞传感器可以被设置在无人机的前端、后端、左侧、右侧等位置处，而且每一侧位置处至少布置两个碰撞传感器。碰撞传感器内设置有预设减速度阈值(其是某一固定的减速度绝对值)，当无人机与障碍物发生不可避免的碰撞且其减速度达到或超过碰撞传感器的预设减速度阀值时，碰撞传感器就会感受到此碰撞。

在步骤S902中，在所述减速度大于等于预设减速度阈值时，发送以下至少一者：

(1)控制所述无人机为所述待充电交通工具充电的电池断电的信号。为所述待充电交通工具充电的电池断电的信号已经在上面详细描述过，此处不再赘述。

(2)控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号。

其中，迫降缓冲降落伞启动的信号可以被发送给无人机的迫降缓冲降落伞启动装置，在该迫降缓冲降落伞启动装置接收到迫降缓冲降落伞启动的信号之后就会打开迫降缓冲降落伞，从而能够在无人机未与障碍物发生碰撞之前就采取措施来提前降低无人机飞行速度，有效地减轻不可避免的无人机碰撞导致的损坏。

通过步骤S901和S902，就能够在无人机发生碰撞之后，有效地减轻碰撞带来的损坏，例如为待充电交通工具充电的电池的短路或漏电。

另外，在执行步骤S902之前，根据该实施例的方法还可以可选地检测为待充电交通工具充电的电池是否已经断电、迫降缓冲降落伞是否已经启动，然后再执行步骤S902。

根据本公开的第四实施例，提供一种无人机防碰撞装置，所述无人机用于为待充电交通工具充电。该装置可以应用于无人机，尤其是图1中所示的无人机40。如图10所示，根据该实施例的装置可以包括：

检测模块1001，用于检测所述无人机与前方障碍物之间的相对距离；

控制模块1002，用于至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作。

通过上述技术方案，通过检测无人机与障碍物之间的相对距离并基于该相对距离控制无人机执行防碰撞操作，因此能够确保为待充电交通工具充电的无人机的安全飞行，进而能够有效地实现待充电交通工具的电量供应，增加交通工具的续航里程，提高交通工具电量供应的效率，还能够为用户提供更加方便快捷的服务方式，节省用户的时间。另外，在待充电交通工具是纯电动汽车的情况下，还能够降低纯电动汽车对车载动力电池电量的依赖性，有效地减小车载动力电池的重量。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块1002用于：在所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于第一预设相对距离时，通过基于第一正相关关系控制所述无人机的飞行速度随着所述无人机与前方障碍物之间的相对距离的变化来控制所述无人机执行防碰撞操作。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块1002，还用于在第二预设相对距离小于所述第一预设相对距离且所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于所述第二预设相对距离时，通过调整所述无人机的飞行轨迹来控制所述无人机执行防碰撞操作。

在一种可能的实施方式中，如图10所示，该装置还包括获取模块1003。所述检测模块1001，还用于检测所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离；所述获取模块1003，用于在所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离小于等于第三预设相对距离时，获取所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离；所述控制模块1002，还用于在所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离小于等于第四预设相对距离时，通过基于第二正相关关系控制所述无人机的飞行速度随着所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离的变化来控制所述无人机执行防碰撞操作。

在一种可能的实施方式中，在所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于所述第一预设相对距离且所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离小于等于所述第四预设相对距离时，所述无人机的速度为基于所述第一正相关关系控制得到的速度与基于所述第二正相关关系控制得到的速度中的最小者。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块1002还用于：在所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离小于等于所述第三预设相对距离时，基于所述无人机和为所述待充电交通工具充电的其他无人机的高度及其各自与所述待充电交通工具的相对距离，来控制所述无人机为所述待充电交通工具的充电顺序。例如，可以按照无人机高度从低到高的顺序来控制各个无人机为待充电交通工具的充电顺序。在无人机高度相同的情况下，按照无人机与待充电交通工具之间的相对距离从小到大的顺序来控制各个无人机为待充电交通工具充电的顺序。另外，其他无人机与待充电交通工具之间的相对距离可以通过诸如图1中所示的云服务器20或充电站30获得，因为，云服务器20和充电站30中会有其他无人机的实时信息。

在一种可能的实施方式中，当无人机遭遇不可抗拒的天灾或者人祸导致其无法维持飞行功能而坠落时，所述检测模块1001，还用于检测所述无人机在下降过程中的加速度；所述控制模块1002，还用于在所述下降过程中的加速度大于预设加速度阈值时，发送控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号。

在一种可能的实施方式中，根据该实施例的装置还能够在无人机与障碍物发生碰撞之前采取必要的措施来减轻不可避免的碰撞带来的损坏。在这种情况下，如图11所示，所述控制模块1002可以包括：

计算子模块1101，用于基于所述无人机与前方障碍物之间的相对距离随时间的变化计算所述无人机与所述障碍物之间的相对速度；

判断子模块1102，用于基于所述无人机与前方障碍物之间的相对距离、所述相对速度、所述无人机的预定飞行轨迹和最大减速度，判断所述无人机与所述障碍物是否会发生碰撞以及发生碰撞时的相对速度是否大于等于预设相对速度；

发送子模块1103，用于在判断所述无人机与所述障碍物会发生碰撞且发生碰撞时的相对速度大于等于所述预设相对速度时，发送以下至少一者：

(1)控制所述无人机为所述待充电交通工具充电的电池断电的信号；

(2)控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号；

(3)控制所述无人机以最大减速度减速的信号；

(4)控制所述无人机变更飞行轨迹和/或减速的信号。

在一种可能的实施方式中，所述发送子模块1103，还用于在所述判断子模块1102判断所述无人机与所述障碍物会发生碰撞且发生碰撞时的相对速度小于所述预设相对速度时，发送控制所述无人机变更飞行轨迹和/或减速的信号。

在一种可能的实施方式中，所述检测模块1001，还用于检测所述无人机的减速度；所述控制模块1002，还用于在所述减速度大于等于预设减速度阈值时，发送以下至少一者：(1)控制所述无人机为所述待充电交通工具充电的电池断电的信号；(2)控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号。

根据该实施例的装置中各个模块所执行的操作的具体实施方式已经被根据本公开第三实施例的方法中进行了详细描述，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (18)

1.一种无人机防碰撞方法，其特征在于，所述无人机用于为待充电交通工具充电，该方法包括：

检测所述无人机与前方障碍物之间的相对距离；

至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作；

其中，该方法还包括：检测所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离；在所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离小于等于第三预设相对距离时，获取所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离；在所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离小于等于第四预设相对距离时，通过基于第二正相关关系控制所述无人机的飞行速度随着所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离的变化来控制所述无人机执行防碰撞操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于第一预设相对距离时，所述至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作，包括：

通过基于第一正相关关系控制所述无人机的飞行速度随着所述无人机与前方障碍物之间的相对距离的变化来控制所述无人机执行防碰撞操作。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在第二预设相对距离小于所述第一预设相对距离且所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于所述第二预设相对距离时，所述至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作，还包括：

通过调整所述无人机的飞行轨迹来控制所述无人机执行防碰撞操作。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于所述第一预设相对距离且所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离小于等于所述第四预设相对距离时，所述无人机的速度为基于所述第一正相关关系控制得到的速度与基于所述第二正相关关系控制得到的速度中的最小者。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离小于等于所述第三预设相对距离时，基于所述无人机和为所述待充电交通工具充电的其他无人机的高度及其各自与所述待充电交通工具的相对距离，来控制所述无人机为所述待充电交通工具的充电顺序。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

检测所述无人机在下降过程中的加速度；

在所述下降过程中的加速度大于预设加速度阈值时，发送控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作，包括：

基于所述无人机与前方障碍物之间的相对距离随时间的变化计算所述无人机与所述障碍物之间的相对速度；

基于所述无人机与前方障碍物之间的相对距离、所述相对速度、所述无人机的预定飞行轨迹和最大减速度，判断所述无人机与所述障碍物是否会发生碰撞以及发生碰撞时的相对速度是否大于等于预设相对速度；

在判断所述无人机与所述障碍物会发生碰撞且发生碰撞时的相对速度大于等于所述预设相对速度时，发送以下至少一者：

(1)控制所述无人机为所述待充电交通工具充电的电池断电的信号；

(2)控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号；

(3)控制所述无人机以最大减速度减速的信号；

(4)控制所述无人机变更飞行轨迹和/或减速的信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在判断所述无人机与所述障碍物会发生碰撞且发生碰撞时的相对速度小于所述预设相对速度时，该方法还包括：

发送控制所述无人机变更飞行轨迹和/或减速的信号。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

检测所述无人机的减速度；

在所述减速度大于等于预设减速度阈值时，发送以下至少一者：

(1)控制所述无人机为所述待充电交通工具充电的电池断电的信号；

(2)控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号。

10.一种无人机防碰撞装置，其特征在于，所述无人机用于为待充电交通工具充电，该装置包括：

检测模块，用于检测所述无人机与前方障碍物之间的相对距离；

控制模块，用于至少依据所述无人机与前方障碍物之间的相对距离来控制所述无人机执行防碰撞操作；

其中，该装置还包括获取模块：

所述检测模块，还用于检测所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离；

所述获取模块，用于在所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离小于等于第三预设相对距离时，获取所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离；

所述控制模块，还用于在所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离小于等于第四预设相对距离时，通过基于第二正相关关系控制所述无人机的飞行速度随着所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离的变化来控制所述无人机执行防碰撞操作。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述控制模块用于：

在所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于第一预设相对距离时，通过基于第一正相关关系控制所述无人机的飞行速度随着所述无人机与前方障碍物之间的相对距离的变化来控制所述无人机执行防碰撞操作。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于：

在第二预设相对距离小于所述第一预设相对距离且所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于所述第二预设相对距离时，通过调整所述无人机的飞行轨迹来控制所述无人机执行防碰撞操作。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在所述无人机与前方障碍物之间的相对距离小于等于所述第一预设相对距离且所述无人机与以所述无人机为圆心的预设半径范围内的无人机之间的相对距离小于等于所述第四预设相对距离时，所述无人机的速度为基于所述第一正相关关系控制得到的速度与基于所述第二正相关关系控制得到的速度中的最小者。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于：

在所述无人机与所述待充电交通工具之间的相对距离小于等于所述第三预设相对距离时，基于所述无人机和为所述待充电交通工具充电的其他无人机的高度及其各自与所述待充电交通工具的相对距离，来控制所述无人机为所述待充电交通工具的充电顺序。

15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述检测模块，还用于检测所述无人机在下降过程中的加速度；

所述控制模块，还用于在所述下降过程中的加速度大于预设加速度阈值时，发送控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号。

16.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

计算子模块，用于基于所述无人机与前方障碍物之间的相对距离随时间的变化计算所述无人机与所述障碍物之间的相对速度；

判断子模块，用于基于所述无人机与前方障碍物之间的相对距离、所述相对速度、所述无人机的预定飞行轨迹和最大减速度，判断所述无人机与所述障碍物是否会发生碰撞以及发生碰撞时的相对速度是否大于等于预设相对速度；

发送子模块，用于在判断所述无人机与所述障碍物会发生碰撞且发生碰撞时的相对速度大于等于所述预设相对速度时，发送以下至少一者：

(1)控制所述无人机为所述待充电交通工具充电的电池断电的信号；

(2)控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号；

(3)控制所述无人机以最大减速度减速的信号；

(4)控制所述无人机变更飞行轨迹和/或减速的信号。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述发送子模块，还用于在所述判断子模块判断所述无人机与所述障碍物会发生碰撞且发生碰撞时的相对速度小于所述预设相对速度时，发送控制所述无人机变更飞行轨迹和/或减速的信号。

18.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述检测模块，还用于检测所述无人机的减速度；

所述控制模块，还用于在所述减速度大于等于预设减速度阈值时，发送以下至少一者：

(1)控制所述无人机为所述待充电交通工具充电的电池断电的信号；

(2)控制所述无人机的迫降缓冲降落伞启动的信号。

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