CN108572655A - 飞行控制方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞行器控制技术领域，提供一种飞行控制方法及相关装置，所述方法包括：响应出航指令，控制所述旋翼处于第一工作模式以使所述无人飞行器垂直上升；当所述无人飞行器处于预设高度且处于预设出航方向时，控制所述旋翼处于第二工作模式并控制所述固定翼处于第一操作模式，以使所述无人飞行器水平加速；当所述无人飞行器达到预定空速时，控制所述旋翼处于第三工作模式并控制所述固定翼处于第二操作模式，以使所述无人飞行器固定翼巡航飞行。本发明将固定翼动力系统和旋翼动力系统有机结合成一套系统，旋翼既能辅助固定翼垂直起降，又能为固定翼提供强劲的动力，因而使旋翼的动力得以充分利用。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器控制技术领域，具体而言，涉及一种飞行控制方法及相关装置。
背景技术
复合式垂直起降固定翼无人机是垂直起飞时启动旋翼模式(一般为4轴)，当飞行器上升到一定高度时启动固定翼动力系统并关闭4轴系统，这样就由4轴状态转变成了固定翼状态飞行。降落时开启4轴系统并关闭固定翼动力，使飞行器悬停在空中然后缓慢降落到地面，完成整个飞行程序。从本质上看“复合式”结构的方案是将固定翼和旋翼硬性捆绑成一个整体，两者系统相对独立，各自使用独立的动力。由于两套动力系统各自独立，因此，“复合式”结构虽然实现了固定翼的垂直起降，但是旋翼的动力仅仅用于辅助固定翼垂直起降，却并未能为固定翼提供强劲的动力，因而未得以充分利用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种飞行控制方法及相关装置，用以将固定翼动力系统和旋翼动力系统有机结合成一套系统，解决了旋翼的动力仅仅用于辅助固定翼垂直起降，却并未能为固定翼提供强劲的动力，因而未得以充分利用的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种飞行控制方法，所述方法包括：响应出航指令，控制旋翼处于第一工作模式以使无人飞行器垂直上升；当无人飞行器处于预设高度且处于出航方向时，控制旋翼处于第二工作模式并控制固定翼处于第一操作模式，以使无人飞行器水平加速；当无人飞行器达到预定空速时，控制旋翼处于第三工作模式并控制固定翼处于第二操作模式，以使无人飞行器固定翼巡航飞行。
第二方面，本发明实施例还提供了一种飞行控制装置，所述装置包括出航模块、加速模块和固定翼巡航飞行模块。其中，出航模块用于控制旋翼处于第一工作模式以使无人飞行器垂直上升；加速模块用于当无人飞行器处于预设高度且处于预设出航方向时，控制旋翼处于第二工作模式并控制固定翼处于第一操作模式，以使无人飞行器水平加速；固定翼巡航飞行模块用于当无人飞行器达到预定空速时，控制旋翼处于第三工作模式并控制固定翼处于第二操作模式，以使无人飞行器固定翼巡航飞行。
第三方面，本发明实施例还提供了一种无人飞行器，所述无人飞行器包括旋翼和固定翼，所述无人飞行器还包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现上述的飞行控制方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述飞行控制方法。
相对现有技术，本发明实施例提供的一种飞行控制方法及相关装置，首先，当用户通过遥控器或者控制中心向无人飞行器发送出航指令，无人飞行器响应该出航指令，控制旋翼处于第一工作模式以使无人飞行器垂直上升，当无人飞行器垂直上升到预设高度且处于出航方向时，控制旋翼处于第二工作模式并控制固定翼处于第一操作模式，以使无人飞行器水平加速，在无人飞行器水平加速的过程中，当无人飞行器达到预定空速时，控制旋翼处于第三工作模式并控制固定翼处于第二操作模式，以使无人飞行器固定翼巡航飞行。与现有技术相比，本发明将固定翼动力系统和旋翼动力系统有机结合成一套系统，旋翼既能辅助固定翼垂直起降，又能为固定翼提供强劲的动力，因而使旋翼的动力得以充分利用。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例提供的无人飞行器的方框示意图。
图2示出了本发明实施例提供的飞行控制方法流程图。
图3为图2示出的步骤S102的子步骤流程图。
图4为图2示出的步骤S103的子步骤流程图。
图5为图2示出的步骤S104的子步骤流程图。
图6示出了本发明实施例提供的飞行控制装置的方框示意图。
图标：100-无人飞行器；101-存储器；102-存储控制器；103-处理器；104-外设接口；105-旋翼；106-固定翼；200-飞行控制装置；201-出航模块；202-加速模块；203-固定翼巡航飞行模块；204-下降模块；205-降落模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1，图1示出了本发明实施例提供的无人飞行器100的方框示意图。无人飞行器100可以是，但不限于将固定翼飞机和直升机融为一体的飞行器，在本发明实施例中，无人飞行器100可以是倾转旋翼机。所述无人飞行器100包括飞行控制装置200、存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、旋翼105及固定翼106。
所述存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、旋翼105及固定翼106各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。飞行控制装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器101中或固化在所述无人飞行器100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如飞行控制装置200所包括的软件功能模块及计算机程序等。
其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器101用于存储程序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序。
处理器103可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)、语音处理器以及视频处理器等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器103也可以是任何常规的处理器等。
外设接口104用于将各种输入/输出装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104、处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
旋翼105可以用于提供垂直方向上的力，以使无人飞行器100垂直上升或垂直降落；提供垂直方向上的力和水平方向上的力，以使无人飞行器100向上爬升或者下降；也可以提供水平方向上的力，以使无人飞行器100向前飞行。
固定翼106用于提供垂直方向上的力，以使无人飞行器100在固定翼巡航飞行的时候保持在预设的巡航高度。
需要说明的是，本文中的垂直和水平并不是几何数学意义上严格的垂直和水平，本文中的垂直不是严格地夹角为90°，而是大致为90°，同样，本文中的水平也不是严格地夹角为0°或者180°，而是大致为0°或者180°。本文中的垂直方向和水平方向都是相对于无人飞行器100的机身水平面而言的，垂直方向指垂直于无人飞行器100的机身水平面，水平方向指平行于无人飞行器100的机身水平面。
第一实施例
请参照图2，图2示出了本发明实施例提供的飞行控制方法流程图。处理方法包括以下步骤：
步骤S101，响应出航指令，控制所述旋翼处于第一工作模式以使所述无人飞行器垂直上升。
在本发明实施例中，第一工作模式指从无人飞行器100响应出航指令后控制旋翼105启动起，至无人飞行器100达到预设高度且处于预设出航方向止，其间旋翼105的工作模式称为第一工作模式。作为一种实施方式，旋翼105在启动后，提供垂直方向的第一升力，从旋翼105启动起至无人飞行器100达到预定上升速度之前，第一升力随着旋翼105上的桨叶的旋转速度的增大而逐渐增大，以使无人飞行器100加速上升，在无人飞行器100达到预定上升速度起，至无人飞行器100达到预设高度且处于预设出航方向止，第一升力不再逐渐增大，而是恢复至使无人飞行器100以接近匀速的速度上升的大小。
步骤S101可以包括：
控制旋翼提供垂直方向的第一升力以使旋翼处于第一工作模式。
在本发明实施例中，旋翼105的自传轴与机身水平面垂直，该自传轴自传带动其上的桨叶产生的力的方向和自转轴的方向保持一致，因此，旋翼105可以提供垂直方向的第一升力，从而，旋翼105处于第一工作模式。
步骤S102，当无人飞行器处于预设高度且处于出航方向时，控制旋翼处于第二工作模式并控制固定翼处于第一操作模式，以使无人飞行器水平加速。
在本发明实施例中，第二工作模式指从无人飞行器100达到预设高度且处于预设出航方向起，至无人飞行器100达到预定空速止，其间旋翼105的工作模式称为第二工作模式。第一操作模式指无人飞行器100达到预设高度且处于预设出航方向后控制固定翼106启动起，至无人飞行器100达到预定空速止，其间固定翼106的操作模式称为第一操作模式。作为一种实施方式，在无人飞行器100垂直上升达到预设高度且处于预设出航方向后，旋翼105开始以预设初始角度向无人飞行器100的机头方向倾转，其中，无人飞行器100的机头方向指从无人飞行器100的机尾指向无人飞行器100的机头的方向，使旋翼105提供垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力，该水平方向的第一前向力使得无人飞行器100的空速变大，同时，固定翼106提供的垂直方向的第三升力也随着该无人飞行器100的空速的变大而逐渐变大，无人飞行器100依据不断增大的空速相应地调整旋翼105提供的垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力及固定翼106提供的垂直方向的第三升力继续水平加速，需要说明的是，该调整的调整时机可以是周期性地调整，也可以是实时地调整。
请参照图3，步骤S102可以包括以下子步骤：
子步骤S1021，控制旋翼提供垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力以使旋翼处于第二工作模式，其中，水平方向的第一前向力用于确定无人飞行器的第一空速。
在本发明实施例中，旋翼105在步骤S101处于第一工作模式，此时旋翼105的自传轴与无人飞行器100的机身水平面垂直，无人飞行器100在旋翼105提供的第一升力的作用下飞行的高度逐渐变高，当该飞行的高度达到预设高度时，旋翼105的自转轴开始以预设初始角度向无人飞行器100的机头方向倾转，由于自传轴自传带动其上的桨叶产生的力的方向和自转轴的方向保持一致，因此倾转后的自传轴带动其上的桨叶产生的力可以分解为垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力，旋翼105从第一工作模式切换至第二工作模式，即从此刻开始，旋翼105开始进入第二工作模式，该第一前向力使得无人飞行器100获得了第一空速，空速指无人飞行器100相对于空气的速度。需要说明的是，从旋翼105进入第二工作模式开始，在整个第二工作模式过程中，无人飞行器100的第一空速是不断增大的，旋翼105依据不断增大的第一空速不断地调整旋翼105的自转轴的倾转角度，使其继续向无人飞行器100的机头方向倾转，由此，旋翼105提供的水平方向的第一前向力不断变大，垂直方向的第二升力不断变小。
子步骤S1022，依据无人飞行器的第一空速控制固定翼提供垂直方向的第三升力以使固定翼处于第一操作模式。
在本发明实施例中，由于旋翼105的倾转，无人飞行器100获得了第一空速，控制固定翼106启动并依据该第一空速控制固定翼106提供垂直方向的第三升力，至此，固定翼106进入第一操作模式，固定翼106在第一操作模式期间，固定翼106提供的垂直方向的第三升力是随着第一空速的变大而逐渐变大的。
旋翼105在第二工作模式期间不但提供的垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力，并且垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力是逐渐变化的，该变化是通过控制旋翼105的偏转角度调节的，因此，步骤S102还包括子步骤S1023：
子步骤S1023，控制旋翼的倾转角度以调节垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力。
在本发明实施例中，旋翼105倾转的角度及方向不同，则旋翼105提供的垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力也不同，旋翼105的倾转实际上是旋翼105的自转轴的倾转，旋翼105提供的垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力，实际上是旋翼105的自传轴自传带动其上的桨叶产生的力可以分解为垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力。在第二工作模式期间，旋翼105逐渐向无人飞行器100的机头方向倾转，倾转的角度越大，分解得到的水平方向的第一前向力也越大，分解得到的垂直方向的第二升力越小，由此，通过控制旋翼105的倾转角度，达到调节垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力的目的。
需要说明的是，无人飞行器100可以包括多个旋翼105，通过控制不同旋翼105以不同的角度向不同的方向进行倾转，以调节不同旋翼105提供的垂直方向的垂直力和水平方向的水平力，可以使无人飞行器100实现航向偏转、横滚、加速等。
作为一种实施方式，无人飞行器100实现航向右偏转的过程可以是：
以无人飞行器100的机头方向作为参照，其中，无人飞行器100的机头方向指从无人飞行器100的机尾指向无人飞行器100的机头的方向，当无人飞行器100接收到航向偏转指令时，控制位于无人飞行器100左侧的旋翼105向无人飞行器100的机头方向倾转预设角度，同时控制位于无人飞行器100右侧的旋翼105向无人飞行器100的机尾方向倾转同样的预设偏向角度，其中，无人飞行器100的机尾方向指从无人飞行器100的机头指向无人飞行器100的机尾的方向，使得无人飞行器100的左侧的旋翼105提供的机头方向的水平力增大，无人飞行器100的右侧的旋翼105提供的机头方向的水平力减小，由此，无人飞行器100获得顺时针旋转的力矩，使得无人飞行器100实现右转。例如，无人飞行器100左侧的旋翼105向无人飞行器100的机头方向倾转θ偏向角度，同时位于无人飞行器100右侧的旋翼105向无人飞行器100的机尾方向倾转同样的预设θ偏向角度，则无人飞行器100获得顺时针旋转的力矩可以通过如下公式(1)计算得到：
其中，Lplane为顺时针旋转的力矩，为左侧旋翼105提供的力矢量，力矢量包括力的大小和方向，为左侧旋翼105的自转轴到无人飞行器100质心的距离矢量，距离矢量包括距离的大小和方向，为右侧旋翼105提供的矢量力，为右侧旋翼105的自转轴到无人飞行器100质心的距离矢量，Fleft为左侧旋翼105提供的力的大小，lleft为左侧旋翼105的自转轴到无人飞行器100质心的距离的大小，θ为倾转角度，Fright为右侧旋翼105提供的力的大小，lright为右侧旋翼105的自转轴到无人飞行器100质心的距离的大小。同理，也可以使无人飞行器100实现左转。
作为一种实施方式，无人飞行器100实现右横滚的过程可以是：
以无人飞行器100的机身水平面和机头方向作为参照，其中，无人飞行器100的机头方向指从无人飞行器100的机尾指向无人飞行器100的机头的方向，将与无人飞行器100的机身水平面垂直、且位于无人飞行器100的机头右侧的半平面确定为上半平面，将与无人飞行器100的机身水平面垂直、且位于无人飞行器100的机头左侧的半平面确定为下半平面，当无人飞行器100接收到横滚指令时，控制位于无人飞行器100左侧的旋翼105向上半平面倾转预设横滚角度，同时控制位于无人飞行器100右侧的旋翼105向下半平面倾转同样的预设横滚角度，使得无人飞行器100的左侧的旋翼105提供的向上半平面的垂直力增大，无人飞行器100的右侧的旋翼105提供的向下半平面的垂直力增大，由此，无人飞行器100获得以无人飞行器100的机头方向为参照向右滚转的力矩，使得无人飞行器100实现右滚转。同理，也可以使无人飞行器100实现左滚转。
作为一种实施方式，无人飞行器100实现向前加速的过程可以是：
以无人飞行器100的机头方向作为参照，其中，无人飞行器100的机头方向指从无人飞行器100的机尾指向无人飞行器100的机头的方向，将向无人飞行器100的机头方向作为向前加速，当无人飞行器100接收到向前加速指令时，控制位于无人飞行器100左侧的旋翼105向无人飞行器100的机头方向倾转预设加速角度，同时控制位于无人飞行器100右侧的旋翼105向无人飞行器100的机头方向倾转同样的预设加速角度，使得无人飞行器100的左侧的旋翼105提供的机头方向的水平力增大，无人飞行器100的右侧的旋翼105提供的机头方向的水平力增大，由此，无人飞行器100获得的机头方向的水平力增大，使得无人飞行器100实现向前加速前进。同理，也可以使无人飞行器100实现向后加速后退。
步骤S103，当无人飞行器达到预定空速时，控制旋翼处于第三工作模式并控制固定翼处于第二操作模式，以使无人飞行器固定翼巡航飞行。
在本发明实施例中，第三工作模式指从无人飞行器100达到预定空速起，至无人飞行器100收到使无人飞行器100改变水平飞行的控制指令止，其间旋翼105的工作模式称为第三工作模式，改变固定翼巡航飞行的控制指令包括，但不限于航向改变指令、滚转指令、加速指令等。第二操作模式指从无人飞行器100达到预定空速时起，至无人飞行器100收到使无人飞行器100改变固定翼巡航飞行的控制指令止，其间固定翼106的操作模式称为第二操作模式。
作为一种实施方式，当旋翼105的倾转角度逐渐变化，最终达到与无人飞行器100机身水平面平行，同时，无人飞行器100的空速随着该倾转角度变化逐渐变大直到达到预定空速时，所述旋翼105不再提供垂直方向的升力，只提供水平方向的第二前向力，以使无人飞行器100继续飞行，该第二前向力用于确定无人飞行器100的第二空速，由于无人飞行器100提供的水平方向的第二前向力不会越来越大，而是保持在一个稳定的向前向的力的范围内，以使无人飞行器100接近匀速飞行，由此，第二空速也随之保持在一个接近预设空速的范围内，相应地，固定翼106依据该第二空速提供垂直方向的第四升力也不会越来越大，而是大致保持在一个稳定的向上的力的范围内，以使无人飞行器100保持预设的巡航高度，巡航高度指无人飞行器100进入预定航线后保持的飞行高度，至此，无人飞行器100在旋翼105提供水平方向的第二前向力和固定翼106提供垂直方向的第四升力的作用下以预设的巡航高度固定翼巡航飞行。
请参照图4，步骤S103可以包括以下子步骤：
子步骤S1031，控制旋翼提供水平方向的第二前向力以使旋翼处于第三工作模式，其中，水平方向的第二前向力用于确定无人飞行器的第二空速。
在本发明实施例中，当旋翼105的自转轴在步骤S102中逐渐向无人飞行器100头部的方向倾转，当旋翼105的自转轴倾转到与无人飞行器100头部的方向平行时，旋翼105提供的水平方向的第一前向力达到最大值，该最大值即为旋翼105提供的水平方向的第二前向力，该第二前向力保持在一个稳定的向前的力范围内，在旋翼105提供的垂直方向的第二升力减小为大致为0，其作用力可以近似地忽略不计，旋翼105开始进入第三工作模式，可以认为，旋翼105在第三工作模式期间，只提供水平方向的第二前向力。
子步骤S1032，依据无人飞行器的第二空速控制固定翼提供垂直方向的第四升力，以使固定翼处于第二操作模式。
在本发明实施例中，当旋翼105开始提供的水平方向的第二前向力时，固定翼106进入第二操作模式，在第二操作模式期间，由于旋翼105提供的水平方向的第二前向力大致保持在稳定的向前的力的范围内，第二空速也随之保持在一个接近预设空速的范围内，相应地，无人飞行器100依据该第一空速控制固定翼106提供垂直方向的第四升力也大致保持在一个稳定的向上的力的范围内。
处于固定翼巡航飞行的无人飞行器100返航并到达至预设降落点范围内时，控制旋翼105倾转以减小旋翼105提供的水平方向上的向前的力，该力的减小会使固定翼106提供的垂直方向上的向上的力也随之减小，最终在旋翼105提供的垂直向上的力的作用下使无人飞行器100安全降落，因此，本发明实施例提供的飞行控制方法还包括步骤S104和步骤S105。
步骤S104，当无人飞行器到达至预设降落点范围内时，控制旋翼处于第四工作模式并控制固定翼处于第三操作模式，以使无人飞行器下降。
在本发明实施例中，第四工作模式指从无人飞行器100到达至预设降落点范围内起，至旋翼105提供的水平方向的向前的力变为0止，其间旋翼105的工作模式称为第四工作模式。第三操作模式指无人飞行器100到达至预设降落点范围内起，至固定翼106提供的垂直方向的向上的力变为0止，其间固定翼106的操作模式称为第三操作模式。
作为一种实施方式，当无人飞行器100固定翼巡航飞行至预设降落点范围内时，旋翼105开始从无人飞行器100的机头的方向起向无人飞行器100的机尾方向顺时针倾转，使旋翼105提供垂直方向的第五升力和水平方向的第三前向力，该水平方向的第三前向力使得无人飞行器100的空速减小，同时，固定翼106提供的垂直方向的第三升力也随着该无人飞行器100的空速的减小而逐渐减小，无人飞行器100依据不断减小的空速相应地调整旋翼105提供的垂直方向的第五升力和水平方向的第三前向力及固定翼106提供的垂直方向的第六升力逐渐下降，需要说明的是，该调整的调整时机可以是周期性地调整，也可以是实时地调整。
请参照图5，步骤S104还可以包括以下子步骤：
子步骤S1041，控制旋翼提供垂直方向的第五升力和水平方向的第三前向力以使旋翼处于第四工作模式，其中，水平方向的第三前向力用于确定无人飞行器的第三空速。
子步骤S1042，依据无人飞行器的第三空速控制固定翼提供垂直方向的第六升力以使固定翼处于第三操作模式。
步骤S105，当无人飞行器下降的速度达到预设下降速度时，控制旋翼处于第五工作模式以使无人飞行器垂直降落。
在本发明实施例中，第五工作模式指无人飞行器100下降的速度达到预设下降速度起，至无人机着陆的目的地止，其间旋翼105的工作模式称为第五工作模式。
作为一种实施方式，在无人飞行器100下降的过程中，下降速度达到预设下降速度之前，此时，旋翼105提供的垂直方向的第五升力越来越大、水平方向的第三前向力越来越小，直至第三前向力减小至约为0，其作用力可以近似地忽略不计，旋翼105开始进入第五工作模式，可以认为，旋翼105在第五工作模式期间，只提供垂直方向的第七升力，同时，由于此时没有使无人飞行器100向前的力，因此其空速也减小至约为0，此时固定翼106也不再提供垂直方向上向上的力。
步骤S105可以包括：
控制旋翼提供垂直方向的第七升力以使旋翼处于第五工作模式。
在本发明实施例中，旋翼105的自传轴与机身水平面垂直，该自传轴自传带动其上的桨叶产生的力的方向和自转轴的方向保持一致，因此，旋翼105可以提供垂直方向的第七升力，从而，旋翼105处于第五工作模式。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
首先，无人飞行器100响应出航指令，控制旋翼105处于第一工作模式以使无人飞行器100垂直上升，此时旋翼105提供全部向上的升力，使无人飞行器100垂直上升，免受起飞场地的限制，另外，无人飞行器100也可以先起跑，再向上爬升，起跑的时候，旋翼105可以倾转一定的角度，提供水平向前的力，以缩短起跑的距离。
其次，当无人飞行器100处于预设高度且处于预设出航方向时，控制旋翼105处于第二工作模式并控制固定翼106处于第一操作模式，以使无人飞行器100水平加速，由于此时旋翼105具有一定的倾转角度，因而可以分解出水平向前的力，使得无人飞行器100在固定翼巡航飞行之前具有一定的初速度，实现无人飞行器100从水平加速到固定翼巡航飞行的平稳过渡，另外，由于无人飞行器100的多个旋翼105可以以不同的角度和不同的方向倾转，而有旋翼105倾转分解出的水平方向的力和垂直方向上的力更强，使得无人飞行器100实现更为精准的航向偏转、横滚、加速。
再次，当无人飞行器100达到预定空速时，控制旋翼105处于第三工作模式并控制固定翼106处于第二操作模式，以使无人飞行器100固定翼巡航飞行，此时，旋翼105为无人飞行器100提供全部的向前的力，使得旋翼105产生的动力得以充分利用，实现了旋翼105既可以使无人飞行器100垂直升、降、悬停，又可以为水平飞行的无人飞行器100提供强劲的向前的动力。
最后，无人飞行器100收到返航指令后，固定翼巡航飞行至预设降落点范围内时，旋翼105通过倾转一定的角度，减小旋翼105提供的水平向前的力，增大垂直向上的力，最终实现无人飞行器100垂直降落到预定的着陆点。
第二实施例
请参照图6，图6示出了本发明实施例提供的飞行控制装置200的方框示意图。飞行控制装置200应用于无人飞行器100，其包括出航模块201；加速模块202；固定翼巡航飞行模块203；下降模块204；降落模块205。
出航模块201，用于控制旋翼处于第一工作模式以使无人飞行器垂直上升。
本发明实施例中，出航模块201具体用于，控制旋翼提供垂直方向的第一升力以使旋翼处于所述第一工作模式。
加速模块202，用于当无人飞行器处于预设高度且处于预设出航方向时，控制旋翼处于第二工作模式并控制固定翼处于第一操作模式，以使无人飞行器水平加速。
本发明实施例中，加速模块202具体用于，控制旋翼提供垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力以使旋翼处于第二工作模式，其中，水平方向的第一前向力用于确定无人飞行器的第一空速；依据无人飞行器的第一空速控制固定翼提供垂直方向的第三升力以使固定翼处于第一操作模式；控制旋翼的偏转角度以调节所述垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力。
固定翼巡航飞行模块203，用于当无人飞行器达到预定空速时，控制旋翼处于第三工作模式并控制固定翼处于第二操作模式，以使无人飞行器固定翼巡航飞行。
本发明实施例中，固定翼巡航飞行模块203具体用于，控制旋翼提供水平方向的第二前向力以使旋翼处于第三工作模式，其中，水平方向的第二前向力用于确定无人飞行器的第二空速；依据无人飞行器的第二空速控制固定翼提供垂直方向的第四升力，以使所述固定翼处于第二操作模式。
下降模块204，用于当无人飞行器到达至预设降落点范围内时，控制所述旋翼处于第四工作模式并控制固定翼处于第三操作模式，以使无人飞行器下降。
本发明实施例中，下降模块204具体用于，控制旋翼提供垂直方向的第五升力和水平方向的第三前向力以使旋翼处于第四工作模式，其中，水平方向的第三前向力用于确定无人飞行器的第三空速；依据无人飞行器的第三空速控制固定翼提供垂直方向的第六升力以使固定翼处于第三操作模式。
降落模块205，用于当无人飞行器下降的速度达到预设下降速度时，控制所述旋翼处于第五工作模式以使无人飞行器垂直降落。
本发明实施例中，降落模块205具体用于，控制旋翼提供垂直方向的第七升力以使旋翼处于第五工作模式。
本发明实施例还揭示了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器103执行时实现本发明前述实施例揭示的飞行控制方法。
综上所述，本发明提供的一种飞行控制方法及相关装置，所述方法包括：响应出航指令，控制旋翼处于第一工作模式以使无人飞行器垂直上升；当无人飞行器处于预设高度且处于出航方向时，控制旋翼处于第二工作模式并控制固定翼处于第一操作模式，以使无人飞行器水平加速；当无人飞行器达到预定空速时，控制旋翼处于第三工作模式并控制固定翼处于第二操作模式，以使无人飞行器固定翼巡航飞行。与现有技术相比，本发明将固定翼动力系统和旋翼动力系统有机结合成一套系统，旋翼既能辅助固定翼垂直起降，又能为固定翼提供强劲的动力，因而使旋翼的动力得以充分利用。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也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，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装置、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方式中，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。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块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。
Claims (11)
1.一种飞行控制方法，其特征在于，应用于包括旋翼和固定翼的无人飞行器，所述方法包括：
响应出航指令，控制所述旋翼处于第一工作模式以使所述无人飞行器垂直上升；
当所述无人飞行器处于预设高度且处于预设出航方向时，控制所述旋翼处于第二工作模式并控制所述固定翼处于第一操作模式，以使所述无人飞行器水平加速；
当所述无人飞行器达到预定空速时，控制所述旋翼处于第三工作模式并控制所述固定翼处于第二操作模式，以使所述无人飞行器固定翼巡航飞行。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述旋翼处于第一工作模式的步骤，包括：
控制所述旋翼提供垂直方向的第一升力以使所述旋翼处于所述第一工作模式。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述旋翼处于第二工作模式并控制所述固定翼处于第一操作模式的步骤，包括：
控制所述旋翼提供垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力以使所述旋翼处于第二工作模式，其中，所述水平方向的第一前向力用于确定所述无人飞行器的第一空速；
依据所述无人飞行器的第一空速控制所述固定翼提供垂直方向的第三升力以使所述固定翼处于第一操作模式。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制所述旋翼的偏转角度以调节所述垂直方向的第二升力和水平方向的第一前向力。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述旋翼处于第三工作模式并控制所述固定翼处于第二操作模式的步骤，包括：
控制所述旋翼提供水平方向的第二前向力以使所述旋翼处于第三工作模式，其中，所述水平方向的第二前向力用于确定所述无人飞行器的第二空速；
依据所述无人飞行器的第二空速控制所述固定翼提供垂直方向的第四升力，以使所述固定翼处于第二操作模式。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应返航指令，控制所述旋翼处于第四工作模式并控制所述固定翼处于第三操作模式，以使所述无人飞行器下降；
当所述无人飞行器下降至预设降落点范围内时，控制所述旋翼处于第五工作模式以使所述无人飞行器垂直降落。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述旋翼处于第四工作模式并控制所述固定翼处于第三操作模式的步骤，包括：
控制所述旋翼提供垂直方向的第五升力和水平方向的第三前向力以使所述旋翼处于第四工作模式，其中，所述水平方向的第三前向力用于确定所述无人飞行器的第三空速；
依据所述无人飞行器的第三空速控制所述固定翼提供垂直方向的第六升力以使所述固定翼处于第三操作模式。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述当所述无人飞行器处于预设降落点范围内时，控制所述旋翼处于第五工作模式的步骤，包括：
控制所述旋翼提供垂直方向的第七升力以使所述旋翼处于第五工作模式。
9.一种飞行控制装置，其特征在于，应用于包括旋翼和固定翼的无人飞行器，所述装置包括：
出航模块，用于控制所述旋翼处于第一工作模式以使所述无人飞行器垂直上升；
加速模块，用于当所述无人飞行器处于预设高度且处于预设出航方向时，控制所述旋翼处于第二工作模式并控制所述固定翼处于第一操作模式，以使所述无人飞行器水平加速；
固定翼巡航飞行模块，用于当所述无人飞行器达到预定空速时，控制所述旋翼处于第三工作模式并控制所述固定翼处于第二操作模式，以使所述无人飞行器固定翼巡航飞行。
10.一种无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器包括旋翼和固定翼，所述无人飞行器还包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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