CN108496133A - 中继无人机的控制方法和中继无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中继无人机(100)的控制方法.中继无人机(100)用作任务无人机(200)与控制端(300)之间无线通信的中继设备。中继无人机(100)的控制方法包括：获取任务无人机(200)的关联信息；根据关联信息控制中继无人机(100)飞行以跟踪任务无人机(200)的水平位置。本发明还公开了一种中继无人机(100)。

Description

中继无人机的控制方法和中继无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种中继无人机的控制方法和中继无人机。

背景技术

在任务无人机和地面设备之间的无线电信号由于遮挡等因素导致信号衰减严重时，常使用中继无人机作为任务无人机和地面设备之间的中转站。现有的中继无人机的位置调整是通过人工操作完成的，比如，中继无人机和任务无人机分别由各自的操作员操控，以确保中继无人机与任务无人机和地面设备之间均保持良好的通信质量。但是此种方式需要至少两组操作员，一组操作任务无人机，另一组操作中继无人机，两组操作员之间必须密切配合，对操作员的要求较高，而且不恰当的配合可能会降低中继链路的可靠性。

发明内容

本发明的实施例提供一种中继无人机的控制方法和中继无人机。

本发明实施方式的中继无人机的控制方法，所述中继无人机用作任务无人机与控制端之间无线通信的中继设备，所述中继无人机的控制方法包括:

获取所述任务无人机的关联信息；和

根据所述关联信息控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置。

本发明实施方式的中继无人机用作任务无人机与控制端之间无线通信的中继设备。所述中继无人机包括通信模块和飞行控制器。所述通信模块用于获取所述任务无人机的关联信息；所述飞行控制器用于根据所述关联信息控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置。

本发明实施方式的中继无人机的控制方法和中继无人机通过获取任务无人机的关联信息来自动调整中继无人机的水平位置，从而使得中继无人机在不需要操作人员的操控下就能够自动跟踪任务无人机，保持中继无人机和任务无人机及控制端的直射径，避免了人为操控时的失误，改善中继通信的可靠性。

本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的流程示意图。

图2是本发明某些实施方式的中继无人机模块示意图。

图3是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的应用场景示意图。

图4是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的水平相对位置示意图。

图5是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的流程示意图。

图6是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的闪烁灯的闪烁周期示意图。

图7是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的闪烁灯的闪烁颜色示意图。

图8-11本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的闪烁灯的闪烁排布示意图。

图12是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的流程示意图。

图13是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的流程示意图。

图14是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的应用场景示意图。

图15是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的流程示意图。

图16是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的应用场景示意图。

图17是本发明某些实施方式的中继无人机的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请一并参阅图1至3，本发明实施方式的中继无人机100的控制方法，中继无人机100用作任务无人机200与控制端300之间通信的中继设备。中继无人机100的控制方法包括：

S11：获取任务无人机200的关联信息；和

S12：根据关联信息控制中继无人机100飞行以跟踪任务无人机200的水平位置。

本发明实施方式的中继无人机100的控制方法可以由本发明实施方式的中继无人机100实现。本发明实施方式的中继无人机100包括通信模块10和飞行控制器20。步骤S11可以由通信模块10实现，步骤S12可以由飞行控制器20实现。

也即是说，通信模块10可用于获取任务无人机200的关联信息；飞行控制器20可用于根据关联信息控制中继无人机100飞行以跟踪任务无人机200的水平位置。

任务无人机200与控制端300通常通过无线通信方式进行通信。但无线信号容易受地形、山体或建筑等遮挡、距离、无线电干扰等多个因素的影响，导致无线信号衰减严重，因此通常采用中继无人机100作为任务无人机200与控制端300之间的中转站以保证任务无人机200与控制端300之间的稳定通信。但现有的中继无人机100需要由操作员进行操控才能实现跟踪任务无人机200的位置及信号转发的功能，如此，需要操控中继无人机100的操作员与操作任务无人机200的操作员之间密切配合，若两位操作员之间的配合不恰当，则可能会降低中继链路的可靠性。

本发明实施方式的中继无人机100的控制方法通过获取任务无人机200的关联信息来自动调整中继无人机100的水平位置，从而使得中继无人机100在不需要操作人员的操控下就能够自动跟踪任务无人机200，换句话说，中继无人机100在不需要操作人员的操控的情况下，中继无人机100和任务无人机200之间的通信链路能够形成直射路径，同时中继无人机100和控制端300的之间连通的通信链路也能够形成直射路径，避免了人为操控时的失误，改善中继通信的可靠性。

其中，中继无人机100跟踪任务无人机200时主要保障的是中继无人机100与任务无人机200之间水平位置的间距。具体地，请结合图4，相对水平面建立一个直角坐标系x-y-z，垂直于水平面的方向为z轴所在方向，x轴与y轴组成与水平面相平行的x-y面(即，图4中虚线围成的椭圆球面)。水平位置的间距指的是忽略中继无人机100与任务无人机200之间的飞行高度的差，将中继无人机100的飞行位置投射到x-y面，并将任务无人机200的飞行位置投射到x-y面后，中继无人机100与任务无人机200在x-y面上所处位置的间距。中继无人机100获取任务无人机200的关联信息后，可根据关联信息确定任务无人机200的水平位置，再根据中继无人机100自身与任务无人机200之间的位置差异对任务无人机200进行水平位置的跟踪。如此，可以保持中继无人机100与任务无人机200之间的稳定通信。

中继无人机100跟踪任务无人机200时的飞行高度可以变化也可以保持不变。可以理解，在中继无人机100以固定的飞行高度飞行时，此时仅需要保证中继无人机100在上述固定的飞行高度上飞行时可以同时保持与任务无人机200及和控制端300之间的无线通信的直射路径连续，而不受飞行环境中高度物体的遮挡。中继无人机100在实际飞行过程中，飞行环境中的物体的高度可能不一样，因此，飞行高度的值可以根据实际飞行环境进行设定。中继无人机100的飞行高度也可以是变化的，此时中继无人机100在跟踪任务无人机200的过程中可以根据获取到的关联信息随时改变飞行高度的值以动态优化中继无人机100中转任务无人机200与控制端300之间的通信信号的效果。

在某些实施方式中，关联信息包括飞行参数，跟踪任务无人机200的水平位置是根据飞行参数控制中继无人机100飞行来实现的。其中，飞行参数包括空间坐标、飞行速度、或者加速度中的至少一项。也即使说，飞行参数可以包括空间坐标；或者，飞行参数可以包括飞行速度；或者，飞行参数可以包括加速度；或者，飞行参数也可同时包括空间坐标和飞行速度二者；或者，飞行参数可同时包括空间坐标和加速度二者；或者，飞行参数可同时包括飞行速度和加速度二者；或者飞行参数可同时包括空间坐标、飞行速度和加速度三者。

任务无人机200通常配置有GNSS接收机、惯性测量单元、加速度传感器、视觉传感器、超声波传感器、空速计等至少一种传感器。因此，空间坐标可以由GNSS接收机测得；飞行速度可以由惯性测量单元或空速计测得；加速度可以由加速度传感器测得。

在某些实施方式中，根据飞行参数控制中继无人机100飞行以跟踪任务无人机200的水平位置是在中继无人机100与任务无人机200之间通信链路连通时执行的。其中，中继无人机100与任务无人机200之间通信链路连通指的是中继无人机100与任务无人机200之间可以进行稳定的通信，信号接收的误码率较低。

请参阅图2和图5，在某些实施方式中，中继无人机100上搭载有拍摄设备30，关联信息包括拍摄设备30拍摄的任务无人机200的特征信息。步骤S12根据关联信息控制中继无人机100进行飞行以跟踪任务无人机200的水平位置包括：

S121：处理特征信息以获取中继无人机100与任务无人机200的水平相对位置；和

S122：根据水平相对位置控制中继无人机100飞行以跟踪任务无人机200的水平位置。

请再参阅图2，在某些实施方式中，中继无人机100搭载有拍摄设备30，步骤S121和步骤S122均可以由飞行控制器20实现。

也即是说，飞行控制器20进一步用于：

处理特征信息以获取中继无人机100与任务无人机200的水平相对位置；和

根据水平相对位置控制中继无人机100飞行以跟踪任务无人机200的水平位置。

其中，水平相对位置指的是将中继无人机100的飞行位置投射到x-y面，并将任务无人机200的飞行位置投射到x-y面后，中继无人机100与任务无人机200在x-y面上的相对位置。

在某些实施方式中，任务无人机200的特征信息包括任务无人机200的轮廓、颜色、纹理中的一种或多种。也即是说，特征信息可以仅包括任务无人机200的轮廓、颜色、或纹理，特征信息也可以同时包括任务无人机200的轮廓和颜色、轮廓和纹理、或者颜色和纹理，特征信息也可以同时包括任务无人机200的轮廓、颜色和纹理。可以理解，任务无人机200在飞行时，轮廓、颜色或纹理等特征与飞行环境中的物体的轮廓、颜色、纹理等特征均有较大的差异，因此，中继无人机100的拍摄设备30拍摄任务无人机200的拍摄图像后，可以对拍摄图像中的任务无人机200的轮廓、颜色或纹理特征进行提取。在中继无人机100持续的飞行过程中，拍摄设备30持续拍摄任务无人机200的特征信息，飞行控制器20根据特征信息确定中继无人机100与任务无人机200的水平相对位置，从而可以实现对任务无人机200的持续跟踪。

对于任务无人机200的特征信息的提取，举例来说，任务无人机200的轮廓的提取可以先通过边缘提取算法提取拍摄图像中各个物体的边缘轮廓，再采用模板匹配算法与边缘轮廓提取后的图像中的各个图形进行匹配，从而提取出任务无人机200的轮廓部分。随后，飞行控制器20可以确定任务无人机200在拍摄图像中的具体位置，从而确定中继无人机100与任务无人机200的水平相对位置。

再例如，任务无人机200的颜色的提取可以采用颜色分割算法对拍摄图像进行处理，通常任务无人机200具有一个主颜色，因此采用颜色分割算法分割出拍摄图像中颜色相同的部分，再从颜色相同的部分中选取出合适大小的封闭的连通区域，最后还可通过模板匹配进一步确定选出的连通区域为任务无人机200的部分。如此，即可提取出任务无人机200的颜色。随后，飞行控制器20可以根据任务无人机200的颜色确定任务无人机200在拍摄图像中的具体位置，从而确定中继无人机100与任务无人机200的水平相对位置。

在某些实施方式中，中继无人机100飞行在任务无人机200的上方。

可以理解，中继无人机100需要确保与任务无人机200存在直射路径，中继无人机还需要确保与控制端300存在直射路径，因此，中继无人机100优选飞行在任务无人机200的上方，并且飞行高度应该高于飞行环境中最高的障碍物的高度，以稳定地执行中继转发的功能。

在某些实施方式中，任务无人机200包括闪烁灯，闪烁灯可以是一盏或多盏。特征信息包括闪烁灯的闪烁周期、闪烁颜色、闪烁排布中的一种或多种。

请参阅图6，闪烁周期指的是闪烁灯亮灭的周期或明暗变化的周期。具体地，闪烁灯亮灭的周期为闪烁灯点亮的时间与闪烁灯持续熄灭的时间之和，例如，闪烁周期为4s，在4s的闪烁周期内闪烁灯的持续点亮时间为3s，持续熄灭时间为1s。若闪烁灯一直保持点亮状态，只是点亮的亮度会有变化，例如先以第一亮度点亮、再以第二亮度点亮、最后以第三亮度点亮后再回到以第一亮度点亮，依此循环点亮过程。此时，闪烁灯明暗变化的周期为闪烁灯持续以第一亮度点亮的时间、闪烁灯持续以第二亮度点亮的时间、闪烁灯持续以第三亮度点亮的时间三者之和。闪烁灯以4s的闪烁周期持续进行亮灭或明暗的变化，拍摄设备30持续拍摄任务无人机200的拍摄图像，并从拍摄图像中获取闪烁周期的信息，飞行控制器20根据闪烁周期确定中继无人机100与任务无人机200之间的水平相对位置并对任务无人机200进行跟踪。

请参阅图7，闪烁颜色指的是闪烁灯持续点亮并发出有颜色的光。闪烁灯的闪烁颜色可以是一种或多种。例如，任务无人机200包括四盏闪烁灯，四盏闪烁灯中的两盏持续点亮并发出红颜色的光，剩余两盏闪烁灯持续点亮并发出绿颜色的光等。拍摄设备30持续拍摄任务无人机200的拍摄图像，并从拍摄图像中获取闪烁颜色的信息，飞行控制器20根据闪烁颜色确定中继无人机100与任务无人机200之间的水平相对位置并对任务无人机200进行跟踪。

请参阅图8至图11，闪烁排布包括以下4种情况：

(1)闪烁灯物理位置的排布，例如：闪烁灯安装时，在物理位置上就形成字母“A”或其他形式的标识，当所有闪烁灯点亮的时候显示标识字母“A”，所有闪烁灯熄灭的时候就不显示任何标识。

(2)闪烁灯物理位置的排布与闪烁位置的排布，例如：闪烁灯安装时，在物理位置上就行成“A”与“B”的标识，“A”位于机身左边，“B”位于机身右边，当仅点亮机身左边的所有闪烁灯时，就显示字母“A”；当仅点亮机身右边的所有闪烁灯时，就显示字母“B”。

(3)闪烁灯物理位置的排布、闪烁位置的排布、及闪烁周期，例如，闪烁灯安装时，在物理位置上就形成一个箭头，在第一时刻，仅点亮箭头的尾部最末段的两个闪烁灯；在第二时刻，仅点亮箭头的尾部中间段的两个闪烁灯；在第三时刻，仅点亮箭头的尾部最前段的两个闪烁灯；在第四时刻，仅点亮箭头的头部的所有闪烁灯；如此的闪烁排布，能给人一种递进显示的视觉效果。

(4)闪烁灯物理位置的排布、闪烁位置的排布、闪烁周期、及闪烁颜色；例如，闪烁灯安装时，在物理位置上就形成一个箭头，在第一时刻，仅点亮箭头的尾部最末段的两个R颜色闪烁灯；在第二时刻，仅点亮箭头的尾部中间段的两个G颜色闪烁灯；在第三时刻，仅点亮箭头的尾部最前段的两个B颜色闪烁灯；在第四时刻，仅点亮箭头的头部的所有W颜色闪烁灯；如此的闪烁排布，能给人一种递进显示的视觉效果。

如此，在任务无人机200的飞行过程中，拍摄设备30持续拍摄任务无人机200的拍摄图像，并从拍摄图像中获取闪烁灯的闪烁周期、闪烁颜色与闪烁排布的信息，飞行控制器20根据闪烁灯的闪烁周期、闪烁颜色与闪烁排布确定任务无人机100在拍摄图像中的位置，从而再根据中继无人机100在拍摄图像中的位置确定中继无人机100与任务无人机200之间的水平相对位置并对任务无人机200进行跟踪。

具体地，中继无人机100通过闪烁周期、闪烁颜色或闪烁排布确定任务无人机200在拍摄图像中的位置后，由于拍摄图像中的各个物体与拍摄设备30的视场包含的物体是一一对应的，且飞行环境中的各个物体以相同的缩小比例显示在拍摄图像中，因此，中继无人机100可计算出任务无人机200在拍摄图像中的位置与拍摄设备30的视场的中心位置(即拍摄设备30的取景框中心)之间的位置差值确定中继无人机100与任务无人机200在飞行环境中的实际的位置差值(即水平相对位置)。随后，中继无人机100即可根据实际的位置差值对任务无人机200进行跟踪。

请参阅图12，在某些实施方式中，中继无人机100上搭载有拍摄设备30，关联信息包括飞行参数及拍摄设备30拍摄的任务无人机200的特征信息。步骤S12根据关联信息控制中继无人机100进行飞行以跟踪任务无人机200的水平位置包括：

S121：处理特征信息以获取中继无人机100与任务无人机200的水平相对位置；

S122：在中继无人机100与任务无人机200通信链路连通时，根据水平相对位置和/或飞行参数控制中继无人机100飞行以跟踪任务无人机200的水平位置；和

S123：在中继无人机100与任务无人机200通信链路断开时，根据水平相对位置控制中继无人机100飞行以跟踪任务无人机200的水平位置。

请再参阅图2，在某些实施方式中，步骤S121、步骤S122和步骤S123均可以由飞行控制器20实现。

也即是说，飞行控制器20还可用于：

处理特征信息以获取中继无人机100与任务无人机200的水平相对位置；

在中继无人机100与任务无人机200通信链路连通时，根据水平相对位置和/或飞行参数控制中继无人机100飞行以跟踪任务无人机200的水平位置；和

在中继无人机100与任务无人机200通信链路断开时，根据水平相对位置控制中继无人机100飞行以跟踪任务无人机200的水平位置。

具体地，在中继无人机100与任务无人机200的通信链路连通时，中继无人机100不仅可以获得任务无人机200的飞行参数，还可获得任务无人机200的特征信息，因此，此时中继无人机100可以仅根据飞行参数跟踪任务无人机200的水平位置，也可以仅根据特征信息跟踪任务无人机200的水平位置，还可以同时根据飞行参数和特征信息跟踪任务无人机200的水平位置。在中继无人机100同时根据飞行参数和特征信息跟踪任务无人机200的水平位置时，中继无人机100可以综合飞行参数和特征信息确定自身的最佳水平飞行位置，从而进一步提升任务无人机200经由中继无人机100与控制单通信的通信链路的稳定性和可靠性，优化中继无人机100的中继功能。

在中继无人机100综合飞行参数和特征信息确定自身最佳水平飞行位置过程中，具体地，由于中继无人机100可以根据特征信息和飞行参数确定自身与任务无人机200之间的水平相对位置，且中继无人机100与任务无人机200之间、中继无人机100与控制端300之间均通过无线通信方式进行通信，因此，中继无人机100可先确定几个待选水平位置，并根据上述的水平相对位置及无线信号的衰减特性来计算出中继无人机100在各个待选水平位置上飞行时，中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路的通信质量，以及中继无人机100与控制端300之间的通信链路的通信质量。如此，中继无人机100从多个待选水平位置中选取一个水平位置作为最佳水平飞行位置，在最佳水平飞行位置处，中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路的通信质量，以及中继无人机100与控制端300之间的通信链路的通信质量均较高。

请参阅图13，在某些实施方式中，本发明实施方式的中继无人机100的控制方法还包括：

S13：获取当前环境的三维地图；

S14：根据三维地图获取障碍物信息；

S15：根据障碍物信息、任务无人机200的位置、控制端300的位置来计算出中继无人机100的空域范围，在空域范围内，中继无人机100与控制端300及任务无人机200之间的通信链路均连通；和

S17：控制中继无人机100在空域范围内飞行。

请再参阅图2，步骤S13、步骤S14、步骤S15和步骤S17均可以由飞行控制器20实现。

也即是说，飞行控制器20或通信模块10可用于：

获取当前环境的三维地图；

根据三维地图获取障碍物信息；

根据障碍物信息、任务无人机200的位置、控制端300的位置来计算出中继无人机100的空域范围，在空域范围内，中继无人机100与控制端300及任务无人机200之间的通信链路均连通；和

控制中继无人机100在空域范围内飞行。

请参阅图14，三维地图可以是中继无人机100预先下载并存储的离线三维地图，此时，获取当前环境的三维地图是由飞行控制器20来执行的。三维地图也可以由控制端300发送，由中继无人机100进行接收，此时，获取当前环境的三维地图是由通信模块10来执行的。三维地图可以反映当前飞行环境中各物体的位置排布及高度信息，飞行控制器20获取到三维地图后，即可综合任务无人机200的位置、控制端300的位置、及三维地图中指示的障碍物的信息计算出中继无人机100可以执行中继功能的空域范围。具体地，中继无人机10可根据三维地图确定中继无人机100的飞行高度，随后，中继无人机100可选取多个待选水平位置，并根据任务无人机200的位置、控制端300的位置及无线信号的衰减特性计算出在每个待选水平位置处，中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路的通信质量，以及中继无人机100与控制端300之间的通信链路的通信质量，从而将通信质量较为稳定的通信链路对应的待选水平位置归并为空域范围。如此，中继无人机100在空域范围内的任意水平位置处飞行均可有效可靠地转发任务无人机200与控制端300之间的通信信号。在某些实施方式中，中继无人机100在空域范围内飞行还包括调整中继无人机100的飞行高度。如此，中继无人机100可以在空域范围内寻找一个最优的水平位置和飞行高度进行飞行，在该最优水平位置和飞行高度处，中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路的稳定性较强，中继无人机100与控制端300之间的通信链路的稳定性也较强。其中，中继无人机100从空域范围内寻找最优的水平位置和飞行高度可以首先计算中继无人机100处于空域范围内的各个待选飞行位置处，中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路的通信质量，以及中继无人机100与控制端300之间的通信链路的通信质量，随后，确定中继无人机100与任务无人机200之间通信链路的通信质量以及中继无人机100与控制端300之间通信链路的通信质量最高时对应的待选飞行位置为最优的水平位置和飞行高度。

中继无人机100跟踪任务无人机200的水平位置时，中继无人机100飞行可在任务无人机200的正上方，中继无人机100与任务无人机200维持在同一水平位置以进行任务无人机200的水平位置跟踪；或者，中继无人机100飞行在任务无人机200的上方，且中继无人机100与任务无人机200在水平位置存在偏移。

需要说明的是，控制中继无人机100在空域范围内飞行时，某些情况下，中继无人机100所处的当前的水平位置和飞行高度即为空域范围内较优的中继无人机100的飞行位置，此时中继无人机100可以维持当前的水平位置和飞行高度进行飞行。

请参阅图15，在某些实施方式中，本发明实施方式的中继无人机100的控制方法还包括：

S161：获取中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路的第一信号强度；和

S162：获取中继无人机100与控制端300之间的通信链路的第二信号强度；

步骤S17控制中继无人机100在空域范围内飞行包括：

S171：在第一信号强度小于第二信号强度时，控制中继无人机100在空域范围内朝靠近任务无人机200的位置飞行；及

S172：在第二信号强度小于所述第一信号强度时，控制中继无人机100在空域范围内朝靠近所述控制端300的位置飞行。

也即是说，中继无人机100在空域范围内飞行时，可以选取一个较优位置飞行，从而使得中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路以及中继无人机100与控制端300之间的通信链路都更为稳定可靠。具体地，中继无人机100通过获取自身与任务无人机200之间的通信链路的第一信号强度，以及获取自身与控制端300之间的通信链路的第二信号强度，并根据第一信号强度和第二信号强度来确定较优的飞行位置。在第一信号强度小于第二信号强度时，表示此刻中继无人机100距离任务无人机200较远，此时调整中继无人机100在空域范围内的位置以使得中继无人机100靠近任务无人机200飞行。在第二信号强度小于第一信号强度时，表示此刻中继无人机100距离控制端300的位置较远，此时调整中继无人机100在空域范围内的位置以使得中继无人机100靠近控制端300飞行。如此，中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路以及中继无人机100与控制端300之间的通信链路的稳定性和可靠性均较强，中继无人机100可以更好地执行中继转发作用，任务无人机200与控制端300之间的通信也更加稳定。

在某些实施方式中，中继无人机100较优的飞行位置的选取也可以通过下述方式进行确定：首先，通信模块10获取中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路的第一信号强度，以及获取中继无人机100与控制端300之间的通信链路的第二信号强度。随后，飞行控制器20将第一信号强度与第一预设信号强度进行比较，在第一信号强度小于第一预设信号强度时控制中继无人机100在空域范围内向靠近任务无人机200的位置飞行。飞行控制器20将第二信号强度与第二预设信号强度进行比较，在第二信号强度小于第二预设信号强度时控制中继无人机100在空域范围内向靠近控制端300的位置飞行。其中，第一预设信号强度是中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路的质量的限度值，在中继无人机100与任务无人机200之间的通信链路的信号强度大于第一预设信号强度时，中继无人机100与任务无人机200之间的通信的稳定性才足够高。第二预设信号强度是中继无人机100与控制端300之间的通信链路的质量的限度值，在中继无人机100与控制端300之间的通信链路的信号强度大于第二预设信号强度时，中继无人机100与控制端300之间的通信的稳定性才足够高。第一预设信号强度的值和第二预设信号强度的值可以是相等的，也可以是不相等的。如此，中继无人机100确定一个较优的飞行位置，以保证能够可靠稳定地中继转发任务无人机200与控制端300之间的通信信号。

在某些实施方式中，跟踪任务无人机200的水平位置包括：

控制中继无人机100的水平位置与任务无人机200的水平位置之间存在偏移；或

控制中继无人机100的水平位置与任务无人机200的水平位置一致。

请参阅图16，中继无人机100的水平位置与任务无人机200的水平位置可以是一致的(如应用场景一所示)，此时中继无人机100投射在任务无人机200所在水平轴线上的位置与任务无人机200的位置之间的偏移量为0。中继无人机100的水平位置与任务无人机200的水平位置也可以存在偏移(如应用场景二所示)，此时中继无人机100投射在任务无人机200所在水平轴线上的位置与任务无人机200的位置存在偏移量。可以理解，在某些飞行环境中，障碍物可能是上窄下宽或上下宽度一致，此时若中继无人机100与任务无人机200的水平位置一致，则中继无人机100可以无遮挡地拍摄到人物无人机。在某些飞行环境中，障碍物可能是上宽下窄的，也即是说，障碍物高度较高的部分的宽度可能比障碍物高度较低部分的宽度大，此时若中继无人机100与任务无人机200的水平位置一致，任务无人机200可能受到障碍物高度较高的部分的遮挡，中继无人机100无法拍摄到任务无人机200，从而无法获取特征信息以进行任务无人机200的水平位置的跟踪。

请参阅图17，在某些实施方式中，本发明实施方式的中继无人机100的控制方法还包括：

S181：获取任务无人机200的飞行速度；

S182：根据飞行速度确定中继无人机100的跟踪速度；和

S183：在跟踪速度大于极限速度时，向任务无人机200发送限速请求以限制任务无人机200的飞行速度。

请再参阅图2，在某些实施方式中，步骤S181和步骤S183可以由通信模块10实现，步骤S182可以由飞行控制器20实现。

也即是说，通信模块10还可用于：

获取任务无人机200的飞行速度；

飞行控制器20还可用于：

根据飞行速度确定中继无人机100的跟踪速度；

通信模块10还可用于：

在跟踪速度大于极限速度时，向任务无人机200发送限速请求以限制任务无人机200的飞行速度。

具体地，任务无人机200可通过惯性测量单元或空速计等传感器测量自身的飞行速度，并将测得的飞行速度通过无线方式发送给中继无人机100。中继无人机100的通信模块10接收任务无人机200的飞行速度，并根据任务无人机200的飞行速度调整自身的跟踪速度，。例如，在人物无人机的飞行速度加快时，加快自身的跟踪速度；在任务无人机200的飞行速度减慢时也适当减慢自身的跟踪速度。若飞行控制器20根据飞行速度确定的跟踪速度大于中继无人机100的极限速度，则中继无人机100需要向任务无人机200发送限速请求以限制任务无人机200的飞行速度，从而确保中继无人机100能够对任务无人机200的水平位置持续跟踪。

在某些实施方式中，在中继无人机100遇到障碍物时，中继无人机100可执行以下步骤中的至少一种：

控制中继无人机100悬停；

向任务无人机200发送悬停指令以使任务无人机200悬停；

向控制端300发送警告信号。

也即是说，在中继无人机100遇到障碍物时，中继无人机100可以选择执行以下任意一种操作：

(1)飞行控制器20控制中继无人机100悬停。

(2)通信模块10向任务无人机200发送悬停指令以使任务无人机200悬停。

(3)通信模块10向控制端300发送警告信号以提醒控制端300更改任务无人机200的飞行状态。

(4)飞行控制器20控制中继无人机100悬停的同时，通信模块10向任务无人机200发送悬停指令以使任务无人机200悬停。

(5)飞行控制器20控制中继无人机100悬停的同时，通信模块10向控制端300发送警告信号以提醒控制端300更改任务无人机200的飞行状态。

(6)通信模块10向任务无人机200发送悬停指令以使任务无人机200悬停，同时向控制端300发送警告信号以提醒控制端300更改任务无人机200的飞行状态。

(7)飞行控制器20控制中继无人机100悬停的同时，通信模块10向任务无人机200发送悬停指令以使任务无人机200悬停，并向控制端300发送警告信号以提醒控制端300更改任务无人机200的飞行状态。

如此，在中继无人机100遇到障碍物实行避障飞行时，中继无人机100仍旧能够跟踪到任务无人机200的水平位置，保证中继功能的稳定执行。

其中，中继无人机100可以通过视觉传感器、超声波传感器等检测自身是否遇到障碍物。

在某些实施方式中，在获取到任务无人机200遇到障碍物的信息时，中继无人机100可以执行以下步骤中至少一种：

控制所述中继无人机100悬停；

向所述控制端300发送警告信号。

也即是说，在中继无人机获取到任务无人机200遇到障碍物的信息时，中继无人机100可以选择执行以下任意一种操作：

(1)飞行控制器20控制中继无人机100悬停。

(2)通过通信模块10向控制端300发送警告信号以使控制端300及时改变任务无人机200的飞行路线或飞行状态。

(3)飞行控制器20控制中继无人机100悬停的同时，通过通信模块10向控制端300发送警告信号以使控制端300及时改变任务无人机200的飞行路线或飞行状态。

其中，任务无人机200可以通过视觉传感器、超声波传感器等检测自身是否遇到障碍物。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于执行特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的执行，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于执行逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体执行在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来执行。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来执行。例如，如果用硬件来执行，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来执行：具有用于对数据信号执行逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解执行上述实施方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，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模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式执行，也可以采用软件功能模块的形式执行。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式执行并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (32)

1.一种中继无人机的控制方法，所述中继无人机用作任务无人机与控制端之间无线通信的中继设备，其特征在于，所述中继无人机的控制方法包括：

获取所述任务无人机的关联信息；和

根据所述关联信息控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置。

2.根据权利要求1所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述关联信息包括飞行参数，所述跟踪所述任务无人机的水平位置是根据所述飞行参数控制所述中继无人机飞行来实现的。

3.根据权利要求2所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述飞行参数包括空间坐标、飞行速度、或者加速度中的至少一项。

4.根据权利要求2所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，根据所述飞行参数控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置是在所述中继无人机与所述任务无人机之间通信链路连通时执行的。

5.根据权利要求1所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述中继无人机上搭载有拍摄设备，所述关联信息包括所述拍摄设备拍摄的所述任务无人机的特征信息，所述根据所述关联信息控制所述中继无人机进行飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置的步骤包括：

处理所述特征信息以获取所述中继无人机与所述任务无人机的水平相对位置；和

根据所述水平相对位置控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置。

6.根据权利要求5所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述中继无人机飞行在所述任务无人机的上方。

7.根据权利要求5所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述特征信息包括所述任务无人机的轮廓、颜色、纹理中的一种或多种。

8.根据权利要求5所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述任务无人机包括闪烁灯，所述特征信息包括所述闪烁灯的闪烁周期、闪烁颜色、闪烁排布中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述中继无人机上搭载有拍摄设备，所述关联信息包括飞行参数及所述拍摄设备拍摄的所述任务无人机的特征信息，所述根据所述关联信息控制所述中继无人机进行飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置的步骤包括：

处理所述特征信息以获取所述中继无人机与所述任务无人机的水平相对位置；

在所述中继无人机与所述任务无人机通信链路连通时，根据所述水平相对位置和/或所述飞行参数控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置；和

在所述中继无人机与所述任务无人机通信链路断开时，根据所述水平相对位置控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述中继无人机的控制方法还包括：

获取当前环境的三维地图；

根据所述三维地图获取障碍物信息；

根据障碍物信息、所述任务无人机的位置、所述控制端的位置来计算出所述中继无人机的空域范围，在所述空域范围内，所述中继无人机与所述控制端及所述任务无人机之间的通信链路均连通；和

控制所述中继无人机在所述空域范围内飞行。

11.根据权利要求10所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述控制所述中继无人机在所述空域范围内飞行包括调整所述中继无人机的飞行高度。

12.根据权利要求10所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述中继无人机的控制方法还包括：

获取所述中继无人机与所述任务无人机之间的通信链路的第一信号强度；

获取所述中继无人机与所述控制端之间的通信链路的第二信号强度；

控制所述中继无人机在所述空域范围内飞行包括：

在所述第一信号强度小于所述第二信号强度时，控制所述中继无人机在所述空域范围内朝靠近所述任务无人机的位置飞行；及

在所述第二信号强度小于所述第一信号强度时，控制所述中继无人机在所述空域范围内朝靠近所述控制端的位置飞行。

13.根据权利要求1-9任意一项所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述跟踪所述任务无人机的水平位置包括：

控制所述中继无人机的水平位置与所述任务无人机的水平位置之间存在偏移；或

控制所述中继无人机的水平位置与所述任务无人机的水平位置一致。

14.根据权利要求1-9任意一项所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，所述中继无人机的控制方法还包括：

获取所述任务无人机的飞行速度；

根据所述飞行速度确定所述中继无人机的跟踪速度；和

在所述跟踪速度大于所述极限速度时，向所述任务无人机发送限速请求以限制所述任务无人机的所述飞行速度。

15.根据权利要求1-9任意一项所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，

在所述中继无人机遇到障碍物时，执行以下步骤中的至少一种：

控制所述中继无人机悬停；

向所述任务无人机发送悬停指令以使所述任务无人机悬停；

向所述控制端发送警告信号。

16.根据权利要求1-9任意一项所述的中继无人机的控制方法，其特征在于，

在获取到所述任务无人机遇到障碍物的信息时，执行以下步骤中至少一种：

控制所述中继无人机悬停；

向所述控制端发送警告信号。

17.一种中继无人机，所述中继无人机用作任务无人机与控制端之间无线通信的中继设备，其特征在于，所述中继无人机包括：

通信模块，所述通信模块用于获取所述任务无人机的关联信息；和

飞行控制器，所述飞行控制器用于根据所述关联信息控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置。

18.根据权利要求17所述的中继无人机，其特征在于，所述联信息包括飞行参数，所述跟踪所述任务无人机的水平位置是根据所述飞行参数控制所述中继无人机飞行来实现的。

19.根据权利要求18所述的中继无人机，其特征在于，所述飞行参数包括空间坐标、飞行速度、或者加速度中的至少一项。

20.根据权利要求18所述的中继无人机，其特征在于，根据所述飞行参数控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置是在所述中继无人机与所述任务无人机之间通信链路连通时执行的。

21.根据权利要求17所述的中继无人机，其特征在于，所述中继无人机上搭载有拍摄设备，所述关联信息包括所述拍摄设备拍摄的所述任务无人机的特征信息，所述飞行控制器进一步用于：

处理所述特征信息以获取所述中继无人机与所述任务无人机的水平相对位置；和

根据所述水平相对位置控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置。

22.根据权利要求21所述的中继无人机，其特征在于，所述中继无人机飞行在所述任务无人机的上方。

23.根据权利要求21所述的中继无人机，其特征在于，所述特征信息包括所述任务无人机的轮廓、颜色、纹理中的一种或多种。

24.根据权利要求21所述的中继无人机，其特征在于，所述任务无人机包括闪烁灯，所述特征信息包括所述闪烁灯的闪烁周期、闪烁颜色、闪烁排布中的一种或多种。

25.根据权利要求24所述的中继无人机，其特征在于，所述中继无人机上搭载有拍摄设备，所述关联信息包括飞行参数及所述拍摄设备拍摄的所述任务无人机的特征信息，所述飞行控制器进一步用于：

处理所述特征信息以获取所述中继无人机与所述任务无人机的水平相对位置；

在所述中继无人机与所述任务无人机通信链路连通时，根据所述水平相对位置和/或所述飞行参数控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置；和

在所述中继无人机与所述任务无人机通信链路断开时，根据所述水平相对位置控制所述中继无人机飞行以跟踪所述任务无人机的水平位置。

26.根据权利要求17-25任意一项所述的中继无人机，其特征在于，所述飞行控制器或通信模块还用于：

获取当前环境的三维地图；

所述飞行控制器还用于：

根据所述三维地图获取障碍物信息；

根据障碍物信息、所述任务无人机的位置、所述控制端的位置来计算出所述中继无人机的空域范围，在所述空域范围内，所述中继无人机与所述控制端及所述任务无人机之间的通信链路均连通；和

控制所述中继无人机在所述空域范围内飞行。

27.根据权利要求26所述的中继无人机，其特征在于，所述控制所述中继无人机在所述空域范围内飞行包括调整所述中继无人机的飞行高度。

28.根据权利要求26所述的中继无人机，其特征在于，所述通信模块还用于：

获取所述中继无人机与所述任务无人机之间的通信链路的第一信号强度；和

获取所述中继无人机与所述控制端之间的通信链路的第二信号强度；

所述飞行控制器进一步用于：

在所述第一信号强度小于所述第二信号强度时，控制所述中继无人机在所述空域范围内朝靠近所述任务无人机的位置飞行；及

在所述第二信号强度小于所述第一信号强度时，控制所述中继无人机在所述空域范围内朝靠近所述控制端的位置飞行。

29.根据权利要求17-25任意一项所述的中继无人机，其特征在于，所述飞行控制器进一步用于：

控制所述中继无人机的水平位置与所述任务无人机的水平位置之间存在偏移；或

控制所述中继无人机的水平位置与所述任务无人机的水平位置一致。

30.根据权利要求17-25任意一项所述的中继无人机，其特征在于，所述通信模块还用于：

获取所述任务无人机的飞行速度；

所述飞行控制器还用于：

根据所述飞行速度确定所述中继无人机的跟踪速度；

所述通信模块还用于：

在所述跟踪速度大于所述极限速度时，向所述任务无人机发送限速请求以限制所述任务无人机的所述飞行速度。

31.根据权利要求17-25任意一项所述的中继无人机，其特征在于，在所述中继无人机遇到障碍物时，

所述飞行控制器用于控制所述中继无人机悬停；

所述通信模块用于：

向所述任务无人机发送悬停指令以使所述任务无人机悬停；

向所述控制端发送警告信号。

32.根据权利要求17-25任意一项所述的中继无人机，其特征在于，在获取到所述任务无人机遇到障碍物的信息时，

所述飞行控制器用于控制所述中继无人机悬停；

所述通信模块用于向所述控制端发送警告信号。